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文件名称:骨伤科生物力学PPT课件 力学基础知识.pptx
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更新时间:2025-06-24
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文档摘要

第二章力学基础知识;目

录;第一节力学基本概念;常用单位有千克力(kgF)

1kgF=9.80665N(一般计算时可略为9.8)。;力使物体的大小和形状发生改变的效应称为力的变形效应(内效应)。;;;整个人体所受重力的合力的作用点,叫人体重心。它位于身体正中面上第3骶椎上缘前方7cm处,大约在身高的55%~56%。;物体间因接触变形而产生的相互作用力叫做接触力。

物体接触时,在接触部位会产生变形,而变形的物体在一定限度内总是企图恢复原状,所以在接触面间产生了相互作用的力即接触力。;弹性力

以弹簧的伸长或压缩为前提的。在弹性限度内,弹簧的弹性力的大小与弹簧的变形(伸长或缩短)成正比关系,即:F=﹣kx

式中的k称为弹簧的弹性系数,它是使弹簧发生单位变形所需要的力,它的单位是牛顿/米(N/m),“﹣”号表示弹簧的弹性力总是指向平衡位置。

;;滑动摩擦力与物体相互滑动的速度有关,滑动摩擦力不仅能够在相互接触的固体之间发生,而且能在固体与液体、固体与气体之间发生,但它们对于速度的依赖关系是不同的。

在滑动摩擦中,最大静摩擦力的方向与相对滑动趋势相反,大小与两物体间的正压力的大小成正比,即:Fmax=μN。

这就是库仑摩擦定律,式中的比例系数μ是静摩擦系数,其与两个接触物体的材料以及表面情况(粗糙度、干湿度、温度等)有关,一般与接触面积大小无关,该系数可由实验测定。

;当物体所受到的外力超过最大静摩擦力,物体开始作相对滑动,此时存在于接触面之间的摩擦力为滑动摩擦力。滑动摩擦力也与接触面的表面状态有关,对于一般的表面状态,滑动摩擦力近似的和接触面间的垂直压力成正比关系,即:F′=μ′N

式中的比例系数μ′是滑动摩擦系数。

实验表明,滑动摩擦系数不仅与接触面的性质有关,且与接触面的相对滑动速度有关。对于各种材料的接触面来说,滑动摩擦力总是在开始时随速度的增加而减小,而后随速度的增加而增大。且由实验可知,当速度不大时,滑动摩擦力小于最大静摩擦力。

;肌肉力

运动器官通过肌肉的活动得以调整机体各部分之间的位置关系,得以进行人类所有的各种社会劳动和???常生活。肌肉与前面的材料不同,它能利用化学能做机械功。

;医有仁心,常怀“精诚”

为医之本——博极医源,精勤不倦。

大医之态——安神定志,大慈恻隐。

大医之体——澄神至意,不皎不昧。

大医之法——忠恕谦谨,克己修德。

作为一个医生,必须牢记孙思邈的大医精诚:“凡大医治病,必当安神定志,无欲无求,先发大慈恻隐之心,誓愿普救含灵之苦。······深心凄怆。勿避险巇、昼夜、寒暑、饥渴、疲劳,一心赴救,无作功夫形迹之心。如此可为苍生大医,反此则是含灵巨贼。”;?;?;?;?;?;由上可知,内力是由外力引起的,应力是作用在物体内单位截面上的内力,应力反映了物体在应力的作用下发生形变时物体内部的紧张程度;应变是指物体在应力作用下的相对形变,反映物体的形变程度,是一个无量纲的物理量。

要注意的是,物体在外力的作用下,物体内不同截面处的内力和应力一般是不相同的,并且也不一定等于外力。

应该指出,应力的产生以及由此发生的应变,不一定都是由机械外力引起的;热、电的因素也可引起应力和应变。

如严冬季节室外水管的冻裂,就是由于温度改变所引起的应力导致的,由热效应引起的应力叫热应力;再如骨骼中存在逆压电效应,在骨骼上施加电场,可在骨骼中产生应力和应变,这是由电的因素引起的。

;4.材料的弹性和塑性

材料在外力作用下发生形变而产生的应力与应变的关系反映了材料的力学性质,不同的材料有不同的应力-应变曲线。下图是某材料的张应力和张应变的关系曲线图,曲线包括弹性区和塑性区。;?;?;?;上述三种模量都是反映材料在受到应力时对所产生应变的抵抗能力强弱的物理量,我们也可用刚度来反映材料抵抗变形的能力,所以材料的弹性模量也称为该材料的刚度。在材料的应力-应变关系曲线中,弹性区的直线斜率代表的就是该材料的弹性模量,即材料的刚度。所以,在材料的应力-应变关系曲线中,可以得到有关该材料的极限强度、刚度和该材料在被破坏前所产生的最大应变。

物体在外力作用下之所以能产生应力发生应变,是因为外力对物体做了功。通过外力做功,物体吸收了外部能量并通过变形把该能量转变成其形变势能储存在其内部。;物体在被破坏前所储存的能量可以用应力-应变关系曲线下面的面积来表示(指从应力-应变关系曲线的断裂点做纵轴的平行线,该平行线与横轴和应力-应变关系曲线所围面积)。该面积越大,表明相应材料的强度越大,抵抗破坏的能力越强。当撤去外力时,在材料的弹性区,应力完全消除后,材料内储存的能量可以完全释放出来,材料可以完全恢复原状;在塑性区,材料发生塑性形变后,应力即使完全消除,储存的能量也不会完全释放,会有一部分留在永久变形的材料内成为材料的形变势能。材料负载的过程是