8.1.2. Маховые упражнения

Подавляющее большинство упражнений на снарядах — маховые. Эти упражнения ценны тем, что совершенствуют координационные спо-

85

собности, умение ориентироваться в пространстве.

Маховые упражнения — это враща­тельные движения по кругу или его частям. Вращательные движения связа­ны с понятием «ось». Оси, вокруг кото­рых вращается спортсмен, могут быть действительными (например, гриф пере­кладины или жердь брусьев разной вы­соты) и воображаемыми (например, ли­ния, соединяющая точки хвата на коль­цах или параллельных брусьях) при по­перечном положении плечевой оси гим­наста по отношению к оси жерди.

По отношению к телу гимнаста оси называются: фронтальная, сагиттальная, продольная. Все эти оси являются во­ображаемыми (рис. 74). Они перпенди­кулярны друг другу и пересекаются в одной точке — ц.т.т. спортсмена. Это главные центральные оси инерции. Зна-

ние закономерностей вращения вокруг этих осей особенно важ­но для таких видов спорта, как спортивная гимнастика, прыжко­вая акробатика, прыжки в воду, прыжки на батуте, отчасти прыжки на лыжах с трамплина и легкоатлетические прыжки в высоту и длину.

Несколько обособленное место занимают в гимнастике маховые и круговые движения, выполняемые на коне с ручками. Это объяс­няется тем, что в упражнениях на коне оси, вокруг которых враща­ется тело гимнаста, чаще всего являются промежуточными, т. е. не главными центральными осями инерции. Кроме того, эти оси подвижны и в пространстве и в самом теле спортсмена. Все это сильно осложняет проведение строгого анализа движений, но не делает его невозможным.

Упражнения на бревне сочетают в себе элементы вольных и акробатических упражнений, а также опорных прыжков (различ­ные «вскоки»). С точки зрения удержания равновесия все они явля­ются упорами, хотя терминологическое название «упор» имеют лишь немногие из них, в основном простейшие, типа упор на одном коле­не, упор присев, упор лежа. Все упражнения на бревне являются неустойчивыми равновесиями. Оси, вокруг которых происходят вращения (типа поворотов, кувырков, сальто и переворотов), могут быть подвижными и неподвижными. Перечисленные факты услож­няют анализ, но также не вносят ничего нового, не свойственного другим упражнениям.

В перечисленных выше видах спорта и гимнастического много­борья многие движения спортсменов протекают в соответствии с законом сохранения момента импульса.

При безопорных положениях этот закон проявляется в «чистом» виде, но он действует и в опорных положениях, только в этих слу-

86

чаях его проявления не столь очевидны, они вуалируются внешни­ми силами, такими, как сила земного тяготения, сила трения, сила сопротивления внешней среды (например, воздуха). Закон этот формулируется таким образом: в замкнутой (изолированной) си­стеме момент количества движения есть величина постоянная.

где М — момент количества движения (момент импульса);

J —■ момент инерции (величина, равная тг²);

о) — угловая скорость. Из механики известно, что линейная скорость пропорциональна радиусу, т. е. v = cor. Отсюда получается, что to = vlr. Подставив это в формулу для момента количества движения и помня, чему равна величина момента инерции, получим:

В этом выражении М — момент количества движения, т — масса, v — линейная скорость точки вращающегося тела, /- — ра­диус вращающейся точки, т. е. расстояние от оси вращения.

Произведение то носит в механике название «количества движе­ния» (или «импульса») и является мерой механического движения.

Поскольку масса постоянна, то алгебраически ясно, что для сохранения постоянства величины М скорость и радиус должны изменяться строго обратно пропорционально. Произвольно спорт­смен может изменить только радиус (например, группируясь или разгруппировываясь). Из формулы ясно, что если радиус укоро­тился на величину Аг, то линейная скорость должна увеличиться на ту же величину, чтобы произведение (в соответствии с законом) осталось неизменным. Таким образом, формула показывает, как связаны между собою величины г и v, но она ничего не говорит о том, почему эта связь имеет место. А вопрос этот важный.

Действительно, если в процессе группировки увеличиваются скорости всех точек вращающегося тела, то, значит, происходит

изменение скорости, измене­ние скорости означает, что появилось ускорение. Уско­рение, как известно, является следствием действия силы. Откуда же появилась эта си­ла, если мы рассматриваем систему изолированную, т. е. как раз такую, на которую внешние силы по условию не действуют?

