5.人体重心的位置与运动规律
（1）人体重心的位置
当人体姿势不变时，人体重心并非特指身体上某一固定点。它的位置是一个随机变量，随着呼吸、消化、血液循环等生理过程的进行在一定范围内移动，其变化范围一般在1.5~2厘米。据测定，正常站立时，人体重心一般在身体正中面上第三舐椎上缘前方7厘米处。由于性别、年龄、体型不同，人体重心位置略有不同，一般男子重心位置的相对高度比女子高。自然站立时，男子重心高度大约是身高的56%,女子大约是身高的55%,主要是因为环节的重量分布不一样造成的。
（2）支撑状态下身体重心的运动规律
在体育运动中的支撑状态下（人体与外界相接触），由于身体姿势的变化，重心位置也随之变化。例如：手臂上举，重心升高；体后伸，重心后移；下蹲，重心下降；向左体侧屈，重心左移；做大幅度的体前屈或体操“桥”动作时，人体重心可以移出体外。重心移动的方向总是与环节移动方向一致，并且重心移动的幅度取决于环节移动的幅度，环节运动的幅度大，重心移动的幅度也大，并且其环节质量愈大，则重心移动幅度愈大。因此，人体在完成维持静立姿势的过程中，当人体重心发生偏移，有失去平衡的倾向时，人体能借助于补偿动作（身体姿势的变化）在一定范围内“中和” 或“抵消”重心的不适宜移动。
6.人体重心的测量方法
目前运动生物力学测量人体重心方法有两种，第一种是用重心板实测静态人体的重心位置，第二种是从摄影和录像获得的人体图像中通过测量和计算获得。下面着重介绍实测人体重心的方法。
（1）人体一维重心板测定原理与方法
一维重心板测定原理：设备是由一块长板（床板）和体重秤组成。其力学原理是根据静力学中的力矩平衡方程进行重心位置的测定。我们已知运动员的体重（W）、板的长度（L = AB）、空载时秤的读数（%）与负载时秤的读数（R）,设运动员的重心高度为d,现以脚跟处的A点求矩：
2 M（ B）=。
板子的力矩= L・R
人体的力矩= W・d
两者的合力矩= L-Rz
L-R, + W-d-L-R2 = O
d = L （R2-Ri）/W
例如：某运动员体重为60公斤，身高为170厘米，板长为2米，空载读数为8公斤，负载读数为38公斤，求该运动员重心高度及占身高的百分比。
解：
把 W = 60kg, R2 = 38kg, R| = 8kg, L = 2m 代入公式
d = L （ R2 - R,） /W = 2 （ 38 - 8 ） /60 = Im
重心相对高度=昌"x 100% = 58.82%
（2）在相片上测定人体重心的原理和方法
目前在柔道运动的技术动作分析与诊断中，了解人体重心的运动轨迹及速度和加速度的变化规律是非常重要的。在实际应用中，对大量的影片或录像画面中的人体重心位置的计算都在影片解析仪上进行。为了深入了解解析仪计算人体重心的基本原理和方法，这里以一张相片上的人体动作中部分环节合重心的计算方法来说明图片法求重心的原理和步骤。
图片法求重心的原理是根据力学中的合力矩定理进行计算的，在人体模型介绍中，我们知道根据动作的特点，首先选取人体模型，然后确立图片中各关节点的位置，联接各关节点，使图像成为直线联接图。下面通过计算上肢环节合重心说明求重心的原理与方法。已知运动员的体重W,所采用的人体模型为日本模型。在点建立坐标系。首先确定上臂与前臂的重心位置。上臂与前臂的长度为AB与BC,分别与对应的重心半径系数（%与R?）相乘，确定上臂与前臂的重心（G与C）,手的重心直接确定(Cs),然后根据环节相对重量与运动员体重确定上臂、前臂和手的重量P1、P2 和P3o根据建立的坐标系确定各环节重心点的坐标 G(X1, Y,), C2 ( X2, Y2), C3 ( X3, Y3)o合重心c (Xc, Yc)的计算公式为：
PjX1 + Pz・X2+P3・X3
Pl + P2 + Pj
Y _ P'Yi + PzX + PsR c- - P. + Pj + Ps
具体步骤如表3-6-4所示
表3-6-4图片法计算上肢合重心
环节 节度 环长 环节质心 至近侧端长 环节重心坐标 环节重量 P1-X) PT1
重心系数 实长
名称 凡 X 相对绝对
(qi ) ( pi = qi,W )
前臂 AB Ri AB・R X„ Y, q1 Pl Pi'X, PI'Y1
