Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Теоретические основы построения спортивной техники

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
15.24 Mб
Скачать

2

Òеоретические основы построения спортивной техники

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Ïредисловие.............................................................................................

5

Òемà 1. Òехнические средствà в физическом воспитàнии

 

и спортивной.............................................................................................тренировке

7

1.1

Ñовокупность технологий упрàвления подготовкой

 

 

..........................................................................................................................................................

7

спортсменов

 

1.2

Òехнические..........................................................................................................................................................средствà спортивной тренировки

9

1.3

Âзàимосвязь технических средств с формой и

 

 

..........................................................................................................................................................

10

содержàнием физических упрàжнений

 

Âопросы..........................................................................................................................................................для сàмопроверки

13

Ëитерàтурà..........................................................................................................................................................

13

Òемà 2. Îсновные.............................................................................................свойствà спортивной техники

14

2.1

Ôизическое..........................................................................................................................................................упрàжнение и его окружàющàя средà

14

2.2. Îсновные..........................................................................................................................................................свойствà спортивной техники

15

2.3

Êонструктивные особенности спортивной техники в свете

 

решения зàдàч специàльной физической подготовки

 

 

..........................................................................................................................................................

19

спортсменов

 

Âопросы..........................................................................................................................................................для сàмопроверки

27

Ëитерàтурà..........................................................................................................................................................

28

Òемà 3. Õàрàктеристикà нервно-мышечной системы

 

спортсменà.............................................................................................

29

3.1

Ñовременнàя модель мышцы двигàтельного àппàрàтà

 

 

..........................................................................................................................................................

29

спортсменà

 

3.2

Ðàзновидности..........................................................................................................................................................и мехàникà мышечных сокрàщений

31

3.3

Îсновной..........................................................................................................................................................зàкон мышечной динàмики

32

3.4

Ðешение..........................................................................................................................................................урàвнения Çàконà Õиллà

37

Âопросы..........................................................................................................................................................для сàмопроверки

39

Ëитерàтурà..........................................................................................................................................................

40

Òемà 4. Îргàнизàция и упрàвление двигàтельной

 

деятельностью.............................................................................................спортсменà

41

4.1

Îсобенности двигàтельных действий спортсменов и типы

 

 

..........................................................................................................................................................

41

чàстных действий в спорте

 

4.2

Äвигàтельнàя системà спортсменà – кàк системà

 

 

..........................................................................................................................................................

47

оргàнизàции и упрàвления движениями

 

4.3

Àфферентнàя информàция при оргàнизàции и упрàвлении

 

 

..........................................................................................................................................................

49

двигàтельной деятельностью спортсменà

 

Âопросы..........................................................................................................................................................для сàмопроверки

52

© 2015 ÁÍÒÓ

 

Îглàвление

3

Ëитерàтурà..........................................................................................................................................................

53

Òемà 5. Áиомехàнические покàзàтели двигàтельных

 

действий.............................................................................................Áиометрические сигнàлы

54

5.1

Áиометрическàя входнàя информàция, основàннàя нà

 

 

..........................................................................................................................................................

54

àнтропометрических покàзàтелях спортсменà

 

5.2

Âходнàя информàция, основàннàя нà прострàнственных

 

 

..........................................................................................................................................................

57

покàзàтелях двигàтельных действий спортсменà

 

5.3

Âходнàя информàция, основàннàя нà оценке временных

 

 

..........................................................................................................................................................

63

покàзàтелей двигàтельных действий спортсменà

 

5.4

Âходнàя информàция, основàннàя нà оценке динàмических

 

 

..........................................................................................................................................................

66

хàрàктеристикàх двигàтельных действий спортсменà

 

5.5

Ñпектрàльные состàвляющие силовых проявлений в

 

 

..........................................................................................................................................................

70

двигàтельных действиях спортсменà

 

5.6

Âходнàя информàция, основàннàя нà биоэлектрических и

 

биометрических сигнàлàх, хàрàктеризующих функционàльное

 

 

..........................................................................................................................................................

75

состояние спортсменà

 

Âопросы..........................................................................................................................................................для сàмопроверки

81

Ëитерàтурà..........................................................................................................................................................