На этот вопрос можно от­ветить, если разобраться в эффектах, впервые объяснен­ных французским физиком Кориолйсом. На рис. 75 изо­бражен диск, вращающийся

87

вокруг оеи, перпендикулярной чертежу. В точках А и Б этого диска расположены грузики, имеющие одинаковые массы и спо­собные во время вращения перемещаться вдоль радиуса. Пока грузики находятся на периферии, их линейные скорости, обозна­ченные стрелками, будут максимальными. Скорости остальных точек, расположенных на радиусе, будут уменьшаться по мере приближения к оси вращения пропорционально уменьшению ради­уса, т. е. так, как это показано на рисунке.

Теперь представим себе, что грузики при неостанавливающемся вращении диска переместились из точек А и Б соответственно в точки A_t и Б₄, линейные скорости которых первоначально были меньше, чем скорости точек А и Б. Грузики в силу инерции сохра­няют свою первоначальную скорость и как бы подталкивают ле­жащие под ними точки А₄ и Б₄, увеличивая таким образом их скорость. Силы, изменяющие скорости А₄ и B_t, носят название сил инерции Кориолиса. Понимание этого факта дает возможность ответить на вопрос, почему имеют место те соотношения, которые описываются формулой сохранения момента количества движения. Если знать, как взаимодействуют между собой величины скорости и радиуса, а также иметь в своем распоряжении данные обо всех силах, действующих одновременно на вращающееся тело (об изме­няющемся моменте силы тяжести, о силе реакции опоры, силе тре­ния и сопротивления воздуха), то в этом случае закон сохранения момента импульса может быть применен и к изучению вращение тел несвободных, неизолированных.

Во вращательных движениях роль массы заменяется так назы­ваемым моментом инерции. Момент инерции — это мера сопротив­ления тела вращательному движению, так же как масса — мера сопротивления прямолинейному движению.

В применении к гимнастическим упражнениям сказанное выше нужно понимать таким образом: если гимнаст во время исполнения любых вращательных движений сгибается (а по предварительному условию любое маховое упражнение является вращательным дви­жением), то он неизбежно изменяет момент инерции своего тела относительно оси вращения. Изменение момента инерции столь же неизбежно приводит к изменению угловой скорости. Эта скорость, если она повышается, дает спортсмену возможность выполнить вращение таким образом, чтобы приземлиться на ноги при испол­нении соскока (или завершить необходимое вращение при исполне­нии оборота).

Наоборот, если гимнаст чувствует, что вращение избыточно («перекрут»), тогда при хорошей подготовке (практически — ин­туитивно) спортсмен разгруппировывается, выпрямляется и таким образом уменьшает угловую скорость своего вращения.

Второй закон, который должен учитываться при анализе тех­ники гимнастических упражнений, — это закон сохранения коли­чества движения (закон сохранения импульса).

Закон сохранения количества движения так же важен при изу­чении прямолинейных движений, как закон сохранения момента количества движения для вращательных. Но поскольку прямоли-

88

нейных движений в спортивной гимнастике значительно меньше, чем вращательных, то и необходимость приложения этого закона значительно меньше. Он в основном применяется при изучении толчков руками и ногами.

Уяснить сущность этого закона проще всего на механической модели.

Представим себе совершенно гладкую горизонтальную поверх­ность, на которой лежат два шара одинаковых размеров, но различ­ных масс (рис. 76). Допустим, что масса М правого шара больше массы т левого шара в 10 раз, т. е. что имеет место равенство \0т = М. Между шарами находится пружина, сжатая внешни­ми силами так, как показано на рисунке. В какой-то момент вре­мени внешняя сила перестает действовать, и шары предоставляются сами себе. Они, очевидно, раскатятся в разные стороны и пройдут пути, обратно пропорциональные их массам. Условно назовем путь, пройденный левым шаром, отрицательным путем, а путь правого шара — положительным*.

Если путь, пройденный левым (более легким) шаром, обозначить S, а путь правого (более тяжелого) шара s, то после измерения путей обнаружится, что mS = Ms. Но путь есть произведение скорости на время, т. е. s = vt. Подставив это значение пути в предыдущее равенство, а также учтя, что скорость — вектор, получим новое равенство:

После сокращения на время будем иметь: mV = — Ma.

В последнем равенстве произведение массы на скорость уже знакомая нам величина, называемая количеством движения или импульсом. Мы видим, что правая и левая части равенства равны между собой по абсолютной величине, но противоположны по зна­ку. Это значит, что их сумма равна нулю. Закон сохранения коли­чества движения утверждает, что в изолированной системе коли­чество движения остается постоянным и никакими внутренними

* Упрощая рассуждения, мы сознательно игнорируем тот факт, что рас­смотренная система не является изолированной, поскольку на нее действует внешняя сила тяжести. Но эта сила уравновешена реакцией опоры, и поэтому ее присутствие не рассматривается.

