Лекция №1

Введение в биомеханику

План:

1. Понятие о биомеханике;

2. История развития и становление теории биомеханики;

3. Задачи биомеханики;

4. Основные направления в биомеханике;

5. Структура анализа двигательной деятельности;

6. Функциональный и системно-структурный подходы при анализе двигательной деятельности;

1. Понятие о биомеханике

Термин биомеханика составлен из двух греческих слов: bios – жизнь и mexane – орудие.

Механика – это раздел физики, изучающий механическое движение и механическое взаимодействие материальных тел. Механическое движение – это такое движение, при котором с течением времени меняется взаимное расположение тел или частей тела относительно друг друга.

Биомеханика – это наука, изучающая двигательные возможности и двигательную деятельность человека и животных. Кроме этого, пользуясь методами теоретической и прикладной механики, эта наука исследует деформацию структурных элементов тела, течение жидкостей и газов в живом организме, движение в пространстве частей тела, устойчивость и управляемость движений и другие вопросы, доступные указанным методам. На основе этих исследований могут быть составлены биомеханические характеристики органов и систем организма, знание которых является важнейшей предпосылкой для изучения процессов регуляции. Учет биомеханических характеристик дает возможность строить предположения о структуре систем, управляющих физиологическими функциями. До последнего времени основные исследования в области биомеханики были связаны с изучением движений человека и животных. Однако сфера приложения этой науки прогрессивно расширяется; сейчас она включает в себя также изучение дыхательной системы, системы кровообращения, специализированных рецепторов и т.д.

Особенно плодотворно применяется классическая механика твердого тела в изучении движений человека. Часто под биомеханикой понимают именно это ее приложение. При изучении движений биомеханика использует данные антропометрии, анатомии, физиологии нервной и мышечной систем и других биологических дисциплин. Поэтому часто в биомеханику ОДА включают его функциональную анатомию, а иногда и физиологию нервно-мышечной системы, называя это объединение кинезиологией.

Биомеханика находится на стыке разных наук: медицины, физики, математики, физиологии и др.

Биомеханика физических упражнений изучает двигательную деятельность человека во время спортивных тренировок и соревнований, а также в процессе занятий массовыми оздоровительными формами физической культуры.

2.История развития биомеханики и становление теории биомеханики

Биомеханика – одна из самых старых ветвей биологии. Ее истоками были работы Аристотеля и Галена, посвященные анализу движений животных и человека. Но только благодаря работам одного из самых выдающихся людей эпохи Возрождения – Леонардо да Винчи (1452 – 1519) – биомеханика сделала свой следующий шаг. Леонардо особенно интересовался строением человеческого тела (анатомией) в связи с движением. Он описал механику тела при переходе из положения сидя к положению стоя, при ходьбе вверх и вниз, при прыжках и, по-видимому, впервые дал описание походок.

Р. Декарт (1596 – 1650) создал основу рефлекторной теории, показав, что причиной движения может быть конкретный фактор внешней среды, воздействующий на органы чувств. Этим объяснялось происхождение непроизвольных движений.

В дальнейшем большое влияние на развитие биомеханики оказал итальянец Д. Борелли (1608 – 1679) – врач, математик, физик. В своей книге «О движении животных» по сути он положил начало биомеханике как отрасли науки. Он рассматривал организм человека как машину и стремился объяснить дыхание, движение крови и работу мышц с позиции механики.

Первые шаги в изучении биомеханики движений были сделаны лишь в конце 19-го столетия немецкими ученными Брауном и Фишером, которые разработали совершенную методику регистрации движений, детально изучили динамическую сторону перемещений конечностей и общего центра тяжести (ОЦТ) человека при нормальной ходьбе.

П.Ф. Лесгафтом (1837-1909) создана биомеханика физических упражнений, разработанная на основе динамической анатомии. В 1877г. П.Ф. Лесгафт начал читать лекции по этому предмету на курсах по физическому воспитанию.

Большой вклад в познание взаимодействия уровней регуляции движений внес Н.А. Бернштейн (1880-1968). Им дано теоретическое обоснование процессов управления движениями с позиций общей теории больших систем. Нейрофизиологические концепции Н.А. Бернштейна послужили основой формирования современной теории биомеханики движений человека.

В бывших республиках СССР изучение координации движений человека ведется с двадцатых годов 20-го столетия. Проводились исследования всей биомеханической картины координационной структуры произвольных движений человека. С тридцатых годов 20-го века в институтах физической культуры в Москве (Н.А. Бернштейн), в Ленинграде (Е.А.Котикова, Е.Г. Котельникова), в Тбилиси (Л.В. Чхаидзе), в Харькове (Д.Д. Донской) и других городах стала развиваться научная работа по биомеханике. В 1939г. вышло учебное пособие Е.А. Котиковой «Биомеханика физических упражнений» и в последующие годы в учебники и учебные пособия стал входить раздел «Биомеханическое обоснование спортивной техники по различным видам спорта».

М.Ф. Иваницкий (1895-1969) разработал функциональную (динамическую) анатомию применительно к задачам физкультуры и спорта, т.е. определил связь анатомии с физкультурой.

Бурное развитие спорта в СССР послужило основанием для развития биомеханики спорта. С 1958г. во всех институтах физической культуры биомеханика стала обязательной учебной дисциплиной, создавались кафедры биомеханики, издавались учебные пособия и т.д.

Как учебный предмет биомеханика выполняет следующие задачи:

1. знакомит с важнейшими физико-математическими понятиями, которые необходимы для расчетов скорости, углов отталкивания, массы тела, расположения ОЦТ и его роли в технике выполнения спортивных движений;

2. имеет практическое применение в спорте, потому, что представленная в ней система двигательной деятельности с учетом возраста, пола, массы тела, телосложения позволяет выработать рекомендации для работы тренера, учителя физкультуры, реабилитолога и др.

Биомеханические исследования позволили создать новый тип спортивной обуви, инвентаря, оборудования и техники управления ими (велосипеды, горные и прыжковые лыжи, лодки для гребли) и т.д. изучение гидродинамических характеристик рыб и дельфинов дало возможность создать специальные костюмы для пловцов, изменить технику плавания, что способствовало повышению скорости плавания.