Биомеханическая характеристика силовых качеств кратко
Обновлено: 05.07.2024
Способность человека проявлять силу зависит от многих факторов. Знание и учет этих факторов необходимы не только для реализации человеком своих силовых возможностей, но и для правильной организации тренировочного процесса, направленного на их воспитание.
Следует подчеркнуть, что нельзя говорить о силе человека вообще. Ее проявление всегда связано с выполнением того или иного задания. При этом чаще всего показателями силовых способностей являются максимальная сила или момент силы, измеренные каким либо устройством, или наибольшая масса поднятого груза (гантели или штанги). Используют и другие показатели, такие как импульс силы, работа, мощность и др.
Факторы, определяющие силу действия человека
Перечислим основные факторы, от которых зависит внешне проявляемая сила человека.
Прежде всего, сила зависит от силовых возможностей отдельных мышц, участвующих в выполнении задания. Отсюда становится очевидной необходимость локального воздействия на определенные мышечные группы. Однако следует помнить, что внешне проявленная сила является результатом активности многих мышц, и поэтому
Если обратиться к кривой Хилла, которая устанавливает связь между силой, развиваемой мышцей, и скоростью её сокращения, то можно прийти к следующей классификации части физических качеств, основываясь на том, что они проявляются через мышечную деятельность в процессе выполнения двигательных действий.
Силовые качества проявляются через силы, которые развиваются отдельной мышцей и группами мышц.
Сила – это способность человека преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему за счёт мышечных усилий.
Различают собственно силовые способности и их соединение другими физическими способностями (скоростно-силовые, силовая выносливость, силовая ловкость).
Собственно силовые способности проявляются: 1) при относительно медленных сокращениях мышц, в упражнениях, выполняемых с околопредельными и предельными отягощениями; 2) при мышечных напряжениях изометрического (статического) типа (без изменения длины мышцы). В соответствии с этим различают динамическую медленную силу и статическую силу.
Собственно силовые способности характеризуются большим мышечным напряжением и проявляются в преодолевающем, уступающем и статическом режимах работы мышц. Они определяются физиологическим поперечником мышцы и функциональными возможностями нервно-мышечного аппарата.
Максимальная статическая сила измеряется тем максимальным напряжением, которая она способна развить в условиях изометрического сокращения (измеряется с помощью специальных измерительных устройств – динамометров, тензометрических силоизмерительных устройств). Максимальная динамическая сила определяется по наибольшему весу, который может поднять испытуемый.
Скоростно-силовые качества – это разновидность силовых качеств, они характеризуются способностью человека проявлять силу при различных скоростях выполнения движения. Проявление скоростно-силовых качеств удобно рассматривать через развиваемую в процессе движения механическую мощность: N = F·V, где F – сила, развиваемая мышцей, а V – скорость сокращения мышцы. Они проявляются в двигательных действиях, в которых наряду со значительной силой мышц требуется и быстрота движений (например, отталкивание в прыжках в длину и в высоту, финальное усилие при метании спортивных снарядов).
Скоростно-силовые способности во многом зависят от уровня развития взрывной силы. Взрывная сила отражает способность спортсмена по ходу выполнения двигательного действия достигать максимальных показателей силы в возможно более короткое время ( например, при стартовых действиях, в легкоатлетических прыжках, метаниях).
Взрывную силу можно рассчитать по следующей формуле:
Где I – скоростно-силовой индекс; Fmax – максимальное значение силы в данном движении; t – время достижения максимальной силы.
Косвенным показателем взрывной силы может служить высота прыжка с места при отталкивании двумя ногами.
В биомеханике силой действия человека называется сила воздействия его на внешнее физическое окружение, передаваемая через рабочие точки своего тела. Примером могут быть сила давления на опору, сила тяги за рукоятку станового динамометра и т.п.
Сила – это мера механического действия одного тела на другое Численно она определяется произведением массы тела на его ускорение, вызванное данной силой:
Момент силы – это мера вращающего действия силы на тело
Сила действия человека (СДЧ), как и всякая другая сила, может быть представлена в виде вектора и определена указанием: 1) направления, 2) величины (скалярной) и 3) точки приложения.
Сила действия человека зависит от состояния данного человека и его волевых усилий, т.е. стремления проявить ту или иную величину силы, в частности максимальную силу, а также от внешних условий, в частности от параметров двигательных заданий.
Понятие о силовых качествах
Силовые качества Условия проявления
1. Собственно-силовые Статический режим и медленные (статическая сила) движения
а) динамическая сила Быстрые движения
б) амортизационная сила Уступающие движения
Сила действия человека и сила мышц
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
11. Биомеханическая характеристика скоростных качеств
Скоростные качества характеризуются способностью человека совершать двигательные действия в минимальный для данных условий отрезок времени. При этом предполагается, что выполнение задания длится небольшое время и утомление не возникает.
Принято выделять три основные (элементарные) разновидности проявления скоростных качеств:
1) скорость одиночного движения (при малом внешнем сопротивлении);
2) частоту движений;
3) латентное время реакции.
Между показателями скорости одиночного движения, частоты движений и латентного времени реакции у разных людей корреляция очень мала. Например, можно отличаться очень быстрой реакцией и быть относительно медленным в движениях и наоборот. Имея это в виду, говорят, что элементарные разновидности скоростных качеств относительно независимы друг от друга.
