2. Кинематические характеристики движения спортсмена при поступательном и вращательном движениях.

К кинематическим характеристикам движений относят: пространственные, временные и пространственно-вре­менные.

Пространственные характеристики позволяют определять положе­ние тела и его изменение в пространстве.

Координата точки – пространственная мера местоположения точки в системе отсчета (относительно осей координат). Положение движущейся точки и некоторый фиксированный момент времени t=t₀ называется ее начальным положением.

Траектория точки — это геометрическое место положение движущийся точки в рассматриваемой системе отсчета; определяют длину, кривизну и ориентацию движения в пространстве (т.е. это непрерывный воображаемый след, оставляемый движущейся точкой). При биомеханическом анализе движений, прежде всего, рассматривают траектории движений характерных точек тела человека. Как правило, такими точками являются суставы тела.

В зависимости от формы траектории, движения различают прямолинейные (траектория прямая линия), криволинейные (траектория – произвольная линия) и круговые (траекторией является окружность).

Путь – это расстояние, пройденное точкой вдоль ее траектории, и эта величина является скалярной. В прямолинейном движении путь точки при движении в одну сторону равен расстоянию от начального положения до конечного. В криволинейном движении путь точки равен расстоянию по траектории в направлении движения от начального до конечного положения.

Кратчайшее расстояние между начальным и конечным положением точки называется перемещением и это векторная величина. Перемещение находят по разности координат точки в моменты начала и окончания движения. Угловое перемещение определяют по углу поворота.

Путь не всегда совпадает с перемещением. Например, при плавании 100 м в 50-метровом бассейне путь равен пройденной дистанции, а перемещение равно нулю.

Основной пространственной характеристикой вращательного движения является угол поворота (φ), отсчитываемый от произвольно заданного начала отсчета.

Временные характеристики

Временные характеристики раскрывают движение во времени.

Момент времени — границы определенного промежутка времени, длительности не имеют.

Длительность движения — это его временная мера, представляет собой промежуток времени между двумя ограничивающими его моментами времени (разность между моментами времени окончания и начала движения).

Темп движений — это временная мера их повторности. Он из­меряется количеством движений, повторяющихся в единицу времени (частота движений).

Темп — величина, обратная длительности движений. Чем больше длительность каждого движения, тем меньше темп, и наоборот. В повторяющихся (циклических) движениях темп может служить показателем совершенства техники.

Ритм движений (временной) — это мера соотношения частей движений. Он определяется по соотношению длительности частей движения. Ритм движений характеризует, например, отношение времени опоры к времени полета в беге или времени амортизации (сгибания колена) к времени отталкивания (выпрямления ноги) при опоре.

Периодом вращения называется промежуток времени Т, в течение которого тело, равномерно вращаясь, совершает один оборот вокруг оси вращения измеряемое в секундах и других кратных секунде единицах (минутах, сутках).

Частота вращения показывает число оборотов, совершаемых телом за единицу времени при равномерном движении, измеряется в герцах (Гц): f = 1 / T.

Пространственно-временные характеристики

По пространственно-временным характеристикам определяют, как изменяются положение тела во времени.

Скорость точки – это векторная величина, характеризующая быстроту изменения ее положения и направление в пространстве. Скорость равна отношению пройденного пути на время, за которое этот путь был преодолен.

Скорость движения человека чаще всего не постоянная, а переменная. При анализе упражнений определяют мгновенную и среднюю скорость.

Мгновенная скорость — это скорость в данный момент времени или в данной точке траектории, скорость равномерного движения на очень малом участке траектории, когда время стремиться к нулю.

Средняя скорость — это ско­рость, с которой точка в равномерном движении за то же время прошла бы весь рассматриваемый путь.

Движение называется равномерным, если модуль ее скорости не изменяется с течением времени. Если модуль скорости увеличивается с течением времени, то движение называется ускоренным, если он уменьшается – замедленным.

Ускорение точки — векторная величина, равная отношению приращения скорости точки за некоторый промежуток времени к величине этого промежутка

В механике ускорением называют не только увеличение скорости движения, но и ее уменьшение. Движение точки называется ускоренным (положительное ускорение), если численное значение ее скорости возрастает с течением времени и ускорение имеет положительное значение. Движение точки называется замедленным (отрицательное ускорение), если численное значение ее скорости убывает с течением времени и ускорение имеет отрицательное значение.

Поскольку вдоль траектории скорость может изменяться как по величине, так и по направлению, вектор ускорения имеет две составляющие.

Составляющая вектора а, направленная по касательной к траектории, называется касательным, или тангенциальным, (а_τ) ускорением точки и равна: а_τ = dv / dt и характеризует изменение вектора скорости по величине.

Составляющая вектора ускорения, направленная по нормали к касательной в данной точке траектории, называется нормальным ускорением а_n. Оно характеризует изменение скорости по направлению в случае криволинейного движения. Направлена по нормали в сторону к центру кривизны траектории. Поэтому часто это ускорение называют центростремительным. Оно равно а_n = (v² / R), R – радиус кривизны траектории.

Если точка движется прямолинейно, то нормальное ускорение а_n = 0, и общее ускорение а = а_τ.

При вращательном движении определяют угловую скорость и ускорение.

Угловой скоростью называют вектор ω, который численно равен первой производной от угла поворота φ по времени t.

ω = dφ / dt, где dφ – вектор элементарного поворота за время dt, направленный вдоль оси вращения по правилу винта.

Линейная (окружная) скорость при этом направлена перпендикулярно как к оси вращения, так и к радиус-вектору, проведенному в точку М из центра окружности и равна их векторному произведению: v = ω * R.

Для характеристики быстроты изменения вектора угловой скорости тела при неравномерном вращении тела вокруг неподвижной оси или при его вращении вокруг неподвижной точки вводится вектор ε углового ускорения тела, равный первой производной его угловой скорости по времени:

Если тело вращается вокруг неподвижной оси, то вектор ε направлен вдоль этой оси: в ту же сторону, что и ω при ε>0, и в противоположную – при замедлении вращения (ε<0).