Размещено на http://www.allbest.ru/

Биомеханические основы двигательных качеств

Биомеханические основы выносливости

Если предложить одно и то же двигательное задание разным людям, признаки утомления у них появятся через разное время. Причиной этого является, очевидно, разный уровень выносливости у этих людей. Выносливостью называется способность противостоять утомлению. При прочих равных условиях у более выносливых людей наступает позже как первая, так и вторая фаза утомления. Основным мерилом выносливости считают время, в течение которого человек способен поддерживать заданную интенсивность двигательного задания (В.С. Фарфель, 1937). Согласно правилу обратимости двигательных заданий, для измерения выносливости можно использовать и другие эргометрические показатели (скорость, выполненную работу, интенсивность выполнения двигательного задания и др.).

Утомление и его биомеханические проявления

Утомлением называется вызванное работой временное снижение работоспособности, которое исчезает с отдыхом. Существуют, как известно, несколько основных типов утомления: умственное, сенсорное, эмоциональное, физическое (вызванное мышечной деятельностью). В биомеханике рассматривается только физическое утомление. Утомление при мышечной работе проходит через две фазы:

1. фазу компенсированного утомления - в ней, несмотря на возрастание затруднения, спортсмен сохраняет интенсивность выполнения двигательного задания;

2. фазу некомпенсированного утомления - в ней спортсмен, несмотря на все старания, не может сохранить необходимую интенсивность выполнения задания.

Утомление проявляется в специфических субъективных ощущениях, объективных физиологических и биохимических сдвигах (например, высокая частота сердечных сокращений, уменьшение систолического выброса, сдвиг рН крови в кислую сторону). Проявляется оно очень заметно и в биомеханических (двигательных) показателях.

В фазе компенсированного утомления скорость передвижения (или другой показатель интенсивности двигательного задания) может не снижаться, но часто происходят изменения в технике движений. Снижение одних показателей компенсируется ростом других. Наиболее часто уменьшается длина «шагов», что компенсируется возросшей их частотой (компенсация темпом). Особенно четко эта закономерность проявляется при задании удерживать как можно дольше постоянную скорость передвижения (например, при плавании за механическим лидером или светолидером).

Под влиянием утомления снижаются скоростно-силовые показатели утомленных мышц. Такое снижение может до известной степени компенсироваться сознательным или бессознательным изменением техники движения. Наблюдаемые в состоянии утомления изменения в технике движений имеют двоякую природу: изменения, вызванные утомлением, и приспособительные реакции, которые должны компенсировать эти изменения, а также снижение функциональных (в частности, скоростно-силовых) возможностей спортсмена.

В результате далеко не всегда ясно, полезным или вредным является то или иное изменение в технике движений при утомлении (например, меньшее сгибание ноги в коленном суставе при беге: надо ли с ним бороться или именно такой вариант исполнения в утомленном состоянии лучше других?). Это решается в каждом конкретном случае на основе практического опыта и специальных биомеханических исследований.

Повышение устойчивости спортивной техники по отношению к утомлению - одна из важных задач во многих видах спорта. Это достигается длительной специальной тренировкой (в том числе и в состоянии утомления).

В качестве иллюстрации к пониманию сущности выносливости можно рассмотреть бег. Вполне понятно, что чем больше дистанция, тем больше времени нужно на ее преодоление. Это можно представить в виде линейной зависимости скорости бега как отношения пройденного пути (S) к затраченному времени (t). Построим график, связывающий дистанцию со временем ее пробегания (рис. 56). Соединим точки на графике и продолжим полученную линию влево до пересечения с вертикальной осью, отсекая от вертикальной оси отрезок а. Математическая запись этого графика выглядит так:

S = a+ bt,

где а - дистанция анаэробных резервов, показывающая, какое расстояние человек может пробежать за счет анаэробных (лактационный + гликолитический) источников энергии. У взрослого, хорошо тренированного человека это расстояние составляет (в среднем) 100-200 м или равняется 20-25 с интенсивного бега.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 56. Соотношение пройденного пути и затраченного времени. Метод расчета дистанции анаэробных резервов и критической скорости бега

Проявление этой стороны выносливости в значительной мере определяется анаэробной энергетической емкостью мышечных клеток. У ребенка дистанция анаэробных резервов значительно меньше. Однако с возрастом и по мере повышения физической работоспособности она увеличивается.

