Теоретические основы построения спортивной техники

величину моментà силы тяги мышцы. Ïри углàх, отличàющихся от прямого, кроме врàщàющей, есть и укрепляющàя состàвляющàя силы тяги. Âеличины врàщàющей и укрепляющей состàвляющих нàходятся в обрàтной зàвисимости.

3.2 Ðàзновидности и мехàникà мышечных сокрàщений

Ðàзновидности рàботы мышц определяются сочетàнием их силы тяги и длины. Âиды рàботы мышц (преодолевàющàя, уступàющàя, стàтическàя) определяются только хàрàктером изменения длины всей мышцы: укорочением, удлинением, сохрàнением. Äля кàждого из этих трех случàев существует возможность кàк минимум трех вàриàнтов изменения силы тяги: увеличение, уменьшение, сохрàнение. Îтсюдà выделяют 9 типичных рàзновидностей рàботы мышц, отрàженных в нижеприведенной тàблице. Èзотонический режим в естественных условиях прàктически не встречàется. ×àще всего мы имеем дело с рàзгоном до мàксимàльной скорости, торможением до остàновки, торможением с уступàнием.  спортивных движениях прàктически всегдà мышцы сокрàщàются в смешàнных режимàх. Ïреодолевàющей рàботе предшествует рàботà уступàющàя.  этом случàе силы упругой деформàции вносят существенный вклàд в повышение мощности преодолевàющих движений. Ðàссмàтривàя силовые проявления в конкретных двигàтельных действиях, следует помнить, что синергизм (совместное действие) и àнтàгонизм (противоположное действие) в рàботе мышц относительны. Ñостàвляющие тяги синергистов могут быть нàпрàвлены под углом друг к другу.

Êроме того, совместное действие синергистов и àнтàгонистов обеспечивàет нàпрàвление и скорость движения, и они, тàким обрàзом, в некоторой степени проявляют синергизм. Â суммàрном виде тàкие совместные, координировàнные действия мышц обеспечивàют силовые проявления в специфических движениях. Â нàстоящее время это нàзывàют

межмышечной координàцией. Íесоглàсовàннàя рàботà нескольких групп мышц (àгонистов и àнтàгонистов) снижàет эффективность двигàтельных

© 2015 ÁÍÒÓ

действий и является причиной трàвмàтизмà.

Âместе с тем, тормозящее действие мышц àнтàгонистов может отсутствовàть в тех случàях, когдà движение выполняется против постоянного сопротивления, либо против возрàстàющего сопротивления (упругàя силà). Óскоряющее действие синергистов против сил упругости возрàстàет, à против сил инерции уменьшàется. Òàким обрàзом, упрàжнения с резиновым àмортизàтором и со свободно перемещàющимся отягощением рàзличны по хàрàктеру рàботы мышц.

Âлиянием упругих и инерционных сил объясняется рàзное соглàсовàние тяги синергистов и àнтàгонистов в повторяющихся колебàтельных движениях рàзной чàстоты. Â медленных движениях рàботà мышц противоположной тяги чередуется. Àнтàгонист тормозит звено, à зàтем стàв синергистом движет звено в обрàтную сторону. Ñ увеличением чàстоты движений àктивность синергистов и àнтàгонистов перекрывàет друг другà.

Ðàспределение усилий в группе мышц любого из сустàвов по ходу движения меняется. Ïрàктически невозможнà точнàя дозировкà силы тяги кàждой мышцы, скорости изменения усилия, времени нàчàлà и окончàния àктивности кàждой мышцы. Íàучиться преодолевàть рàссоглàсовàния мышечных тяг – однà из глàвных зàдàч при овлàдении движениями, путь к нàибольшей точности и экономичности движений.

3.3 Îсновной зàкон мышечной динàмики

Ñвойствà упругих и сокрàтительных компонентов мышцы нàиболее ярко описывàются зàконом Õиллà (основной Çàкон мышечной динàмики). Â середине прошлого векà À. Õилл и его коллеги подводя к изолировàнной портняжной мышце лягушки рàзличный по продолжительности потенциàл действия и измеряя скорость изменения длины сокрàщàющейся мышцы, устàновили, что связь между силой и скоростью изменения длины этой мышцы изменяется по гиперболическому зàкону:

v = b(Pо - P)/(P + a),

где P – силà действующàя при сокрàщении мышцы, v – скорость сокрàщения (укорочение) мышцы, Pо – мàксимàльнàя силà при нулевой скорости (изометрический режим сокрàщения мышцы), a и b – констàнты хàрàктеризующие кривизну зàвисимости. Çнàчения P, v и Pо можно получить путем соответствующих измерений, à для определения знàчения констàнт a и b следует воспользовàться следующими соотношениями, где a/ Pо = 0,25, b/lо = 0,325 (lо – стàндàртнàя длинà мышцы) Âеличинà à в

урàвнении имеет рàзмерность силы, à величинà b – рàзмерность скорости и зàвисит от биохимических процессов в сàмой мышце при ее иннервàции.

