Рациональность биомеханизма движений маховых звеньев в прыжке вверх с места
Анализ техники выполнения маховых движений в прыжке вверх с места проводился с использованием оптико-электронного и динамометрического аппаратно-программного комплекса «Qualisys» с программным обеспечением «QTM» и «Visual 3D» (C-Motion) (рисунок 8).
Для изучения рациональности техники движений маховых звеньев были выбраны два испытуемых (юноша (ПВ) массой m=63,7 кг, ростом L=1,77 м, в возрасте 22 года и девушка (АА) m=45,2 кг, L=1,63 м, 18 лет) с оценками за технику ниже среднего и два испытуемых (юноша (ИД) m=75,7 кг, L=1,78 м, 24 года и девушка (ТМ) m=56,0 кг, L=1,70 м, 19 лет) с оценками выше среднего.
Отметим, что использование маха руками спортсменами с высокой оценкой реализационной эффективности их выполнения приводит к существенному увеличению импульса силы инерции, возникшего в результате ускоренного разгибания туловища (рисунок 9). Поскольку туловище обладает большой массой, то при ускоренном движении оно вносит значительный вклад в импульс силы реакции опоры и, тем самым, улучшает результат в прыжке.
Рисунок 8 – Интерфейс программы «Visual 3D» (C-Motion),
раздел анализа двигательного задания
Рисунок
9 – Вклад движения туловища у испытуемых
с различными оценками за технику. Вклад
оценивался как отношение импульса
инерционной силы в центре масс туловища
к импульсу вертикальной составляющей
силы реакции опоры в фазе отталкивания
Маховые движения руками при больших ускорениях позволяют также увеличить силу реакции опоры (рисунок 10). Но, в большей степени, имеет значение не сам пик ускорения в вертикальной плоскости, а момент его возникновения во времени. Слишком раннее или позднее выполнение активного маха руками не улучшают, а скорее снижают результат в прыжке.
Рисунок 10 – Вклад маховых движений руками у испытуемых
с различными оценками за технику
ВЫВОДЫ
1. Установлено, что использование предварительного подседания увеличивает высоту прыжка на 2,2 см (8,6%), а использование движения маховых звеньев тела увеличивает результат на 7,3 см (28,4%), что согласуется с результатами других исследователей. Кроме того, использование предварительного подседания и маха руками статистически значимо уменьшает время отталкивания от опоры по сравнению с прыжком из приседа, делая отталкивание более мощным (0,285 с в прыжке без маха руками, 0,307 с в прыжке с махом руками и 0,333 с в прыжке из приседа, p<0,05).
2. Анализ корреляционных зависимостей между временными и силовыми показателями отталкивания от опоры и их взаимосвязи с высотой прыжка показал что:
для прыжков с махом и без маха руками выявлены статистически значимые положительные связи между фазами разгона, торможения, подседания, отталкивания и времени опоры. Так, например, в прыжке с махом руками коэффициенты корреляции между перечисленными фазами колебались от 0,47 до 0,93. Исключение составляет корреляция между фазами разгона и торможения во время подседания, величина которой статистически не значима (0,02, при p>0,05). Аналогичные закономерности наблюдались во взаимосвязях между силовыми показателями;
выявлена слабая положительная статистически значимая связь длительности фазы торможения с результатом прыжка без маха руками и с махом руками (0,31 и 0,34 соответственно (р<0,05)). Максимумы силы реакции опоры в фазе отталкивания в прыжке с махом руками коррелировали с результатами в прыжках: 0,27 и 0,43 соответственно в прыжке без маха руками, и 0,28 и 0,42 – в прыжке с махом руками.
3. Показатели максимальной силы мышц − разгибателей ног при разных углах в коленном суставе в статических условиях статистически значимо связаны с результатами в прыжках. Коэффициенты корреляции составили от 0,26 до 0,56 для абсолютных значений и от 0,26 до 0,50 для относительных значений силы. Наибольшая корреляция с результатами в трех видах прыжков обнаружена у показателя максимальной силы ног при угле коленного сустава 150о.
Наибольшая корреляционная связь между максимальными значениями сил при разных углах в коленном суставе выявлена между углами 100 и 125о (0,80 и 0,78, соответственно для абсолютных и относительных значений силы). Между малыми углами и углом 150о эти связи статистически значимо меньше. Так, для углов 100 и 150о коэффициенты корреляции для абсолютных и относительных значений силы соответственно равны 0,43 и 0,43.
4. Получены уравнения регрессии, позволяющие оценить реализационную эффективность техники прыжков вверх с места по степени использования силовых возможностей мышц − разгибателей ног в статических условиях при угле в коленном суставе равном 150о. На основе этих уравнений построены номограммы оценки реализационной эффективности техники прыжков.
5. Получены уравнения регрессии, позволяющие оценить реализационную эффективность техники подседа и движения маховых звеньев тела в прыжках вверх с места. На основе этих уравнений построены номограммы оценки реализационной эффективности этих элементов техники прыжка.
6. Критериями рациональности техники подседания при реализации биомеханизма разгибания ног являются:
Значения показателя D (доля RMS, приходящаяся на 1% улучшения результата в прыжке) для мышц нижних конечностей. Для ягодичной и двуглавой мышцы бедра D должен быть меньше или равен 1, что означает факт рекуперации энергии упругой деформации. Для прямой мышцы бедра, передней большеберцовой и камбаловидной мышцы, в силу возможного роста их активности и увеличения мощности отталкивания, показатель D принимает значения больше нуля.
Максимальная и средняя угловая скорость разгибания ТБС и КС. В прыжках с подседанием максимальная угловая скорость разгибания в обоих суставах должна быть значительно выше, чем в прыжках из приседа. Средняя угловая скорость при отталкивании должна принимать высокие значения в обоих заданиях. Для коленного сустава средняя угловая скорость должна быть выше при использовании подседания. Для тазобедренного сустава использование подседания может незначительно уменьшить среднюю скорость разгибания ТБС в связи с инерцией туловища.
7. Рациональность биомеханизма движений маховых звеньев в прыжке вверх с места определяется следующими показателями: максимум ускорения центра масс туловища (вклад в импульс отталкивания до 80%); максимумы ускорений частных центров масс звеньев руки (суммарный вклад в импульс отталкивания до 45%); возникновение максимумов ускорений звеньев рук во времени с возможностью компенсировать спад силы реакции опоры позволяет увеличить импульс отталкивания (графически – изменение формы и увеличение площади импульса).
8. На примере прыжка вверх с места доказана эффективность использования интегративного подхода к изучению строения спортивных двигательных действий на основе логико-статистических, механико-математических и системных методов исследования. Интегративный подход в применении различных методов исследования биомеханической структуры и строения спортивных двигательных действий позволяет глубже раскрыть рациональные способы реализации биомеханизмов, лежащих в основе их выполнения.
9. Полученные данные позволяют предполагать, что при выполнении прыжка вверх с места реализуется не два, а три биомеханизма: биомеханизм разгибания ног (в состав кинематической цепи входят: таз, бёдра, голени и стопы), биомеханизм выпрямления туловища и головы и биомеханизм махового движения руками. Такое разделение биомеханизмов связано с их независимым вкладом в результат прыжка. С другой стороны, маховые движения руками способствуют более эффективному движению туловища и, вместе с тем, лучшей реализацией биомеханизма разгибания ног.