Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Виды физкультурно-спортивной деятельности школьников. Плавание. Учебное пособие
.pdf
31
С помощью костного скелета человек осуществляет движения. Помимо
помощи в движениях, кости в целом поддерживают жизнедеятельность организма. Скелет человека разделяют на основные сегменты: череп, позвоночник,
грудную клетку, верхние и нижние конечности.
Особенностью движений человека является тот факт, что звенья его тела
перемещаются под воздействием работы мышц, активность которых вызывают
биохимические реакции, протекающие внутри них. Движения осуществляют
скелетные мышцы (поперечно-полосатые). Мышца представляет собой разнородную ткань, в основном состоящую из мышечных волокон, соединительнотканных, нервных и сосудистых элементов, в совокупности обеспечивающих активное сокращение — главную функцию мышцы. Структура мышечной тка-
ни представлена двумя типами волокон:
- медленно сокращающимися мышечными волокнами;
- быстросокращающимися мышечными волокнами.
Медленно сокращающиеся мышечные волокна обладают определенными свойствами:
- небольшая скорость сокращения;
- большое количество митохондрий («энергоцентров» клеток);
- большое количество капилляров;
- высокий потенциал накопления гликогенов.
Медленно сокращающиеся мышечные волокна предполагают связь с
аэробным механизмом энергообразования. Быстросокращающиеся мышечные
волокна характеризуются менее развитой сетью капилляров, меньшим числом
митохондрий, высокой гликолитической способностью, более высокой скоростью сокращения. Каждая мышца содержит в себе и медленно сокращающиеся,
и быстросокращающиеся мышечные волокна.
Быстросокращающиеся мышечные волокна можно разделить на
2 подгруппы:
1) БСа волокна — быстросокращающиеся анаэробно-гликотические волокна — обладают высокими сократительными способностями и высокой сопротивляемостью утомлению. Хорошо подвергаются тренировке на выносливость;
2) БСб волокна — быстросокращающиеся волокна, работа которых связана с использованием анаэробно-алактатного механизма источника энергии.
Мышечные волокна разных типов соотносятся генетически. Структура
мышечного волокна и соотношение волокон разного типа обусловлены на
уровне ДНК и определяются особенностями нейромышечной регуляции. Из
этого следует, что генетически заданный тип иннервации мышц определяет фе-
32
нотип мышечной ткани, которая может быть модифицирована тренировкой
лишь в узких границах.
Мышечные волокна объединяются в двигательные единицы, состоящие
из мышечных волокон определенного типа. Важно отметить, что содержание в
мышце медленно сокращающихся и быстросокращающихся волокон различно.
Так, у человека как у мужчин, так и у женщин, медленно сокращающихся волокон немного больше — 52–55 %. Среди быстросокращающихся волоконпреобладают волокна подтипа БСа (30–35 %), в то время как БСб волокон около
15 %. Стоит также отметить, что структура и возможности мышечных волокон
не зависят от половых различий.
Возможности двигательной системы человека напрямую зависят от
его телосложения:
1. Размеры тела — рост, вес, объемы и т.д.
2. Соотношение размеров частей тела.
3. Особенности конституции.
Онтогенез моторики — это динамические изменения двигательных возможностей человека в процессе его жизни. Развитию моторики способствуют
процессы созревания и научения.
С самого детства у человека формируются определенные двигательные
предпочтения — использование определенной руки и опорной ноги и т.д.
При длительной мышечной нагрузке происходит развитие состояния временного снижения работоспособности — утомление. Утомление — это не патологическое состояние. Утомление сигнализирует о приближении изменений в
метаболизме, т.е. можно говорить о том, что утомление выполняет защитную
функцию организма. Утомление развивается под воздействием нервной системы. Химические реакции в нервных клетках приводят к нарушениям деятельности ЦНС по формированию двигательных импульсов и передаче их к работающим мышцам. Когда развивается утомление, мышца теряет свои источники
энергии еще в большей степени, чем нервные центры. Утомление как состояние
характеризуется угнетением работы желез внутренней секреции, что ведет к
уменьшению синтеза гормонов, что снижает активность ряда ферментов. Утомление — это целостная реакция организма, которая развивается при центральной роли ЦНС.