83

Òемà 6. Óсловия мàксимàльной реàлизàции

 

двигàтельных.............................................................................................возможностей человекà

84

6.1

Îсобенности проявления двигàтельных возможностей

 

 

..........................................................................................................................................................

84

человекà

 

6.2

Îсновы..........................................................................................................................................................создàния искусственной упрàвляющей среды

86

6.3

Îсобенности взàимодействия человекà с рàзличными

 

 

..........................................................................................................................................................

92

устройствàми и оборудовàнием

 

Âопросы..........................................................................................................................................................для сàмопроверки

95

Ëитерàтерà..........................................................................................................................................................

95

Òемà 7. Ôункционàльные элементы технических

 

устройств.............................................................................................

96

7.1

Ýлементы..........................................................................................................................................................взàимодействия спортсменà с тренàжером

96

7.2

Èсполнительные.................................................................................элементы спортивной техники.........................................................................

99

7.3

Ïервичные..........................................................................................................................................................измерительные преобрàзовàтели (дàтчики)

103

7.4

Äàтчики для измерения пàрàметров движений при

 

 

..........................................................................................................................................................

110

перемещениях нà мàлые рàсстояния

 

7.5

Äàтчики для измерения пàрàметров движений при

 

 

..........................................................................................................................................................

112

перемещениях нà знàчительные рàсстояния

 

7.6

Äàтчики..........................................................................................................................................................для измерения сосредоточенных сил

113

7.7

Äàтчики..........................................................................................................................................................для измерения дàвлений

115

7.8

Ïреобрàзовàтели..........................................................................................................................................................видов движений

118

7.9

Ñтруктурные схемы спортивных тренàжеров и

 

 

..........................................................................................................................................................

120

тренировочных устройств

 

Âопросы..........................................................................................................................................................для сàмопроверки

127

Ëитерàтурà..........................................................................................................................................................

127

© 2015 ÁÍÒÓ

3

4

Òеоретические основы построения спортивной техники

 

 

 

Òемà 8. Òехнические средствà кàк элементы систем

129

àвтомàтического.............................................................................................регулировàния

8.1 Àвтомàтическое регулировàние, кàк основà

 

функционировàния применения тренàжеров в спортивной

129

тренировке..........................................................................................................................................................

 

8.2 Ýлементàрные звенья систем регулировàния в спортивных

135

тренàжерàх..........................................................................................................................................................

 

8.3 Ñоединения звеньев систем регулировàния в спортивных

145

тренàжерàх..........................................................................................................................................................

 

8.4 Êолебàтельные..........................................................................................................................................................системы и электромехàнические àнàлоги

150

8.5 Ïредстàвление электромехàнических элементов

 

конструкции спортивных тренàжеров в виде

153

последовàтельного..........................................................................................................................................................соединения динàмических звеньев

 

Âопросы..........................................................................................................................................................для сàмопроверки

156

Ëитерàтурà..........................................................................................................................................................

157

Òемà 9. Òехнические средствà стимуляции биологической

 

àктивности человекà в спортивной тренировке и

159

оздоровительной.............................................................................................физической культуре

9.1. Ïредпосылки применения устройств для стимуляции

159

биологической..........................................................................................................................................................àктивности человекà

 

9.2. Êонструктивные особенности устройств для колебàтельной

160

àктивàции..........................................................................................................................................................мышц

 

9.3. Óстройствà с колебàтельной àктивàцией мышц,

163

учàствующие..........................................................................................................................................................в перемещении предметов в прострàнстве

 

9.4.Óстройствà, основàнные нà эффекте врàщàющегося телà со

164

смещенными..........................................................................................................................................................центрàми врàщения и мàссы

 

9.5. Ýффекты, возникàющие при выполнении физических

166

упрàжнений..........................................................................................................................................................с колебàтельной àктивàцией мышц

 

Âопросы..........................................................................................................................................................для сàмопроверки

173

Ëитерàтурà..........................................................................................................................................................

173

Ïримеры.............................................................................................тестовых зàдàний

175

ПРОГРАММА.............................................................................................

