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

otvety_biomekh

.docx
Скачиваний:
20
Добавлен:
13.02.2016
Размер:
123.2 Кб
Скачать

1.Предмет Биомеха́ника Биомеханика - наука о законах механического движения в живых системах. Она изучает движения с точки зрения законов механики, свойственных всем без исключения механическим движениям материальных тел. Общая задача изучения движений человека в биомеханике спорта — оценка эффективности приложения сил для более совершенного достижения поставленной цели. Частные задачи биомеханики спорта состоят в изучении следующих основных вопросов: а) строение, свойства и двигательные функции тела спортсмена; б) рациональная спортивная техника и в) техническое совершенствование спортсмена. Предмет - Разнообразные химические и физические процессы в клетках тела, работа сердца и течение крови, дыхание, пищеварение и выделение; перемещение тела в пространстве и частей тела относительно друг друга; Закономерности механического движения изучаются механикой. Предметом механики как науки является изучение изменений пространственного расположения тел и тех причин, или сил, которые вызывают эти изменения. Объект познания биомеханики - двигательные действия человека как системы взаимно связанных активных движений и положений его тела. Область изучения биомеханики - механические и биологические причины возникновения движений, особенности их выполнения в различных условиях. Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели.

2) Развитие История биомеханики неразрывно связана с историей техники, физики, биологии и медицины, а также с историей физической культуры и спорта Современную биомеханику нельзя представить без законов механики, открытых Архимедом, Галилеем, Ньютоном, без физиологии Павлова, Сеченова, Анохина, так как и без современных компьютерных технологий. Биомеханика — одна из самых старых ветвей биологии. Её истоками были работы Аристотеля, Галена, В своих естественнонаучных трудах «Части движения и перемещение животных», Аристотель заложил основу того, что в дальнейшем, спустя 2300 лет назовут наукой биомеханикой. В своих научных трактатах он свойственной ему мышлением описывает животный мир и закономерности движения животных и человека.Величайшим ученым-медиком античного времени был Клавдий Гален. Изучение нервов позволило Галену сделать вывод о том, что нервы по своей функциональной особенности делятся на три группы: те, что идут к органам чувств, выполняют функцию восприятия, идущие к мышцам ведают движением, а идущие к органам охраняют их от повреждения. Основной его труд — О назначении частей человеческого тела. Гален экспериментально показал, что конечность попеременно то сгибается внутренними, то разгибается наружными мышцами. Возникновение биомеханики как науки: Основателем науки биомеханики по праву считается Джованни Борелли, итальянский натуралист. Профессор университетов в Мессине (1649) и Пизе (1656). Помимо работ в области физики, астрономии и физиологии, он разрабатывал вопросы анатомии и физиологии с позиций математики и механики. Новым толчком развития биомеханики был связан с изобретение метода кинофотосъемки движения человека. Французский физиолог, изобретатель и фотограф. Этьенн Марей(1830—1904) впервые применил кинофотосъемку для изучения движений человека. Так же впервые им был применен метод нанесения маркеров на тело человека — протопип будущей циклографии.

3.Механическое движение в живых системах проявляется как:а) передвижение всей биосистемы относительно ее окружения (среды, опоры, физических тел);б) деформация самой биосистемы - передвижение одних ее частей относительно других.- сохранение положения тела,- движения на месте,- движения вокруг оси,- локомоторные движения,- перемещающие движения.Двигательная деятельность - это система двигательных действий. Процедура биомеханического анализа - внешняя картина двигательной деятельности:- причины, вызывающие изменения в движениях;- топография работающих мышц;- энергетические затраты;- оптимальные двигательные режимы.Анализ выполнения упражнения может иметь совершенно разное по характеру содержание. Целесообразно различать три его основные формы:- количественный (точный и приближенный);- качественный (углубленный, основной /без приборных материалов/ и упрощенны- педагогический.

