Основы биомеханики

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО БИОМЕХАНИКЕ

Ответьте, пожалуйста, на следующие вопросы:

1. К какому виду двигательной деятельности, согласно классификации, относится Ваш вид спорта?

а) локомоторные движения (циклические, ациклические) - да

б) перемещающие движения - да

в) сохранение и изменение положения тела - да

г) движения вокруг осей - да

д) движения на месте - нет

2. Сформулируйте цели и задачи избранного вида двигательной деятельности

Цели:

· Разносторонняя оздоровительная направленность, способствующая повышению уровня функциональных возможностей организма: развитию дыхательной системы, системы кровообращения, совершенствованию координации движений и развитию скоростно-силовых возможностей.

· Развитие продолжительных волевых усилий, решительности, стремления к достижению победы, умение концентрировать внимание и силы.

Помимо спортивной направленности данный вид спорта может служить прекрасным средством активного отдыха и туризма.

Задачи:

· Владение лодкой, умение сохранять ее равновесие, направление движения

· Умение двигать лодку, используя для этого опору весла в воде.

· Овладение навыками управления веслом и своим телом.

3. Проведите анализ кинематической характеристики в Вашем виде спорта:

а) нарисуйте линейную хронограмму (временную диаграмму движений) для спортсменов разной квалификации (низкой и высокой) с обозначением фаз, периодов и граничных моментов.

Гребок

Низкая квалификация = 15 гр/мин = 1 гребок в 4 секунды

Высокая квалификация = 30 гр/мин = 1 гребок в 2 секунды

б) изобразите промер (схематическое изображение поз в граничных моментах)



в) рассчитайте временные характеристики (длительность фаз, периодов, ритма, темпа движений) для спортсменов разной квалификации (сформулируйте тенденцию к изменению этих показателей с ростом квалификации)

Таблица 1

Квалификация	Длительность Дtзахв (с)	Длительность Дtпров (с)	Длительность Дtк.пр (с)	Длительность Дtподг (с)	Темп	Ритм
Низкая	0.6	0.8	0.6	2	15 гр/мин
Высокая	0.3	0.4	0.3	1	30 гр/мин

Цикл гребка

1. Проводка

Дt₁ - Дt_захв - фаза захвата - время, в течение которого лопасть весла наращивает силу давления в воде до максимального значения, масса тела гребца начинает движение к носу лодки.

Дt₂ - Дt_пров - фаза собственно проводки - время, которое характеризуется поддержанием на максимальном уровне силы упора лопасти весла в воде.

Дt₃ - Дt_к.пр - фаза конца проводки - время, когда сила упора лопасти весла в воде используеся для торможения массы гребца, которая останавливает свое движение относительно лодки и получает импульс силы для начала подъезда на банке к корме судна; лопасть извлекается из воды, а давление ее на воду прекращается.

2. Период подготовки к очередному гребку

Дt₄ - Дt_подг

4. Проведите анализ динамических характеристик:

а) дайте определение и напишите формулы:

внешние силы - вызваны действием внешних для человека тел (снаряды, опоры и т.д.)

внутренние силы - возникают при взаимодействии частей тела человека друг с другом.

силы трения - это мера противодействия движущемуся телу, направленного по касательной к соприкасающимся поверхностям.

T = N*kTP

силы сопротивления внешней среды - это сила действующая со стороны среды на тело, расположенное под углом к направлению его движения.

R = S*C*pv2

силы реакции опоры - это противодействующая сила опоры действию на нее тела, находящегося с ней в контакте.

G = mg

силы инерции фиктивные - имеет такую же величину, что и реальная сила инерции, но точка приложения является центр инерции самого ускоряемого тела.

F= - m*a

силы инерции реальные - это мера действия на тело человека со стороны внешнего тела, ускоряемого человеком.

F= - m*a

сила Архимеда - равнодействующая силы гидростатического воздействия.

