胡克定律可以在立定跳远中运用吗 怎么用啊

运用生理学知识解释立定跳远为什么要屈膝~

立定跳远的运动生物力学分析


363800 福建省华安一中林顺南



摘要 运用运动生物力学原理对立定跳远的动作技术过程进行分析，旨在让人们更深刻地理解动作结构和动作要领以及更重视练习时的一些方法问题，力图帮助解决练习中出现的问题。

关键词　 立定跳远　　跳远　　运动生物力学　　力学



1 前言

立定跳远成绩通常被作为评定学生身体素质好坏的一个重要指标，同时它也经常作为运动员选材的一个重要依据。运动生物力学是一门理论与实践密切结合的应用科学,它直接为增强人民体质和提高运动技术水平服务。本文试就以运动力学原理来分析立定跳远各个阶段的动作技术,找出提高立定跳远技术的途径,寻求最佳立定跳远技术,以帮助提高立定跳远的成绩。换句话说,就是从这个角度来分析立定跳远应该怎么跳,为什么要这么做,如何提高立定跳成绩。立定跳远属于抛射点与落地点在同一水平面上的抛射运动,根据远度公式得知,影响抛射远度的主要因素是腾起初速度,又根据动量定理,要求练习者在预蹲后应立即摆臂,蹬地跳起,蹬地应快猛干脆利落。因此,在进行完整连贯地练习立定跳远时应注意以下一些动作技术方面的问题。

2 分析

2．1动作各阶段分析

2．1．1 预蹲预摆阶段。双腿预蹲与双臂预摆是同时进行且运动方向完全相反。当双腿下蹲时，双臂由前下方经体侧向后上方摆动，上体稍前倾。这时候，下肢、上体与双臂的角速度与转动惯量必须符合角动量守恒即，才能保证在下蹲时身体不前倾或后转。同时，下蹲时加上双臂的下后上方摆动，可增加身体的失重程度，提高制动冲量的峰值。这个阶段应注意4个问题。

2． 1. 1. 1 下蹲的程度，是微蹲、半蹲或是全蹲应明确。双腿下蹲的程度显然是与蹬地效果密切相关的，它与肌肉收缩能力的大小有关，因为每一块肌肉都存在着一个最适的初长度或最适前负荷，肌肉在此初长度下收缩时可产生最大的收缩效果。一般认为，人体中最适初长度与肌肉在身体中的“静息长度”（指收缩元开始收缩到产生最大净收缩张力时的肌纤维初长度）相当。立定跳远时下蹲程度要求是微蹲，这时，人体的肌肉初长度被拉长达到了最适宜的程度。若是半蹲或全蹲就不符合人体肌肉的工作特点，变成了有意识地放慢下蹲的速度而延长力的作用时间，这样会降低肌肉的收缩力量，不利于形成强大的肌肉收缩力即爆发力。显然，它是不符合动作要求的。

2. 1. 1. 2 预蹲摆后能不能停顿。立定跳远动作要求是不能停顿的，当预蹲预摆后应接着迅速完成蹲地动作的，其主要原因是：（1）停顿是把连贯的动作变成静力性动作，而静力性动作较连贯性动作易使肌体产生疲劳。（2）肌肉松驰现象的存在。连贯性动作能防止肌肉松弛现象的发生，能更好地利用肌肉的弹性，从而保证腾起时有一定的初速度，达到提高远度的目的。

2. 1. 1. 3 摆臂的程度。预蹲时双臂后摆应做到自然，不能强扭使摆幅加大，蹬地时双臂前摆应尽力前上方摆起，以最大程度地提高身体重心。

2. 1. 1. 4 明确预蹲摆的次数是不是越多越有利于起跳。立定跳远要求只预蹲摆一至二次，并不需要进行多次的重复。（1）多次的重复预蹲预摆不利于充分利用肌肉的弹性，同时由于肌肉松驰现象的存在，不利于肌肉产生最大收缩强力。（2）多次的重复预蹲预摆，只是以等量大小的刺激反复作用于肌肉，会降低肌肉的反应速度，使肌肉的兴奋受到抑制，使肌肉的疲劳反应提早出现，不利于快速起跳以产生最大腾起初速度。（3）根据动量定理
,人体在对地面发挥最大力作用时，多次的重复预蹲预摆，并不是充分地拉长肌肉的初长度的延长力的作用时间来增加冲量的时间，这个时间的长短是不与初速度有任何关系的。

2. 1. 2 蹬地结束后人体腾空到最高点阶段。前面已经讲到，预蹲预蹲结束应立即摆臂与蹬地跳起，蹬直双腿，上体尽量前送，人体在达到最高点时成一斜线，这时候整个人体也应该是遵循角动量守恒定律的。