Утомление может развиваться:
- медленно — в результате длительной работы;
- быстро — в результате кратковременной, напряженной работы.
Эти формы утомления характеризуются рядом биохимических различий.
33
Двигательные качества — особенности двигательных действий (сила,
быстрота, выносливость, гибкость). Каждое такое качество можно разделить на
несколько компонентов. Также эти компоненты можно подразделить на общие
и на специальные. Общие компоненты присущи нескольким двигательным качествам (волевое качество настойчивости или терпеливости при различных видах проявления выносливости). Специальные компоненты детерминируют специфичность того или иного физического качества. Наличие общих компонентов способствует переносу тренированности одного качества на другие. Важно
отметить, что развитие одного компонента может приводить к торможению
других. Сами двигательные качества, в свою очередь, делятся на простые и
сложные. Последние — ловкость — компонент — психические качества. Каждое двигательное качество характеризуется специфичностью. Немаловажным
остается тот факт, что двигательные качества могут развиваться в процессе
тренировки.
Сила характеризуется способностью преодолевать внешнее сопротивление или же осуществлять противодействие внешним силам. Быстрота представляется собой скоростные характеристики движений. Быстрота характеризуется
способностью человека совершать какие-либо действия за минимальный промежуток времени.
В процессе жизни двигательные качества развиваются неравномерно,
особенно это проявляется в подростковом периоде. Периоды, во время которых
происходят более значительные изменения, именуются сензитивными. Вначале
развитие одного качества сопровождается ростом других качеств, которые в
данный момент специально не развиваются. Далее, как уже было отмечено,
развитие одних качеств может тормозить развитие других, что называется
«диссоциацией физических качеств». К механизмам этого явления можно отнести антагонизм между анаэробными и аэробными процессами. Развитие двигательных качеств в возрастном контексте происходит гетерохронно (разновременно). Из этого следует, что двигательные качества будут максимально развиты в разном возрасте (скоростные — в 13–15 лет, силовые — 25–30 лет и т.п.).
Развитие двигательных качеств характеризуется, также разнонаправленностью,
которая особенно проявляется в период полового созревания. Происходит резкое увеличение темпа развития скоростных и силовых качеств. Регресс и остановка развития координации движений, дозирование параметров движения —
также характеристика полового созревания. Эти явления связаны с изменением
нейродинамических процессов — рост возбуждения, рост подвижности нервных процессов и т.п.
34
2.3. ГИДРОСТАТИКА. СТАТИЧЕСКОЕ ПЛАВАНИЕ
Статическое плавание и его закономерности напрямую связаны с силами
гидростатического давления. Силы гидростатического давления действуют на
любую поверхность тела, погруженного в воду. Например, боль в ушах у пловца, погрузившегося на большую глубину, вызывается силами давления на барабанную перепонку. Важно отметить, что силы давления воды всегда направлены перпендикулярно к поверхности тела и возрастают с глубиной. Вода также
обладает выталкивающей силой.
Когда человек лежит на поверхности воды, на него действует выталкивающая сила и сила тяжести, что является гидростатическим равновесием тела.
Когда пловец располагает руки вдоль туловища, действие этих сил будет приложено в разных точках и разных направлениях, что приводит к моменту вращения и ноги погружаются под воду. Для уравновешивания тела в воде нужно
перевести руки вверх.
Плавучесть определяется разницей удельного веса воды и пловца. Важно
помнить, что, чем больше эта разница, тем лучше плавучесть. Существует отрицательная, положительная и нейтральная плавучесть. Так, отрицательная
плавучесть заключается в том, что вес тела больше вытесненной им воды — тело погружается на дно, а положительная плавучесть — вес вытесненной телом
воды больше веса тела, следовательно, тело удерживается на поверхности воды. Нейтральная плавучесть заключается в том, что вес вытесненной телом воды равен весу тела, следовательно, тело будет неподвижным на любой глубине.
Как уже было отмечено, плавучесть человека зависит от его удельного веса и
удельного веса воды. Важно помнить, что по своему составу тело неоднородно
и, разные его части имеют разный удельный вес. Плавучесть также зависит от
вдоха. Когда совершается глубокий вдох, наблюдается положительная плавучесть, а когда совершается выдох — отрицательная плавучесть. Стоит отметить, что плавучесть повышается в плотной, морской воде.
