Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биомеханика физических упражнений. Учебное пособие
.pdf
В первой половине оборота (I) на тело спортсмена оказывают
действие силы: сила тяжести Р – вес спортсмена, момент силы
трения кистей рук гимнаста о гриф перекладины, сопротивление
внешней среды. Во второй половине оборота (II) на тело гимнаста
действуют эти же силы. Допустим, гимнаст выполняет движение
выпрямленным телом на всей траектории оборота. В первой
половине оборота сила тяжести оказывает положительное воздействие: она разгоняет звенья тела спортсмена (+) и к моменту прохождения вертикального положения под опорой спортсмен приобретает максимальную скорость (Назаров В.Т., 1973).
Во второй половине оборота эта же сила оказывает отрицательное воздействие: сила тяжести тормозит (–) звенья тела
спортсмена. Совокупное тормозящее действие
моментов силы тяжести и силы трения кистей рук гимнаста о гриф перекладины
приведут к тому, что гимнаст, не доходя примерно 30° до вертикального положения над опорой (угол Q), остановится, что не позволит ему успешно решить двигательную задачу.
Анализ решения общей задачи биомеханики в исследуемом
упражнении показывает, что для
увеличения положительного дей-
ствия момента силы тяжести в первой половине оборота необ-
ходимо выполнять движение выпрямленным телом (руки, туловище, ноги располагаются на одной прямой) для того, чтобы положительная работа момента силы тяжести на всей траектории
оборота была наибольшей.
Для уменьшения отрицательного воздействия момента силы
тяжести во второй половине оборота
гимнасту необходимо вы-
полнить сгибательные движения рук в плечевых и ног в тазобедренных суставах, что позволит приблизить общий центр масс зве-
ньев тела спортсмена к опорной вертикали и поддержать набранную скорость.
Частные задачи биомеханики
Частные задачи биомеханики состоят в изучении следующих
основных вопросов:
21
1. Строение, свойства и двигательные функции тела спортсме-
на.
2. Рациональная спортивная техника.
3. Техническое совершенствование спортсмена.
Первая группа частных задач направлена на выяснение вопроса
об особенностях строения опорно-двигательного аппарата, его механических и функциональных свойств, особенностях работы мышечного аппарата.
Так, например, возвращаясь к вышерассмотренному примеру,
необходимо учесть,
что сгибательные движения гимнаста в плечевых суставах более эффективны для приобретения большей скорости, чем сгибательные движения в тазобедренных суставах. В то
же время мышечный корсет тазобедренных суставов обладает существенно большим силовым потенциалом, чем группа мышц,
осуществляющих сгибательно-разгибательные движения рук в
плечевых суставах.
Вторая группа задач ориентирована
на изучение ныне существующей техники соревновательных упражнений, а также на разработку новой, более рациональной техники для конкретного исполнителя. Так, к примеру, в рассматриваемом упражнении в момент прохождения вертикального положения под опорой выполняется хлестообразное бросковое движение ногами с предварительным прогибанием тела в поясничном отделе, что
содействует
приобретению большей скорости вращения звеньев тела.
Третья группа задач – биомеханическое обоснование техни-
ческой подготовки спортсменов, подразумевает:
определение особенностей и уровня двигательной и физиче-
ской подготовленности тренирующихся;
построение оптимальной (наилучшей) спортивной техники;
подбор вспомогательных упражнений и создание тренажеров
для специальной физической и технической подготовки;
оценка
и контроль эффективности применяемых методов
тренировки.
22
1.4. Взаимосвязь биомеханики и других
учебных дисциплин
Биомеханика как одно из научных направлений опирается на
теоретические данные ряда смежных наук и собственными исследованиями обогащает их. Первоначально биомеханика развивалась
как раздел биофизики, возникший на стыке физических и биологических областей знаний. Постепенно биомеханика как одна из био-
логических наук нового типа сближается по методам исследования
с точными
направлений, биомеханика относится к техническим наукам (раз-
дел – механика).
Можно выделить следующие основные научные направления, с
которыми тесно связана биомеханика:
1. Биологические науки:
анатомия;
спортивная морфология;
физиология физических упражнений.
2. Технические науки:
аналитическая механика и устойчивость движения;
динамика механических систем;
теория управления движением;
теория машин и роботов.
3. Физико-математические науки:
Математика:
дискретная математика;
дифференциальные уравнения;
математическая кибернетика.
Информатика:
математическое моделирование;
теория оптимизации;
теория программирования.
4. Педагогические науки.
науками. И в настоящее время, по реестру научных
23
Анатомия, спортивная морфология, физиология физических
упражнений содействуют пониманию конкретных специфических
особенностей формы, строения и функции тела человека.
Идеи и подходы технических наук обогащают механикоматематический аппарат биомеханики для анализа и синтеза
движений биомеханических систем, дают необходимое обоснование в области теории управления двигательными действиями.