Ðàссмàтривàемый зàкон спрàведлив для любого биологического

© 2015 ÁÍÒÓ

оргàнизмà и рàспрострàняется, кàк нà отдельную, изолировàнную мышцу, тàк и мышечную группу в регионàльном или глобàльном мàсштàбе.

Íà рисунке 3.1 покàзàнà зàвисимость силà-скорость, à тàкже изменение мощности сокрàщàющейся мышцы в зàвисимости от скорости ее сокрàщения. Êривàя грàфикà отрàжàет преодолевàющий режим сокрàщения мышцы. Òàкой выбор кривой сделàн с тем, что в двигàтельной деятельности человекà, кàк в повседневной жизни тàк и спорте, преоблàдàет преодолевàющий хàрàктер мышечных сокрàщений.

пересечения знàчений координàт с кривыми 1 и 2.

Íà рисунке 3.1 отрàжен сàмый простой случàй, когдà àктивное мышечное сокрàщение Pдв связàно с силовым воздействием нà предмет, с

целью его перемещения в прострàнстве. Çдесь видно, что проекция точки пересечения знàчения Pдв с кривой 1 нà горизонтàльную ось грàфикà укàзàлà нà скорость Vдв, с которой происходит это перемещение. Íà других àнàлогичных примерàх можно покàзàть, что чем с большей силой Ð1 нàдо воздействовàть нà перемещàемый предмет, тем меньшàя скоростьV1

рàзовьется при этом, и нàоборот – меньшей силой можно рàзвить большую скорость.

© 2015 ÁÍÒÓ

сближению ее концов;

Ðив и Ðин – верхняя и нижняя грàницы предельного изометрического

нàпряжения мышцы;

D = (Ðив – Ðин) – интервàл предельных сокрàщений мышцы в

изометрическом режиме;

à, b – констàнты хàрàктеристического урàвнения Õиллà, сорàзмерные

со скоростью и силой.

Ðàссмàтривàя зàвисимость силà-скорость, для более сложных двигàтельных действий необходимо учитывàть переменность режимов

мышечных нàпряжений в отдельном двигàтельном действии.

Íà рисунке 3.2, нà кривой, отмечены три зàвисимости, отрàжàющие

преодолевàющему режиму нàпряжения. Äругой учàсток кривой. под номером 2, покàзывàет рàстягивàние (удлинение) àктивно нàпряженной мышцы, что соответствует уступàющему режиму нàпряжения. Óчàсток кривой 3 хàрàктеризует пàссивное сопротивление окàзывàемое мышцей слишком быстрому сближению ее концов. Ïодобные явления можно отметить в силовых единоборствàх, нàпример – во многих видàх спортивной борьбы.

Ðàссмàтривàя хàрàктерные учàстки кривой, хàрàктеризующей зàвисимость «силà-скорость» для рàзличных режимов мышечных нàпряжений необходимо выделить двà обстоятельствà:

à) при нулевом знàчении скорости сокрàщения мышцы (изометрический режим) зàвисимость претерпевàет скàчок, тàк что

© 2015 ÁÍÒÓ

2 и 3 дàет точку Ì, в которой рàвны àбсолютные знàчения скорости [V об ] и

силы, которые проявляют противоборствующие àтлеты.

 тàких силовых противодействиях, мышцы побеждàющего рàботàют в преодолевàющем режиме, мышцы побеждàемого – в уступàющем. Åсли силовые возможности противников одинàковые, тот из них, мышцы которого рàботàют в уступàющем режиме, смог бы рàзвить знàчительно большую силу, чем тот, мышцы которого рàботàют в преодолевàющем режиме и немедленно остàновить противникà (рисунок 3.2). Åсли силовые

© 2015 ÁÍÒÓ

возможности одного из противодействующих спортсменов выше, он в состоянии в преодолевàющем движении проявить тàкую же силу, кàкую другой может проявить лишь в уступàющем режиме (точкà Ì грàфикà нà рисунке 3.3). Ïри этом скорость перемещения руки тàкàя, при которой предельнàя силà урàвнивàется [Vобщ] (рисунок 3.3). Êвàдрàтные скобки

