MedBookAide - путеводитель в мире медицинской литературы
Разделы сайта
Поиск
Контакты
Консультации

Уткин В. Л. - Биомеханика физических упражнений

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
<<< НазадСодержаниеДальше >>>

1) мидель тела и, следовательно, сила лобового сопротивления;

2) поверхность отрыва струй и, следовательно, сила сопротивления вихреобразования.

Таким образом, пловец должен выбирать положение тела по возможности горизонтальное и вытянутое в направлении передвижения. При этом, говоря словами Д. Каун-силмена, «лобовое сопротивление и сопротивление вихреобразования обмениваются на сопротивление трения тела пловца о воду», которое сравнительно невелико. Пловцы низкой квалификации показывают невысокую скорость, в частности, потому, что их тело находится в плохо обтекаемом положении, увлекает за собой большую массу воды и образует позади себя водяные вихри.

Для снижения непроизводительных затрат энергии следует уменьшать внутрицикловые колебания скорости. В кроле они меньше, чем в брассе. Это достигается непрерывной работой ног кролиста и тем, что одна рука начинает гребок захватом в тот момент, когда другая рука еще не завершила отталкивание (рис. 94).

Все сказанное объясняет, почему кроль является более скоростным стилем, чем брасс. Принятая при плавании кролем кинематика двигательных действий обеспечивает меньшие величины сил лобового сопротивления, сопротивления вихреобразования и сил инерции разгоняемых и тормозимых звеньев тела.

Контрольные вопросы

1. В чем принципиальные отличия способов плавания кролем и брассом?

2. От чего зависит сила сопротивления воды при плавании? Как она зависит от скорости пловца?

Задание для самоконтроля знаний

Нарисуйте зависимость суммарной силы сопротивления воды от скорости пловца. Пользуясь этим графиком, объ-

Рис. 99. Электромиографический портрет плавания брассом (по

Yoshizawa с соавт.): римские цифры — номера фаз в соответствии с рис. 94; мышцы: / — передняя большеберцо-вая м.; 2 — икроножная м.; 3—медиальная широкая м.; 4 — прямая м. бедра; 5 — двуглавая м. бедра; 6—большая ягодичная м.; 7 — прямая м. живота; 8 — м. выпрямляющая позвоночника; 9 — двуглавая м. плеча; 10 — трехглавая м. плеча; // — дельтовидная м.; 12 — большая грудная м.; 13—широчайшая м. спины

Рис. 100. Кроссворд.

По горизонтали. 1. Период повторения движения. 2. Свойство тела, зависящее от позы и влияющее на сопротивление встречному потоку. 3. Способ плавания.

По вертикали. 4. Двигательное действие рукой при плавании кролем. 5. Вид локомоций. 6. Наиболее легкий способ плавания. 7. Ученый, установивший соотношение скорости движения водяных струй и величины давления. 8. Площадь лобового сопротивления тела. 9. Фаза движений в брассе, длительность которой существенно зависит от квалификации спортсмена ясните, почему внутрицикловые колебания скорости снижают экономичность плавания.

3. Какое влияние на скорость плавания оказывают силы инерции ускоряемых и тормозимых звеньев тела?

4. Какие мышцы наиболее активны при плавании кролем и брассом?

5. Как измерить экономичность плавания? Почему ее величина отличается от экономичности других локомоций человека?

6. Почему уменьшение внутрицикловых колебаний скорости повышает экономичность плавания?

7. Как энергетическая стоимость движений пловца зависит от техники и тактики плавания?

8. Как, не снижая скорости, сократить затраты энергии при плавании?

9. В чем состоит явление вихреобразования? Как оно влияет на скорость плавания?

10. Отгадайте кроссворд (рис. 100).

Глава 10. Биомеханика переместительных действий и прыжков

Силы напрягать свои, Подниматься все выше и выше — Вот что достойно труда.

Вергилий

От пентатлона — к королеве спорта!

Переместительные действия (метания и удары) и прыжки многообразны. В этой главе рассматриваются те из них, которые входят в комплекс ГТО.

Состязания в метаниях и прыжках были популярны всегда. Ведь от умения далеко и точно метать, далеко и высоко прыгать нередко зависит жизнь человека.

