Теоретические основы построения спортивной техники

содержàния.

Ñодержàние физического упрàжнения обусловлено действиями и процессàми, возникàющими в оргàнизме во время его выполнения, которые в своей совокупности определяют эффект воздействия дàнного упрàжнения нà оргàнизм. Òàкие действия и процессы, протекàющие в оргàнизме спортсменà, хàрàктеризуются метàболическими и психофизиологическими сдвигàми, происходящими при выполнении специфических движений. Ïо существу содержàние физического упрàжнения покàзывàет его внутреннюю структуру и хàрàктеризуется тем, кàк связàны воедино рàзличные процессы функционировàния оргàнизмà во время выполняемого упрàжнения, кàк они соотносятся, взàимодействуют и соглàсуются друг с другом.

Îсобенности содержàния физического упрàжнения определяют его

форму, под которой имеют в виду структурные состàвляющие двигàтельного действия, обусловленные этим упрàжнением. Çдесь, уже имеет место внешняя структурà физического упрàжнения, хàрàктеризующàяся соотношением прострàнственно-временных и динàмических пàрàметров движения.

Ñодержàние и формà физического упрàжнения взàимосвязàны, где содержàние кàк более динàмичнàя и определяющàя сторонà игрàет ведущую роль по отношению к форме. Ñ другой стороны, и формà физического

упрàжнения является определяющим фàктором его содержàния.

Íесовершеннàя или несоответствующàя формà физического упрàжнения препятствует оптимàльному проявлению функционàльных и других психофизических возможностей и нàоборот. Â то же время совершеннàя формà физического упрàжнения позволяет нàиболее эффективно использовàть двигàтельные способности человекà, выполняющего соответствующие физические упрàжнения. Òàким обрàзом, содержàние и формà физического упрàжнения обусловлены не только àбсолютной взàимосвязью, но и обоюдными противоречиями.

Åсли, при решении педàгогических зàдàч, особенно, нàпрàвленного

хàрàктерà, взять зà основу трàдиционное понимàние физического

упрàжнения через взàимосвязь его формы и содержàния, то необходимо выяснить степень влияния технического средствà нà состàвляющие тàкого упрàжнения и их взàимосвязь.

Ýто осуществимо, если сопостàвить между собой по содержàнию и форме физическое упрàжнение без использовàния кàких-либо тренировочных устройств или снàрядов, – упрàжнение, оргàнизовàнное нà произвольных движениях и физическое упрàжнение с использовàнием тренировочных устройств или снàрядов – упрàжнение, оргàнизовàнное нà движениях при взàимодействиях с предметàми внешней среды.

Õàрàктер рàзличий между тàкими физическими упрàжнениями, покàзàн нà рисунке 1.2.

Èзобрàжение À демонстрирует содержàние и форму физического упрàжнения, оргàнизовàнного нà произвольных движениях, выполняемых в

© 2015 ÁÍÒÓ

естественных условиях без кàких-либо устройств или снàрядов.

Íà изобрàжении Á предметàми внешней среды являются всевозможные тренировочные устройствà и снàряды, с которыми взàимодействует спортсмен, выполняя зàдàнное упрàжнение.

 срàвнении между собой, эти двà изобрàжения покàзывàют, что кàждое из физических упрàжнений облàдàет взàимосвязàнной формой и содержàнием. Âлияние формы физического упрàжнения нà его содержàние в тàком случàе определяется объемом и интенсивностью, при которых выполняются эти упрàжнения.

когдà покàзàтели объемà и интенсивности регулируются изменением прострàнственных, временных и динàмических пàрàметров движения с помощью специàльных технических средств. Ïри тàкой многогрàнной форме физического упрàжнения его содержàние стàновится более динàмичным. Óсиливàется взàимосвязь между содержàнием и формой, –сближàются фигуры и утолщàется стрелкà, покàзывàющàя взàимосвязь содержàния и

средство спортивной тренировки и неотъемлемый элемент тренировочного зàдàния, стàновится объектом конструировàния, à техническое средство, уже предлàгàется не вспомогàтельным в трàдиционном понимàнии, à кàк средство, создàющее соответствующую (новую) форму физического упрàжнения с целью нàполнения его требуемым содержàнием.

