運動學與動力學

看一段某人跑步的影片，你能描述所見的一切：膝蓋彎得多快、踝關節的角度、腳劃過的軌跡。但單憑影片，你永遠看不到力——腳以多大的力砸向地面、肌肉必須拉出多大的力。生物力學正是把運動拆成這兩個問題：動作看起來如何，以及是什麼力造成了它。

運動學是對運動本身的描述，不涉及造成它的力——位置、角度、速度和加速度。它回答「發生了什麼」：膝關節屈到60度、腳以這樣的速度擺過去。動力學則研究產生該運動、或由該運動產生的力與力矩——地面的推力、肌肉的拉力、關節上的負荷。它回答「是什麼使其發生」。一個簡單的區分辦法：運動學是慢動作錄像能給你看的；動力學則需要測力板或計算，因為力是看不見的。同樣可見的動作可以由截然不同的內部力產生，這就是為什麼兩個人可以走出看起來一模一樣的跛行，原因卻完全不同。

兩者都需要，混淆它們會誤導治療。一個小孩和一個成人可能呈現相同的運動學步態模式，但加載在小關節上的力（動力學）相差懸殊。術後的膝關節看起來彎曲正常（運動學良好），而控制它的肌肉力量（動力學）卻仍遠不足以安全地爬樓梯。運動學告訴你問題的形狀、且易於觀察；動力學告訴你原因和負荷，並常常解釋為何一個看起來沒問題的動作其實仍不安全或不高效。