4.Особенности механического движения человека. Двигательная деятельность человека — одно из сложнейших явлений в мире. Она сложна не только потому, что очень непросты функции органов движения, а еще и потому, что в ней участвует сознание как продукт наиболее высокоорганизованной материи — мозга. Поэтому двигательная деятельность человека существенно отличается от деятельности животных. В первую очередь речь идет об осознанной целенаправленной активности человека, о понимании смысла ее, о возможности контролировать и планомерно совершенствовать свои движения. Сходство между движениями животных и человека имеется только на чисто биологическом уровне. При помощи двигательной деятельности человек в процессе физического воспитания активно преобразует свою собственную природу, физически совершенствуется. Он преобразует мир, используя возможности научно-технического прогресса, в конечном счете также посредством двигательной деятельности. Двигательная деятельность человека складывается из его действий. Двигательные действия осуществляются при помощи произвольных активных движений, вызванных и управляемых работой мышц. В норме человек производит не просто движения, а всегда действия — утверждал Н, А. Берн-штейн. Действия человека всегда имеют цель, определенный смысл. Но только в наше время начинают разрабатывать механику целенаправленных движений человека, исходя из цели движений. Движения отдельных частей тела объединены в управляемые системы движений, целостные двигательные акты В системы движений входит также и активное сохранение положений отдельных частей тела а иногда и всего тела. Каждое движение выполняет свою роль в целостном действии, так или иначе соответствует цели действия. Если спортсмен будет находить и осуществлять цель в каждом движении, то и действия будут лучше. Именно взаимосвязь механических и биологических закономерностей позволяет раскрыть специфику биомеханики. Сознательное управление движениями с использованием этой специфики обеспечивает их высокую эффективность в различных условиях исполнения.

5) Системный анализ Метод биомеханики — системный анализ и системный синтез движений на основе количественных характеристик, в частности кибернетическое моделирование движений. Биомеханика, как наука экспериментальная, эмпирическая, опирается на опытное изучение движений. При помощи приборов регистрируются количественные характеристики, например траектории скорости, ускорения и др., позволяющие различать движения, сравнивать их между собой. Рассматривая характеристики, мысленно расчленяют систему движений на составные части — устанавливают её состав. В этом — суть системного анализа. Система движений как целое — не просто сумма её составляющих частей. Части системы объединены многочисленными взаимосвязями, придающими ей новые, не содержащиеся в её частях качества. Необходимо представлять это объединение, устанавливать способ взаимосвязи частей в системе — её структуру. В этом — суть системного синтеза. Системный анализ и системный синтез неразрывно связаны друг с другом, они взаимно дополняются в системно-структурном исследовании.

6.Трудности связанные с биомеханическим исследованием:1) объект измерения в спорте намного сложнее, чем в технике (много побочных факторов);2) исследуются в большей части неизвестные взаимосвязи психики и полученные данные;3) мало используется автоматизация измерений;4) нет возможности делать прямые измерения (все делается косвенно);5) единство измерений - использование установленных государственных величин (международная система СИ) - узаконенные физические единицы;6) оснащение исследовательских лабораторий на низком уровне. Пример: 10 испытуемых измеряли по разным приборам - в итоге разный результат.Динамометры, выйдя из завода, имеют погрешность 1-3 %, после определенного времени работы эта погрешность доходит до 15 % (самые точные). Исследовательские приборы устаревают через 2-3 года.Проблема - лаборатория набита аппаратурой, а используется на 8-10%.

7) Биомеханические методы изучения движения. Метод биомеханики спорта — это основной способ исследования, путь познания закономерностей явлений. Метод же определяет возможности получения новых данных, раскрытия новых закономерностей. Метод биомеханики в наиболее общем виде имеет в своей основе системный анализ и системный синтез действий с использованием количественных характеристик, в частности моделирование движений. В изучении движений специфика метода заключается в определении конкретных способов системного анализа действий и их синтеза. Количественные характеристики движения позволяют на высшем уровне системного анализа строить модели системы движений Используя вычислительную технику, начинают изучать процессы управления движениями, искать оптимальные варианты действий. Синтез систем движений проводится как теоретически так и практически, при реальном построении систем движений — овладении спортивной техникой. Системный анализ и системный синтез действий неразрывно связаны друг с другом, дополняют друг друга в системно-структурном исследовании. Наиболее широко в современных биомеханических исследованиях применяют функциональный метод. С его помощью изучают функциональную зависимость между свойствами и состояниями явлений; Выбор подхода и метода определяется в зависимости от постановки и условий задачи исследования. Следует отличать метод биомеханики как общий принципиальный путь познания сложных систем движений от частных методик биомеханического исследования