Закон движения предполагает 2 варианта плавания — статическое и динамическое. Статическое плавание предполагает, что тело человека находится на поверхности воды без движения. Статическое плавание на учебных занятиях может быть представлено упражнениями по демонстрации и удержанию
фигур «звездочка», «поплавок» и т.п. Статическое плавание характеризуется
действием противоположных сил:
1) силы тяжести — направлена вниз;
2) выталкивающая сила — поддерживающая, направлена вверх.
35
Динамическое плавание представляет собой плавание с использованием
различных двигательных действий (энергии движения). Динамическое плавание характеризуется действием тех же сил, что и статическое, но к ним добавляется действие силы тяги и силы сопротивления. Сила тяги направлена по ходу движения (работа рук и ног), а сила сопротивления направлена против движения и состоит из нескольких видов сопротивлений.
Важной составляющей статического плавания является равновесие в воде. Для того, что получит равновесие, действующая со стороны жидкости выталкивающая сила, приложенная в центре тяжести вытесненной жидкости
(ЦД — центр давления), была равна силе тяжести и центр давления должен
быть на одной вертикали с центром тяжести. Равновесие бывает устойчивым и
неустойчивым. Устойчивое статическое равновесие происходит тогда, когда
ЦД расположен выше ЦТ (см. рис. 4, а). Данное положение характеризуется
тем, что при нарушении равновесия под действием внешних сил развивается
восстанавливающий момент, стремящийся вернуть тело в исходное положение.
Неустойчивое статическое положение наступает тогда, когда ЦТ расположен
выше ЦД (см. рис. 4, б).
а б
Рис. 4. Равновесие:
а — устойчивое статическое равновесие;
б — неустойчивое статическое равновесие
При горизонтальном положении тела пловца, центр тяжести и центр давления будет расположены на одной горизонтальной плоскости в нескольких
сантиметрах друг от друга, что связано с неоднородным строением тела человека. Это расположение способствует появлению вращения тела вокруг поперечной оси, сопровождающегося опусканием ног (см. рис. 5).
36
Рис. 5. Положение тела пловца
Если пловец, находящийся в горизонтальном положении и лежащий в воде лицом вниз, сильно прогнется, то ЦД может оказаться ниже ЦТ. Все это
приводит к неустойчивому положению, которое сопровождается тем, что пловец может быть развернут вокруг продольной оси — лицом вверх. На равновесие пловца существенное влияние оказывает его анатомическое строение.
Динамическое плавание предполагает, что тело пловца находится в положении близком к горизонтальному, но отличном от него. Такое положение тела по
отношению к обтекаемому потоку — это угол атаки тела, который замеряется
между продольной осью тела и направлением движения. Как уже было отмечено,
продольная ось представляет собой воображаемую линию, которая соединяет
среднюю точку сечения грудной и тазовой части туловища. Положительный угол
атаки наблюдается в том случае, если ось тела отклоняется вверх от обтекающего
потока. Отрицательный угол атаки — если ось тела отклоняется вниз. Например,
плавание брассом сопровождается углом атаки до 13–14о, а плавание баттерфляем
сопровождается углом атаки до 25–30о. Кроль — 2–6о.
Еще одним важным понятием является угол атаки кисти, который представляет собой угол между плоскостью кисти и направлением потока. Во время
гребка кисть движется по криволинейной траектории, а угол в основной части
гребка изменяется от 35–45 до 60–75о.
2.4. ГИДРОДИНАМИКА
При анализе движений пловца необходимо опираться на общие закономерности гидродинамики. Сложность этого анализа заключается в том, что
движения происходят в плоскости, которая является пограничной между двумя
средами — воздухом и водой. Водная среда принципиально отличается и с точки зрения гидродинамики, форма человеческого тела несовершенна, что также
затрудняет задачу анализа. Не стоит забывать и о том, что тело пловца при
движении постоянно меняет свое положение.