В Древней Греции метали диск и копье, с которого во избежание несчастного случая снимался металлический наконечник. Состязания в метании копья на дальность и на точность проводились между ассирийскими солдатами. В Ирландии на народных празднествах особой популярностью пользовались прыжки в высоту и вид метаний, который послужил прообразом будущего метания молота. Прыжок в высоту для воинов Севера был обязательным. Чтобы быть допущенным в ряды воинов, нужно было уметь перепрыгнуть через стоящего человека.

Метание гранаты и мяча

Для всех разновидностей метаний характерны общие закономерности. Но детали техники в разных видах метаний различны.

Кинематика метаний

Рассмотрим этот вопрос на примере метания гранаты с разбега, в котором выделяют четыре части:

1) разбег, цель которого — придать телу возможно более высокую скорость относительно земли: к этой скорости добавляется скорость броска рукой;

2) подготовка к броску; в конце этой фазы туловище отклонено в сторону, противоположную метанию; правая рука (если метание производится правой рукой) почти прямая; правая нога сильно согнута; левая согнута и опирается на внутренний свод стопы; левая рука полусогнута и находится впереди туловища;

3) бросок, который начинается с разгибания правой ноги; затем происходит сгибание и поворот туловища вперед и, наконец, рывок рукой;

4) остановка после броска, которая имеет целью затормозить продвижение вперед, что достигается переступани-ем правой ноги перед левой.

У метателей гранаты, имеющих высшие достижения (70—85 м)1, в отличие от метателей невысокого класса скорость снаряда во время броска непрерывно нарастает.

Топография работающих мышц

Рассмотрим работу мышц при метании гранаты и мяча. Основные мышечные группы, участвующие в метании, включаются в работу последовательно. Причем перед сокращением мышцы предварительно растягиваются и при этом запасают энергию.

Сегменты метающей руки вовлекаются в процесс метания начиная с проксимального — плеча. Затем активизиру-

1 Наряду с мужчинами высокие результаты в метании гранаты показывали женщины. Еще в 1948 г. ученица В. И. Алексеева Н. Смир-ницкая бросила гранату на 53,71 м, ется предплечье, кисть, пальцы. Последними включаются в работу мышцы дистальных звеньев кисти метающей руки. Непосредственно перед броском тело метателя превращается как бы в натянутый лук. Ведущими мышцами при выполнении броска являются мышцы живота; мышцы пояса верхней конечности; большая грудная мышца; широчайшая мышца спины; мышцы, участвующие в разгибании локтевого сустава; сгибатели кисти и пальцев.

Вопрос для самоконтроля знаний

Сила инерции разгоняемого снаряда действует на кисть и растягивает мышцы-сгибатели кисти и пальцев. Как это отражается на дальности броска?

Оптимальные режимы метаний

Вопрос об оптимальных режимах при перемещении снаряда можно рассматривать с двух сторон. Во-первых, под каким углом к горизонту необходимо толкать или метать снаряд? Во-вторых, какая динамика скорости снаряда является оптимальной?

При ответе на первый вопрос необходимо исходить из законов механики, согласно которым дальность полета снаряда (Z.) равна:

т __ VJ-Sln 2 а где и0 —скорость вылета, м/с; а —угол вылета, град.

Это уравнение, однако, не вполне применимо к спортивным метаниям, поскольку не учитывает атмосферных влияний (ветра и т. д.) и того факта, что граната, ядро, диск и копье покидают руку метателя на некоторой «высоте выпуска».

Если бы граната покидала руку на уровне земли (А0= = 0), оптимальный угол вылета составлял бы 45°. Поскольку это не так, то для достижения максимальной дальности угол вылета должен быть меньше (30—40°) (рис. 101). С увеличением высоты выпуска оптимальный угол вылета уменьшается.