Выносливость зависит не только от энергетического потенциала человека, но и от умения экономно расходовать запас энергии. Для понимания этого тезиса рассмотрим простой пример из жизни. Энергетический потенциал сравним с имеющейся в наличии некоторой суммой денег, а экономичность - с ее экономным расходованием, то есть - с бережливостью. В этой связи необходимо подчеркнуть идею бережливости, а не пустую экономию. Поскольку часто значительные затраты (энергии, усилий и др.) порой необходимы, но их следует осуществлять рационально. Например, начинающий спортсмен, который во время бега выполняет слишком выраженные вертикальные колебания тела или совершает движения поперек беговой дорожки, тратит энергию нерационально. В спорте высших достижений, где энергетические возможности спортсменов близки друг другу, экономичность важна в большей степени, чем энергетический потенциал.

Прежде чем перейти к рассмотрению путей экономизации движений и тем самым повышения выносливости, нужно уяснить, от чего она зависит. Основными факторами экономичности являются интенсивность мышечной работы, техника двигательных действий и избранный тактический вариант. Для более подробного анализа проследим цепь преобразований метаболической энергии мышечного сокращения в полезный результат двигательной деятельности. Как известно, любая форма активности живого организма обеспечивается энергией, запасенной в молекулах аденозинтрифосфата (АТФ). Однако, только около 20-25% энергии АТФ переходит в механическую ее форму, при мышечном сокращении. Остальные 75% энергетического запаса расходуются в основном на теплообразование (тепловая диссипация энергии). Следовательно, по коэффициенту полезного действия мышцы не лучше машин, созданных человеком (известно, что КПД двигателя составляет у паровоза 5-8%, у автомобиля 20-25%, у тепловоза 40%, у электровоза 60%).

Полная механическая энергия создается за счет механической работы, совершаемой всеми без исключения мышцами тела. Ее удобно рассматривать как сумму явной, или наблюдаемой, механической работы и скрытой от нашего взгляда работы внутренних органов (сердца, дыхательной мускулатуры, а также мышц-антагонистов в тех случаях, когда их напряжение чрезмерно, нерационально). При этом фактическая механическая работа состоит из внутренней и внешней форм. Внутренней называют работу, совершаемую при перемещении отдельных сегментов тела (в первую очередь рук и ног) относительно общего центра масс. А внешней - работу по перемещению всего тела, масса которого как бы сосредоточена в одной точке - ОЦМ. На внутреннюю работу приходится значительная часть расходуемой энергии; например, на перемещение ног у велосипедиста затрачивается более половины явной механической работы. И, наконец, внешняя механическая работа состоит из продольной работы, за счет которой движущийся человек или спортивный снаряд перемещается в нужном направлении, и непроизводительной поперечной работы.

Таким образом, полная механическая энергия человеческого тела состоит из фракций, часть из которых обеспечивает выполнение полезной работы, а другая часть бесполезна, непроизводительна и ее следует по возможности уменьшать. В соответствии с этим рекомендации, направленные на повышение выносливости, можно условно делить на несколько групп.

Во-первых, рекомендуется избегать излишних, непроизводительных мышечных сокращений и напряжений. Тем самым уменьшается работа внутренних органов. Даже при выполнении тяжелой работы движения должны быть, возможно, более свободными, не закрепощенными. Скованность движений вызывается излишней активностью мышц-антагонистов. К сожалению, ее не всегда заметишь стороны, и потому педагог должен развивать у учеников умение контролировать свои движения, расслабляться. Не случайно во многих видах спорта (например, в плавании, лыжных гонках, слаломе и т.п.) умение расслаблять мышцы, которые в данный момент времени могут не участвовать в выполнении основного двигательного действия, является признаком высшего мастерства.

Во-вторых, следует уменьшать лишние, непроизводительные движения.Тем самым уменьшается внутренняя работа и работа в поперечном направлении.

