- •Лекция 5
- •Биомеханика двигательных действий
- •§ 21. Геометрия масс тела
- •21.1. Общий центр масс тела человека
- •21.2. Моменты инерции тела
- •21.3. Центр объема и центр поверхности тела
- •§ 22. Составные движения в биокинематических цепях
- •22.1. Составляющие составного движения
- •22.2. Движения биокинематических цепей
- •22.3. Динамика составных движений
- •§ 23. Силы в движениях человека
- •23.1. Силы инерции внешних тел
- •23.2. Силы упругой деформации
- •23.3. Силы тяжести и вес
- •23.4. Силы реакции опоры
- •23.5. Силы действия среды
- •23.6. Силы трения
- •23.7. Силы внутренние относительно тела человека
- •23.8. Роль сил в движениях человека
- •§ 24. Биоэнергетика двигательных действий
- •24.1. Превращение и преобразование энергии в двигательных действиях
- •24.2. Энергетика возвратных движений
- •24.3. Режим колебательных движений
- •§ 25. Биомеханика дыхательных движений
24.2. Энергетика возвратных движений
Возвратные движения включают фазу прямого движения (с торможением) — подготовительную и фазу обратного движения (с разгоном) — рабочую, которые разделены критической точкой натраектории.
Эффективность рабочей фазы зависит от исходного положения звеньев в критической точке и состояния деформации и напряжения ведущих антагонистических групп мышц.
Возвратные движения характеризуются сменой направления движения на противоположное (туда—обратно). Обычно и прямое, и обратное движения состоят каждое из двух фаз: а) прямое — разгона и торможения,
б) возвратное — вновь разгона и торможения. Из названных четырех фаз первая и последняя могут значительно изменяться и не составляют типичной картины возвратного движения. Зато торможение прямого и разгон возвратного движений — характерные фазы возвратного движения. Между ними имеется критическая точка — положение, из которого происходит смена направления скорости (рис. 39). Это положение может быть мгновенным (промежуточным в движении); возможна также остановка в этом положении.
Сначала рассмотрим возвратное движение без паузы в критической точке траектории.
Торможение совершается при уступающей работе антагонистов. Возникающие при отрицательном ускорении силы инерции совершают работу против упругих сил деформации мышц. Возникающие в мышцах упругие силы играют роль останавливающих деформацию. К критической точке скорость падает до нуля, кинетическая энергия израсходована на работу против упругих сил. Теперь начинается обратное движение. Здесь схематически возможны два случая: а) торможение движения совершалось благодаря активной работе мышц с затратой превращенной химической энергии; б) тормозили только упругие (параллельный компонент) элементы мышцы без затраты химической энергии. В начинающемся обратном движении больше или меньше используется энергия упруго деформированных мышц; упругие силы восстанавливают длину растянутых мышц. Так обычно исполняют подготовительные и основные движения (подседание — отталкивание, замах — удар и др.).
Если возвратное движение происходит с паузой в критической точке, то за время паузы не сохраняется полностью потенциальная упругая энергия, мышцы могут расслабиться (релаксация), и отталкивание (или удар) получается намного слабее. Нередко возможно и рационально делать возвратное движение, используя криволинейную траекторию. Замах тогда переходит в удар (например, в теннисе) без остановки в движении по кривой, с постепенным переключением активности с одних мышц на другие.
Энергетически наиболее целесообразно тормозить звено упругими силами, чтобы лучше использовать «упругую отдачу» мышц. Необходимо только, чтобы растягивание тормозящих мышц делали внешние силы (например, сила тяжести и сила инерции тела в тройном прыжке). Тогда будут использованы «даровые» силы, сэкономится энергия мышечного сокращения. При возвратном же движении максимальное напряжение движущих мышц включает и активные силы мышечного сокращения и накопленные при подготовке упругие силы.
В критической точке положение звеньев (исходная поза) определяет возможные направление и размах движений, силу тяги групп мышц, тормозящих прямое и ускоряющих обратное движения, а также их антагонистов. Последние не должны ни тянуть звено в конце прямого движения, ни тормозить его в начале обратного. Иначе говоря, в рациональных возвратных движениях они возможно полно расслаблены.
Итак, энергетически целесообразно тормозить звено не включая сократительные элементы; растягивать мышцы только внешними силами; включать сократительные элементы в критической точке; поддерживать активное сокращение только в фазе разгона обратного движения. Таковы отличительные особенности рационального построений скоростно-силового возвратного движения в спорте (по Н. С. Северцову). В медленных возвратных движениях такой схемы обычно нет.