199

© 2015 ÁÍÒÓ

Ïредисловие 5

Ïредисловие

Ýлектронный учебно-методический комплекс (ÝÓÌÊ) по дисциплине «Òеоретические основы построения спортивной техники» преднàзнàчен для реàлизàции требовàний прогрàммы и обрàзовàтельных стàндàртов первой ступени высшего обрàзовàния для студентов специàльностей 1-60 02 01 «Òехническое обеспечение спортивных технологий» и 1-60 02 02 «Ïроектировàние и производство спортивной техники». ÝÓÌÊ состàвлен в соответствии с рекомендàциями и требовàниями Ïоложения об учебнометодическом комплексе нà уровне высшего обрàзовàния, утвержденного постàновлением Ìинистерствà обрàзовàния Ðеспублики Áелàрусь от 26.07.11 167.

Ïредстàвленный ÝÓÌÊ подготовлен с целью нàучно – методического обеспечения процессà подготовки студентов по дисциплине «Òеоретические основы построения спортивной техники».

Îсновными зàдàчàми нàстоящего ÝÓÌÊ является формировàние у студентов системы знàний, умений и нàвыков, нàпрàвленных нà повышение уровня фундàментàльной подготовки специàлистов, способных в ходе профессионàльной деятельности осуществлять инженерное обеспечение конструировàния технических средств для спортивной тренировки и диàгностики состояний подготовленности спортсменов.

 Ýлектронном учебно-методическом комплексе предстàвлен мàтериàл, способствующий понимàнию совокупности свойств физических упрàжнений, формируемых нà основе использовàния предстàвлений, позволяющих свести воедино зàдàчи спортивной тренировки с теоретическими основàми проектировàния спортивной техники. Ïриобретàемые при усвоении дисциплины знàния и умения, включàют в себя фундàментàльные и приклàдные рàзделы из многих нàук (физики, биомехàники, мàтемàтики и т.д.).

Ñтруктурà ÝÓÌÊ включàет в себя теоретический, прàктический и вспомогàтельный блоки, блок контроля знàний.

Òеоретический рàздел ÝÓÌÊ предстàвлен учебно-прогрàммным блоком, который включàет сведения, рàскрывàющие учебно-темàтический плàн и содержàние учебного мàтериàлà в объеме, устàновленном учебными прогрàммàми обеих специàльностей. Â содержàтельной чàсти комплексà последовàтельно рàскрывàются вопросы, отрàжàющие содержàние следующих тем: «Òехнические средствà в физическом воспитàнии и спортивной тренировке»; «Îсновные свойствà спортивной техники»;

© 2015 ÁÍÒÓ

6

Òеоретические основы построения спортивной техники

 

 

«Õàрàктеристикà нервно-мышечной системы спортсменà»; «Îргàнизàция и упрàвление двигàтельной деятельностью спортсменà»; «Áиомехàнические покàзàтели двигàтельных действий. Áиометрические сигнàлы»; «Óсловия мàксимàльной реàлизàции двигàтельных возможностей человекà»; «Ôункционàльные элементы технических устройств»; «Òехнические средствà кàк элементы систем àвтомàтического регулировàния»; «Òехнические средствà стимуляции биологической àктивности человекà в спортивной тренировке и оздоровительной физической культуре».

Ïрàктический рàздел ÝÓÌÊ содержит мàтериàлы для проведения прàктических зàнятий.

Ðàздел контроля знàний нàполнен мàтериàлом, позволяющим определить соответствие результàтов учебной деятельности обучàющихся требовàниям обрàзовàтельных стàндàртов высшего обрàзовàния и учебнопрогрàммной документàции обрàзовàтельных прогрàмм высшего обрàзовàния. Â нàстоящем ÝÓÌÊ приводятся тàкже критерии оценивàния и тестировàния студентов в облàсти теоретических знàний и прàктических умений. Òестовые зàдàния способствуют зàкреплению бàзовых понятий нàучно-ориентировàнной деятельности студентов.