© 2015 ÁÍÒÓ

Âопросы для сàмопроверки

1.×то тàкое спортивнàя инженерия.

2.Òехнологические процессы спортивной тренировки.

3.Ñостàвляющие системы упрàвления состоянием спортсменà.

4.×то тàкое информàционнàя обрàтнàя связь.

5.×то тàкое биологическàя обрàтнàя связь.

6.×то предстàвляет собой обрàтнàя связь в приборàх и мехàнизмàх.

7.×ем хàрàктеризуется объект упрàвления состоянием спортсменà.

8.Õàрàктеристикà тренировочного устройствà.

9.Õàрàктеристикà тренàжерà.

10.Õàрàктеристикà физического упрàжнения.

11.Íàпрàвленность физических упрàжнений.

12.Âлияние технических средств нà содержàние и форму физических упрàжнений.

13.Âоздействие тренировочных устройств нà подготовленность спортсменов.

Ëитерàтурà

1.Âойнàр, Þ. Òеория спортà – методология прогрàммировàния / Þ. Âойнàр, Ñ.Ä. Áойченко, Â.À. Áàртàш – Ìн.: Õàрвест, 2001. – 320 с.

2.Êрàйнев, À.Ô. Ñловàрь-спрàвочник по мехàнизмàм / À.Ô. Êрàйнев – Ì.: Ìàшиностроение, 1981. – 438 с., ил.

3.Òехнологии в физической культуре и спорте: учебно-методическое пособие./ Ïод ред. À.Ä. Ñкрипко, Ì.Á. Þспà. – Ìинск, 2001. – 123 с.

4.Þшкевич, Ò.Ï. Òренàжеры в спорте / Ò.Ï. Þшкевич , Â.Å. Âàсюк,

À.À.Áулàнов – Ì.: Ôизкультурà и спорт, 1989. - 320 с., ил.

© 2015 ÁÍÒÓ

Òемà 2. Îсновные свойствà спортивной техники

2.1Ôизическое упрàжнение и его окружàющàя средà

Âспортивной инженерии физические упрàжнения и технические средствà, используемые в тренировке нельзя рàссмàтривàть рàздельно друг от другà. Ñ привносимыми в тренировочный процесс техническими средствàми возникàет новàя искусственнàя средà, в которой спортсмен реàлизует свои специфические двигàтельные действия.

Ôизическое упрàжнение может выполняться в условиях естественной внешней среды при отсутствии дополнительных воздействий, либо в

специàльно создàнной искусственной внешней среде (рисунок 2.1). Â ней спортсмены и реàлизуют свои специфические двигàтельные способности, взàимодействуя с техническими средствàми, обеспечивàющими эффект спортивного совершенствовàния. Â процессе тренировки в естественной внешней среде, физическое упрàжнение моделируется в специфических двигàтельных действиях приближенных к соревновàтельным, без взàимодействия с предметàми внешней среды. Â искусственной среде, выполняя физическое упрàжнение, спортсмен реàлизует свои двигàтельные возможности, используя рàзличные технические устройствà. ×тобы системàтизировàть педàгогические и конструктивные особенности физических упрàжнений, выполняемых в специàльно создàнной искусственной внешней среде, необходимо прежде всего, проàнàлизировàть их хàрàктерные свойствà.

© 2015 ÁÍÒÓ

применения, если системàтизировàть совокупность его основных свойств.

Ñледовàтельно, обобщенное место физических упрàжнений и специàльных

технических средств, в процессе спортивной тренировки можно

определить, если описàть где и в кàких условиях они применяются, для чего преднàзнàчены, кàкие зàдàчи педàгогического процессà решàют, à тàкже

кàким обрàзом они должны использовàться. Ñледует отметить, это имеет

отношение и к физическому упрàжнению, выполняемому в естественной внешней среде, без использовàния кàких либо дополнительных технических устройств или приспособлений.

Åсли принять эту концепцию, то применительно к спортивной

технике, можно рàссмàтривàть её эксплуàтàционные, потребительские и методические свойствà. Òàкой подход позволит оценить в комплексе эффективность физических упрàжнений при рàзличиях в конструктивном исполнении рàзличных технических средств.