Математические дисциплины и информатика вооружают исследователей в области биомеханики двигательных действий собственными методами исследований, хорошо разработанными в данных
областях науки. В настоящее время особенно широкое применение
в биомеханических исследованиях находят различные вычисли-
тельные алгоритмы кинематических и динамических характеристик физических упражнений с помощью средств компьютерной
техники. С помощью специальных компьютерных программ материалы видеосъемки соревновательных
упражнений оцифровываются и записываются в память компьютера, что позволяет в дальнейшем, использовать их в качестве исходных данных для вычисления
биомеханических характеристик исследуемых упражнений.
Методы обучения, разработанные и принятые на вооружение в
педагогике, успешно используются биомеханикой для разработки
эффективных методов обучения двигательным действиям.
Связь биомеханики с другими научными направлениями
имеет
двусторонний характер, обеспечивающий взаимное обогащение
теории и методов исследования.
Метод науки показывает основной способ исследования, путь
познания закономерностей исследуемых явлений, получения новых знаний.
Метод биомеханики – это способ исследования, путь познания
закономерностей двигательных действий в биомеханике. Теория
биомеханики дает обоснование ее методу, метод же определяет
возможности получения новых данных
о биомеханике исследуе-
мых упражнений.
В наиболее общем виде метод биомеханики в своей основе
имеет:
24
системный анализ;
системный синтез.
1.5. Характеристика анализа движений
биомеханических систем как метода биомеханики
Рассматривая сложное двигательное действие, необходимо
мысленно выделить в этой системе ее составные элементы, установить состав элементов системы.
Выделение состава элементов системы – этап познания целостности двигательного действия. Биомеханика как наука экспериментальная, опирается на опытное изучение движений. При помощи биомеханических методов исследования регистрируются
количественные особенности двигательных действий (биомеханические характеристики), которые позволяют различать движе-
ния, отличить одно движение, элемент, деталь от другого, сравнивать их между собой. Рассматривая характеристики, мысленно
расчленяют систему движений на составные элементы, части;
таким образом, устанавливают ее состав. В этом заключается системный анализ действий.
Биомеханический анализ направлен на выявление биомеханических закономерностей движений. В
анализа положено представление о структурности движений в
двигательном действии человека. Исходя из принципа структурности, намечается определенная последовательность описания и
объяснения движений.
Единая последовательность операций вряд ли может быть рекомендована при различных задачах исследования. Однако в качестве основной схемы анализа в каждом конкретном случае можно
принять
ристикам движений судят об их выполнении. Эти характеристики
регистрируют, данные регистрации обрабатывают, сопоставляют,
анализируют.
следующую:
1. Определение характеристик. По биомеханическим характе-
основу биомеханического
25
2. Установление двигательного состава. Основываясь на проанализированных биомеханических характеристиках, определяют
элементы движений:
главные и корректирующие управляющие движения (сустав-
ные движения звеньев и систем звеньев);
динамическая осанка – движение с сохранением позы
спортсмена;
фазы движений (временная форма организации элементов
двигательного действия).
Устанавливают: из каких положений и в каких
суставах выполняется движение, в каких направлениях оно выполняется и с какой
амплитудой, какова последовательность и согласованность сгибательно-разгибательных движений спортсмена в суставах в пространстве и во времени? Иначе говоря, определяют внешнюю картину движения в целом.
Параллельно вычленяют и составные части движений звеньев:
подготовительная фаза;
рабочая
фаза;
заключительная фаза.
3. Анализ структуры движений. Установив состав движений, ос-
новное внимание переключают на установление структуры движений (способ взаимодействия элементов и подсистем системы):
кинематическая структура (пространственная, временная,
пространственно-временная, ритмическая, фазовая, координационная);
динамическая структура (силовая, энергетическая, инерци-
онная);
вещественная структура (анатомическая – опорно-
двигательный
аппарат тела человека);
управляющая структура (информационная, сенсорная, пси-
хологическая, эффекторная).
4. Оценка эффективности движений. Устанавливают, насколько успешно решена двигательная задача и какова «стоимость» ее
достижения, насколько рационально реализована цель движения?
26
1.6. Характеристика синтеза движений
биомеханических систем как метода биомеханики
Система движений как целое – не просто сумма ее составляющих. Горсть гороха, рассыпанная по столу, – не система. В системе
все ее элементы подчинены определенным связям:
1. Физические связи, посредством которых осуществляется кон-
структивная связь элементов системы. Например, физическая связь
сегментов тела спортсмена осуществляется с помощью суставов
(пространственное расположение элементов системы –
ная система – опорно-двигательный аппарат тела человека).