Âспомогàтельный рàздел ÝÓÌÊ содержит элементы учебнопрогрàммной документàции обрàзовàтельной прогрàммы высшего обрàзовàния, перечень учебных издàний. Â списке рекомендуемой и используемой литерàтуры, предстàвлены рàботы отечественных и зàрубежных специàлистов, использовàние которых позволит студентàм более полно усвоить рàзделы изучàемой дисциплины.

Èспользовàние мàтериàлов ÝÓÌÊ в обрàзовàтельном процессе позволит будущим специàлистàм в облàсти спортивного нжинирингà приобрести необходимые компетенции по теоретическим основàм построения спортивной техники.

© 2015 ÁÍÒÓ

Òемà 1. Òехнические средствà в физическом воспитàнии и спортивной

7

тренировке

 

Òемà 1. Òехнические средствà в физическом воспитàнии и

спортивной тренировке

1.1 Ñовокупность технологий упрàвления подготовкой

спортсменов

Íà протяжении всего человеческого рàзвития, нàкопление и системàтизàция большого объемà экспериментàльных дàнных и результàтов прàктической рàботы в рàзличных облàстях знàний приводили к прорывàм в кàчественно новые уровни осмысления происходящих процессов и создàнию новых технических средств, способствующих познàнию окружàющего мирà и

реàлизàции потенциàльных возможностей человекà.

Ñовременный спорт не стоит в стороне от этих тенденций. Áолее того,

именно в спорте, нàиболее ярко проявляется стремление к рàзрàботке и внедрению новых эффективных технологий. Ýто обусловлено многими

объективными причинàми, глàвной из которых является неудержимàя

экспàнсия спортà кàк социàльного явления. Ïрестижность этого видà деятельности человекà неудержимо возрàстàет.

Ñпорт высших достижений хàрàктеризуется целым рядом специфических особенностей, среди которых в кàчестве глàвенствующих можно выделить стремление человекà к рекордному или àбсолютно мàксимàльному проявлению своих резервных возможностей, à тàк же особую систему состязàний, предъявляющих предельные требовàния к физическому

и духовному потенциàлу. Ïоэтому крàйне необходимо рàскрыть и

реàлизовàть предельные возможности человекà и в то же время создàть предпосылки для плàнировàния методических путей превышения спортсменом достигнутых им пределов своих двигàтельных возможностей.

Ðешение тàких вàжнейших, в стрàтегическом плàне, зàдàч осуществимо

в нàстоящее время при помощи спортивной инженерии.

Îбъединение нàкопленного педàгогического и инженерного опытà

нàшло свое проявление в технологиях спортивной тренировки, где

эффективное упрàвление состоянием спортсменà осуществимо, только при использовàнии современных технических средств.

 прàктике теории и методики спортивной тренировки сформировàлись следующие технологические процессы:

-технология оценки и контроля состояний готовности;

-технология принятия решений;

-технология плàнировàния;

-технология обучения и тренировки.

Åсли технология, это совокупность методов, процессов и мàтериàлов, используемых в кàкой-либо отрàсли деятельности, то в спортивной тренировке онà реàлизуется через соответствующую систему упрàвления

© 2015 ÁÍÒÓ

8

Òеоретические основы построения спортивной техники

 

 

подготовкой спортсменов.

 обобщенном виде, вся совокупность обознàченных технологий в

системе упрàвления подготовкой спортсменов предстàвленà нà рисунке 1.1.

 

 

Â

двухконтурной

 

системе

 

упрàвления

 

непосредственным

 

объектом

упрàвления

 

является

 

состояние

спортсменà,

вырàженное

 

совокупностью

 

 

покàзàтелей

 

хàрàктеризующих

его

 

спортивную

 

подготовленность

или

готовность

к

 

соревновàниям.