В-третьих, целесообразно использовать рекуперацию (рекуперация - обратное получение) энергии. Рекупераций энергии можно объяснить высокую экономичность бега человека (КПД составляет около 40%) и прыжков кенгуру, где эффективность использования энергии может достигать 75%. В этих случаях сущность рекуперации заключается в том, что кинетическая энергия движущегося тела при приземлении частично переходит в потенциальную энергию мышц нижних конечностей (потенциальная энергия упругой деформации), которые в данном случае функционируют подобно пружинам. Чем сильнее сдавили пружину, тем мощнее она распрямляется. И потому значительная часть энергии, необходимой для следующего бегового шага или прыжка, запасается в «мышцах-пружинах» в конце предыдущего движения. Таким образом, однажды произведенная механическая энергия используется многократно. Но есть разница между рекуперацией энергии стальной пружине и в мышце. Запасенная в мышце потенциальная энергия очень быстро (в течение 1,5 с) переходит в тепло. Поэтому, чем быстрее движение, выше скорость, стремительнее походка, тем больше рекуперируемой энергии переходит в полную механическую энергию. Следовательно, поток рекуперируемой энергии при высокой культуре движений может составлять значительную часть полной механической энергии и существенно повышать выносливость человека.

В-четвертых, рекомендуется выбирать оптимальную интенсивность (экономичность) движений. Известно, что по мере увеличения интенсивности мышечной работы и механические, и метаболические энерготраты растут не пропорционально интенсивности, а гораздо значительнее.

Перечислим основные причины этого явления:

1)увеличение тепловых потерь в результате нагревания тела;

2)увеличение энергозатрат на работу внутренних органов (в первую очередь на усиленное функционирование дыхания, сердца и сосудистой системы);

3)увеличение темпа движений и вызываемое этим повышение затрат энергии на внутреннюю работу, работу в поперечном направлении, а также на разгон и торможены звеньев тела (например, ног относительно таза при беге);

4)увеличение сопротивления внешней среды (например, на преодоление сопротивления воздуха спринтер затрачивает до 16% всей метаболической энергии).

Из сказанного, казалось бы, следует, что увеличение интенсивности движений всегда сопровождается снижением экономичности. Но иной результат получается, если рассматривать не величину энергозатрат в единицу времени, а энергетическую стоимость единицы выполненной работы или единицы преодоленного расстояния (метра пути). Оказывается, в каждой конкретной ситуации существует оптимальная по экономичности интенсивность мышечной работы (например, скорость передвижения, при которой энергетические затраты на метр пути минимальны);

В-пятых, следует осуществлять оптимальные двигательные переключения. К двигательным переключениям относятся:

1) изменение интенсивности мышечной работы (например, скорости передвижения);

2) изменение проявляемой в двигательном действии силы и скорости (например, разные соотношения длины и частоты шагов);

3) переход с одного способа выполнения двигательного задания на другой (например, круговое и импульсное педалирование, смена типа ходьба-бег, одновременный и попеременный лыжный ход и т.д.).

В отличие от других рассмотренных способов повышения выносливости оптимальные двигательные переключения дают возможность не только экономично расходовать энергетический потенциал, но и наиболее полно его использовать. И то и другое необходимо для проявления присущей человеку выносливости. Было показано, что чем выше физическая работоспособность и комфортнее условия, тем выше наиболее экономичная скорость. Если человек хочет передвигаться с минимальными энергозатратами, он должен изменить («переключить») скорость в соответствии с меняющимися условиями и собственным состоянием. Например, повышение температуры воздуха от +20°С до +40°С снижает наиболее экономичную скорость бега на 20%. К такому же эффекту приводит груз, если его тяжесть составляет 15-20% от веса тела.

