举重序列图像杠铃动力学参数的提取与分析

利用计算机图像采集卡连接摄像头获取举重过程序列图像,提取杠铃垂直方向和水平方向的速度、加速度、作用力等动力学参数,计算举重过程杠铃机械能的变化,分析举重过程杠铃动力学参数等的特征。结果表明,举重过程杠铃的垂直速度、垂直加速度、垂直受力、机械能的最大值均位于抓举阶段,力量是抓举阶段举重动作成功的决定因素,挺举阶段运动员的举重动作技术至关重要;举重过程中运动员向上用力应尽量集中于垂直方向,水平方向作用力尽可能小,以在短时间内获得较大的上升速度;杠铃水平运动速度的最大值位于挺举阶段的上挺发力时刻,运动员使用水平力在动作稍有偏差时及时调整动作来维持杠铃的稳定,避免举重动作的失败。     

举重过程人体肌肉等效力矩的计算与分析

举重过程人体肌肉等效力矩是分析其技术动作特征的重要指标。利用计算机和高速数字摄像技术拍摄举重过程序列图像,提取人体关节点坐标,计算人体各环节肌肉等效力矩、角速度等刚体力学参数并分析其特征。结果表明,运动员举起杠铃重量的能力在很大程度上取决于上臂和前臂的肌肉爆发力矩,上臂和前臂肌肉等效力矩均显著大于其它环节的数值,大腿肌肉的等效力矩大小仅次于上臂和前臂;运动员在杠铃抓举上肩阶段消耗的体力较大,其人体各环节肌肉等效力矩数值在该阶段要高于杠铃挺举上举阶段;举重过程杠铃应尽量贴近运动员身体,相对缩短人体对杠铃发力的阻力臂,降低举起同样杠铃重量所需的人体各环节肌肉的等效力矩。     

利用小波降噪提高检测举重图像杠铃位置的准确性

举重是广西重点开展的一项体育运动项目。采用小波变换软阈值降噪方法对举重序列图像进行预处理,然后使用Hough变换自动检测杠铃位置,将降噪处理后自动检测的杠铃位置、没有进行降噪处理自动检测的杠铃位置分别与人工检测的杠铃位置比较,研究小波变换降噪法对提高举重序列图像杠铃位置准确性的作用。结果表明,应用小波变换软阈值法对举重图像进行降噪预处理,可以将Hough变换检测举重序列图像杠铃位置的误差由5%左右降到1%左右,可以减少Hough变换检测杠铃圆形边缘时受随机噪声点的干扰,从而减少Hough变换的运算量和计算时间。     

利用Kane多刚体动力学模型仿真举重运动

多刚体动力学模型计算与仿真人体举重过程可以优化运动员的动作技术并预测其效果。根据举重过程人体运动的特点,将人体简化为6刚体动力学系统,建立Kane多刚体动力学模型方程,以高速数字摄像拍摄的举重运动过程序列图像的初始夹角与角速度作为初始条件,对举重过程进行计算与仿真,并通过与拍摄的实际举重运动图像比较来验证模型仿真的准确性,研究多刚体动力学模型计算与仿真人体举重过程的方法。结果表明,多刚体动力学模型计算与仿真的人体举重过程与摄像拍摄的实际过程基本相符,两种方法获取的关节坐标的误差约在4~8%,离初始时刻的时间越长则模型计算与仿真结果的误差就越大,呈现误差累积效应。     

体操运动为什么用滑石粉

我们多年在物理课堂作业上和新出版的考卷、资料上,遇到在单杠或双杠、举重等运动中,运动员比赛前都要在手上或杠上涂上滑石粉,它的作用是什么这类题,参考答案都是为了增大摩擦力或防滑脱,可是我们通过实验后分析认为此举主要是防接触部位受伤,同时,也有增大摩擦或减小摩擦的作用,理由有以下几点: 一、在举重运动中,如果是为了增大摩擦,在举起沉重而质量很大的杠铃时,这个过程中手腕要改变方向,由于摩擦力大就难以完成或由于转变手腕方向时,有改变运动状态的过程或趋势,而杠铃由于惯性可能要在手中转动,若摩擦力太大,杠就难以转动,它就要改变手的运动状态使任务难以完成,甚至使手被摩起血泡.为了使举杠铃任务顺利完成又不至于使手受伤,用滑石粉应是减小摩擦力.     

