拉伸的生物力学在线视频

你好

我是北京体育大学的李翰君

今天我们继续进行运动生物力学

课程的学习

今天的内容是拉伸的生物力学

首先问大家一个问题

经过拉伸后

我们的肌肉变长了吗

先告诉大家答案

不一定真的变长

我们通过这节课的学习

要给你告诉你里面发生了什么

首先要跟大家引入一个新的概念

粘弹性 粘弹性

通过这个名字就能知道

既有粘性又有弹性

弹性大家是比较熟悉的

因为中学就听说过弹簧的

胡克定律

那就是我们受的力是跟弹簧的

形变量和劲度系数K成比例的

而什么是粘性呢

粘性可能大家都感觉过

比如说你手上有蜂蜜

或者是糖浆的时候

感觉有点黏黏乎乎的

它的精确的定义是什么

就是它的载荷是和它的加载速率

成正比的

这句话怎么理解呢

可以给大家举一个

不太严格的例子

比如说大家生病的时候

有的时候会在身上贴一些膏药

贴了这个膏药

你知道膏药这是比较黏的

大家在接触膏药的时候

你是喜欢慢慢地把膏药撕下来

还是快速地撕下来

如果大家以前贴过膏药的话

你就知道这两种最终的

感觉是不一样的

如果你撕得比较快的话

感觉会更疼一些

撕得比较慢的话

就感觉柔和一些

其实就是用我们这个公式

是可以解释的

我们撕得比较快的时候

相当于是什么

相当于是加载速率比较高

所以这时候的力是比较大的

刚才我们说得粘弹性是什么

它其实就是把刚才的弹性

和粘性结合了起来

绝大多数生物材料

其实都是粘弹性的

也就是说我们的骨骼 肌肉

韧带都是粘弹性体

它并不是一个理想的弹性体

粘弹性一个最显着的特征

就是它的特性会随着不同的

载荷的速率改变而改变

好 现在我们来看一下这个图

我们的横坐标是我们的应变

用ε来表示

纵坐标是应力

用σ来表示

然后在这里我们的ε

上面加了一点

表示的就是一个应变的一个速度

可以看到我们这里有三条曲线

最底下的曲线

是我们的应变速率最低的

最上面那个曲线

是应变速率最高的

我们可以看到当应变的速率

或者说载荷的速率改变的时候

我们这个物体

它呈现出了不同的一个特性

也就是说在应变速率较高的时候

它具有较大的刚度

能承受一个高速的应力

需要较强的拉力才能拉断

所以最终我们应力和应变的关系

并不是唯一的

知道这个有什么用呢

它其实决定了我们两个性质

一个叫蠕变

一个叫应力松弛

我们详细的来解释一下

我们现在先说一下蠕变

蠕变所表示的意思是什么

它表示的是应力一定的时候

应变随时间的延长而增加的特性

光这样说大家可能不能理解

我们下面来看三幅图

我们先来看图A

横坐标表示的是时间

纵坐标表示的是应力

这个图大家应该能理解

T0到T1时刻

我们增加了一个应力∑0

然后其他时刻是没有力的

然后B图表示的是

如果这个物体是一个弹性体

会是什么样的

那就是只有在T0到T1时刻

它会产生一个形变

其他时刻没有形变

而C表示的是一个粘弹性体的

一个性质

这时候我们看到好像有很多不同

第一个T0时刻

我们是不是应力开始施加

我们可以看到这时候

它的应变是慢慢增加的

或者说它不是一个突变产生的

然后在T1时刻

我们的应力消失以后

其实它还是存在着什么

很多形变的

然后随着一定的时间

那么它的形变才会慢慢的消失

这个就叫做蠕变

蠕变有什么意义

其实可以跟我们的拉伸

是相联系的

它其实想表示的是什么意思

表示的是我们在应力

一定的情况下

我的应变并不是在一个瞬时

就达到了某个值

像弹性体一样

它是什么 它是应变

其实是随着时间它会慢慢地增加

这个是不是跟我们的拉伸会很像

我现在可以给大家举个例子

比如说我们现在有一个体前屈

我如果保持这个时间

相对的长一点

我的手其实可以往下走一些

这个其实就是利用了什么呀

利用了一个蠕变的特性

当我应力一定的时候

随着时间的延长

我这个物体

它其实会慢慢地一个变长

这个大家还可以举

还可以给大家举个例子

不知道大家有没有小时候玩过面

玩过面 你就知道

当你把这个面和完以后

你把它搓成一个球

你如果把这个面球放在那里

随着一定的时间

它其实会变扁

这其实就跟蠕变也是一样的

所以蠕变

我们的应用主要用在两个地方

一个是正畸治疗

其实就是当孩子

有一些畸形的时候

我们会给它一些支具

而这个支具一般来说

我们不会给它一个特别大的负荷

其实是一个很小的负荷

但是通过长时间

来起到一个正畸的效果

还有一个应用

就是咱们常常所说的静态牵拉

静态牵拉

其实我们一个方法

就是我们长时间的一个负荷

这时候会使我们的肌肉变长