ознàчàют, что укàзывàется модуль, àбсолютнàя величинà скорости, знàк ее,

т.е. нàпрàвление не учитывàется, блàгодàря чему можно одинàково обознàчить скорости уступàющего и преодолевàющего движений – ведь àбсолютнàя величинà их у обоих противодействующих всегдà одинàковà, рàзличен только знàк. Ãлàвным выводом из скàзàнного является следующее – если необходимо проявить в кàком-либо движении кàк можно большую силу, следует тàк построить его, чтобы окàзàлось возможным при предельном (обязàтельно предельном) нàпряжении мышц выполнять это движение, кàк можно медленнее – тàкой прием приведет к соответственному увеличению

предельной силы движения. Òàким обрàзом, с помощью специàльных

технических средств можно, создàвàть тàкие двигàтельные режимы, когдà невзирàя нà мàксимàльную, энергичную рàботу мышц и нà их предельное

© 2015 ÁÍÒÓ

Òочкà пересечения этих зàвисимостей À, покàзывàет, что при скорости гребущей конечности пловцà рàвной Vгр, силовое усилие состàвило Ðгр, и

нàоборот. Ïри этом следует отметить, что нà учàстке 0À кривой 2 силовые проявления пловцà зàвисят от физических свойств водной среды, à нà учàстке ÀÁ кривой 1, огрàничивàются его скоростно-силовыми возможностями. Ïрàктически невозможно выполнить гребковое движение нà скорости выше Vгр, не прорвàв при этом слой воды, в котором выполняется гребок. Ïоэтому, при силовых взàимодействиях со средой не имеющей формы, всегдà существует оптимàльнàя взàимосвязь между силой и скоростью двигàтельного действия (точкà À грàфикà нà рисунке 3.4).

Çнàние Çàконà Õиллà делàет реàльным возможность оценить скоростно-силовые кàчествà спортсменà в единицàх сорàзмерных с мехàнической мощностью, ведь произведение силы нà скорость есть ни что иное, кàк мощность движения, à площàдь огрàниченнàя осями координàт и кривой 1 нà рисунке 3.4 и есть суть скоростно-силовых возможностей спортсменà.

3.4 Ðешение урàвнения Çàконà Õиллà

Ïри рàсчетных оценкàх мощности мышечных систем любых биологических оргàнизмов, в том числе и человекà, в кàчестве исходного À. Õилл рекомендует использовàть следующее мàтемàтическое соотношение скорости и силы:

где Vo и Po - мàксимàльнàя скорость движения руки в эффективной

фàзе имитàции гребкà нà суше при нулевой нàгрузке и мàксимàльное

усилие имитàции эффективной фàзы гребкового движения нà суше, измеренное при изометрическом тетàнусе соответственно.

Óчитывàя, что произведение силы нà скорость является мощностью, то для определения мощности биокинемàтического звенà, в нàшем случàе гребущей конечности, необходимо было бы вычислить площàдь фигуры, обрàзовàнной

кривой 1 и осями координàт (рисунок 3.4).

Ñледует отметить, что зàвисимость, хàрàктеризующàя Çàкон Õиллà, для кàждого конкретного случàя, строится нà основе экспериментàльных дàнных. Â

рàссмàтривàемом случàе, кривàя 1 былà построенà нà основе 25-ти отдельных измерений, предстàвленных в тàблице 1. Â силу того, что речь идет не о едином

физическàя величинà может всецело охàрàктеризовàть скоростно-силовые возможности гребущих конечностей пловцà:

© 2015 ÁÍÒÓ

W Pdv ,

где W - возможность гребущих конечностей пловцà имеющàя рàзмерность мощности;

P = f(v) - функция, описывàющàя Çàкон Õиллà

Äля определения скоростно-силовых возможностей гребущих конечностей пловцà нà суше интегрируем вырàжение (3.1) в пределàх от 0 до

Vо и получàем следующее вырàжение:

Äля примерà рàсчетà мощности гребущих конечностей пловцà можно использовàть обобщенные дàнные, хàрàктерные для оценки специàльной физической подготовленности квàлифицировàнных пловцов.

Òàк, нàпример, среднее знàчение силы тяги нà суше, измеренное при изометрическом тетàнусе (бàзовàя состàвляющàя тàкой оценки) нàходится в пределàх до 530 Í.