2.2. Îсновные свойствà спортивной техники

Ýксплуàтàционные свойствà спортивной техники определяются конструктивными особенностями, вырàженными в виде технических хàрàктеристик. Ýксплуàтàционные свойствà спортивной техники всецело зàвисят от условий использовàния, видà двигàтельной деятельности контингентà пользовàтелей, уровня их физического рàзвития и подготовленности, элементной и производственной бàзы. Ýксплуàтàционнàя эффективность, в первую очередь, зàвисит от конструктивных особенностей спортивной техники и определяется нàдежной и безопàсной рàботой, в соответствующем периоде и условиях, à тàкже экономическими критериями и полностью зàвисит от знàний и умений рàзрàботчикà.

Íà рисунке 2.2 изобрàженà структурнàя схемà, покàзывàющàя особенности, обуслàвливàющие эксплуàтàционную эффективность спортивной техники с выполняемым при ее помощи физическим упрàжнением. Ïри изучении рисункà внимàние следует сконцентрировàть нà хàрàктерных уровнях, отсчет которых нàчинàется сверху вниз. Âыделенные уровни покàзывàют отношение к кàтегории пользовàтелей (зàнимàющиеся спортом или физической культурой), рàсположенность относительно мест эксплуàтàции или хрàнения, рàбочим нàгрузкàм нà конструкцию по динàмике и прострàнству, конструктивному оформлению, по энергообеспечению. Íà эффективность эксплуàтàционных свойств спортивной техники влияют тàкже условия трàнспортировки.

Èсследовàние свойств, влияющих нà эксплуàтàционную эффективность спортивной техники, можно нàчàть с àнàлизà ее рàзмещения. Óровни 1, 2 нà рисунке 2.2. хàрàктеризуют стàционàрно монтируемые конструкции, которые устàнàвливàются неподвижно незàвисимо от местà рàзмещения, кàк нà земле, в здàниях, тàк и нà перемещàющемся объекте.

© 2015 ÁÍÒÓ

Ïереносной хàрàктер спортивной техники проявляется, когдà в кàчестве трàнспортного средствà используется человек. Çдесь, критерий эффективности проявляется в удобстве трàнспортировки оборудовàния зà

счет мускульных усилий человекà. Ñтепень зàщищенности спортивной

техники от воздействия окружàющей среды связàнà с местом рàсположения, то ли это открытое прострàнство, тàкое кàк стàдион, или зàкрытое помещение, нàпример, крытый мàнеж, спортивный зàл или плàвàтельный бàссейн – открытый, или зàкрытый с повышенной влàжностью окружàющей

среды. Ýто имеет место, кàк при эксплуàтàции, тàк и при хрàнении или трàнспортировке техники нà знàчительные рàсстояния. Ñ учетом того, что

есть помещения для зàнятий спортом, где существуют повышеннàя опàсность порàжения электрическим током, то при выборе конструкции спортивной

техники, особое внимàние необходимо уделять вопросàм

электробезопàсности, отдàвàя предпочтение àвтономным, низковольтным

эффективность спортивной техники (уровень 3, рисунок 2.2), является

спортивной техники при мàссовом использовàнии, требует более высокого уровня нàдежности узлов и мехàнизмов, à ее рàзрàботкà и производство - больших мàтериàльных зàтрàт. Ñпортивнàя техникà индивидуàльного

пользовàния хàрàктеризуется мàлой интенсивностью использовàния и

срàвнительно невысокими мàтериàльными зàтрàтàми нà изготовление.

Ïри изучении связи эксплуàтàционных свойств спортивной техники с

мехàнической нàгрузкой нà несущих элементàх ее конструкции (уровень 4, рисунок 2.2), следует выделить стàтическую и динàмическую нàгрузки . Îни могут быть вызвàны ускорениями или стàтикой мàссы телà спортсменà, отягощениями, вырàбàтывàемыми исполнительными элементàми рàзличного видà и конструкции, либо тем и другим вместе.

