Биомеханические характеристики:
кинематические, динамические и энергетические
Кинематические - движение тела и его частей в пространстве и их изменение во времени, т.е. дают внешнюю картину (форму, характер) двигательной деятельности.
К ним относят пространственные, временные, пространственно - временные характеристики. Все перемещения тела можно измерить только базируясь на сравнении положения какого-либо тела или точки отсчета, т.е. все движения рассматриваются как относительные, поэтому необходимо выбрать системы отсчеты расстояний и времени.
За систему отсчета (расстояния) принято принимать условно выбранное твердое тело (точка), относительно которого определяют положение других тел в разные моменты времени.
К пространственным характеристикам, определяющим положение тела и его частей в пространстве координаты точки - это пространственная мера местоположения точки относительно точки отсчета.
Способы отсчета расстояний а) прямоугольных координат, б) естественный, в) векторный, г) полярный.
Суть прямоугольной системы отсчета координат наиболее популярной системой отсчета является прямоугольная система координат, в которой положение материальной точки в пространстве описывается ее координатами на трех взаимно перпендикулярных осях (вертикальной и двух горизонтальных - поперечной и продольной)
Суть естественного способа отсчета расстояний
самая простейшая система отсчета. В ней за исходную точку принимают точку на известной траектории перемещения (километровый указатель на дороге).
Суть векторного способа отсчета расстояний
положение точки определяется радиус-вектором R, проведенным из центра данной системы координат к интересующей точке (используется в навигации, ориентировании и т.д.).
Суть способа полярных координат
выделяют как частный случай векторного способа, когда расстояние определяют длинной вектора, а направление - углом между вектором и принятым исходным направлением (полярная ось), (используется в парусном спорте и в спортивном ориентировании)
В систему отсчета времени определение начала движения и единицы отсчета продолжительности движения. За единицу отсчета времени принимают секунду, минуту, час, долю секунд (0,1;0,01 и т.д.).
Перемещение тела (точки) это расстояние по прямой, между начальным и конечным положением тела. Линейное перемещение (D S) измеряется в единицах длины (метрах). Угловое перемещение (Dj) угол поворота тела или его частей (при вращательных движениях) измеряется в градусах.
Элементарное перемещение это такое перемещение точки, при котором расстояние между конечным и начальным положением тела стремится к нулю.
Траектория это множество точек пространства через которые последовательно проходит тело во время движения в данной системе координат.
Временные характеристики движения раскрывают движение во времени. К ним относится: момент времени, длительность, темп и ритм движения.
Момент времени это временная мера положения точки тела в принятой системе отсчета времени. Это промежуток времени, стремящийся к нулю. Например, момент старта и др.
Длительностью движения это временная мера, определяемая разностью времен окончания и начала движения.
Темп движения это временная мера повторения движений. Измеряется количеством повторяемых движений в единицу времени
Например, количество шагов в секунду
отображает количественную сторону
движения.
Ритм движения это временная мера соотношения частей движения. Величина безразмерная, характеризует качественную сторону структуры движения, например, в отношение времени фазы опоры ко времени фазы полета в беге.
Опираясь на пространственно-временные характеристики, в каких одновременно системах отсчета можно оценить движение тела - позволяют оценить движение тела одновременно в двух системах отсчета в пространстве и во времени
К пространственно-временным характеристикам относят скорость и ускорение
Скорость движения показывает как быстро изменяются координаты тела и его материальных точек
Скорость движения равна отношению перемещения тела к промежутку времени, за который это перемещение произошло:
Ускорение характеризует быстроту изменения скорости:
- линейное ускорение:
- угловое ускорение:
Чему равна средняя скорость движения это такая скорость, с которой тело при равномерном движении за какое-то время прошло бы все перемещение:
Как называется скорость, если перемещение тела совершается за промежуток времени, стремящийся к нулю - Мгновенная скорость. Это перемещение в данный момент времени.
ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ к ним относят инерционные характеристики (свойства тела человека и др. тел)
Инертность это свойство тела или его частей сохранять свое внутреннее состояние, состояние движения или состояние покоя.
Под инерцией внутреннего состояния системы подразумевается напряжение мышц (упругие деформации мышц), температура тела и т.п.
Инерция покоя оценивается массой тела, измеряемой отношением величины приложения силы к вызываемому им ускорению:
Как определяется инерция движения тела. Она определяется величиной силы необходимой для остановки тела и направленной противоположно движению:
Сила это мера механического действия одного тела на другое. Числено определяется произведением массы тела на его ускорение, вызванное данной силой.
При вращательном движении инертность тела определяется моментом инерции, равным произведению массы тела на квадрат радиуса вращения.
Как определяется действие силы – определяется моментом силы, равным произведению величины силы на ее плечо:
Чему равно ускорение, приобретенное телом Оно прямо пропорционально действующей силе и обратно пропорционально его инертности:
- линейное ускорение a = F / m;
- угловое ускорение
От чего зависит изменение скорости тела - От величины силы и времени ее действия (t).
Как определяется импульс силы это мера воздействия силы на твердое тело за данный промежуток времени (в поступательном движении).
Чему равен импульс момента силы это мера воздействия момента силы относительно данной оси за данный промежуток времени (во вращательном движении)
Что происходит вследствие воздействия импульса силы или момента силы на тело Тело изменяет свое движение или состояние. Эти изменения определяются количеством движения и кинетическим моментом.
Что понимается под количеством движения это мера поступательного движения, она определяется произведением массы тела на его скорость:
Чему равен кинетический момент это мера вращательного движения, она определяется произведением момента инерции тела относительно оси вращения на его скорость
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Что показывают энергетические характеристики. Они показывают как изменения скорости движения и положения тела изменяют его энергетическое состояние. При движениях тело совершает работу. Механическая работа равна произведению силы на перемещение:
Мощность силы. Это мера эффективности работы, т.е. быстроты выполнения работы, определяется следующим образом:
ВНЕШНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО СИСТЕМЫ СИЛЫ Для того чтобы отнести силы к внешним или внутренним, надо установить прежде всего, относительно какой системы объектов эти силы рассматриваются. В биомеханике такой системой, естественно, считают тело человека. Но иногда бывает целесообразно расширить систему (например, велосипедист — велосипед) или ограничить ее (например, тело прыгуна в воду рассматривают как две связанные системы — верхнюю и нижнюю половины по весу тела. Тяги мышц, соединяющих эти системы, можно рассматривать как внешние дли них силы).