37
Существуют определенные причинно-следственные связи, определяющие
эффективность движений. На тело в движении оказывают воздействие силы
тяжести, тяги, гидродинамического сопротивления, подъемные силы. Важно
отметить, что неизменно и постоянно действуют силы тяжести, а остальные же
силы переменны. Сила воды, с которой та действует на движущееся тело, состоит из сил трения и давления. Эта сила имеет название силы реакции воды.
Сила является векторной величиной и ее можно разложить на горизонтальную
и вертикальную, взяв за основу направленность потока воды. Горизонтальная
составляющая — это сила лобового сопротивления. Вертикальная составляющая — подъемная сила (см. рис. 6).
Рис. 6. Угол атаки и образования подъемной силы
Лобовое сопротивление можно вычислить по формуле:
R = CxSpxV2,
где p — плотность воды;
S — площадь проекции тела на плоскость, перепендикулярную направлению
движения тела;
V — скорость движения тела;
C — коэффициент лобового сопротивления.
Стоит отметить, что величина коэффициента Cx довольно непостоянна и
зависит от формы, размеров тела, ориентации тела относительно набегающих
потоков и др. Ориентация тела в потоке охарактеризована углом атаки — продольная ось тела пловца и направление его движения. При увеличении угла
атаки повышается и коэффициент Cx, достигая максимума, — тело принимает
положение, перпендикулярное потоку воды.
Положение тела также зависит от скорости движения. При совершении
опытов методом буксировки в воде была изучена эта зависимость. Результаты
38
позволили создать кривую зависимости сопротивления от скорости. Эта кривая
по форме напоминала квадратичную параболу.
Сопротивление взаимосвязано со скоростью перемещения тела. В большинстве литературных источников эта взаимосвязь представлена квадратичной
зависимостью, которая постулируется для твердых тел, для случаев неизменного сечения Миделя. Однако, на самом деле, ситуация может быть иной и величина степени может быть различной. Неизменным остается то, что сопротивление, оказываемое средой движущемуся телу, существует и его можно подвергнуть анализу с помощью моделей. Однако модель еще не является гидродинамической ситуацией. Гидродинамическая ситуация более сложна. В связи с
этим существует множество терминов, таких как сопротивление трения, сопротивление вихреобразования, сопротивление волнообразования, активное сопротивление, пассивное сопротивление, сопротивление формы, лобовое сопротивление и др.
Гидродинамическое сопротивление. Когда пловец движется под определенным углом к потоку, полная сила гидродинамического сопротивления
направлена не строго назад, а отклонена вверх или вниз, в зависимости от угла
атаки. Если разложить на составляющие по правилу параллелограмма полную
гидродинамическую силу, можно получить силу, направленную параллельно
обтекающего потока и силу, которая перпендикулярна к нему.
Сила, которая направлена параллельно встречному обтекающему потоку, — сила лобового сопротивления, о котором упоминалось выше. Сила, которая действует перпендикулярно вверх по отношению к направлению потока, —
подъемная сила, перпендикулярно вниз — топящая сила.
Существуют определенные механические факторы, от которых зависят скорость и энергетические расходы при плавании:
1. Величина подъемной (плавучей) силы, которая противодействует весу
тела, или потопляющей сила — обратной ей величины.
2. Лобовое сопротивление продвижению тела в воде.
3. Движущая сила, которая возникает в результате эффективных продви-
гающих усилий пловца.
Все способы плавания основываются на взаимодействии пловца с водой,
в ходе которого создаются силы, продвигающие его в воде и удерживающие на
поверхности. Это взаимодействие возникает при погружении в воду и активных
движениях. Биомеханические особенности плавания связаны с тем, что силы,
которые тормозят продвижение, переменны, значительны и действуют непрерывно. В качестве постоянной опоры для отталкивания вперед у пловца ничего
нет, опора создается во время гребковых движений и остается переменной по
величине.
39
Гребущие звенья при всех гребковых движениях, двигаются относительно остальных частей тела назад, а части тела, относительно гребущих звеньев,
вперед. При начале гребкового движения пловец плывет с некоторой начальной
скоростью. С помощью гребка тело продвигается вперед со скоростью больше
начальной. Гребущие звенья движутся относительно туловища назад быстрее,
нежели относительно воды. Следовательно, механизм взаимодействия пловца с
водой основывается на изменениях сопротивления воды, которые обуславливаются скоростью движения частей тела относительно воды.