импульс силы - это мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени.

S = ? F*d*t

импульс момента силы - это мера воздействия момента силы относительно данной оси за данный промежуток времени.

S = ? M*(F)*d*t

момент инерции - системы равен сумме произведений масс на квадрат расстояния до оси вращения.

f = ?m*r2

момент силы - это мера вращающего действия силы на тело.

MF = F*d

б) режимы работы мышц:

- изометрический - при изометрическом сокращении перемещения нет и работа в физ.смысле отсутствует.

- изотонический - такое сокращение мышцы, при котором ее волокна укорачиваются, но напряжение остается постоянным.

- уступающий - в котором максимально активизированная мышца насильственно растягивается под воздействием внешней силы

- преодолевающий - преодолевая какое-либо сопротивление, мышцы сокращаются и укорачиваются, такая их работа называется преодолевающей

- реверсивный - характеризуется быстрой сменой эксцентрического и концентрического режимов работы мышц

в) напишите основной закон динамики для поступательного и вращательного движения:

Основное уравнение динамики поступательного движения

F = dp/dt,

где р - импульс тела, F - результирующая внешних сил, действующих на тело. p=mv

Основое уравнение динамики вращательного движения

М=dL/dt=E*J ,

где,

M - момент силы,

L - момент импульса,

J - момент инерции,

E - угловое ускорение

г) проанализируйте механизм отталкивания от опоры по динамическим характеристикам, вычислив угол отталкивания, угол вылета и дальность прыжка в длину

Исходные данные для определения угла отталкивания, угла вылета и дальности прыжка в длину

Таблица 2

Р, кг	VYв, м/с	VXв, м/с	RYmax, кг	RXmax, кг	RYmax-P, кг	бощ, град	бвылета, град	1, м
70	2,70	6,0	198,5	26,3	128.5	78.4	24.2	20.85

Где Р- вес спортсмена

V_Yв- вертикальная составляющая скорости ОЦМ в момент отрыва от опоры

V_Xв- горизонтальная составляющая скорости ОЦМ в момент отрыва от опоры

R_Ymax- максимум вертикальной составляющей силы реакции опоры в фазе отталкивания

R_Хmax- максимум горизонтальной составляющей силы реакции опоры в фазе отталкивания

б _отт - arctg = arctg (128.5/26.3) =1.3 рад. 78.4 град.

Угол отталкивания можно измерить с помощью транспортира, если масштаб силы по оси Х и У одинаковый (сложение сил по правилу параллелограмма)

б _вылета = arctg =arctg (2.7/6.0) =0.42 рад. 24.2 град.

б _вылета - угол вылета ОЦМ в момент отталкивания может быть также измерен транспортиром, если масштаб вертикальной и горизонтальной составляющих скоростей ОЦМ одинаковый

1 - теоретическая дальность прыжка

1 = =6/9.8*(6.0+N2.7*2.7+2*9.8*1.3) = 20.85

где

g - ускорение свободного падения,

g = 9,81 м/с²

h_в = 1,3 м - высота ОЦМ в момент вылета

5. Анализ энергетических характеристик:

а) потенциальная энергия -

Е_пот =mgh , б) кинетическая энергия -

Е_{кин пост} = mv²/2

в) кинетическая энергия вращательного движения - Е_{кин вр} = Е_{кин вр} = Jw²/2

г) полная механическая энергия ОЦМ -

Е_полн = mv²/2 + mgh

д) работа поступательного и вращательного движения -

А_пост = FSА_вращ =Ma

е) мощность поступательного и вращательного движения

N_пост = FV N_вращ =Mw

6. Способы определения ОЦМ тела человека:

- аналитический по теореме (формулировка теоремы, понятия "ОЦМ")

Общий центр масс -- это геометрическая точка, характеризующая движение тела или системы частиц как целого.