2. 1. 3 人体从最高点到安全落地阶段。人体蹬离地面后，由于上体尽量前倾，在最高点时，是成一条斜线根据角动量守恒定律，当人体在腾空后，在不改变外力矩作用时，身体某一环节若以一定大小的动力矩绕转轴向某一方向产生转动，必然导致身体其他环节以等量大小的动力矩绕转轴向相反方向发生转动。这时，若不急剧挥臂，向前屈体并做收腹举腿，必然导致人体按原来斜线状态落地。为保证安全落地，必定要使下肢向反方向发生转动，并且小腿前伸着地，保证了上肢上体与下肢转动的动量矩矢量和为零，才能顺利地落地。

2. 2 为了提高立定跳远的成绩，在进行动作练习时还应注意以下一些训练方法的问题：

2. 2. 1 从抛射原理的射程公式中我们可得知：初速度与远度是成正比的，初速度是影响远度的主要因素。因此，在训练中必须着重提高初速度以提高远度。由于脚的蹬地动作与摆臂动作的速度合成是同方向的，这就要求一系列动作要互相连贯和衔接，一旦出现不同步或稍有减慢，速度合成就会受到影响，进而影响到远度。另外，也应注意腾起角大小对远度的影响，太大太小都不利于提高远度。

2. 2. 2 训练时应注意发展肌肉的力量。肌肉进行收缩时所产生的力量，它能使肢体

产生明显的位移运动，并使人体或器械产生加速度运动。又由于每人的重量是相对恒定的，因此立定跳远的力量训练应主要发展动力性力量。力量训练可以使肌肉生理横断面增大，引起增大是肌纤维中的肌原纤维数量与体积增大的结果。在运动生物力学知识中我们得知，肌肉收缩张力与肌肉生理横断面大小是成正比关系：即横断面大则肌肉收缩张力就大，人体对地面的作用力相应就大，根据动量定理也不难知道，当人体腾空的支撑反作用增大时，动量增大，当人体质量保持一定时，则初速度增大，最终可以达到提高远度的目的。因此，必须重视肌肉力量特别是腿部肌肉力量的练习。

2. 2. 3 重视小腿三头肌跟腱部分的练习，进而加强小腿三头的爆发力，提高人体对

地面的作用力与力的作用时间，以增加冲量来增大腾起初速度。一般采用负重屈膝提踵或勾脚尖压腿的方法来加强小腿三头肌跟腱的力量和柔韧素质，跟腱属于弹性元的串联部分，具有很好的吸收、贮藏、释放能量及起到缓冲保护肌肉免于拉伤等作用。所以，加强跟腱部分的练习具有实际的效果。

2. 2. 4 重视摆臂摆腿的生物力学作用，通过摆动动作可以提高身体重心的高度，利于提高立定跳远成绩。双臂及双腿的上摆产生向下的惯性力，它和蹬地一起作用于支点，增加了支撑反作用力，即增加了身体腾空的推力。当臂与腿上摆到极限时，受到了拉长了的对抗肌群的制动产生了反作用力，它给身体以一定的动量矩贮备，当摆动腿与摆动臂的角速度逐渐低，其产生的角动量立即传递转移给整个身体，为跳得更远做了准备。

3 结语

3．1 通过以上的分析不难得知：要使人体蹬离地面获得较大的速度以增大冲量，就必须在保证最大力量的同时，通过拉长肌纤维初长度来延长力的作用时间，充分发挥人体各部分的肌肉力量，使产生的爆发力集中作用于支点上，产生最大反作用力，以最快的速度、最适宜的角度腾空，获得最好的成绩。

3．2 以上的分析也可应用于立定三级跳或立定多级跳的教学训练中。



4 参考文献



[1]高愈钦，许红峰·运动生物力学[M]·福建师范大学体育系·1996年9月·

[2]运动生理学教材编写组·运动生理学[M]·高等教育出版社·1988年9月第三次印刷

一、首先要预摆，两脚左右自然站立，双手向前摆起，两腿伸直。

二、两手尽量往后摆，两腿向下弯曲。

三、两脚用力往前蹬地，同时两臂稍微弯曲往上摆动，整个人向前上方腾空跳起，并充分展体。

四、落地时，收复，举腿，小腿往前伸，同时双臂用力往后摆动，然后落地缓冲。时机必须缓冲好。

拓展资料一、立定跳远是发展下肢爆发力与弹跳力的运动项目。它要求下肢与髋部肌肉协调快速用力，并与上肢的摆动相配合，所以它也需要一定的灵巧性。
二、跳时两腿稍分，膝微屈，身体前倾，然后两臂自然前后预摆两次，两腿随着屈伸，当两臂从后向前上方做有力摆动时，两脚用前脚掌迅速蹬地。
三、膝关节充分蹬直同时展髋向前跳起，身体尽量前送，身体在空间成一斜线，过最高点后屈膝、收腹、小腿前伸，两臂自上向下向后摆，落地时脚跟先着地，落地后屈膝缓冲，上体前倾。
四、比赛时运动员双脚站立的位置不限定。跳时，只准离地一次，如双脚离地后不起跳，落下后再起跳，即为连续离地两次，作一次试跳失败论，在田径训练中经常采用。
五、按照教育部的规划，立定跳远等所有测试项目应全面普及智能化仪器，并配备数据管理软件，提供运动处方。

