运动生物力学：人体平衡的生物学因素

人体是复杂的生物力学系统,前面所讲的稳定角、稳度系数等指标仅适用于刚体,在考虑平衡及评价稳定性时需要考虑人体的生物学特点。

1.人体不能绝对静止

由于人体的呼吸、血液循环等造成人体重心的位置不是定点,而是在一定范围内波动,肌肉的张力也不可能在每一时刻都是定值,尤其是长时间维持平衡状态,肌肉出现疲劳,稳定性更差。因此,人体的姿势不可能绝对静止。射击和射箭运动员,瞄准后要求屏气发射,也是为了减少呼吸运动造成的重心波动。

2.人体有效支撑面小于支撑面

人体支撑面边缘均为软组织,人体的有效支撑面小于“理论”支撑面的面积,当重力作用线还未超过支撑面边缘时,人体就会提前翻倒,即翻倒线永远位于支撑面边缘线之内。

3.人体具有一定的调节自身平衡的能力(www.xing528.com)

人体与刚体的不同之处在于形状可以发生变化,人体有翻倒趋势时,会通过人脑的调节系统反射性地改变身体姿势,可以保持原有平衡:一是身体总重心向翻倒方向的相反方向移动(称为补偿动作或补偿运动),如右手提重物时身体自然向左倾斜以保持平衡。二是在翻倒发生时,通过肢体的移动建立新的支撑面来重新建立平衡,运动中的平衡控制大部分属于这种情况。如体操运动员落地时机没掌握好,一旦失去平衡,则迅速向前(或向后)跨出一步,建立新的平衡,稳定后再并腿确定新的支撑面建立新的平衡来完成整个落地动作。

4.起重要作用的人体内力消耗肌肉的生理能

人体内力虽然不能改变人体整体的运动状态,但内力可以通过对外界环境的主动作用,使人体受到外界环境的反作用,从而影响人体的平衡。人体可以通过增大或减小内力,特别是肌肉的用力大小,从而改变作用于人体的力或力矩来影响人体的稳定性。这个过程虽然不产生位移,但肌肉必然要消耗一定的生理能来维持人体的平衡姿势。或长时间保持平衡,能量消耗增多,肌肉出现疲劳也会使人体控制平衡的能力降低。

5.人体平衡受心理作用的影响

在运动过程中,外界环境的变化和人体内环境的变化都会对人体神经系统产生影响,表现为心理因素的变化。紧张的心理会影响视觉在平衡调节中的作用,会影响大脑及神经中枢对肌肉收缩能力的调节,从而影响人体的平衡状态。在地上画一个与平衡木同样宽度的印迹,我们可能会平衡走过去,但在平衡木上,就很有可能会失去平衡。