Х_ОЦМ =(Fb2-Fb1)h/P, где

Fb1 и Fа1 - показания без человека Fb2 и Fа2 - показания весов с человеком

У_ОЦМ =(Fa2-Fa1)h/P, где

Fb1 и Fа1 - показания без человека Fb2 и Fа2 - показания весов с человеком

- графический (определение понятия "ОЦТ" и используемого правила сложения параллельных сил тяжести)

ОЦТ - Центр тяжести тела - точка, относительно которой суммарный момент сил тяжести, действующих на систему, равен нулю.

Правило сложения параллельных сил тяжести: равнодействующая двух параллельных сил, направленных в одну и ту же сторону, равна сумме этих двух сил, параллельна им, направлена в ту же сторону и приложена в точке О, делящей расстояние между точками приложения сил в отношении, обратном отношению сил.

F=F1+F2 OB/OA=F1/F2 F=F2-F1 OB/OA=F1/F2

Промер - схематическое определение поз в граничных моментах

Р_отн, % - относительный вес звена

Исходные данные: К_i - коэффициент, определяющий относительное расстояние центра масс от проксимального сустава

- перечислить известные вам методы:

· Экспериментальный

· Расчетный

а) рассчитать координату У_оцм с помощью уравнения множественной регрессии, полученного на основе применения радиоизотопного метода определения геометрии масс тела 100 испытуемых (В.М. Зациорский, 1979)

У_оцм = 11,6 + 0,675 Х₁ - 0,173 Х₂ - 0,299 Х₃ (см),

Где Х₁ - длина тела, смХ₁ = 177,0

Х₂ - обхват голени, смХ₂ = 38,2

Х₃ - дина корпуса, смХ₃ = 79,0

У_оцм =11.6+0.675*177.0-0.173*38.2-0.299*79=100.8454

б) рассчитать координату У_оцм с помощью уравнения множественной регрессии, полученного в результате сравнения антропометрических показателей 255 спортсменок разной квалификации (велосипедистки, пловчихи, теннисистки):

У_оцм = -4,667 + 0,289 Х₄ + 0,383 Х₅ + 0,301 Х₆,

где Х₄ - длина ноги, смХ₄ = 99

Х₅ - длина тела, смХ₅ = 157

Х₆ - ширина таза, смХ₆ = 23

У_оцм =-4.667+0.289*99+0.383*157+0.301*23=90.998

Полученные значения ОЦМ сравнить с табличными и сделать заключение, каким видом спорта могла бы заниматься данная спортсменка, исходя из ее антропометрических данных

Таблица 3

Вид спорта	Абсолютная высота ОЦМ, см	Длина тела, см
Велосипед Плавание Теннис	91,65±0,62 94,78±0,50 92,47±0,71	163,21±0,53 166,57±0,54 164,71±0,69

Исходя из ее антропометрических данных, данная спортсменка не может заниматься указанными видами спорта.

7. Анализ двигательных качеств в Вашем виде спорта

Силовые качества - характеризуются максимальными величинами силы действия, которую может проявить человек.

а) параметрические зависимости - спортсмен выполняет одно и то же движение, а параметры двигательного задания меняются, при этом сила и скорость будут связаны параметрической зависимостью.

спорт двигательный кинематический силовой

В гребле существуют прямые и обратные зависимости скорости и силы.

б) непараметрические зависимости - зависимости между показателями силовых качеств и скоростью при разных величинах сопротивления.

Скоростные качества - способность человека совершать двигательные действия в минимальный для данных условий отрезок времени.

Элементарные формы проявления скоростных качеств:

а) скорость одиночного движения

б) частота движений

в) латентное время реакции

Градиенты силы:

а) показатель взрывной силы - скоростно-силовой индекс I

I = =25287.35

б) показатель стартовой силы - скоростно-силовой индекс Q

Q = =25581.39

в) коэффициент реактивности R

R = =440/0.146*80=37.671

Таблица 4

Р, кг	Fmax, кг	0,5Fmax, кг	tFmax, c	t0,5Fmax, c	tоп, с	I	Q	R
80	440	220	0,0174	0,0086	0,146	25287.35	25581.39	37.67

Где Р - вес спортсмена

F_max - максимальное значение вертикальной составляющей силы реакции опоры

t_Fmax - время достижения максимальной силы

t_0,5Fmax - время достижения половины максимальной силы

t_оп - время опорного периода (см. рис.)