Дальность полета снаряда при оптимальном угле вылета определяется в основном скоростью вылета. Поэтому следует организовать свои двигательные действия так,чтобы максимально увеличить скорость вылета. Именно для этого необходимо постепенное вовлечение в процесс метания звеньев руки — от проксимальных к дистальным. В со-

Рис. 101. Зависимость дальности полета спортивного снаряда (по вертикали — относительные единицы) от угла вылета при различной скорости вылета (по В. Н. Тутевичу, переработано)

10 И ьо «5 W 55 60 Угол вылета, град ответствии с этим предплечье ускоряется раньше, чем кисть, а плечо — раньше, чем предплечье (рис. 102).

При метании мяча в цель точность попадания тем выше, чем меньше дальность. Так, при броске по кольцу в баскетболе точность попадания уменьшается на 40—80% с дистанции 1 м до 10—20% с дистанции 7 м.

Есть основания ожидать, что если человек точен в одном виде метаний, то он будет точен и в других видах. При обучении прицельным метаниям нужно иметь в виду существование сенситивного периода (от 12 до 14 лет), когда обучающие мероприятия наиболее эффективны. В этот период происходит быстрое естественное развитие меткости.

Прыжки в высоту

Известно несколько способов прыжков в высоту, и в каждом из них прыжок состоит из разбега, отталкивания, перехода через планку и приземления.

Кинематика прыжков в высоту

При прыжке способом «перешагивание», или «ножницы», разбег выполняется под углом 30—45°. Отталкивается спортсмен дальней от планки ногой в 70—80 см от проекции планки. Оттолкнувшись, он удерживает туловище в вертикальном положении. Маховая нога, слегка согнутая в колене, поднята как можно выше, толчковая опущена вниз (рис. 103 — вверху). Достигнув уровня планки, махо-

Рис. 102. Метание мяча в цель:

/ — момент вылета мяча и попадания в цель (обозначены стрелками); 2, 3 и 4 — акселерограммы дистальной части плеча, предплечья и кисти (по А. А. Данилову, переработано) вая нога выпрямляется, а затем опускается за нее. Затем происходит «перешагивание», при этом туловище сильно наклоняется вперед и к планке, одновременно опускаются руки, слегка согнутая толчковая нога переходит через планку дугообразным движением. Приземление происходит на маховую ногу. Основной недостаток этого прыжка — чрезвычайно высокое положение общего центра масс тела по отношению к планке в момент перехода через нее.

При прыжке способом «перекат» этот недостаток частично устраняется. Разбег происходит под углом 30—40° к планке, отталкивание выполняется ближней к планке ногой. В начале взлета туловище занимает вертикальное положение боком к планке. В полете спортсмен как бы ложится на планку, а толчковая нога проходит между планкой и маховой ногой. Благодаря вращательному движению туловища вокруг продольной и поперечной осей прыгун переходит планку, одновременно поворачиваясь лицом и грудью вниз (рис. 104 —слева).

Рис. 103. Прыжок в высоту способом «перешагивание» (вверху) и

«перекидной»

В еще более рациональном способе прыжка в высоту — «перекидным» —разбег, подготовка к отталкиванию и отталкивание выполняются так же, как и в способе «перекат». Однако переход планки происходит в положении лицом вниз (рис. 103 —внизу и рис. 104 —справа).

В настоящее время мировой рекорд в прыжках в высоту у мужчин перешагнул за 2 м 40 см, а у женщин — за 2 м. Причем спортсмены экстра-класса используют только два способа — «перекидной» и «фосбюри-флоп». В прыжке «фосбюри-флоп» спортсмен преодолевает планку в положении спиной вниз.

Задание для самоконтроля и закрепления знаний

Воспользовавшись рис. 104, докажите, что прыжок способом «перекидной» рациональнее «переката».

Динамика прыжков в высоту

У взрослых прыгунов вертикальная составляющая силы действия на опору при отталкивании (а также и при амортизации) составляет 3500—6000 Н. Эти величины увеличиваются с ростом подготовленности прыгунов. Значительную роль в этом играют вертикальные ускорения маховых конечностей.

Вопрос для самоконтроля знаний

Каким образом маховые движения могут увеличивать силу отталкивания и, следовательно, высоту прыжка?

При знакомстве с биомеханикой прыжков впечатляют не только величины силы действия на опору, но и величины механической мощности. Так, по расчетам В. М. Дьяч-кова для прыжка в высоту на 2,3 м взрослый прыгун развивает мощность до 5 кВт.