89

силами изменено быть не может. В приведенном примере это под­тверждается тем, что даже после того, как шары раскатились, о.ц.т. системы, состоящей из двух шаров, остался на прежнем месте.

Если же система не изолирована, то эффект будет иным. Рас­смотрим это на аналогичной модели. На рис. 77 показаны те же два шара, но теперь правый шар (более тяжелый) упирается в вертикальную стенку. Кроме того, шары связаны между собою нитью, более длинной, чем несжатая пружина. Опыт проводится так же, как в первый раз: пружина вначале сжимается, а затем резко освобождается. Поскольку правому шару откатываться некуда, то, естественно, двигаться будет только левый шар. По инерции он будет катиться и после того, как пружина уже пере­станет его толкать. Это будет продолжаться до тех пор, пока не на­тянется нить, связывающая шары. Как только это случится, ле­вый шар (хотя и более легкий) увлечет за собой правый и оттянет его на какое-то расстояние от вертикальной стенки. Иными словами, энергия движения левого шара в какой-то мере перераспределится и на правый, более тяжелый шар, заставив его двигаться. Подоб­ное явление перераспределения энергии очень часто используется в спортивных движениях вообще и в гимнастике в частности. Так, например, заканчивая толчок о мостик при выполнении опорного прыжка (и вообще всякого прыжка вверх), гимнаст резко поднимает руки вверх. Этим он добивается того, что часть энергии, приобре» тенной руками еще в опоре, передается всему телу, способствуя более высокому взлету. Важно понять, что такое движение рук приводит к желаемому результату только в том случае, когда оно заканчивается еще в опорном положении: бросок руками вверх в полете приведет к тому, что в^е остальные части тела, кроме рук, опустятся вниз относительно о.ц.т. При этом, конечно, все части тела пройдут вниз путь настолько меньший, чем руки вверх, на­сколько масса всего тела больше массы рук. Мы привели в качестве иримера только одно движение — бросок руками. Но те же рассуж­дения останутся справедливыми при анализе необходимости рез­кого разгибания в коленных суставах при выполнении курбета, броска ногами вперед-вверх с последующим торможением при вы­полнении подъема разгибом на брусьях из упора на руках согнув­шись, кувырка назад в стойку на руках в вольных упражнениях и многих других гимнастических упражнений.

8.1.2.1. Структура маховых упражнений

В любом маховом упражнении можно выделить 3 фазы действий:

а) фазу подготовительных действий — принятие наиболее ра­ ционального положения для последующих действий на снаряде;

б) фазу основных действий — момент приложения максималь­ ных усилий (самая важная часть упражнения, от правильного вы­ полнения которой зависит качество выполнения упражнения в целом);

90

в) фазу завершающих действий (придание движению оконча­тельной формы).

Рассмотрим эти фазы на примере двух наиболее известных упражнений — подъема разгибом на перекладине и подъема ма­хом вперед на брусьях.

Подъем разгибом на высокой перекладине (рис 78, а, б, в). На рисунках стрелками обозначены:

а) фаза подготовительных действий, состоящая из небольшого сгибания на махе назад в тазобедренных и плечевых суставах, пол­ ного прогибания под нижней вертикалью и последующего сгибания в тех же суставах до положения виса согнувшись (уже на махе вперед);

б) фаза основных действий, которая включает в себя разгиба­ ние в тазобедренных суставах и приведение прямых рук к тулови­ щу,

в) фаза. завершающих действий — выход в упор и его удержа­ ние— окончание упражнения, придание ему завершенной формы.

Подъем махом вперед из упора на руках на брусьях (рис. 79):

а) фаза подготовительных действий — от крайнего положе­ ния на махе назад до положе­ ния слегка согнувшись на махе вперед (стопы на уровне плос­ кости жердей);

б) фаза основных действий — резкое разгибание в тазобедрен­ ных суставах, приводящее к увеличению скорости таза за счет уменьшения скорости стоп (торможение стоп); последующее небольшое сгибание с одновре­ менным разгибанием рук в пле­ чевых суставах (активное на­ давливание руками на жерди);

91

в) фаза завершающих действий — принятие конечного поло­жения (например, разведение ног для седа ноги врозь).

Знание закономерностей маховых упражнений и их структуры позволяет проанализировать любое маховое упражнение и выде­лить в нем фазы подготовительных, основных и завершающих действий, что очень важно в процессе обучения.