- •В.А. Масленников биомеханика Курс лекций
- •5. Кинематические характеристики движений человека…………………………………………………..41
- •6.Динамические характеристики движений человека……………………………………………………...49
- •Лекция 1. Биомеханика как учебная и научная дисциплина
- •1.1.Движение как форма бытия материи.
- •1.2. Формы движения материи
- •1.3. Движения человека
- •2. Предмет биомеханики
- •2.1. Объект познания
- •2.2. Область изучения
- •3. Задачи биомеханики
- •3.1. Общая задача изучения движений
- •3.2. Частные задачи биомеханики
- •4. Содержание биомеханики
- •4.1. Теория биомеханики
- •4.2. Метод биомеханики
- •4.3. Связи биомеханики с другими науками
- •Тема 2.Развитие биомеханики как науки
- •1.История развития биомеханики
- •2.Предпосылки возникновения биомеханики
- •2.1. Развитие физических знаний
- •2.2. Биологические предпосылки биомеханики
- •2.3. Разработка методик изучения движений
- •2.3.1. Механические устройства
- •2.3.2. Светохимичесная регистрация
- •2.3.3. Электротехническая аппаратура
- •3. Становление теории биомеханики
- •3.1. Механическое направление
- •3.2. Функционально-анатомичесное направление
- •3.3. Физиологическое направление
- •3.4. Системно-структурный подход
- •4. Современный этап развития биомеханики
- •4.1. Теоретические основы
- •4.2. Методики исследования
- •4.3. Практическое применение
- •4.4. Биомеханика физических упражнений
- •Тема 3. Топография тела человека
- •1.Общие данные о теле человека
- •2.Оси и плоскости
- •3.Краткие данные о центре тяжести тела человека
- •4.Организм, орган, система органов, ткани
- •5.Клетки и ткани организма. Строение и функция тканей
- •6.Спинной мозг. Позвоночник
- •7.Механизм движений туловища и головы
- •8.Движения позвоночного столба и головы
- •9.Механизм движений верхней конечности
- •10.Некоторые данные о конституции человека
- •11.Нервная регуляция позы и движений
- •12.Функциональный анализ положения человека в позе стоя
- •Тема 4. Тело человека как биомеханическая система
- •1. Механические свойства звеньев и их соединений
- •1.1. Виды нагрузок и характер их действия
- •1.2. Упругие деформации
- •2. Соединения звеньев
- •2.1. Кинематические пары
- •2.2. Кинематические цепи
- •2.3. Степени свободы движений
- •2.4. Геометрия движений
- •3. Звенья как рычаги
- •3.1. Виды рычагов в теле человека
- •3.2. Условия сохранения положения звеньев и их движения как рычагов
- •3.3. «3Олотое правило» механики1 в движениях человека
- •4. Биомеханические свойства мышц
- •4.1. Механические свойства мышц
- •4.2. Режимы работы мышц
- •5. Механическое действие мышц
- •5.1. Величина и направление тяги мышцы
- •5.2. Результат тяги мышцы
- •5.3. Виды и разновидности работы мыши,
- •6. Групповые взаимодействия мышц
- •6.1. Рабочие и опорные напряжения
- •6.2. Взаимодействующие группы мышц
- •6.3. Взаимодействие групп мышц при разных сопротивлениях
- •Разгибатель
- •6.4. Перераспределение напряжений мышц
- •Тема 5. Кинематические характеристики движений человека
- •1. Системы отсчета расстояния и времени 2. Пространственные характеристики 3. Временные характеристики 4. Пространственно-временные характеристики 5. Кинематические особенности движений человека.
- •1. Системы отсчета расстояния и времени
- •1.1. Выбор тела отсчета
- •1.2. Начало и направление отсчета расстояния
- •1.3. Единицы отсчета расстояния
- •1.4. Начало и единицы отсчета времени
- •2. Пространственные характеристики
- •2.1. Координаты точки, тела и системы
- •2.2. Перемещение точки, тела и системы
- •2.3. Траектория точна
- •3. Временные характеристики
- •20.1. Момент времени
- •3.2. Длительность движения
- •3.3. Темп движений
- •3.4. Ритм движений
- •4. Пространственно-временные характеристики
- •4.1. Скорость точки и тела
- •4.2. Ускорение точки и тела
- •5. Кинематические особенности движений человека
- •5.1. Составное движение и его составляющие
- •5.2. Сложение скоростей и ускорений в составном движении
- •5.3. Изменение скоростей в движениях человека
- •Тема 6.Динамические характеристики движений человека
- •1. Инерционные характеристики
- •1.1. Понятие об инертности
- •1.2. Масса тела
- •1.3. Момент инерции тела
- •Радиус инерции — это сравнительная мера инертности данного тела относительно его разных осей. Он измеряется корнем квадратным из отношения момента инерции относительно данной оси
- •2.Силовые характеристики
- •2.1. Сила
- •2.2. Момент силы
- •2.3. Действие силы
- •3. Внешние относительно системы силы
- •Внешние относительно системы силы — мера воздействия на нее объектов окружающей среды.