Òренер,

кàк

 

упрàвляющее звено, своим решением

Ðисунок 1.1. Ñистемà упрàвления подготовкой

о

выборе

требуемых

средств

и

методов,

упрàвляет

 

состоянием

спортсменà,

 

где ÈÎÑ – информàционнàя обрàтнàя связь; ÁÎÑ –

спортсменà через его

биологические

биологическàя обрàтнàя связь

системы. Ñàм же спортсмен, в этой

 

 

системе упрàвления реàлизует себя в

кàчестве субъектà. Ðешение о выборе

необходимых

средств

и

методов

спортивной тренировки принимàется нà основе дàнных о состоянии спортсменà, получàемых в нужное время по цепи информàционной обрàтной

связи (ÈÎÑ). Ñледует обрàтить особое внимàние нà то, что системà

упрàвления с многоконтурной ÈÎÑ более нàдежнàя и помехоустойчивàя в

срàвнении с одноконтурной.

Èнформàция, получàемàя по цепи ÈÎÑ может носить мгновенный, оперàтивный или поэтàпный хàрàктер, в зàвисимости от тàктики или стрàтегии в решении упрàвленческих зàдàч спортивной тренировки. Òо же сàмое относится и к системе биологической обрàтной связи (ÁÎÑ).

Ñпортсмен, по цепи ÁÎÑ в соответствующий момент времени получàет

дàнные о своем

состоянии, àнàлизирует их и посылàет комàнды, дàющие

возможность

 

функционàльным

и другим системàм оргàнизмà, более

эффективно

реàгировàть нà тренировочные

воздействия, предложенные

тренером.

 

Áиологическàя

обрàтнàя

связь в своей сущности

Ñàмà

же

(àнгл. Biofeedback) предстàвляет технологию, включàющую в себя комплекс исследовàтельских, немедикоментозных, физиологических, профилàктических и лечебных процедур, в ходе которых человеку посредством внешней цепи обрàтной связи, оргàнизовàнной преимущественно с помощью микропроцессорной или компьютерной техники, предъявляется информàция о состоянии и изменении тех или иных собственных физиологических процессов. Èспользуются зрительные, слуховые, тàктильные и другие сигнàлы-стимулы, что позволяет рàзвить нàвыки сàморегуляции зà счет тренировки и повышения лàбильности регуляторных мехàнизмов.

© 2015 ÁÍÒÓ

Òемà 1. Òехнические средствà в физическом воспитàнии и спортивной

9

тренировке

 

Ñоглàсно определению Àмерикàнской Àссоциàции Ïриклàдной Ïсихофизиологии и Áиологической Îбрàтной Ñвязи (AAPB), Áиологическàя обрàтнàя связь является нефàрмàкологическим методом упрàвления состоянием оргàнизмà с использовàнием специàльной àппàрàтуры для регистрàции, усиления и «обрàтного возврàтà» пàциенту физиологической информàции. Îсновной зàдàчей методà является обучение сàморегуляции. Îбрàтнàя связь облегчàет процесс обучения физиологическому контролю тàк же, кàк процесс обучения любому искусству. Îборудовàние делàет доступной для пàциентà информàцию, в обычных условиях им не воспринимàемую.

Íàзвàнные системы ÈÎÑ и ÁÎÑ не следует отождествлять с обрàтной связью, или обрàтимым режимом передàчи в приборàх и мехàнизмàх. Äля приборов и мехàнизмов, это тàкой режим передàчи, когдà чàсть, или вся энергия передàется от выходного звенà системы к ее входному звену. Ïричем, тàкàя обрàтнàя связь всегдà имеет конкретное, кàк отрицàтельное, тàк и положительное знàчение с величиной не превышàющей 1,0 или 100%. Çàдàчей, при оргàнизàции обрàтимого режимà передàчи или обрàтной связи в приборàх и мехàнизмàх, является улучшение их технических хàрàктеристик, либо изменение хàрàктерных свойств.

Ê примеру, отрицàтельнàя обрàтнàя связь в электронном усилителе, уменьшàя коэффициент усиления, рàсширяет полосу пропускàния сигнàлов. Â свою очередь положительнàя обрàтнàя связь, увеличивàя коэффициент усиления, вводит электронный усилитель в режим сàмовозбуждения, зàстàвляя его генерировàть сигнàл. Â этом случàе, происходит преврàщение электронного усилителя в генерирующее устройство.

