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知识学习六：重心和平衡（二）

2009-03-31 20:11阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1496808824

（续）
平衡的力学条件
体育运动中，会遇到一些静止和平衡的动作，例如各种手倒立、吊环十字支撑、水平支撑等静止用力动作，以及平衡木的平衡动作和技巧运动中的造型动作等，这些静止和平衡的动作，是有限制的运动结果。也就是说，运动是绝对的，静止是相对的，只有具备一定的条件，才会出现静止和平衡。这些条件是多方面的、复杂的，这儿只谈力学条件。
静止和平衡的力学条件是合力等于零，合力矩等于零。拔河时两对人马旗鼓相当，势均力敌，加在绳上的拉力大小相等、方向相反，这条绳子所受的合力等于零，它就处于暂时平衡状态，虽然两队人马都用了很大的力，但是绳子看上去却不动。肋木侧身平衡要依靠两臂在肋木上产生的力矩（上面手臂拉肋木，下面手臂推肋木）与重力矩相等，才能保持身体平衡（图5）。
知识学习六：重心和平衡（二） 知识学习六：重心和平衡（二）


一个物体处于静止状态，必然是合力和合力矩同时等于零。上述拔河例子中的绳子，其合力矩也等于零；肋木侧身平衡中的人体，其合力也为零。人体在水中无论处于哪一种平衡姿势，是平躺、斜躺还是垂直，都是浮力等于重力，合力等于零，而且浮心与重心是在一条垂线上，合力矩也等于零（图6）。有一个不等于零，人在水中就不能平衡。

平衡的分类
参考图7。
知识学习六：重心和平衡（二）

一、重心与支点的关系分为上支撑平衡——支点在重心上方的平衡，如各种悬垂平衡。下支撑平衡——支点在重心下方的平衡，如手倒立以及吊环水平支撑等；人体在地上站立也是一种下支撑平衡。
二、如果对一个平衡物体施加一个外力，使其失去原来平衡位置，那么，根据去掉这一破坏平衡的外力后，物体的平衡情况可分为下列三种。
随遇平衡——物体在去掉破坏平衡的外力后，能在任何位置保持平衡，因为其重心高度不变，例如一个球在光滑的地板上的平衡。
稳定平衡——`物体在去掉破坏平衡的外力后，能够恢复到原来的平衡位置，因为其重心位置升高，例如不倒翁、鞍马分腿骑撑的平衡等。上支撑的平衡，一般属于稳定平衡，如单杠悬垂。
不稳平衡——物体在去掉破坏平衡的外力后，不再回复到原来平衡的位置，因为其重心位置高度下降，例如手倒立和站力时的平衡等。下支撑的平衡，多数属于不稳平衡。
影响稳度的因素
一、重心高低 重心位置高，稳度小；重心位置低，稳度大。手倒立比头手倒立重心高，稳度小，所以难做（图8）。女子重心比男子低，稳度就大一些。小孩重心在其身体相对位置比成人高，所以容易摔跤。要使动作稳度增大，应该降低重心。
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二、支撑面大小 支撑面大，稳度大；支撑面小，稳度小。双手倒立比单手倒立容易，因为支撑面大。在平衡木、铁轨和钢丝上走路所以比较难，这同支撑面小有关。
支撑面不仅包括支撑点的接触面积，同时也包括这些支撑点边缘所围成的空间（图8、9）。
三、稳定角 影响稳度的两大因素——重心和支撑面，并不是孤立存在而是密切相关的。一个物体是否失去平衡，取决于该物体重心是否落在支撑面之内。物体的重心落在支撑面之内，它就保持平衡；物体的重心落到支撑面之外，它就失去平衡。
当手提重物时（单侧负重），为了不使身体重心向负重侧移动，往往通过对侧手臂向侧张开、或上体倾向对侧、或整个身体倾向对侧等方法继续保持重心落在支撑面中心上（图10）。同样，在平衡木上走有向一侧倾倒趋势时，运动员会自动张开对侧手臂，使重心回到支撑面之内。由此可见，重心越是靠近支撑面中心，稳度就越大；重心越是接近支撑面边缘，稳度就越小。
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力学上用稳定角来反映重心和支撑面对稳度的影响。重力作用线（重力垂线）和重心到支撑面边缘相应点连线之间的夹角，叫稳定角（图11）。稳定角大，稳度大；稳定角小，稳度小。虽然蹲踞式起跑重心位置较低，支撑面也大，但由于向前方的稳定角非常小，向前方的稳度也就很小，故有利于迅速起跑。

研究某一方位上的总稳度时，可使用平衡角的概念。平衡角等于某一方位上前后稳定角的总和（图12）。
知识学习六：重心和平衡（二）
四、质量 在有外力作用时，质量是影响稳度的一个因素。一个 50公斤重的前锋与一个70公斤重的前锋合理冲撞，前者易失去平衡，后者难失去平衡。
一个人不能在运动中突然增加或减少其质量，因此当同外力作用时，便向外力的方向弯曲身体，例如在强顶风中走路时，身体要朝前弯曲，在强顺风中走路时，身份要向后倾斜；或者是沿着外力方向增大支撑面，例如在接一个快球时，两脚要前后分开，在力的方向上加宽支撑面，这样在接球时就有“弹性”。篮球运动员经常要突然转换方向，如果转身时他的两脚靠得很近，惯性就会使他失去平衡或者转身速度减慢；如果两脚分开，在转身时非但不会摔倒，而且还能很快地转身。跳马落地时，两脚向前方伸出一些，有利于增加落地的稳定性。
五、摩擦力 足底与地面的摩擦力也是影响稳度的一个因素。在冰上站立时，由于摩擦力很小，两脚就不能过分分开，因为这时支撑面越宽，对平衡越不利。在泥地走路，容易滑倒，原因也大多是摩擦力不足。
人体平衡的特点
人体在有失去平衡的倾向时，能够经过视觉、本体感觉，在大脑的控制调节下，通过肌肉收缩重新造成平衡的力学条件，恢复平衡和保持平衡。人体的这种平衡能力通过训练可以不断增强，因而能够完成一些单从力学角度来看非常困难的平衡动作，例如单臂倒立、平衡木动作、高台停车以及走钢丝等高难度杂技动作。有训练和无训练的人，保持平衡的能力差别很大。
另外，本来是平衡的动作，由于视觉和心理因素的影响，可能失去平衡。例如，走独木桥时，由于桥是在一条激流的上空，又没有扶手，许多人会感到晕眩而失去平衡。若将同样的独木桥置于平地，则大多数人都会平稳地走过去。这种在平衡条件下使人失去平衡的现象，是心理因素造成的。遇到这种情况，让自己的眼睛集中在一个固定的物体上，不要看动乱的刺激物，情况会好得多。例如初学在平衡木上走路时，若将眼睛看在前方视线水平或稍上一点的固定物体上，就会减少紊乱刺激，易于掌握平衡。
加强意志训练，对避免上述情况也是很重要的。
知识学习六：重心和平衡（二）
在运动实践中，有时要保持平衡，如体操和技巧中的平衡动作、造型动作以及各种落地动作等，方法是使身体重心落在支撑面之内（图13）。武术中冲拳要求上体要正，也是为了使重心靠近支撑面中心。在运动实践中，有时也要冲破平衡，例如短跑的起跑、游泳的出发等，这时就要使身体重心尽量接近支撑面边缘。武术中的“四两拨千斤”，就是利用对方重心接近支撑面边缘时轻轻拔一下，使其失去平衡。

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