　　胡克定律是力学基本定律之一。适用于一切固体材料的弹性定律，它指出：在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比。这个定律是英国科学家胡克发现的，所以叫做胡克定律。
　　胡克定律的表达式为F＝-kx或△F=-K△X，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数。在国际单位制中，F的单位是牛，x的单位是米，它是形变量（弹性形变），k的单位是牛／米。倔强系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力
　　弹性定律是胡克最重要的发现之一，也是力学最重要基本定律之一。在现代，仍然是物理学的重要基本理论。胡克的弹性定律指出：在弹性限度内，弹簧的弹力f和弹簧的长度x成正比，即F= -kx。k是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长（或压缩）的方向相反。
　　为了证实这一定律，胡克还做了大量实验，制作了各种材料构成的各种形状的弹性体。
　　胡克定律
　　Hook's law
　　材料力学和弹性力学的基本规律之一。由R.胡克于1678年提出而得名。胡克定律的内容为：在材料的线弹性范围内，固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比；也可表述为：在应力低于比例极限的情况下，固体中的应力σ与应变ε成正比，即σ＝Εε，式中E为常数，称为弹性模量或杨氏模量。把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态，则可得到广义胡克定律。胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础。各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式：
　　σ11＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε11，σ23＝2Gε23，
　　σ22＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε22，σ31＝2Gε31，(1)
　　σ33＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε33，σ12＝2Gε12，及
　　式中σij为应力分量；εij为应变分量（i，j＝1，2，3）；λ和G为拉梅常量，G又称剪切模 量；E为弹性模量（或杨氏模量）；v为泊松比。λ、G、E和v之间存在下列联系： 式（1）适用于已知应变求应力的问题，式（2）适用于已知应力求应变的问题。
　　根据无初始应力的假设，（f 1）0应为零。对于均匀材料，材料性质与坐标无关，因此函数 f 1 对应变的一阶偏导数为常数。因此应力应变的一般关系表达式可以简化为
　　上述关系式是胡克（Hooke）定律在复杂应力条件下的推广，因此又称作广义胡克定律。
　　广义胡克定律中的系数Cmn（m，n=1，2，…，6）称为弹性常数，一共有36个。
　　如果物体是非均匀材料构成的，物体内各点受力后将有不同的弹性效应，因此一般的讲，Cmn 是坐标x，y，z的函数。
　　但是如果物体是由均匀材料构成的，那么物体内部各点，如果受同样的应力，将有相同的应变；反之，物体内各点如果有相同的应变，必承受同样的应力。
　　这一条件反映在广义胡克定理上，就是Cmn 为弹性常数。
　　胡克的弹性定律指出：在弹性限度内，弹簧的弹力f和弹簧的长度x成正比，即f= -kx。k是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长（或压缩）的方向相反。
　　各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式：
　　σ11＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε11，σ23＝2Gε23，
　　σ22＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε22，σ31＝2Gε31，(1)
　　σ33＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε33，σ12＝2Gε12，
　　及式中σij为应力分量；εij为应变分量（i，j＝1，2，3）；λ和G为拉梅常量，G又称剪切模 量；E为弹性模量（或杨氏模量）；v为泊松比。λ、G、E和v之间存在下列联系： 式（1）适用于已知应变求应力的问题，式（2）适用于已知应力求应变的问题 .
　　弹簧的串并联问题
　　串联：劲度系数关系1/k=1/k1+1/k2
　　并联：劲度系数关系k=k1+k2
　　注：弹簧越串越软，越并越硬
　　郑玄-胡克定律
　　它是由英国力学家胡克(Robert Hooke, 1635-1703) 于1678年发现的,实际上早于他1500年前,东汉的经学家和教育家郑玄(公元127-200)为《考工记·马人》一文的“量其力,有三钧”一句作注解中写到:“假设弓力胜三石,引之中三尺,驰其弦,以绳缓擐之,每加物一石,则张一尺。”以正确地提示了力与形变成正比的关系,郑玄的发现要比胡克要早一千五百年.因此胡克定律应称之为“郑玄——胡克定律.”

胡克定律是用来定量研究弹力的 前提是你研究的问题必须是弹力 弹力的定义是发生形变的物体要恢复原长，对和它作用的物体产生弹力的作用，跳远的过程是一个复杂的过程，当然里面也有弹力的作用，注意这个弹力是由于什么引起的，千万不要以为是由于你大腿和小腿的弯曲，然后再展开产生的，你对照弹力的定义一看就知道了，那么在跳远的过程中，你之所以会向斜上方飞出去，是由于地面对你向上的弹力和地面给你脚向前的摩擦力共同作用产生的，这里面当你求向上的弹力时就可以用胡克定律，K和X要用地面（或者说是你踩的物体）的劲度系数和地面的型变量。

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