Выбор способа прыжка влияет на высоту общего центра масс тела относительно планки при переходе через нее. При современных способах прыжка в высоту, «перекидном» и «фосбюри-флоп», спортсмен преодолевает планку, когда траектория общего центра масс может проходить на уровне планки или даже ниже (см. рис. 104). Высота подъема общего центра масс (Я2) увеличивается с укорочением фазы отталкивания. Но при этом уменьшается импульс силы действия на опору. Таким образом, задача оптимизации состоит в том, чтобы увеличить импульс силы, несмотря на снижение длительности отталкивания.

ПРЫЖКИ В ДЛИНУ С РАЗБЕГА

Длина разбега обычно составляет 20—50 м (12—24 беговых шага). Результат прыжка сильно зависит от скорости в завершающей части разбега. Характерной особенностью техники разбега является увеличение времени кон-

Рис. 104. Прыжок в высоту способом «перекат» (слева) н «перекид fft — высота общего центра масс; И2 — высота подъема общего центра масс;

Из — разница между высотой общего центра масс тела при переходе через планку и высотой планки

Рис. 105. Изменение во времени силы действия прыгуна на планку при отталкивании:

д _ вертикальная составляющая; В — горизонтальная составляющая (по Bosco с соавт.)- кинематика прыжка в длину способом «согнувшись»; стрелками обозначены векторы скорости общего центра масс в начале полета; время

В секундах (по В А. Петрову, Ю. А. Гагину) такта с опорой и резкое уменьшение времени полета в последнем шаге разбега. Этим создаются предпосылки для быстрой и точной постановки ноги на брусок и активного отталкивания. Если время контакта с опорой при отталкивании меньше, то прыжок длиннее. Следовательно, фаза отталкивания должна быть как можно короче. Чтобы эффективно оттолкнуться, надо быстро поставить ногу на брусок и стремительно подбросить себя вперед-вверх. В момент отталкивания важно как можно быстрее пройти вперед через опорную ногу, направляя грудь и плечи вверх.

После отталкивания прыгун переходит в фазу полета. Ее можно разделить на три части: взлет, собственно полет с движениями, соответствующими одному из трех способов прыжка, и подготовка к приземлению.

Прыжок способом «согнувшись» наиболее прост и естествен (рис. 105). Так прыгали в начале века, так прыгают и сегодня новички. Однако этот простой и доступный способ имеет серьезный недостаток: сгибая ноги в полете и наклоняясь к ним, прыгун уменьшает радиус инерции своего тела.

Вопрос для самоконтроля знаний

Почему уменьшается момент инерции тела, когда прыгун в полете сгибает ноги и наклоняется к ним? К каким последствиям это может привести?

В 30-х годах появился способ «прогнувшись», или, как его тогда называли по имени финского прыгуна, «Туулос». После взлета прыгун опускает маховую ногу, присоединяя ее к толчковой. Обе ноги оказываются несколько позади туловища, прыгун прогибается в поясничном и грудном отделах позвоночника, полусогнутые руки быстро отводятся в стороны-назад. В первой половине полета прыгун сохраняет положение прогнувшись. К моменту приземления тело сгибается, туловище наклоняется вперед, быстро выносятся вперед ноги, а руки возвращаются в исходное положение. Недостаток способа «прогнувшись» в том, что прыгун начинает прогибаться еще при отталкивании, снижая тем самым дальность прыжка.

Для обоих рассмотренных способов прыжка характерен резкий переход от одних движений к другим при группировке или прогибе. Поэтому позднее стали отдавать предпочтение прыжку способом «ножницы», где ноги совершают в полете такие движения, как и при беге, делая два с половиной или три с половиной шага. Все движения в таком прыжке естественно следуют одно за другим, и координация движений при разбеге не нарушается.

Оптимизируя двигательную деятельность при прыжке в длину, необходимо увеличивать скорость вылета и правильно выбирать угол вылета. И то и другое осуществляется исходя из тех же закономерностей, что и при метаниях.