Возникает вопрос: как узнать, какая интенсивность движений в каждой конкретной ситуации является оптимальной? Точный ответ на этот вопрос получен лишь для некоторых видов двигательной деятельности и возрастных групп. Теоретической основой такой возможности служит принцип минимума энергозатрат, согласно которомупсихически нормальное живое существо произвольно организует свою двигательную деятельность так, чтобы свести к минимуму затраты энергии. Человек как биологический вид формировался в непрерывной борьбе за экономию энергии и, в частности, научился самостоятельно находить наиболее экономичный двигательный режим. Известно, что вызывают выраженное утомление не только чрезмерно интенсивные движения, но и недостаточно энергичные, например, при ожидании в очереди или во время экскурсии, где энергозатраты хотя и невелики, но не оптимальны по экономичности, так как скорость передвижения ниже оптимальной. В подобных случаях усталость наступает не только потому, что произведена определенная работа, а в основном как расплата за нарушение принципа минимума энергозатрат.

К биомеханическим способам повышения выносливости необходимо приобщать человека еще в школьном возрасте. Поскольку исправить технику движений гораздо труднее, чем сформировать ее с самого начала правильно. Все несовершенства двигательной культуры могут быть исправлены только на основе знания и повседневного использования биомеханических закономерностей.

Итак, когда человек выполняет какое-либо достаточно длительное двигательное задание (например, ходьбу или бег, езду на велосипеде), то приходится иметь дело всегда с тремя основными переменными, которые могут быть измерителями выносливости (Д.Д. Донской и В.М. Зациорский, 1979):

1. Интенсивность двигательного задания (скорость, мощность или сила действия).

2. Объем выполненных движений. В понятие «объем двигательного задания» могут быть включены три биомеханические характеристики: пройденный путь, выполненная работа (A = FS), импульс силы (S_i = Ft).

3. Время выполнения двигательных действий (например, 12 минутный беговой тест Купера).

Биомеханическая оценка и анализ двигательных качеств (в том числе и выносливости) включает определение биомеханического измерителя и понимание физиологических и биохимических механизмов, лежащих в основе их проявления и в том числе механизм гидролиза и ресинтеза АТФ в митохондриях клеток. Важно иметь в виду, что концентрация и активность митохондрий, а, следовательно, и скорость аэробного образования АТФ определяют стойкость мышц к утомлению.

Биомеханическая характеристика скоростных качеств

Способность человека совершать двигательные действия в минимальный, для данных условий, отрезок времени характеризуется скоростными качествами. При этом предполагается, что выполнение задания производится за небольшое время и утомление не возникает. Принято выделять три основные (элементарные) разновидности проявления скоростных качеств:

1)скорость одиночного движения (при малом внешнем сопротивлении);

2)частота движений (быстрота темпа);

3)латентное время общей двигательной реакции.

Скорость элементарного двигательного действия в значительной мере зависит от наличия большого числа быстрых, фазических мышечных волокон (гликолитического и окислительного типов). Эти мощные волокна быстро сокращаются, но вместе с тем в них рано развивается утомление. Их быстрое сокращение можно объяснить, в частности, высоким значением числа оборотов активного центра миозиновойАТФазы (фермента, гидролизующего АТФ в мышечной клетке, в месте контакта миозиновой головки с актиновой нитью). Данные волокна включаются в работу, когда необходима очень большая скорость сокращения. АТФ продуцируется за счет гликолиза, следовательно, такие мышечные волокна бедны митохондриями и имеют небольшой запас выносливости. За время сокращения в волокнах возникает кислородная задолженность, которая потом восполняется. Одним из примеров данного типа волокон могут служить «белые» грудные мышцы домашней птицы, которые плохо переносят длительную двигательную активность. Однако, важно заметить, что другой подтип - быстрые окислительные волокна, реагируют быстрым одиночным сокращениями, причем утомление у них наступает относительно медленно. Причина заключается в том, что данный подтип волокон содержит большое число митохондрий и способен интенсивно продуцировать АТФ путем окислительногофосфорилирования. Эти мышцы обеспечивают быстрые повторные движения - например, длительную интенсивную локомоцию.