- •3.1. Сила тяжести и вес
- •3.2. Силы инерции внешних тел
- •3.3.Силы сопротивления среды
- •3.4. Реакции опоры
- •3.5. Силы трения
- •3.6. Силы упругой деформации
- •4. Внутренние относительно системы силы
- •4.1. Силы мышечной тяги
- •4.2. Силы пассивного противодействия
- •5.Динамические особенности в движениях человека
- •5.1. Роль сил в движениях человека
- •5.2. Совместное действие сил
- •Тема 7.Биодинамика двигательных качеств
- •1.Биологические и физиологические механизмы развития двигательных качеств
- •10 20 30 40-10-2 Сила, н
- •2.Характеристика двигательных (локомоторных) качеств
- •Расстояние между полосами, мк
- •3.Сила. Силовые качества
- •4.Развитие силы и ее измерение
- •5.Методика развития (тренировка) силы мышц
- •Сплошная линия — данные мужчин; пунктирная — данные женщин. По горизонтали — суставной угол; по вертикали — сила (в фунтах)
- •7.Физическая работоспособность.
- •8.Развитие быстроты
- •1.Предельная скорость одиночных движений.
- •2.Максимальный темп двигательных действий.
- •3.Скорость двигательной реакции.
- •9.Развитие ловкости
- •10.Развитие выносливости.
- •11.Развитие гибкости
Тема 6.Динамические характеристики движений человека
1. Инерционные характеристики 2.Силовые характеристики 3. Внешние относительно системы силы 4. Внутренние относительно системы силы 5.Динамические особенности в движениях человека
1. Инерционные характеристики
1.1. Понятие об инертности
Инертность (или инерция1) — свойство физических тел, проявляющееся в сохранении движения, а также изменении его под действием сил.
Физическое тело, взаимодействуя с другими телами, может изменить свое движение. Если же никакого взаимодействия с другими телами нет, то нет приложенных к телу сил и движение его не изменяется (в инерциальной системе отсчета).
Сохранять «состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения» (1-й закон Ньютона)2— это значит сохранять неизменной по величине и направлению скорость (в частном случае равную нулю-состояние покоя).
Ускорение (как мера изменения скорости) возникает только при действии других тел, когда приложены силы. В природе невозможно движение вне воздействия других тел, поэтому способность сохранять движение проявляется как способность к его изменению (ускорению) под действием силы, причем постепенному и различному для разных тел.
Например, снаряд, выпущенный метателем, продолжает «по инерции»1 полет—его движение сохраняется. Но в результате сопротивления воздуха и притяжения Земли движение изменяется — снаряд падает, а не улетает равномерно и прямолинейно в мировое пространство.
Инертность характеризует определенные черты поведения тел, показывает, как сохраняется движение, как оно изменяется под действием сил — быстрее или медленнее.
Закон инерции, открытый еще Галилеем и сформулированный Ньютоном, описывает свойство материальной точки и тел, движущихся поступательно. Он по своей сути применим и для тел, движущихся вращательно.
Биомеханические системы также подчиняются этому закону. Для изменения вращательного движения системы тел при некоторых условиях (без опоры) действия других внешних тел не требуется, однако закон инерции и здесь не нарушается (см. гл. VIII).
1.2. Масса тела
Масса — это мера инертности тела при поступательном движении. Она измеряется при движении материальной точки и поступательном движении тела или системы тел отношением величины приложенной силы к величине вызываемого ею ускорения:
m=F/a
Измерение массы в этом случае основывается на 2-м законе Ньютона2. Масса здесь — коэффициент пропорциональности между силой и ускорением.
Если к одному и тому же телу приложены разные силы, то изменения его движения будут различными. Отношение же силы к вызываемому ею ускорению в каждом случае постоянно — оно равно его массе:
Для решения ряда задач мало знать, какова величина массы тела, надо учитывать, как распределены в теле материальные частицы, обладающие массами. Это отчасти характеризуется положением центра масс, или центра тяжести.
1.3. Момент инерции тела
Момент инерции — это мера инертности тела относительно оси при вращательном движении (реальном или воображаемом) вокруг этой оси3. Момент инерции количественно равен сумме моментов инерции частиц тела — произведений масс частиц на квадраты их расстояний от оси вращения: J=mr2
Когда частицы тела находятся дальше от оси вращения, то угловое ускорение тела под действием того же момента силы меньше; если частицы ближе к оси, то угловое ускорение больше. Значит, если приблизить тело (все в целом или его части) к оси, то легче вызвать угловое ускорение, легче разогнать тело во вращении, легче и остановить его. Этим пользуются при движении вокруг оси.
Найдя опытным путем момент инерции тела, можно рассчитать радиус инерции, на величине которого отражается распределение частиц в теле относительно данной оси.