8.Основы биомех контроля.Двигательное мастерство человека, его умение в любых условиях двигаться быстро, точно и красиво, зависят от уровня:- физической,- технической,- тактической,- психологической- и теоретической подготовки.Без должного уровня развития силы быстроты, гибкости невозможно освоение физических упражнений.Процесс физического воспитания, как всякий управляемый процесс, нуждается в постановке задач, применении целесообразных средств и методов в контроле за его ходом.Оценка качества выполнения упражнений опирается на определенные требования к технике, постановку задания и контроль за соответствием выполненного упражнения заданию.Сопоставление задания и выполнения служит основой для оценки. Контроль при технической подготовке обеспечивает обратную связь в системе управления движениями, позволяет совершенствовать техническое мастерство.Объектом биомеханического контроля служит моторика человека, т.е. двигательные (физические) качества и их проявления.1. Техника, двигательные действия и тактика двигательной деятельности.2. Выносливость, сила, быстрота, ловкость и гибкость. Двигательная культура человека :- объем техники - объем:а) общий объем;б) объем специализации;в) соревновательный объем.

10.Понятие о колич и кач. Характер.– это меры механического состояния биомеханической системы и его изменения).Качественные характеристики - характеристики, описываемые только словами и не имеющие точной количественной меры. Количественные характеристики - характеристики, которые измеряют или вычисляют, они имеют количественную меру. Педагогу при проведении урока нечем и некогда измерять и регистрировать количественные характеристики. Ему приходится пользоваться качественными характеристиками, он проводит качественный биомеханический анализ движений каждого ученика. Изучая движения с помощью измерительной и записывающей аппаратуры, получают количественные характеристики. Их обрабатывают, проводят вычисления для количественного биомеханического анализа. Конечно, затем должен следовать и качественный анализ, чтобы понять законы движения и использовать их в физическом воспитании. Хорошо владея навыками количественного анализа, в повседневной практи­ческой работе можно с успехом пользоваться только качественным анализом. Кинематические характеристики .Наблюдая сам факт движений, их внешнюю картину, различают пространственную форму (рисунок, узор) движений и их характер (изменение во времени - быстрее, чаще и т.п.) .Количественные характеристики, раскрывающие форму и характер движений, называются кинематическими .Они описывают движения в пространстве и во времени. Соответственно различают характеристики: - пространственные; - временные; - пространственно-временные.

9.Количественнаяоцен. Технико-тактическое мастерство, или двигательную культуру, человека предопределяют: 1) объем техники и тактики; 2) разносторонность техники и тактики; 3) эффективность и рациональность техники и тактики; 4) освоенность техники и тактики. Объемом техники называется совокупность технических приемов, которыми владеет человек. Объем тактики — совокупность тактических вариантов, которыми владеет спортсмен или спортивный коллектив.Для контроля за объемом техники и тактики служат шкалы наименований. Техника называется разносторонней, если в объеме техники в равной мере представлены технические приемы из различных групп. И тактика является разносторонней только в том случае, если в объем тактики входят тактические варианты из разных групп. Например, перед бегуном или пловцом может стоять одна из двух задач, требующих различной тактики: 1) показать наилучший для себя результат 2) победить независимо от того, какой будет показан результат Разносторонне подготовленным в тактическом отношении является тот спортсмен, кто сумеет и выложиться, устанавливая рекорд, и победить конкретного соперника. Также и тактику в игровых видах спорта можно только тогда назвать разносторонней, если спортсмен или команда одинаково хорошо владеет тактическими вариантами игры в защите и в нападении. Подобно объему, разносторонность техники и тактики делится на общую и соревновательную . Эффективность техники двигательных действий и эффективность тактики двигательной деятельности — это степень соответствия техники и тактики конкретного человека избранному критерию оптимальности. Современные вычислительные машины дают возможность моделировать двигательную деятельность и в наглядной форме получать изображение оптимальной техники или тактики. Понятно, что рациональный вариант техники или тактики может существенно отличаться от эффективного Следующий показатель, характеризующий двигательное мастерство человека,— освоенность техники и тактики. Освоенностью техники и тактики называется их стабильность в стандартных условиях и устойчивость в усложненных условиях. Освоенность количественно оценивается по снижению эффективности техники и тактики в усложненных условиях по сравнению с комфортными.