Существует также движущая (продвигающая) сила, которая возникает
при активной мышечной деятельности пловца и является суммой лобового сопротивления и подъемной силы, которая возникает при плавательных движениях. Эта сила определяет скорость и направление движения пловца. Измерить
продвигающую (пропульсивную) силу можно с помощью измерительного прибора, привязанного к спортсмену. Самая большая движущая сила была зарегистрирована при «привязанном» плавании брассом — около 22 кг. Другие способы плавания показали примерно одинаковые результаты — около 13–14 кг
максимум. Наибольший вклад в брассе дает работа ног, в плавании кролем на
груди и спине — работа рук, а в плавании способом баттерфляй — сила рук и
ног примерно одинакова.
В процессе плавания основная работа мышц осуществляется с целью преодоления силы сопротивления движению тела — лобовое сопротивление. Величина этой силы детерминируется вязкостью воды, формой и размерами тела,
скоростью продвижения тела. Преодоление лобового сопротивления при высокой скорости продвижения в воде — это основной компонент физической
нагрузки спортсмена-пловца. Сила лобового сопротивления является доминирующей, особенно это проявляется на решающих участках гребковых траекторий при кроле на груди, спине и баттерфляе.
Стоит отметить, что лобовое сопротивление и подъемная сила создают
результирующую продвигающую силу во время разведения и сведения рук при
плавании брассом. Но направление силы лобового сопротивления зачастую не
совпадает с направлением вектора скорости тела. Главный компонент продвигающего усилия — это подъемная сила, которая образована за счет движения
кистей рук под углом атаки к потоку в плоскости, которая перпендикулярна
направлению движения. Пловец должен максимизировать подъемную силу и
лобовое сопротивление. При движении пловец давит на воду в направлении
назад, в то время как жидкость, находящаяся под рукой, замедляется пропорционально углу атаки кисти и силам трения. При остром угле — незначительное
замедление, подъемные силы и лобовое сопротивление малы. Больший угол
40
атаки — более значительное замедление потока относительно кисти и, следовательно, возрастает реакция опоры на кисти.
Когда осуществляется движение вперед-вниз, создается сила, которая
тормозит движение пловца, но в то же время на руке создается подъемная сила.
Важно помнить, что пловец не выполняет гребок прямолинейно спереди назад.
При плавании брассом движения направляются в стороны и акцентированы.
Важно чертой гребка является асимметрия в движениях рук. Это характеризуется тем, что сильная рука стремится сбалансировать движение слабой руки, в
связи с этим, найти идеальную траекторию гребка — невозможно.
Существуют факторы, от которых зависит соотношение вклада лобового сопротивления и подъемной силы в движение в заданном направлении:
1. Фаза гребка.
2. Угол атаки пары «кисть — предплечье» по отношению к направлению
гребка.
3. Угол, который образован парой «кисть — предплечье» по отношению к
направлению движения.
4. Направление результирующей силы.
5. Ориентация пары «кисть — предплечье» в трехмерном пространстве.
6. Вращение кисти и предплечья.
Сила лобового сопротивления доминирует при создании продвигающей
силы при плавании кролем на спине и груди, плавании баттерфляем.
В случае если пловец не создает продвигающую силу, достаточную по
величине, его скорость замедляется. Это обусловлено величиной сопротивления, которое создается пловцами во время плавания.
Уже упоминалось понятие гидродинамического сопротивления. Данные
гидродинамики позволяют выделить 3 компонента общего гидродинамиче-
ского сопротивления:
1. Сопротивление трения — поверхностное.
2. Вихревое сопротивление (сопротивление формы).
3. Волновое сопротивление — образовано частью объема воды, вытесня-
емого телом.
Данная классификация очень полезна и практически значима как для тренеров, так и для пловцов. Но не стоит забывать о соотношении активного и
пассивного сопротивления. Активное сопротивление характеризуется тем, что
создается движениями самих пловцов и включает в себя величину пассивного,
так как всегда является больше него. Пассивное сопротивление представляет
собой сопротивление, которое испытывает тело пловца при пассивной буксировке в стоячей воде. Пассивное сопротивление измеряют в положении скольжения.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]