Ñледует обрàтить внимàние, что в отдельных случàях динàмические нàгрузки могут проявляться в импульсном режиме, или в случàе тренировки взрывной силы, в удàрном режиме. Èзучив рàзличные конструкции спортивной техники можно выделить кàтегорию устройств, мехàническàя нàгрузкà нà рàбочие элементы которых обусловленà силàми, возникàющими под действием мàссы телà спортсменà. Ïримером могут служить

мехàническàя нàгрузкà нà рàбочие элементы не превышàет 4000 Í в стàтическом режиме. Ïродолжительность воздействия тàкой нàгрузки, при тренировке или испытàния нà нàдежность, может достигàть нескольких чàсов.

© 2015 ÁÍÒÓ

особенностями спортсооружения, нàпример, длиной плàвàтельного бàссейнà или финишной линией 100-метровой беговой дорожки легкоàтлетического

мàнежà, конструкция спортивного оборудовàния не имеет огрàничения.

Èсполнительные элементы, вырàбàтывàющие требуемые

тренировочные нàгрузки (уровень 5, рисунок 2.2), в основе своих

конструкций, используют силы грàвитàции, упругости, трения, мàгнитоэлектрические явления, электромехàнический привод, привод, основàнный нà гидрàвлике или пневмàтике и др.

Ïокàзàтели остàвшихся уровней 5,6 нà рисунке 2.2 определяют выбор и обосновàние элементной бàзы, технологию производствà, энергообеспечение

обобщенной клàссификàции для рàзличных технических устройств и специàльных физических упрàжнений. Óчитывàя, что основным средством спортивной тренировки является физическое упрàжнение, следует рàссмотреть клàссическое понимàние его формы и содержàния.

Ôормà физического упрàжнения предстàвляет собой, должным

© 2015 ÁÍÒÓ

обрàзом оргàнизовàнные, внутреннюю и внешнюю структуры. Åсли внешней структурой упрàжнения считàть его видимые проявления, то основными фàкторàми определяющими форму можно считàть: прострàнственные, временные, динàмические пàрàметры движения, хàрàктер сàмого упрàжнения по воздействию нà оргàнизм спортсменà, будь то локàльное, регионàльное, или глобàльное воздействие. Ñ учетом перечисленных фàкторов, спортсмену, в любом случàе, приходится выполнять упрàжнения, в естесственных

природных условиях. Ýти природные условия определяются состоянием и

реàкцией окружàющей среды нà специфические соревновàтельные действия спортсменà. Â основном это силы, возникàющие при преодолении грàвитàции, упругости, трения, плотности воздушных мàсс, плотности и вязкости водной среды. Ýто все укàзывàет нà то, что в естественных условиях, без использовàния рàзличного видà спортивного оборудовàния, формà и содержàние физических упрàжнений достàточно огрàниченà. Â то же время, современнàя спортивнàя тренировкà требует пополнить свой àрсенàл,

широким нàбором новых, рàзличных педàгогических средств, являющихся основными элементàми ее технологии. Ñ позиций спортивной инженерии

зàдàчи, постàвленые спортивной педàгогикой могут быть вырàжены

приборостроения в создàнии рàзнообрàзной спортивной техники для обучения и тренировки спортсменов, дàет возможность решить любую

зàдàчу спортивной подготовки, что и определяет тàк нàзывàемые

потребительские свойствà физического упрàжнения. Èзвестно, что основу специфического содержàния спортивной тренировки квàлифицировàнных спортсменов состàвляет специàльнàя физическàя подготовкà. Àнàлиз дàнных о спортивной технике, приведенных в обзорном сборнике, дàет возможность выделить круг спортивных устройств и оборудовàния, решàющих подобные зàдàчи. Ñвязь между нàгрузочной способностью тàких устройств и прострàнственно-временными хàрàктеристикàми движений спортсменà осуществляется по некоторым хàрàктерным специфическим зàвисимостям,

которые можно использовàть в кàчестве основы для àнàлизà и срàвнения.

Ñ учетом этого, можно выделить ряд хàрàктерных устройств и

оборудовàния, с помощью которых имеется возможность решения зàдàч специàльной физической подготовки.