Между показателями скорости одиночного движения, частотой движений и латентного времени реакции, в среднем по популяции, корреляция очень мала. Например, можно отличаться очень быстрой реакцией, но быть относительно медленным в отдельных движениях и наоборот. Имея это виду, говорят, что элементарные разновидности скоростных качеств относительно независимы друг от друга.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 57. Результат в спринтерском беге определяется всеми тремя разновидностями проявления быстроты движений

В практике приходится обычно встречаться с потребностью в комплексном проявлении скоростных качеств. Так, в спринтерском беге результат зависит от времени реакции на старте, скорости отдельных движений (отталкивания, сведения бедер в безопорной фазе) и частоты шагов (рис. 57).

Скорость, достигаемая в целостном сложно координированном движении, зависит не только от скоростных качеств спортсмена, но и других причин (например, скорость бега - от длины шагов, а та в свою очередь, от длины ног, силы и техники отталкивания). Поэтому данная кинематическая характеристики лишь косвенно оценивает скоростные качества, и при детальном анализе именно элементарные формы проявления скоростных качеств оказываются наиболее существенными. Выше уже было отмечено, что в движениях циклического характера скорость передвижения непосредственно определяется частотой смены циклов и путем, который человек преодолевает за один цикл. Соотношение скорости и длины шагов, например в беге, могут хорошо описываться регрессионной моделью (рис. 16). На основании получаемых уравнений, характеризующих зависимость скорость-длина шага или скорость темп, можно рассчитать, как необходимо изменить длину шагов и темп для увеличения скорости бега. С ростом спортивной квалификации (а, следовательно, и с увеличением максимальной скорости передвижения) оба компонента, определяющие скорость передвижения, как правило, возрастают.

Однако в разных видах спорта это происходит по-разному. Например, в беге на коньках основное значение имеет увеличение длины «шага», а в плавании оба компонента вносят примерно равный вклад в формирование скорости передвижения. Вместе с тем, при одной и той же максимальной скорости передвижения, у разных спортсменов могут быть значительные различия в длине и частоте шагов.

Скоростные качества могут проявляться в разных видах двигательной деятельности по-разному. Например, изменение скорости может быть определено, как ее динамика. В практике спорта существуют два вида заданий, требующих проявления максимальной скорости. В первом случае необходимо показать максимальную мгновенную скорость (в прыжках - к моменту отталкивания; в метании - при выпуске снаряда). Динамику скорости при этом выбирает сам спортсмен (например, он может начать движение немного быстрее или медленнее). Во втором случае необходимо выполнить с максимальной скоростью все движения (в минимальное время, пример: спринтерский бег). Здесь тоже результат зависит от динамики скорости. Например, в спринтерском беге наилучший результат достигается в тех забегах, где мгновенные скорости на отдельных отрезках стартового разгона не являются максимальными для данного человека. Характеристикой первой фазы является стартовое ускорение, второй - дистанционная скорость. Можно обладать хорошим стартовым ускорением и невысокой дистанционной скоростью и наоборот. В одних видах спорта главным является стартовое ускорение (баскетбол, теннис, хоккей), в других важна лишь дистанционная скорость (прыжки в длину), в-третьих, существенно и то и другое (спринтерский бег).

Реализация скоростных качеств протекает более эффективно, если в движении оптимизирована его силовая структура. Сила действия, которую проявляет человек в одной попытке, непрерывно изменяется. Это вызывает необходимость изучения скорости изменения силы - градиента силы. Градиент силы особенно важен при изучении движений, где необходимо проявлять большую силу в возможно короткое время - «взрывом». В тех случаях, когда речь идет о перемещении собственного тела спортсмена (а не снаряда), удобно пользоваться так называемым коэффициентом реактивности «К» (Ю. В. Верхошанский, 1989):

К = Fmax / t_min вес тела

Скорость нарастания силы играет большую роль в быстрых движениях. С ростом спортивной квалификации время выполнения движенийобычно сокращается и поэтому роль градиента силы становится более существенной. Исследования показали, что, время, необходимое для достижения максимальной силы (t_min), составляет примерно 300-400 мс. Вместе с тем время проявления силы действия во многих движениях значительно меньше. Например, время отталкивание в беге у сильнейших спринтеров длится менее 100 мс, отталкивание в прыжках в длину - менее 150-180 мс, отталкивание в прыжках в высоту - менее 250 мс, финальное усилие в метании копья - примерно 150 мс и т.п. (Д.Д. Донской, В.М. Зациорский, 1979). Следовательно, во всех этих случаях спортсмены не успевают проявить свою максимальную силу, и достигаемая скорость зависит в значительной степени от градиента силы (быстроты ее нарастания). Это хорошо иллюстрирует взаимосвязь между высотой прыжка вверх с места и коэффициентом реактивности (прыгает выше тот спортсмен, кто при одинаковом собственном весе может развить большую силу отталкивания за наименьшее время).