其实就是利用到了蠕变的特性

下面我们来介绍第二个概念

应力松弛

应力松弛是表示应变一定的时候

应力随时间的延长而下降

好

我们下面还是用这几张图来表示

先看我们这里的图A

横坐标表示的是时间

纵坐标表示的是应变

可以看到在T0后

我们给它施加一个应变

我们再看图B 图B

表示的是一个理想弹性体的

一个情况

可以看到

当我们施加了一个应变以后

马上就会产生一个应力

而图C表示的就是我们一个

粘弹性体的一个情况

我们可以看到在T0

施加一个应变以后

它能产生一个应力

但是随着时间的流逝

这个应力会怎么样

会慢慢下降

这个就叫做应力松弛

所以当肌腱变形保持长时间

不变的时候

组织的内部应力会很快的减小

之后减少速度会变慢一些

这个在我们一些放松里面

其实会用到这个原理

也就是当我们的肌肉

长时间被拉长的时候

它里面的应力会下降

其实可以起到一个放松的

一个作用

我们讲了应力松弛就要牵扯到

另外一个概念

叫做肌肉松弛 为什么

因为我们的肌肉

本身也是一个粘弹性体

所以被拉长的肌肉

它的张力也是随着时间的

延长会下降

所以我们应该避免长时间的

静态姿势

因为它有可能会影响运动表现

举个例子来说

纵跳的时候

下蹲后停顿5秒

和无停顿直接跳

哪种方式跳得高呢

通过我们这个数据可以看到

无停顿跳得高

它平均高度是53厘米

而有停顿以后是49厘米

这是因为什么

因为停顿的时间比较长的话

就会产生了什么呀

肌肉松弛

这时候肌肉所产生的这种弹性

就会被耗散掉了

所以后继动作只能是依靠肌肉的

收缩力去完成

第三个问题 肌肉拉伸

我们在这节课之前就问了

拉伸后肌肉真的变长了吗

因为我们知道拉伸以后

我们的关节活动度肯定是增加的

但是关节活动度增加

是不是代表肌肉真的变长了呢

刚才是不是跟大家说了

好像不一定

因为关节活动度增加

它其实有两种可能

第一种是肌肉的原长

真的变长了

还有一种可能

是我们肌肉的刚度下降了

或者说我们的肌肉放松了

或者说我们的肌张力下降了

这两种都是有可能的

如果我们的目标是肌肉真的变长

我们应该用的是什么方法

应该用的是静态拉伸

而静态拉伸的原理是什么

其实是刚才所说的蠕变的

一个原理

还记得蠕变是什么

当我们的应力一定的时候

我们的应变会随着时间慢慢地

还要变长一些 变大

提高关节活动度

还有另外一种方法

就是使肌肉的刚度下降

为什么这个能有效呢

这个可以类比两根弹簧

一根弹簧粗一点

一根弹簧细一点

现在两边施加同样的负荷

哪一个伸长量要大一些

肯定是细的弹簧伸长量大一些

所以我们另外一种方法

其实就是使肌肉的刚度下降

相当于是把肌肉

由一根粗弹簧变成一根细弹簧

这时候我们能看到的活动度

或者说伸长量是增加的

但其实肌肉的原长是没有变的

这里就会有一些方法

比如说热敷和PNF

热敷大家很容易理解

在热敷的时候

其实我们肌肉并没有变长

但是我们的关节活动度会增加

这其实就是改变了

我们肌肉的一个钢度

我们再说一下PNF拉伸

可能很多同学都不是太熟悉

它其实改变的是神经

对肌肉的控制

使肌张力下降

这个什么意思呢

这个其实用的是一些

神经控制里的一些原理

我们在肌腱里有一种感受器

叫高尔基腱器官

当我们的肌肉长时间

达到一定的负荷的时候

它会反射性地使肌张力下降

所以下面我给你演示一下

PNF这种方法

我们现在用大拇指的活动度

来演示一下PNF

现在可以看到我正常情况下

我的大拇指在这是有一个

活动度的

一般我们的拉伸

其实是要把什么呀

让肢体要这么拉开

但是PNF是相反的一个想法

它其实是让我大拇指向上用力

演示一下 12345 好

这个活动度

可以看到比刚才大了很多

在这个过程中

我其实并没有拉它

它活动度为什么会增大呢

这个其实是用了一个叫

腱器官反射 腱器官反射

就是当我们的肌肉长时间

承受一个张力的时候

它会反射性地使肌肉放松

所以我们其实是改变了

肌肉的刚度

使它的活动度增加

PNF拉伸是一个很神奇的

一个东西

在正常情况下

我们要拉伸的话

我们其实会把我们的肌肉拉长

但是在PNF拉伸的时候

我们其实并没有让肌肉拉长

而是让它自己主动的用力

让它主动用力以后

会造成一个神经上的

控制上的一个差异

以前我们管这个叫高尔基

腱器官反射

也就是说当我们肌肉长时间的

承受一个较高的负荷的时候

它会反射性地使我们的肌肉放松

这个时候

其实就是使肌肉的刚度下降

它也可以提高我们的肌肉的

活动度

今天的课程就到这里

谢谢大家