二长花岗岩的声发射不可逆性试验研究

为研究岩石类材料的受力记忆能力,本文采取三轴循环加卸载的力学试验和声发射试验方法,获取了二长花岗岩受力过程中的应力-应变曲线及声发射特征参数数据。分析表明:(1)在加卸载过程中,初始压密阶段、弹性阶段、塑性阶段、峰后阶段四个阶段声发射特征明显,循环过程中Kaiser效应十分明显。(2)在较低应力水平阶段,Kaiser效应现象较为明显;在较高应力水平阶段,Felicity效应现象较为明显。(3)岩石试样对应变的记忆准确度要高于对应力的记忆准确度,岩石的物性参数(应变)记忆能力要明显好于状态参数(应力)。     

低频Alfvén波对等离子体非共振加热与随机加热的粒子模拟

采用粒子模拟方法,研究沿背景磁场方向传播的低频Alfvén波对磁化等离子体加热的物理过程.模拟结果表明:离子在垂直和平行于背景磁场的方向都得到明显的加热,在非共振加热阶段,垂直方向比平行方向的加热效果更加显著,形成温度各向异性;在随机加热阶段,垂直和平行方向的温度最终达到饱和且趋于一致.加热过程中,离子所获得动力学温度的最大值由外加磁场能量密度与等离子体密度的比值决定,与Alfvén波的频率及振幅无关;离子在平行于背景磁场方向上被加速,并最终获得相当于Alfvén波相速度大小的流速.     

Magnus力对球类空中运动的影响

Magnus效应描述了黏性流体中物体的旋转造成的附近区域流体流速不同，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直方向上产生一个横向Magnus力的现象.Magnus力是影响球体运动轨迹很重要的因素，在球类运动中往往是形成各种“曲线球”的原因.本文以足球和乒乓球为例，分析其受力情况，数值求解其运动方程，比较了不同角速度ω下球的运动轨迹和运动特征，系统研究了不同方向角速度ω产生的Magnus力对球体运动轨迹的影响，并据此分析了足球和乒乓球运动中几种技术动作的物理原理.     

受力腓肠肌剪切波速度的超声检测

肌肉组织受力时的弹性特征变化,是其功能特性、健康状态的重要评估参量.该文利用在离体肌肉组织表面施加低频振动引起组织发生形变,在组织内部产生剪切波的方法,经过快速超声成像,通过剪切波图像估计剪切波的传播速度.研究结果表明顺肌纤维方向传播的剪切波速度快于垂直肌纤维方向传播的剪切波速度,剪切波的传播速度随受力的增加而变大,且...     

基于线定标光的内窥镜图像垂直倾斜校正方法

内窥镜图像测量中为了保证测量精度,理论上要求成像系统的光轴与物平面保持垂直,而实际测量过程中光轴与物平面一般存在一定程度的垂直倾斜。针对垂直倾斜对内窥镜图像测量的影响,提出了一种基于内窥镜发射的线定标光的垂直倾斜校正方法。该方法从线定标光的位置信息中提取光轴倾斜信息,并对图像进行校正。实验结果表明,所提出的图像垂直倾斜校正方法能对内窥镜图像进行准确校正。     

超声驱动的超声波振动减摩作用研究

借助于动力学原理,对超声驱动中的垂直超声波振动的减摩作用进行了理论研究。将超声电机定子和转子接触区定子表面一点的超声波振动分解成水平振动和垂直振动,并分析了两个方向振动对超声电机驱动作用的影响。提出水平振动产生摩擦驱动力,垂直振动影响水平驱动的效果,将垂直方向超声波振动的作用等效为普通滑动试验中垂直于滑动方向超声波振动的作用,揭示了垂直方向超声波振动是导致超声驱动动摩擦系数降低的原因。试验结果与理论分析定性地一致。     

一种提高双CCD图像拼接精度的方法

利用一对光楔间距变化时,通过它的成像光束的像点会产生微小偏移这一特性,在双CCD图像拼接探测器中增加了光楔调整机构,该光楔调整机构包含两对光楔,一对光楔用于CCD水平方向的图像调整;另一对用于垂直方向的图像调整。通过设计、制作,光楔调整机构最终应用于双CCD图像拼接探测器的装调。装调过程显示:加装光楔调整机构对原有光学系统没有任何影响,可以实现精度高于0.001 mm的图像移动量,有效降低了双CCD图像拼接探测器的装调难度,提高了拼接图像质量,降低了生产成本。     

"恒力"作用——一道高考题引起的思考

1引言 在2002年的高考物理题中,有一道蹦床的求"恒力"题.原题为:蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m高处自由落下,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处.已知运动员与网接触的时间为1.2 s.若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小.     

弹性基底表面薄膜起皱的计算机模拟

本文设计了一种起皱模型用以研究起皱现象的动态过程.模拟表明整个起皱过程包括三个阶段.在孵化和起皱阶段,水平方向上软基底的应力在回缩过程中传递给硬膜.而在构象松弛平衡阶段,硬膜上的应力又缓慢地传回给软基底,整个起皱过程体系的总能量持续下降.研究发现起皱后软基底上的应力集中在上表层,尤其是在波谷处.而硬膜上的应力分布则取决于方向,在垂直方向,平衡位置的应力要大于波峰和波谷处,与此相反,在水平方向应力则更集中于波峰和波谷.我们的模型既能重现起皱现象,又能重现起皮现象,为材料应力释放导致的结构失稳机理研究提供了一个非常有利的工具.     