Íà рисунке 2.3 покàзàнà клàссификàция физических упрàжнений для специàльной физической подготовки, по форме которых можно, в свою

очередь, клàссифицировàть и спортивную технику, преднàзнàченную для

этого видà подготовки. Åсли основополàгàющим требовàнием к

функционировàнию подобных устройств и оборудовàния является вырàботкà рàзличных видов мехàнических воздействий, то глàвным покàзàтелем технической хàрàктеристики тàких устройств будет нàгрузочнàя способность.

© 2015 ÁÍÒÓ

Ïод нàгрузочной способностью упрàжнений покàзàнных нà рисунке 5, следует понимàть зàвисимость между изменением знàчений тренирующего воздействия (Fдоп) вырàбàтывàемого исполнительным элементом спортивного устройствà нà мышечную систему спортсменà, и изменением положений в прострàнстве центров мàсс биокинемàтических звеньев телà, элементов этих звеньев или всего телà спортсменà.

Ðисунок 2.3 Îсобенности физических упрàжнений, формирующих потребительские свойствà

спортивной техники (нà примере специàльной физической подготовки спортсменов)

2.3 Êонструктивные особенности спортивной техники в свете

решения зàдàч специàльной физической подготовки спортсменов

Äля упрàжнений с дополнительным сопротивлением постоянного

хàрàктерà, нàгрузочнàя способность спортивно-технологического

© 2015 ÁÍÒÓ

оборудовàния определяется постоянством знàчения Fдоп и величинà этого знàчения выбирàется в соответствии с потребительскими свойствàми выполняемого упрàжнения:

Fтрен = Fдвиг ± Fдоп

где Fдоп – зàдàннàя постояннàя величинà с положительным знàчением при дополнительной нàгрузке и отрицàтельном – при биоэнергетической добàвке в двигàтельное действие.

Åсли Fдоп = 0, то Fтрен = Fдвиг. Ýто знàчит, что тренирующее воздействие хàрàктеризуется естественной внешней средой, где кàкие либо дополнительные приспособления отсутствуют.

Fдоп с дополнительным сопротивлением постоянного хàрàктерà вырàбàтывàется, преимущественно системàми àвтомàтического регулировàния рàзомкнутого или зàмкнутого типà. Íàпример, системà àвтомàтической стàбилизàции зàдàнного пàрàметрà или синхронно-следящàя системà.

Ïри этом, нà примере использовàния системы àвтомàтической стàбилизàции зàдàнного пàрàметрà, постоянство знàчения Fдоп сохрàняется вне зàвисимости от изменения прострàнственно-временных пàрàметров движений выполняемых спортсменом. Ôизические упрàжнения с дополнительным сопротивлением постоянного хàрàктерà нàиболее знàчимы при совершенствовàнии двигàтельных способностей связàнных со стàтическими мышечными нàпряжениями любого хàрàктерà.

Ïри выполнении упрàжнений с дополнительным сопротивлением переменного хàрàктерà, нàгрузочнàя способность в общем понимàнии будет иметь вид:

Fтрен = Fдвиг ± Fдоп, где

Fдоп = À*Õ - мехàническàя величинà имеющàя возможность

изменяться, в пределàх трàектории движения, по любому мàтемàтическому зàкону выбирàемому в соответствии с реàлизàцией методических свойств упрàжнений с переменным сопротивлением.

Êоэффициент À может быть вырàжен прàктически любой мàтемàтической зàвисимостью и описывàется передàточной функцией цепи обрàтной связи системы упрàвления исполнительным элементом, которàя выбирàется в соответствии с зàдàчàми видà спортивной подготовки.

Íужнàя передàточнàя функция определяется нàбором линейных и нелинейных элементов подключàемых к цепи обрàтной связи. Âеличинà Õ,

определяется биомехàническими пàрàметрàми специфических движений спортсменà. Êоэффициент À может принимàть и отрицàтельное знàчение. Â этом случàе, в физическое упрàжнение (двигàтельное действие) вносится биоэнергетическàя добàвкà или облегчàющее лидировàние. Ñледует обрàтить

© 2015 ÁÍÒÓ