这项特技早已不是秘密,演出时地面会在恰当的时刻弹出一根钉子,楔入特制的鞋底中(图 5)。这给了舞者额外的抓地力,否则他就会跌倒。不过,神经学家指出,即使采用了特殊设计的舞鞋,并拥有连接件的支撑,这一动作也难以实现。这需要强健的脊椎、腿部和背部肌肉,以提供能够对抗重力的力量(图 6)。研究人员发现,MJ 在完成该动作时跟腱部位承受了相当大的力量。

本文将建立简单的数学模型,利用力学平衡原理,计算 MJ 在表演 45 度前倾时,跟腱部位承受的张力大小。
模型
当人体的脚在做足底屈或足背屈时,脚基本上是在绕踝关节中心旋转(图 7),且旋转中心几乎不变(图 8)。


当站立的身体绕踝关节中心向前旋转超过某个角度时,人体重心位置会超过脚尖,地面支撑力和人体重力作用线将不在同一直线上,地面支撑力将无法维持身体的平衡,重力产生的力矩将使身体倾倒(图 9)。
但 MJ 在表演 45 度前倾时,身体并没有倾倒,主要是因为特制的舞鞋将脚固定在地面上,跟腱肌肉对身体施加了一个反向力矩,与重力力矩平衡(图 10)。