 отличие от обрàтной связи, или обрàтимого режимà передàчи, когдà их знàчение определяется конструктором, или особенностями эксплуàтàции,

– ÈÎÑ и ÁÎÑ основàны преимущественно нà информàции связàнной с биологическими особенностями оргàнизмà спортсменà и его двигàтельной системой. Òогдà, если рàссмàтривàть тренерà и спортсменà, кàк своеобрàзных оперàторов в системе «человек-мàшинà», свойствà ÈÎÑ и ÁÎÑ, в определенных ситуàциях, могут проявляться в неверной оценке полученных дàнных, и кàк результàт, в неверном упрàвленческом решении тренером или неàдеквàтной реàкции спортсменà нà тренировочную нàгрузку. Èзвестно, что àктивнàя соревновàтельнàя деятельность и спортивнàя тренировкà, зàчàстую создàют для оргàнизмà спортсменà стрессовую ситуàцию, à это в свою очередь увеличивàет влияние «человеческого фàкторà» нà объективность дàнных поступàющих по цепи ÈÎÑ или ÁÎÑ.

1.2 Òехнические средствà спортивной тренировки

Òехнические средствà в спорте или спортивнàя техникà – это устройствà, системы, комплексы и àппàрàтурà, применяемые для тренирующего воздействия нà рàзличные оргàны и системы оргàнизмà

© 2015 ÁÍÒÓ

10

Òеоретические основы построения спортивной техники

 

 

спортсменà, для обучения и совершенствовàния двигàтельных нàвыков, à

тàкже получения информàции в процессе проведения тренировочных зàнятий

сцелью повышения их эффективности.

Êспортивной технике относятся тàкже и технические средствà диàгностики и контроля в спорте.

Òренировочные устройствà – предстàвляют собой средствà,

обеспечивàющие выполнение спортивных упрàжнений с зàдàнными усилиями и структурой движения без контролируемых взàимодействий с устройством;

Òренàжеры (от àнгл. train – воспитывàть, обучàть, тренировàть) – тренировочные устройствà для обучения и совершенствовàния техники двигàтельных действий, рàзвития физических способностей, совершенствовàния àнàлизàторных функции оргàнизмà. Áлàгодàря информàционной обрàтной связи, тренàжеры более эффективны, чем тренировочные устройствà.

Òренировочные устройствà и тренàжеры по своему воздействию нà оргàнизм спортсменà могут быть локàльными, регионàльными или общими (глобàльными). Ëокàльное тренирующее воздействие окàзывàет влияние нà отдельные мышечные группы, учàствующие в точных корректирующих движениях. Ðегионàльное тренирующее воздействие рàспрострàняется нà мышцы или группы мышц, отвечàющие зà отдельное зàконченное соревновàтельное действие, нàпример бросок бàскетбольного мячà в кольцо из положения стоя нà месте. Ïримером глобàльного тренирующего воздействия является включенность всей нервно-мышечной системы и опорно-двигàтельного àппàрàтà бàскетболистà, при выполнении, нàпример броскà мячà в кольцо при оттàтлкивàнии двумя ногàми от опорной поверхности.

1.3 Âзàимосвязь технических средств с формой и содержàнием

физических упрàжнений

Ôункционировàние системы «спортсмен-тренàжер-средà» основàно нà выполнении спортсменом специàльных физических упрàжнений и оценке тренером результàтов этих действий. Òàким обрàзом, физическое упрàжнение, можно рàссмàтривàть не только кàк основное средство спортивной тренировки, но и кàк средство воздействия нà спортсменà вàжнейший элемент системы упрàвления состоянием спортсменà.

 общем понятии, физическое упрàжнение это конкретное двигàтельное действие или совокупность определенных действий, нàпрàвленных нà решение зàдàч спортивной тренировки.  системе спортивной тренировки, физическое упрàжнение целесообрàзнее рàссмàтривàть в виде тренировочного зàдàния, имеющего соответствующую нàпрàвленность.

Õàрàктеристикà сàмого физического упрàжнения, в трàдиционном понимàнии, основывàется нà àнàлизе его формы и соответствующего

© 2015 ÁÍÒÓ