Скорость спортсмена в момент окончания отталкивания— наиболее важная из характеристик, определяющих дальность прыжка. Она зависит от скорости, развиваемой спортсменом при разбеге, и потерь скорости, связанных с необходимостью точно попасть толчковой ногой на брусок отталкивания. Таким образом, оптимизация разбега заключается в нахождении компромисса между скоростью и точностью. Поиск такого компромисса осложняется весьма значительными величинами силы действия прыгуна на брусок отталкивания, достигающей нескольких тысяч ньютонов (см. рис. 105).

В последние 3—4 шага перед отталкиванием спортсмен приводит туловище в положение, близкое к вертикальному, и снижает высоту общего центра масс тела. Эти изменения положения тела сопровождаются удлинением предпоследнего шага и соответствующим укорочением последнего.

Назначение отталкивания — сообщить телу вертикальную скорость, сохраняя как можно большую горизонтальную скорость. Здесь спортсмен также встречается с противоречием, разрешение которого суть одна из задач оптимизации. У современных прыгунов экстра-класса при скорости разбега свыше Юм/с время отталкивания составляет 0,11—0,13 с, а угол отталкивания 19—25°, что много меньше оптимального при метаниях (45°).

Вопрос для самоконтроля знаний

Чем объясняется тот факт, что оптимальный угол вылета при прыжке в длину значительно меньше, чем при метаниях?

Дистанция приземления (расстояние от проекции общего центра масс тела до точки касания грунта в момент приземления) невелика и составляет около 8% от длины прыжка (см. рис. 105). Тем не менее спортсмен должен стараться в момент приземления выставить стопы как можно дальше от центра масс.

Контрольные вопросы

1. Величины каких биомеханических характеристик в первую очередь влияют на дальность метания?

2. Объясните, что дает последовательное вовлечение в процесс метания проксимальных и дистальных звеньев тела.

3. Из каких двигательных действий состоит метание: гранаты?

4. Из каких двигательных действий состоит прыжок в высоту?

5. В каких фазах прыжка тело прыгуна в высоту имеет минимальную и максимальную величину кинетической и потенциальной энергии?

6. Каковы величины силы действия на опору при выполнении прыжков в высоту и длину?

7. Назовите наиболее рациональные способы выполнения прыжка в высоту и длину. Поясните свою точку зрения.

8. За счет каких сил создается вертикальная составляющая силы взаимодействия с опорой в фазе отталкивания:

Рис. 106. Чайнворд.

1, 4, 10. Фазы прыжка. 2. Способ прыжка в высоту. 3. График изменения силы во времени. 5, 9. Виды механической энергии. 6. Обозначение ноги, противоположной толчковой (в прыжках). 7. Метательный снаряд. 8. Вид переместительных действий. 11. Критерий оптимальности техники метания. Если вы правильно отгадаете значения слов, зашифрованных по горизонтали, то в выделенной колонке по вертикали получите название практически полезной и быстро прогрессирующей отрасли знания.

— при прыжке в высоту;

— при прыжке в длину?

9. Какие факторы, кроме скорости разбега, влияют на дальность прыжка?

10. Решите чайнворд (рис. 106).

ГЛАВА 11. БИОМЕХАНИКА ТЕХНИКО-ЭСТЕТИЧЕСКИХ ВИДОВ СПОРТА

Все ораторы молчат, когда говорит красота.

Шекспир

Функциональное — прекрасно!

Спортивная и художественная гимнастика, фигурное катание, прыжки в воду, синхронное плавание и другие технико-эстетические, или «артистические», виды спорта отличаются двумя особенностями: чрезвычайным разнообразием технических элементов и своеобразным подходом к

Рис. 107. Гимнастка с суставами, маркированными для биомеханического анализа, выполняющая стойку на руках на стабилогра-фической платформе оценке мастерства, которое определяется судьями, наблюдающими за соревновательной деятельностью спортсменов. По существу, оценивается кинематика (внешняя картина) двигательной деятельности, а динамика и энергетика играют второстепенную роль. Важное место в оценивании занимает представление об эстетическом идеале, изменяющемся со временем.

<<< НазадСодержаниеДальше >>>

medbookaide.ru