Биомеханическая характеристика гибкости

В качестве основного биомеханического измерителя для оценки гибкости используется максимальная величина углового перемещения биозвена или всей биоцепи (например, ноги) относительно оси сустава (рис. 58). Поэтому гибкость можно определить, какспособность человека выполнять движения с большойамплитудой в суставах.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 58. Перемещение ноги относительно тазобедренного сустава на величину угла , как показатель подвижности относительно этого сустава (амплитуда движения)

Термин «гибкость» используется обычно в общем смысле. При анализе движений в отдельных суставах говорят о степени подвижности в них. Для точного измерения подвижности в суставах надо измерить угол в соответствующем анатомическом сочленении в крайнем возможном положении между сочленяющимися звеньями. Процедура (или методика) измерения углов перемещения звеньев тела, относительно оси того или иного сустава, называется гониометрией (от греч. «гони» - угол и «метр» - мера). Поэтому говорят, что для измерения гибкости используются гониометрические показатели. В практике контроля за физическим развитием и двигательной подготовленностью, при измерении гибкости нередко используют не угловые, а линейные меры (например, величину наклона вперед, измеренную относительно опоры. Однако необходимо помнить, что в этом случае на результате измерения могут сказаться размеры тела, например длина рук (при наклоне вперед), или длина туловища (при измерении расстояния между руками и ногами во время выполнения гимнастического моста). Поэтому линейные меры менее точны, и, применяя их, следует вводить поправки, устраняющие нежелательное влияние размеров тела.

Выделяют активную и пассивную гибкость. Активная гибкость - способность выполнять движения в каком-либо суставе с большой амплитудой за счет активности мышечных групп, проходящих через этот сустав (например, амплитуда подъема ноги энергичным движением ее вперед-вверх). Пассивная гибкостьопределяется самой большой амплитудой движения в суставе, которую можно достичь за счет приложения внешних сил. Показатели пассивной гибкости больше соответствующих показателей активной гибкости. Разница между ними называется дефицитом активной гибкости (ДАГ, по В.М. Зациорскому и др., 1979). Он определяется зависимостью «длина-сила тяги» активной мышцы, в частности величиной силы тяги, которую может проявить мышца при своем наибольшем укорочении. Если эта сила недостаточна для дальнейшего перемещения сочленяющихся звеньев тела, то говорят о недостаточности активной гибкости. Экспериментально показано, что активная недостаточность может быть уменьшена (соответственно уменьшен дефицит активной гибкости и повышена сама активная гибкость) за счет силовых упражнений, выполняемых с большой амплитудой движения. Рост силовых качеств приводит в этом случае к увеличению показателей активной гибкости.

Гибкость зависит от ряда условий: температуры окружающей среды (повышение температуры приводит к повышению гибкости - эффект разминки), времени суток (в середине дня она выше), разминки и др. В спорте не следует стремиться к предельному развитию гибкости. Ее надо развивать лишь до такой степени, которая обеспечивает беспрепятственное выполнение необходимых движений. При этом величина гибкости должна несколько превосходить ту максимальную амплитуду, с которой выполняется движение («запас гибкости»). Например, высоко квалифицированные гимнасты выполняют элементы комбинаций, с амплитудами движений в суставах меньшей, чем соответствующие величины пассивной гибкости в них.