11.Система отсчета расстояний – условно выбранное твердое тело, по отношению к которому определяют положение других тел в различные моменты времени, а также направление отсчета, единицы отсчета, пункт (линия) отсчета. Абсолютно неподвижных тел не существует, все материальные объекты движутся. Но одни из них движутся так, что изменения их скорости (ускорения) несущественны и ими можно пренебречь – это инерциальные тела или инерциальные системы отсчета. Такими телами являются Земля и все объекты, связанные с ней неподвижно. Другие тела – неинерциальные – движутся с ускорениями, которые существенно влияют на решение биомеханической задачи.С телом отсчета связывают начало и направление измерения расстояния и устанавливают единицы отсчета. Система отсчета расстояний включает в себя также пункт отсчета либо линию отсчета. В некоторых случаях движущееся тело рассматривают как материальную точку.Для описания движения применяются естественный, векторный, координатный способы.При естественном способе положение точки отсчитывают от начала отсчета, выбранного на заранее известной траектории При векторном способе положение точки определяют радиус-вектором, проведенном из центра «0» системы координат к движущейся точке.При координатном способе перемещение точки описывается изменением численных значений ее координат Различают линейные и угловые единицы измерения расстояния.основная линейная единица 1 метр, угловая – радиан.В систему отсчета времени входят начало и единицы отсчета. В биомеханике за начало отсчета принимается момент начала движения или его части, либо момент начала наблюдения за движением

12.Пространственные характеристики позволяют определить, каково исходное и конечное положения при движении, какова между ними разница, насколько они изменились и через какие промежуточные положения выполнялось движение, т.е. пространственные характеристики в целом определяют пространственную форму движений человека. позволяют определять положения и движения В зависимости от задач исследования тело человека рассматривают как материальную точку твердое тело; систему тел. Координаты точки, тела, системы тел. Координаты точки – пространственная мера местоположения точки относительно системы отсчета. Положение твердого тела в пространстве можно определить по положению трех его точек, не лежащих на одной прямой. Траектория точки – это геометрическое место положения движущейся точки в рассматриваемой системе отсчета. На траектории выделяют ее длину, кривизну и ориентацию в пространстве. Таким образом, траектория дает пространственный рисунок движения точки. Кривизна траектории – величина обратная радиусу кривизны. Линейное перемещение тела можно определить по линейному перемещению любой его точки, так как при этом все точки тела движутся одинаково – по подобным траекториям, с одинаковыми скоростями и ускорениями. Угловое перемещение тела определяют по углу поворота радиуса поворота. Следовательно любое перемещение тела в пространстве можно представить как геометрическую сумму его поступательного и вращательного движений.

13. Временные характеристики раскрывают движения во времени: когда оно началось и закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выполнялось движение (темп) , как движения были построены во времени (ритм) . Вместе с пространственно-временными харак­теристиками они определяют характер движений человека.К временным характеристикам относятся:1. Момент времени начала и окончания упражнения. 2. Длительность выполнения упражнения – измеряется разностью моментов времени окончания и начала упражнения (движения)3. Момент времени начала и окончания какой-либо части упражнения (полётная часть, опорная часть, сгибательное движение и т.п.)4. Длительность выполнения какой-либо части упражнения. 5. Темп – измеряется количеством движений в единицу времени (частота движений).6. Ритм – определяется по соотношению длительности выполнения отдельных частей упражнения.

14пространственно-временным характеристикам определяют, как изменяются положения и движения человека во времени, как быстро человек изменяет свои положения (скорость) и движения (ускорение)..К пространственно-временным характеристикам относятся:1. Скорость (линейная и угловая) 2. Ускорение (линейное и угловое). Скорость(V) характеризует быстроту изменения положения и определяется отношением пройденного пути ( S) к затраченному времени ( t) V= S/ t Как линейная, так и угловая скорость может быть как положительной величиной, так и отрицательной. Знак скорости зависит от знака S. Ускорение (a) характеризует быстроту изменения скорости по величине и направлению. Ускорение определяется отношением изменения скорости ( V) к затраченному на него времени ( t) a = V/ t Ускорение – величина векторная. Ускорение точки положительное, если скорость увеличивается. Ускорение точки отрицательное, если скорость уменьшается. В точках максимума и минимума скорости ускорение равно нулю.

15. Динамические характеристики. Если изучение кинематики дает ответ на вопрос «как движется точка, тело, система тел?», то для изучения (раскрытия механизма) движений – выяснения причины их возникновения и хода изменения – исследуют динамические характеристики. К ним относятся: инерционные характеристики, то есть особенности тела человека и движимых им тел; силовые характеристики – или особенности взаимодействия звеньев тела и других тел; энергетические характеристики – состояния и изменения работоспособности биомеханической системы.

