膝关节的运动力学

膝關節的運動力學(KinesiologyofKnee)指導教授：呂宏淵醫師學生：林良俊運動傷害專題報告力是向量，一般圖解均以箭號表示它的大小及方向。（F=Mg，g=9.8公尺/秒²，公斤*公尺/秒²=牛頓)力矩(Moment)一力作用在距支點d的地方，就會引起角運動。這個角運動的趨勢叫力矩，用以表示旋轉力的大小。力矩是作用力與力臂的乘積。（M=F*d）（力臂是作用線到旋軸之間的垂直距離）在作用力固定的情況下，力矩與力臂成正比；在力矩固定時，力臂變短後轉動就更加費力。重心（centerofgravity）剛體的重心是指在計算由其重量所產生的力矩時，可代表它重量所作用的點。蹺蹺板原理蹺蹺板的兩側皆放置重物，重量不相同，然而力矩相等，因而相互抵消，達成平衡的狀態，此即蹺蹺板原理。（SeesawPrinciple）屈膝肌群的止端是發展膝部肌力和速度的關鍵止端較遠力臂較長，產生的力矩也較大，所以B的肌群可以較省力止端較近，力臂較短，但速度較快，所以A的速度較快運動選材•肌力可以因參與訓練（如重量訓練）得到改善，然而，肌肉附著點無法改變卻是不爭之事實。•若要求運動水準的高度發揮，根據各項運動特點選材，或依照本身獨特的身體結構選擇合宜的運動項目，皆是合情合理，合乎科學的依據。觀察一處於緊張狀態的肌腱時，可以看到它是在抵抗伸展，圖中箭號指出肌肉拉力和肌腱抗拉力的相反方向。在單一肌群裡，各點及結締組織的作用力皆相等。單腳站立，微微屈膝，只有在股四頭肌產生足夠之承受肌力時，才能維持這一姿勢，不至於跌到或坐下。再往下蹲使屈膝的角度變得更小，力臂就會相對地增加，然而，槓臂卻沒有改變，因此，肌力必須增加。最大幅度屈膝需要比重心大4-5倍之肌力方可維持。屈膝時股骨與脛骨對髕骨之牽拉力相等，約為3000牛頓，兩者合力差不多是本身之一倍。此合力將髕骨向後拉，所以，經常重覆此動作易導致髕骨後方軟骨組織撕裂。護膝方法伸直的膝蓋所受的應力幾乎是零，而蹲得愈低、屈得愈深，髕骨後方軟骨組織承受的應力就愈大。•最好的保護方法當然是不要屈膝太低、太深，特別是額外載荷和高速中剎停。靜態肌力計算•一個人坐在椅子上，把一隻腳伸出與水平夾30∘，膝蓋以下的小腿重44.5牛頓，而腿能保持這個姿勢是因為股直肌在膝蓋下0.100公尺處提供的力M，請問M為多少？•解•平衡態時，外力合力為零，外力合力矩也為零。劃出膝關節受力圖小腿施與關節的力矩(0.100+0.150)*cos30∘*44.5股直肌施與關節的力矩M*0.100*sin25∘∘兩者相等(0.100+0.150)*cos30∘*44.5＝M*0.100*sin25∘求得Ｍ＝228牛頓