Выносливость - способность противостоять утомлению.

эргометрия - совокупность количественных методов измерения физической работоспособности человека. абсолютные показатели выносливости (явные) - без учета развития силовых или скоростных качеств. относительные (латентные) показатели выносливости - с учетом развития силовых или скоростных качеств, когда их влияние каким либо образом исключается.

дистанция анаэробных резервов - рассчитана по данным мировых рекордов. А в расчетах отражается в значении анаэробной энергопродукции (калории или джоули).

критическая скорость - скорость при которой имеет место максимальное потребление кислорода.

Рассчитайте коэффициент выносливости (кв), запас скорости (зс) и индекс выносливости (ив)

Таблица 5

tд	tэт	кв	зс	ив
51	12,0	4.25	0.75	3.0

Где t_д - время прохождения всей дистанции (Д=400 м)

t_эт - время прохождения эталонного отрезка (100 м)

n - 4 количество эталонных отрезков

кв - t_д/ t_эт =51/12=4.25

зс - t_д/n- t_эт=51/4-12=0.75

ив - t_д- t_эт ·n =51-12*4=3

8. Спортивно-техническое мастерство - то, что умеет делать спортсмен и как он владеет освоенными действиями.

Соревновательный объем двигательной деятельности - это число технических действий, которые выполняет спортсмен в условиях соревнований

Тренировочный объем двигательной деятельности - это суммарное число технических действий, которые выполняет спортсмен.

Соревновательная разносторонность двигательной деятельности - степень разнообразия двигательных действий, которые применяются на соревнованиях

Тренировочная разносторонность двигательной деятельности - степень разнообразия двигательных действий, которыми владеет спорсмен.

Рациональность - это характеристика способа выполнения движения, используемой разновидности техники.

Эффективность - это характеристика качества владения техникой.

Сравнительная эффективность - за образец берется техника спортсменов высокой квалификации.

Реализационная эффективность - сопоставление, сравнение результатов спортсмена с тем достижением, которое он потенциально может показать, либо с затратами энергии и сил при выполнении оцениваемого движения.

Рассчитать реализационную эффективность спортивной техники на примере толкания ядра с разгона с использованием уравнений множественной регрессии методом регрессионных остатков.

Средний ожидаемый результат выполнения толкания ядра с разгона определяется по уравнению множественной регрессии, где неизвестными являются результаты тестовых заданий Х₁ - результат жима штанги лежа и Х₂ - результат приседания со штангой

= 7,455 + 0,010·Х₁ + 0,028·Х₂=14.3844

Оценка эффективности техники толкания ядра осуществляется путем сравнения регрессионного остатка

К = - У_действ (разность среднего ожидаемого результата и действительного значения) с критериями эффективности техники

Таблица 6

Х1, кг	Х, кг	, м	Удейств, м	К=- У действ, м	Оценка эффективности
154,5	192,3	14.3844	14,384	0.0004	средняя

Таблица 7

Уровни эффективности	Критерии эффективности техники
Отличная Хорошая Средняя Плохая	< -1,648 м От 0 до -1,648 м От 0 до +1,648 м > 1,648 м

Литература

Донской Д.Д., Зациорский В.М. Биомеханика: Учебник. - М.: ФиС, 1980

Каймин М.А. Расчетно-графическая работа по биомеханике и технике спортивных движений в легкой атлетике: Методические разработки для студентов институтов физической культуры. - М., 1981

Размещено на Allbest.ru

...