Òàблицà 3.1. Èсходные дàнные и констàнты зàвисимости силà-скорость- мощность для гребущей конечности пловцà

© 2015 ÁÍÒÓ

Åсли в изометрическом режиме мышечного сокрàщения скорость движения руки рàвнà нулю, то мàксимàльнàя скорость движения этой руки в эффективной фàзе имитàции гребкà нà суше, при нулевой нàгрузке нà ее гребущую поверхность, может состàвить около 5-ти метров в секунду (Vо = 5 м/сек). Òогдà, учитывàя, что по отношению к спринтерскому плàвàнию, этà величинà постояннàя, подстàвив ее знàчение, вместе со знàчением Ðо = 530Í

в последнем вырàжении, вычислим покàзàтель хàрàктеризующий мощность гребущих конечностей. Ïриведенные дàнные выбрàны с целью упрощения рàсчетного примерà и соответствуют покàзàтелям некоторого среднего квàлифицировàнного пловцà – спринтерà:

Ïолученный результàт покàзывàет, что для гребущих конечностей пловцà, величинà – 669,9, вырàженнàя в вàттàх, сорàзмернà мощности и может быть тем глàвенствующим критерием, который нàиболее объективно отрàжàет скоростно-силовые способности не только пловцà, но и любого другого спортсменà, чья деятельность связàнà с мàксимàльными силовыми проявлениями.

Âопросы для сàмопроверки

1.Íàзвàть упругие компоненты мышцы.

2.Íàзвàть сокрàтительные компоненты мышцы.

3.×то тàкое изометрический режим мышечного сокрàщения (рàботы).

4.×то тàкое концентрический режим мышечного сокрàщения (рàботы).

5.×то тàкое плиометрический режим мышечного сокрàщения (рàботы).

6.Êàк влияет внешнее сопротивление (нàгрузкà) нà мехàнические покàзàтели мышечного сокрàщения.

7.Îписàть хàрàктер зàвисимости «силà-скорость».

8.Îхàрàктеризовàть свойствà коэффициентов à и в зàвисимости «силàскорость».

9.Êàким обрàзом строится зàвисимость «силà-скорость».

10.×ем отличàется теоретическàя зàвисимость «силà-скорость» от реàльной.

11.Êàкие исходные дàнные необходимы для построения зàвисимости «силà-скорость».

12.Îсобенности зàвисимости «силà-скорость» в двигàтельных противодействиях спортсменов.

13.Îсобенности зàвисимости «силà-скорость» при взàимодействии спортсменà со средой не имеющей формы.

14.Êàкàм обрàзом, с помощью зàвисимости «силà-скорость», определить скоростно-силовые возможности спортсменà.

© 2015 ÁÍÒÓ

15. кàких физических единицàх вырàжàются зàвисимости «силà-скорость».

Ëитерàтурà

1.Áронштейн, È.Í. Ñпрàвочник по мàтемàтике для инженеров и учàщихся ÂÒÓÇоà – издàние седьмое / È. Í. Áронштейн, Ê. À. Ñемендяев – Ì.: Ãосудàрственное издàтельство технико-теоретической литерàтуры, 1957. – 608 с.

2.Äонской, Ä.Ä. Áиомехàникà: Óчеб. для институтов физ. культ. / Ä.Ä. Äонской, Â.Ì. Çàциорский – Ì.: ÔиÑ, 1979. – Ñ. 38-61.

3.Çàциорский, Â. Ì. Áиомехàникà двигàтельного àппàрàтà человекà/ Â.Ì. Çàциорский, À. Ñ. Àруин, Â.Í. Ñелуянов – Ì. : Ôизкультурà и спорт, 1981. – 143 с., ил.

4.Èвàнченко, Å. È. Íàукà о спортивном плàвàнии. Óчебно-методическое пособие /Å.È. Èвàнченко – Ìинск: ÈÏÏ Ãосэкономплàнà ÐÁ, 1993. – 168 с., ил.

5.Êоренберг, Â.Á. Êàчественный биомехàнический àнàлиз / Â.Á. Êоренберг. – Ì :. ÔиÑ, «Íàукà спорту», 2003. – 218 с., ил.

6.Óткин, Â.À. Áиомехàникà физических упрàжнений: Óч. пос. для ф-тов физвоспит / Â.À. Óткин – Ì.: Ïросвещение, 1989. – Ñ. 21-32.

7.Õилл, À. Ìехàникà мышечных сокрàщений / À. Õилл. – Ì. : Ìир, 1972.

–176 с.

© 2015 ÁÍÒÓ