2. Формализованные физические связи – описание физических
связей математическим аппаратом, который математически описывает координаты суставов сегментов тела человека с использованием обобщенных координат (углы наклона звеньев тела
спортсмена к оси Ох декартовой системы координат) и длину сег-
мента.
3. Законы механики отражают в
симость кинематических характеристик от динамических характеристик движения, например, в форме математической модели
движения неразветвленной биомеханической системы в условиях
опоры.
Многочисленные взаимосвязи, объединяющие части системы,
придают системе новые свойства, нехарактерные для ее частей
качества (системные свойства). Изучая изменения количествен-
ных характеристик, выявляют, как элементы влияют друг на друга
и систему в целом, определяют причины ее целостности. В этом и
проявляется системный синтез двигательного действия.
Используя компьютерную технику, можно с помощью имитационного моделирования движений человека на компьютере вычленить отдельные суставные движения, выявить их роль и вклад
в формирование той или иной траектории движения, найти оптимальную технику
его росто-весовых (антропометрических) характеристик и уровня
развития физических качеств (в частности силового потенциала).
для конкретного исполнителя в зависимости от
формульных выражениях зави-
веществен-
27
Синтез движений спортсмена выполняется как на теоретиче-
ском уровне (математическое моделирование движений человека
на компьютере), так и на практическом уровне в процессе овладения техникой изучаемого упражнения (от решения частных двигательных задач к реализации целевой программы двигательного
действия).
Контрольные вопросы
1. Что является объектом познания и областью изучения в биоме-
ханике?
2. В чем проявляется системно-структурный подход исследования
движений в биомеханике?
3. В каких компонентах простые формы движения материи отли-
чаются от сложных?
4. В чем принципиальное отличие естественных движений от це-
ленаправленных и к какому из этих подклассов
движений относятся
двигательные действия человека?
5. В чем проявляется сущность цели движения и каким образом
формулируется цель движения?
6. Какие три этапа включает в себя технология решения общей за-
дачи биомеханики?
7. В каких аспектах рассматривается содержание частных задач
биомеханики?
8. Какие научные дисциплины являются смежными с биомехани-
кой?
9. В чем проявляется
сущность одного из методов биомеханики –
системного анализа?
10. В чем проявляется сущность одного из методов биомеханики –
системного синтеза?
Программированный контроль знаний по теме 1
1. Что изучает биомеханика физических упражнений?
1. Физиологические процессы в организме.
2. Анатомические особенности строения опорно-двигательного
аппарата тела человека.
28
3. Законы и закономерности механики движений в живых системах.
4. Закономерности формирования функциональных систем орга-
низма человека.
2. Что относится к прикладным направлениям исследования в
биомеханике?
1. Генная инженерия.
2. Инженерная биомеханика.
3. Биомеханическая оптика.
4. Биомеханика взрывных усилий.
3. Что относится к прикладным направлениям исследования в
биомеханике?
1. Биомеханика физических упражнений.
2. Биомеханика изменения
полнении физических упражнений.
3. Биомеханика мыслительных процессов.
4. Биомеханические закономерности внешней среды.
4. Что относится к прикладным направлениям исследования в
биомеханике?
1. Биомеханика механизмов.
2. Биомеханика машин.
3. Биомеханика строительного дела.
4. Медицинская биомеханика.
5. Определите объект познания биомеханики физических
упражнений.
1. Двигательные действия как система взаимно связанных актив движений и положений тела человека.
ных
2. Двигательные действия как система сформированных понятий.
3. Двигательные действия как инструмент познания в биомеханике.
4. Двигательные действия как система методов исследования в
биомеханике.
6. Область изучения биомеханики физических упражнений это:
1. Процессы формирования динамического стереотипа.
температуры тела спортсмена при вы-
29
2. Механические и биологические причины возникновения движений и
особенности построения и выполнения движений в различных условиях.
3. Научное обоснование рациональной методики обучения двига-
тельным действиям на основе биомеханического анализа техники
упражнений.
4. Знания, необходимые для эффективного применения физиче-
ских упражнений в качестве средства физического воспитания.
7. Цель изучения курса биомеханики заключается в
1. Выявить простые и сложные формы движения материи.
2. Вооружить знаниями, необходимыми для эффективного приме-
нения физических упражнений в качестве средств физического воспитания, повышения технического мастерства спортсменов и уровня
спортивных достижений.
3. Научить студентов контролировать свою двигательную деятель-
ность.
4. Изучить биомеханические методы исследования.
8. Какая из форм движения материи
1. Биологическая.
2. Химическая.
3. Социальная.
4. Волновая.
9. Какая из форм движения материи относятся к простым?
1. Социальная.
2. Биологическая.
3. Физическая.
4. Биомеханическая.
10. Какая из форм движения материи относятся к простым?
1. Стохастическая.
2. Механическая
3. Детерминированная.
4. Визуально наблюдаемая.
относится к простым?
том, чтобы:
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]