前臂 BC r2 bc-r2 x2, y2 qa p2 p2-x2 P2-Y2
手 / / / x3, y3 q3 p3 p3-x3 p3-y3
ER >Pi
(三)柔道运动中的平衡及稳定性特征
1.平衡
(1)平衡的力学条件
柔道运动中的技术动作是保持与破坏平衡动作的各种组合。当攻手施技时，要破坏受手的平衡，而受手要保持平衡动作，防止平衡被破坏。因此，受手必须采用相应的技术，具备了一定的力学条件，才能出现静止和平衡。这就是说，人体具备产生平衡的力学条件后，其运动才能被限制，出现平衡状态。
为了使人体保持静止和平衡必须具备两个条件：
①作用于人体的一切外力相互平衡，也就是通过人体重心的各力的合力应等于零，2F = 0。
②作用于人体重心的各外力矩的总和也等于零，XM(c) =0o
在人体静力性动作中，能满足上述条件的重要因素是肌肉内力，它的大小取决于身体各部分和整个身体相对于支点的位置。整个人体的平衡，主要是主动力(重力、拉力、推力等)与约束反力(支撑反作用力)之间的平衡。
人体的局部平衡，主要是肌拉力矩与重力矩和阻力矩之间的平衡，即肌肉拉力X力臂=环节重力X重力臂+阻力X阻力臂，如两臂前平举时手臂的平衡就是以上述理论为依据的（此时阻力矩为零）。
（2）平衡的分类
①平衡物体受到外力作用偏离其平衡位置时，根据保持平衡的可能性来分类，可分为：
甲、随遇平衡。其特点是重心始终保持在一个水平面上，既不升高，也不降低。柔道练习中这类平衡极少见，只有团身前、后滚翻可以认为近似随遇平衡。
乙、稳定平衡。其特征是平衡物体位置改变时，它的重心上升，从而产生使物体恢复原来平衡状态的重力矩（恢复力矩）。
丙、不稳定平衡。其特征是平衡物体位置改变时，它的重心下降，从而产生引起物体失去平衡而继续倾斜的重力矩（倾斜力矩）。
丁、有限度的稳定平衡。物体位置的偏离在一定的边界（范围）内，仍能回到原来的位置。其特征是：下支撑物体的偏离不超过一定限度时，即重力作用线未超出支撑面积边界时，其重心随偏离程度而高，势能不断地增大，从而重力形成稳定力矩。
②根据平衡物体重心与支撑点位置关系分类，可分为：
甲、上支撑平衡。支点在重心上方的平衡，如各种悬垂动作。上支撑平衡都属于稳定平衡。
乙、下支撑平衡。支点在重心下方的平衡，是不稳定平衡，如站立。但是在所有下支撑的柔道平衡动作，身体倾斜只是在一定范围内，重心矩能使身体恢复到原来位置上，这种下支撑平衡属于有限度的平衡。柔道项目中的平衡主要是下支撑平衡。
丙、混合支撑平衡。既非完全上支撑，又非完全下支撑。
2.下支撑平衡动作稳定性的判定
柔道运动员在下支撑时如果倾斜度较小，他的总重心投影点不超出支撑的界限，且重心升高，则重力矩能使他恢复原来位置；当身体继续倾斜，重力作用线超出支撑面边界时，平衡也就破坏了。
柔道动作的下支撑平衡动作都是有限度稳定平衡，这种有限度稳定平衡的能力，叫做稳度。影响稳度的因素有：
（1）支撑面：在下支撑物体的平衡中，都有一定的支撑面，支撑面积愈大，总的来讲物体平衡的稳定性也愈大。支撑面积是由各支撑部位的表面和它们之间所围的面积组成。
（2）重心的高低：重心高低对稳定性也有影响，一般讲，重心愈低，稳定性就愈大
（3）稳定角：它是指重心垂直投影线（或称重力作用线）与重心至支持面边缘相应占的连线间的夹角。稳定角愈大，物体的稳度愈大。稳定角综合地反映了支撑面积大小、重心高低及重心垂直投影线在支撑面内的相对位置这三个因素对稳定性的影响。
（4）平衡角：平衡角等于某方位平面（左右或前后）上稳定角的总和。它可以说明物体在某方位上总的稳定程度。
（5）稳定系数：运动员的稳定性还可以用稳定系数来表示，稳定系数（K）为稳定力矩〔刈稔〕与翻倒力矩〔风翻〕之比。当K>1时，人体能抵抗外来的翻倒力矩，平衡不被破坏；当K<1时，人体抵抗不住外来的翻倒力矩，平衡遭到破坏，人体就会翻倒。
在背负投动作中，要求攻手重心低，贴近受手小腹部，上手把位要高，这样就形成了较大的翻倒力矩。实际上，重心低、贴得紧与上手把位高是形成较大翻倒力矩的力臂的两种途径，从而使受手的翻倒力矩大于其稳定力矩，稳定系数<1, 平衡被破坏。

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