Биомеханическая характеристика силовых качеств

Человек испытывает ощущение мускульного усилия, перемещая какое-либо тело с одного места на другое, при изменении его скорости и т.п. По аналогии с этими ощущениями силой называется всякое действие одного тела на другое, в результате которого тело изменяет свое механическое состояние. Если изменение состояния тела выражается в изменении скорости его движения, то говорят о динамическом проявлении силы. При медленной деформации тела имеет место статическое проявление силы. Действие силы на тело определяется: 1) точкой приложения силы, 2) направление силы и 3) численным значением (модулем) силы, которое находят путем ее сравнения с некоторой другой силой, принимаемой за единицу.

За единицу силы в практике и в технической системе единиц принимается килограмм, т.е. вес международного эталона, равный весу одного кубического дециметра чистой воды при 4⁰С на уровне моря и широте 45⁰. В международной системе единиц за единицу силы принимается сила, называемая ньютоном 1 кг = 9,80665 Н (для точных измерений в технике) и около 10 Н - для приближенных расчетов.

Приборы, служащие для измерения силы, называются динамометрами. Принцип действия динамометра основан на том, что до известных пределов деформация упругого элемента (пластины или растяжение пружины) пропорциональны силе, их вызывающей, и прекращаются по прекращению действия силы.

В практической биомеханике силой, проявляемойчеловеком, называется мера воздействия его на внешнее физическое окружение, передаваемая через рабочие точки тела. Примерами могут служить; сила действия на пластину кистевого динамометра, давление стоп на опору, сила тяги за рукоятку станового динамометра и т.п. Сила действия человека, как и всякая другая сила, может быть представлена в виде вектора и дополнена указанием на: 1) направление, 2) величину и 3) точки приложения. Силы можно не только складывать, получая равнодействующие; их можно также разлагать на составляющие, которые действуют в различных направлениях. Например на рисунке 59 показано тело, на которое в точке Р действует сила F, направленная под углом к горизонтали. Эту силу можно разложить на вертикальную составляющую Fsin и горизонтальную составляющую Fcos. Другими словами, вертикальная сила и горизонтальная сила, приложенные одновременно в точку Р, производили бы точно такое же действие, как сила F.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 59. Разложение силы на вертикальную и горизонтальную составляющие

Сила действия человека зависит от состояния данного человека и его волевых усилий, то есть мотивации и стремления проявить ту или иную величину силы, в частности максимальную силу, а также от внешних условий, в частности от параметров двигательных заданий.

При анализе двигательной подготовленности и физического развития спортсмена принято говорить о егосиловых качествах. Они характеризуются максимальными величинами силы действия (Fm), которую может проявить тот или иной человек. Вместо термина «силовые качества» используют также термины «мышечная сила», «силовые возможности», «силовые способности». В спортивной науке и на практике наиболее распространенной является следующая классификация силовых качеств:

Собственно-силовые: статическая сила

Скоростно-силовые:а) динамическая сила; б) амортизационная сила.

Силовые качества могут реализоваться при:

статическом режиме и медленных движениях;

быстрых движениях;

выполнении уступающей работы.

Сила действия человека непосредственно зависит от сил тяги мышц, т.е. сил, с которыми отдельные мышцы тянут за костные рычаги. Однако между натяжением той или иной мышцы и силой действия нет однозначного соответствия. Это объясняется, во-первых, тем, что почти любое движение происходит в результате сокращения большого числа мышечных групп; сила действия - итог их совместной активности; и, во-вторых, тем, что при изменении суставных углов меняются условия тяги мышц за кость, в частности плечи сил мышечной тяги. Поэтому закономерности биодинамики мышц, рассмотренные ранее, проявляются в движениях человека в более сложном виде (еще и потому, конечно, что на проявления силы действия в решающей мере влияют физиологические и психологические факторы).