16.Силовые характеристики. Движение тела может происходить как под действием приложенной к нему силы, так и без нее (по инерции), когда приложена только тормозящая сила. Сила – это мера механического воздействия одного тела на другое. Она численно равна произведению массы тела на ускорение, вызванное этой силой: F = ma. Момент силы – это мера вращательного действия силы на тело. Он определяется произведением модуля силы на ее плечо: Mz = F*l = Ie. Момент силы считается положительным, если он вызывает поворот тела против часовой стрелки и наоборот. Момент силы – величина векторная: сила проявляет свое вращательное действие, когда она приложена на ее плече. Определение силы или момента силы, если известна масса или момент инерции тела позволяет узнать только ускорение, то есть, как быстро изменится скорость Импульс силы – мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени S = F*Dt = m*Dv. В случае одновременного действия нескольких сил сумма их импульсов равна импульсу их равнодействующей за то же время. Именно импульс силы определяет изменение скорости. Во вращательном движении импульсу силы соответствует импульс момента силы – мера воздействия силы на тело относительно данной оси за данный промежуток времени: Sz = Mz*Dt.

17.Энергетические характеристики. При движениях человека силы, приложенные к его телу на некотором пути, совершают работу и изменяют положение и скорость звеньев тела, что изменяет его энергию. Работа характеризует процесс, при котором меняется энергия системы. Энергия же характеризует состояние системы, изменяющейся вследствие работы. Энергетические характеристики показывают, как меняются виды энергии при движениях и протекает сам процесс изменения энергии. Механическая энергия тела определяется скоростями движения тел в системе и их взаимным расположением. Таким образом, механическая энергия это энергия движения и местоположения. Кинетическая энергия тела – это его энергия его механического движения, определяющая возможность совершить работу.. Потенциальная энергия тела – это энергия его положения, обусловленная взаимным относительным расположением тел или частей одного и того же тела и характером их взаимодействия.

18.Двигательный аппарат человека — это самодвижущийся механизм, состоящий из 600 мышц, 200 костей, нескольких сотен сухожилий. Эти цифры приблизительны, поскольку некоторые кости (например, кости позвоночного столба, грудной клетки) срослись друг с другом, а многие мышцы имеют несколько головок (например, двуглавая мышца плеча, четырехглавая мышца бедра) или делятся на множество пучков (дельтовидная, большая грудная, прямая мышца живота, широчайшая мышца спины и многие другие). Считается, что двигательная деятельность человека сравнима по сложности с человеческим мозгом — самым совершенным созданием природы. И подобно тому как изучение мозга начинают с исследования его элементов (нейронов), так и в биомеханике прежде всего изучают свойства элементов двигательного аппарата.Двигательный аппарат состоит из звеньев. Звеном называется часть тела, расположенная между двумя соседними суставами или между суставом и дистальным концом. Например, звеньями тела являются: кисть, предплечье, плечо, голова и т. д.

19.Геометрия масс тела характеризуется такими показателями, как вес отдельных звеньев тела, положение центров масс отдельных звеньев и всего тела, моменты инерции и др.Общий центр масс тела человека - Вес отдельных звеньев тела зависит от веса тела в целом. Приближенные величины относительного веса звеньев тела.относительный вес отдельных звеньев тела не постоянен. Более точно можно определить вес отдельных звеньев тела, использовав уравнения регрессии. Центр масс твердого тела является вполне определенной фиксированной точкой, не изменяющей своего положения относительно тела. Центр масс системы тел может менять свое положение, если изменяются расстояния между точками этой системы. В биомеханике различают центры масс отдельных звеньев тела и центр масс всего тела. У человека, стоящего в основной стойке, горизонтальная плоскость, проходящая через ОЦМ, находится примерно на уровне второго крестцового позвонка. В положении лежа ОЦМ смещается в Сторону головы примерно на 1%; у женщин он расположен в среднем на 1-2% ниже, чем у мужчин; у детей-дошкольников он существенно выше, чем у взрослых. При изменении позы ОЦМ тела, естественно, смещается и в некоторых случаях, в частности при наклонах вперед и назад, может находиться вне тела человека. Чтобы определить положение ОЦМ тела, используют либо экспериментальные, либо расчетные методы.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]