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体能科普||“走”的运动生物力学原理(人工朗读)

 姜太公人生如梦 2023-06-22 发布于河南


前言导读

人类最基本的特征是直立行走,以及在行走过程中产生一系列的生物学效应。行走的控制十分复杂,包括中枢命令、身体平衡和协调控制,涉及足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉和关节协同运动。


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人体行走时所具有的姿态特征称为步态,即步行姿态。人体在行走时,由一侧足跟着地至该足跟再次着地的过程称为一个步态周期,人的整个行走进程,便是由一个个步态周期所反复而形成的。

正常人的步态具有稳定性、周期性、节律性、方向性和协调性等特性。当人的步态不具备或者破坏了正常步态特征,则出现异常步态。

实验和研究证明,异常步态的原因是多方面的,主要包括:结构原因,例如肌肉骨骼畸形;关节软组织病损,如关节炎、软组织挛缩等;神经系统病变,如周围或中枢神经系统的病变。



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走的阶段划分


根据足部与地面接触与否可将行走的步态周期划分为支撑阶段和腾空阶段(或摆动阶段)。在步态分析中,整个步态周期通常又被划分为8个独立的阶段(期)(以右脚为例,如图所示)。

1、支撑阶段


①初始着地期,从足跟着地到足掌着地前;

②支撑反应期,从足掌着地到重心移至支撑脚中心前,足(脚)底平行;

③中点支撑期,从中点支撑到足跟离地前;

④支撑后期,从足跟离地到足趾离地前;

⑤摆动前期(推离期),足趾离地阶段。

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2、腾空阶段(摆动阶段)


①摆动早期,腿加速摆动阶段;

②摆动中期,从两足相邻继续向前摆动到胫骨与地面垂直时结束;

③摆动后期,腿减速摆动阶段(足下落),这个阶段从摆动中期开始到足跟着地结束。

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此外,根据左右足着地的情况,又可分为单支撑时相和双支撑时相。

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步态基本特征

①初始着地期 → ②支撑反应期 → ③中点支撑期 → ④支撑后期 → ⑤摆动前期 → ⑥摆动早期 → ⑦摆动中期 → ⑧摆动后期

步态基本特征


人的步态还具有个体差异性,体现在不同人的步态具有自己的特点。步态的一般特征由下面一些参数组成(图5-9)。

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步态基本参数

步长:行走时左右足跟(或趾尖)间的纵向距离,约75~83cm,也称单步长。步周长(周期跨距)为同侧足跟(或趾尖)间的纵向距离,也称复步长。

步频:行走时,每分钟迈出的步数,约95~125步/分。

步宽:行走时,两侧足内侧弓之间的横向距离,约5~10cm。

足偏角:行走时,足中心线与行进方向的夹角。足偏角向外为外八字,足偏角向内为内八字。

足廓清:行走摆动期下肢适当离开地面,以保证肢体向前行进,防止跌倒的行为特征。


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影响步态的因素


1.支撑阶段的稳定性

良好的稳定性能够有效地控制肢体向前运动时的身体姿势。

2.摆动阶段的足廓清

足廓清的主动出现,可以保证行走的稳定,防止身体过早前倾,导致摔倒等

3.合理的步长

合理的步长、步宽、步频,可以减小重心在行进过程中的摆动和起伏,减少能量消耗。

4.最佳的能量消耗

可以在足触地时有效地吸收机械能,以减小撞击;使得人体在支撑相有合理的肌力及髋、膝、踝角度,以及充分的支撑面;在摆动相有足够的推进力。

竞走



竞走运动是田径诸多项目中具有特殊要求的一种运动,是在普通走的基础上发展起来的。竞走和走的动作结构相同,都是由单脚支撑和双脚支撑交替反复进行,但竞走骨盆前后转动大,腰部有一定的扭动,两臂积极摆动,脚着地时腿充分伸直,步幅大,频率高,前进速度快。如图中所示,转髋与不转髋的动作技术具有明显的区别。

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转髋关动作效果对比

竞走运动中,强调髋关节的转动效果。转髋动作不仅能够增加步长,同时也伴有步频的增加,而较合适的步长步频比例是有助于提高竞走效率的。

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研究也表明,转髋动作引起了步长和步频的增加。专项运动员竞走时能够运用主动转肩来完成转髋动作,且帮助抑制重心的过分起伏;而非专项运动员和普通人需要利用相对较大的躯干偏转角度来保证自己的转髋动作,这样消耗了不必要消耗的能量,降低了行进效率。

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如果能够较好地控制肩和躯干的旋转,则不会出现明显“提胯”动作以此来达到转髋的效果以增大步长,使行进过程变得不流畅,影响前进速度。优秀竞走专项运动员往往能够将转髋处理为一个过渡动作,自然流畅,却能够达到较大的旋转角度和幅度,利于提高前进速度,同时能够把握好行进过程中自己的节奏、动作连贯性,从而使行进过程中重心的起伏控制在一定的范围内,减少了不必要的能量损失;如果不能够很好地控制自己的行进方式,导致身体过度的摆动或是重心的不稳定,则会造成能量的损失,影响行进效率。



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