表面声道对深海风成噪声垂直空间特性的影响规律

水下风成噪声的垂直空间特性包括噪声垂直方向性和垂直相关性,研究海洋环境对其影响规律对提升声呐性能、增加海洋环境参数反演的准确性具有重要意义.本文利用Pekeris割线下的简正波理论描述噪声的传播过程,研究了深海环境下存在表面声道时,表面声道以下噪声垂直空间特性的变化规律及其原因.研究表明,在临界深度以上,表面声道的存在导致噪声垂直方向性在水平凹槽边缘靠近海底方向上的峰值升高,噪声垂直相关性随垂直距离增加先后周期地向正相干和负相干方向偏移;在临界深度以下,表面声道的存在导致水平方向上的噪声能量增强,噪声垂直相关性整体向正相干方向偏移.当表面声道的参数变化时,表面声道的厚度变化对噪声垂直空间特性影响较大,而表面声道内的声速梯度变化对噪声垂直空间特性几乎没有影响.结合各类简正波的变化分析表明,存在表面声道时,噪声源激发的折射简正波阶数增加,强度增强,是表面声道引起噪声垂直空间特性变化的主要原因.     

合肥光源储存环上八极磁铁的动力学效应分析

 为达到合肥光源二期工程通用模式的设计流强，在储存环上选择垂直方向β函数比较大的位置增加一组八极磁铁。该组八极磁铁对水平方向动力学孔径影响很小，虽然垂直方向动力学孔径明显减小，但仍然大于物理孔径，不会影响束流的注入积累过程。该组八极磁铁产生的垂直方向振荡频率分散可以提供ms量级的Landau阻尼时间，将明显增强抑制垂直方向束流集体不稳定性的能力。该组八极磁铁投入运行后，合肥光源注入积累过程明显改善，注入流强从无八极磁铁时的约100 mA提高到330 mA左右。     

涡旋光束在反射中的正交偏振特性研究

本文从角谱理论出发建立了涡旋光束在空气-玻璃界面反射时的傍轴传输模型, 并研究了反射过程中诱导产生的正交偏振效应. 当一水平偏振涡旋光束以不同角度入射时, 反射光束的正交偏振分量呈现出类似于一阶厄米-高斯模式的双峰强度分布, 而水平偏振分量强度分布呈现与入射光束相似的分布, 且只在布儒斯特角附近入射时才现出与正交偏振分量垂直的双峰分布. 对于任意线偏振入射光, 其正交偏振分量的偏振方向不再垂直于入射时的偏振方向, 而是与反射光束的中心波矢垂直, 此时正交偏振分量出现有趣的旋转特性, 其物理原因归结于任意线偏振光入射时所对应的水平与垂直偏振分量的反射系数不同. 最后进行了相关实验验证, 发现实验结果与理论分析符合得较好. 关键词： 正交偏振 涡旋光束 任意线偏振     

光折变空间光孤子的顶侧面观测法

基于CCD图像采集技术与计算机软件处理技术，提出了空间光孤子的顶侧面观测法.此方法能够非常直观地显示出光孤子在晶体内部传输时，在水平及垂直方向上不同位置的轮廓图.用这种方法观测到了KNSBN晶体中的二维光伏明孤子，观测结果与理论模拟结果相一致.     

作用在平行板电容器中一片电介质的力

在一些物理学的教科书中,利用虚功原理计算了作用于插入平行板电容器的一片电介质的力.[1],[2]但没有从物理原因上进行分析.这就会产生这样的问题,即垂直方向的电场,怎么会有水平方向的力作用于电介质上?本文通过对于电介质受力的微观机制的分析,计算作用于这片均匀电介质的力.一、电介质受力的微观机制 在电场中的电介质要受到电场作用而极化.在平行板电容器的极板间,插入一片电介质,由于电容器边缘区不均匀电场的作用,电介质中极化的电偶极子排列也是不均匀的.图一是这种情况的示意图. 图一电容器的极板,在z方向宽w,x方向长为L. 在X=X0…     

带电粒子在交叉电磁场中运动的受力分析

在学习电磁学时,带电粒子在交叉电磁场中的运动是一个有趣的问题。这里所谓交叉电磁场,是指均匀恒定并且相互垂直的电场和磁场,假定粒子的速度与磁场垂直。初看起来,似乎带电粒子会在垂直于磁场的平面内作圆周运动,同时沿电场方向作匀加速运动,整个运动是这两种运动的合成。然而这种看法是错误的。通过解运动方程可以证明[1],实际的运动是垂直于磁场的平面上的圆周运动和垂直于(而不是平行于)电场的匀速(而不是匀加速)运动的合成。 为了深刻理解发生上述运动的物理原因,下面来进行这一问题的受力分析。 (一)受力分析 会磁场压指向S轴,(垂直…