Рассмотрим зависимость силы действия от таких характеристик двигательных заданий, как: а) скорость движущегося звена тела, и б) направление движения. биомеханический выносливость спорт скорость

Связь «сила--скорость». Если выполнять бросок снаряда различного веса, измеряя скорость его вылета и проявленную силу действия, то сила и скорость будут находиться в обратно пропорциональной зависимости: чем выше скорость, тем меньше проявленная сила, и наоборот. В крайнем случае, когда метаемый снаряд будет настолько тяжелым, что его уже нельзя сдвинуть с места, можно проявить наибольшую силу действия (статическое усилие, скорость равна нулю). Наоборот, при движении свободной, ненагруженной отягощением руки (масса «метаемого снаряда», и сила действия, приложенная к нему, равны нулю), скорость будет наибольшей. При анализе толкания спортивного ядра выявляется, что скорость и сила имеют некоторые средние величины. При изучении зависимости «сила - скорость» в лабораторных условиях на изолированных мышцах, получаются довольно точные соотношения, описываемые уравнением Хилла. «Кривая Хилла» сохраняет свою форму, если в эксперименте удается зарегистрировать силу и скорость сокращения отдельной мышцы у человека. С другой стороны, в реальных случаях регистрации силы действия, обусловленной совокупной активностью многих мышц, картина несколько сложнее. Однако, для так называемых односуставных движений зависимость, как правило, полностью сохраняется.

При анализе движения, организованных как многосуставные, взаимосвязь сил и скоростей может заметно меняться.Так, например, при бросках с места тел разной массы оказывается, что тело массой 250 г спортсмены высокой квалификации бросают дальше (придают большую скорость вылета), чем при броске более легкого снаряда - массой 150 г. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что обнаруженная на отдельных мышцах, зависимость между силой и скоростью проявляется и в сложно координированных движениях человека.

Для развития силовых качеств в практике спорта применяются специальные силовые упражнения. Специальными называются упражнения, применяемые одновременно для совершенствования техники и двигательных качеств, проявляемых при выполнении основного соревновательного движения. Эти упражнения выполняют свое назначение, если они достаточно близки к соревновательному движению. С биомеханической точки зрения такие упражнения должны удовлетворять так называемому принципу динамическому соответствия:

1) по направлению и амплитуде совпадать с соревновательным движением;

2) иметь акцентированный участок рабочей амплитуды движения;

3) проявлять силу действия сходной величины с соревновательным движением;

4) иметь совпадающую быстроту развития максимума силы;

5) реализовать сходный режим работы мышц.

В качестве специальных силовых упражнений в современном спорте часто используют основные соревновательные движения с искусственно увеличенным сопротивлением, например, лыжероллеры с «заторможенными» колесами.

Заключение

Двигательные качества представляют собой особые стороны моторики человека, проявляемые в разных видах двигательной деятельности, имеют общий биомеханический измеритель, сходные физиологические и биомеханические механизмы и требуют проявления сходных свойств психики. Методики совершенствования определенного двигательного качества имеют общие черты независимо от конкретного вида движения. Измерителями таких двигательных качеств как мышечная сила, быстрота, выносливость, являются сила, скорость и длительность (время) движения. При оценке двигательных качеств необходимо иметь в виду, что сила (F), скорость (V), и длительность движения (t) находятся в определенном соотношении друг с другом. Оно различно в разных двигательных заданиях. Двигательным заданием принято считать движение со строго оговоренными условиями его выполнения (параметрами). Например, не плавание вообще или метание спортивного снаряда, а плавание на дистанцию 50 метров вольным стилем или метание теннисного мяча. Параметром называется в науке переменная величина, которая в условиях конкретной рассматриваемой задачи остается постоянной. Следует отличать параметры от констант. Примером параметра может быть, задаваемое время бега (например, 12 минут в тесте Купера). Применение системы параметров в двигательных заданиях создает строгие условия выполнения, как надежную основу тестирования, при оценке уровня развития двигательных качеств.

Литература

1. Афанасьев В.В., Муравьев А.В., Осетров И.А., Михайлов П.В. Спортивная метрология: учебное пособие /под ред. В.В. Афанасьева/.- Ярославль: Изд-во ЯГПУ, 2009.- 242 с.

2. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. - Москва: Медицина, 1979.

3. Годик М.А. Спортивная метрология. Москва: Физкультура и спорт, 1988.

4. Уткин В.М. Биомеханика физических упражнений. - М.: Просвещение, 1989. - 210 с.

Размещено на Allbest.ru