- •Раздел III. Биомеханика
- •4. Двигательные характеристики. Дать определение. Кинематические и динамические характеристики. Привести примеры их использования в практике анализа движений.
- •5. Дать оценку и сделать анализ всему комплексу кинематических характеристик (пространственным, временным и пространственно-временным)
- •6. Выполнить анализ всего комплекса динамических характеристик движения (инерционные, силовые и энергетические характеристики).
- •7. Что такое картина действующих на тело сил? Провести анализ на примерах.
- •8. Дать полную характеристику внешним и внутренним (относительно тела человека) силам.
- •9. Система движений. Ее состав и структуры. Виды структур. Привести примеры первичности кинематической или динамической структуры движений.
- •10. Управление движениями как системами. Двигательная задача и двигательная программа. Множество двигательных программ для решения одной задачи. Привести примеры.
- •11. Управление движениями в переменных условиях. Информация как средство управления. Ошибки и помехи в управлении движениями.
- •12. Блок-схемы управления с обратной связью. Самоуправляемые системы. Дать анализ на примере системы «мозг-мышца».
- •13. Что такое сила и момент силы.
- •14. Назовите биомеханические критерии оценки выносливости человека.
- •15. Что является показателем эффективности техники движений?
- •16. Какие виды проявления быстроты движений вы знаете?
6. Выполнить анализ всего комплекса динамических характеристик движения (инерционные, силовые и энергетические характеристики).
Для поступательного движения |
Для вращательного движения |
Инерционные характеристики |
|
Масса, кг – мера инертности. Инертность – это свойство физических тел, проявляющаяся в постепенном изменении скорости со временем под действием сил. Чем больше масса, тем инертнее тело и тем труднее его вывести из состояния покоя или остановить, какой-либо приложенной силой. |
Момент инерции, кг·м2 – мера инертности. Равен сумме произведений масс всех материальных точек тела на квадрат расстояния этих точек от оси: J = Σmiri² |
Силовые характеристики |
|
Сила, Н – мера механического действия одного тела на другое, в результате которого тело изменяет свое механическое состояние. Равна произведению массы тела на ускорение: F = ma |
Момент силы, Н·м – вращающий момент. Определяется произведением модуля силы на ее плечо (d – кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы): M = Fd Момент силы считается положительным, когда сила вызывает поворот тела против часовой стрелки, и отрицательным при повороте по часовой стрелке (со стороны наблюдателя) |
Импульс силы, Н·с – мера воздействия силы на промежуток времени, в течение которого она действовала на материальное тело. FΔt |
Импульс момента силы, Н·м·с – мера воздействия момента силы относительно данной оси за данный промежуток времени. MΔt |
Количество движения, кг·м/с (импульс тела) – произведение массы на скорость движения: Р = mv |
Кинетический момент, кг·м2/с (момент количества движения) – произведение момента инерции тела относительно оси вращения на угловую скорость его вращения: L = Jω |
Энергетические характеристики:
1. Механическая работа
Мышцы, приводящие в движение звенья тела, совершают механическую работу, которая представляет собой произведение перемещения материального тела (ΔS) и составляющей силы, действующей в направлении перемещения (F):
A = FΔS (F=ma)
2. Мощность механического движения
Мощность – это работа, выполняемая в единицу времени:
N = A / t
Можно дать другую формулу мощности:
N = F · S / t = F ·v
Последняя часть формулы особенно важна. Она дает возможность определить мощность коротких интенсивных движений (например, ударов по мячу, боксерских ударов и т.д.), когда механическую работу определить трудно, но можно измерить силу и скорость.
3. Кинетическая и потенциальная энергия
Выполнение работы требует затрат энергии. Следовательно, при выполнении работы энергия в системе уменьшается. Поскольку для того чтобы была совершена работа, необходим запас энергии, последнюю можно определить следующим образом: энергия – это способность совершать работу, это некоторая мера имеющегося в механической системе «ресурса» для ее выполнения. Кроме того, энергия – это мера перехода одного вида движения в другой.
В биомеханике рассматривают следующие основные виды энергии:
- потенциальная, зависящая от взаимного расположения элементов механической системы тела человека: Еп = mgh;
- кинетическая поступательного движения: Екпост = ½ m v2;
- кинетическая вращательного движения: Еквр = ½ Jω2,
где m, J – масса и момент инерции системы; v, ω – линейная и угловая скорости.
Т.о., полная энергия движущегося тела:
Еполн = mgh + ½ mv2 + ½ J ω2