В практике приходится обычно встречаться с комплексным проявлением 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. Скорость, достигаемая в целостном сложнокоординированном движении, зависит не только от скоростных качеств спортсмена, но и от других причин (например, скорость бега – от длины шагов, а та, в свою очередь, от длины ног, силы и техники отталкивания), поэтому она лишь косвенно характеризует скоростные качества, и при детальном анализе именно элементарные формы проявления скоростных качеств оказываются наиболее показательными.
Двигательные качества взаимосвязаны. В полной мере демонстрируя одно из них, мы, как правило, лишаемся возможности блеснуть в другом. Эта закономерность особенно ярко проявляется во взаимоотношениях между силой и быстротой. Например, при бросании снарядов разной массы (рис. 56) тяжелый снаряд невозможно разогнать до высокой скорости. А при метании легкого снаряда, наоборот, максимальная скорость велика, но зато проявляемая сила незначительна. Точки на корреляционных полях на рис. 56 получены в результате многочисленных измерений, в которых человек метал один и тот же снаряд с разной силой.
Величины силы и скорости вылета (или дальности полета), соответствующие лучшему результату, соединены пунктирной линией. Важно уяснить, что полученная гиперболическая зависимость (пунктир на рис. 56) отображает взаимосвязь между наибольшими, рекордными величинами силы и скорости: чем выше максимальная сила, тем ниже максимальная скорость. В то же время при непредельных величинах силы и скорости имеет место иная зависимость между ними: чем больше сила, тем больше скорость вылета снаряда и дальность его полета.
Вопросы для самоконтроля знаний
1) Что такое корреляционное поле и как его построить?
2) Какие зависимости называются гиперболическими?
Примечание. Если затрудняетесь ответить на эти вопросы, обратитесь к учебной и справочной литературе по математической статистике или спортивной метрологии и элементарной математике.
3) В чем сходство и различие между графиками на рис. 56 и кривой Хилла (см. рис. 14).
Взаимосвязь между демонстрируемой силой и быстротой столь неразрывна, что порой трудно провести четкие границы между силовыми, скоростно-силовыми и скоростными качествами, а также и упражнениями, требующими проявления этих качеств. Однако с уверенностью можно сказать, что, например, жим штанги и подтягивание на перекладине — силовые упражнения; толкание ядра, метание диска, копья и мяча — скоростно-силовые, а удары в настольном теннисе — скоростные (рис. 57). Какие же закономерности характерны для упражнений этих трех типов?
Сила тяги мышцы зависит в основном от ее поперечника. Ведь количество мышечных волокон к концу первого года жизни достигает максимума и в дальнейшем почти не меняется. Взрослый спортсмен гораздо сильнее годовалого младенца из-за гипертрофии мышц. В результате физических тренировок поперечник мышечного волокна может увеличиться в несколько десятков раз.
Для того чтобы в полной мере проявить силовые качества, нужна эффективная техника движений.
Эффективность техники выполнения силовых упражнений в значительной мере зависит от величины углов в суставах. При оптимальных суставных углах сила тяги мышц используется наиболее полно. Например, для удержания одного и того же груза при оптимальном угле в локтевом суставе мышца должна развить значительно меньшую силу, чем при других величинах суставного угла (см. рис. 28).
Докажите, что оптимальный угол в локтевом суставе при удержании груза согнутой рукой (см. рис. 28) близок к 80°.
Скоростные качества в чистом виде проявляются в том случае, когда даже очень высокие ускорения возникают без значительных мышечных усилий. Согласно второму закону Ньютона это возможно, когда перемещаемая масса незначительна.
Задание для самоконтроля и закрепления знаний
Докажите, что одна и та же сила вызывает тем большее ускорение, чем меньше перемещаемая масса. Для иллюстрации воспользуйтесь, например, сведениями о массе спортивных мячей. Вес мяча для настольного тенниса — 2,4 г, для тенниса — 57 г, для хоккея с мячом — 60 г, волейбольного — 270 г, футбольного — 450 г, баскетбольного — 650 г.
Увеличение внешних сил, которые приходится преодолевать за счет силы мышечной тяги, приводит к удлинению латентного периода двигательной реакции и к уменьшению скорости (как максимальной скорости одиночного движения, так и максимального темпа циклических движений).
БИОМЕХАНИКА УСТОЙЧИВОСТИ
Устойчивость иногда рассматривают как самостоятельное двигательное качество. Это имеет смысл, поскольку биомеханические механизмы устойчивости отличаются от тех, которые обеспечивают высокую выносливость, силу, быстроту, гибкость и ловкость.
В основе устойчивости, как и вообще в основе координации движений, лежит принцип обратной связи. Отклонение от устойчивого положения вызывает действия, направленные на ликвидацию отклонения.
Ортоградную (вертикальную) позу человека и устойчивость в других позах обеспечивают три цепи обратной связи:
1) замыкающаяся через центр равновесия во внутреннем ухе;
2) замыкающаяся через зрительный анализатор и связанная с внешними ориентирами;
3) кинестетическая (основанная на ощущениях положения своего тела в пространстве), она замыкается через проприорецепторы мышц.
Все три названные системы стабилизации позы действуют одновременно, и отклонения позы от избранной обнаруживаются и устраняются тем быстрее, чем лучше состояние нервной системы. Функционирование стабилизирующих систем проявляется в треморе (непроизвольных колебаниях) звеньев тела. Частота тремора тем выше и, следовательно, амплитуда тем меньше, чем лучше физическая, техническая, а также и психологическая подготовленность человека.
Почему снижение частоты тремора закономерно приводит к увеличению амплитуды и делает тремор видимым (как это имеет место при эмоционально-возбужденном состоянии и некоторых заболеваниях)?
Но устойчивость определяется и чисто механическими факторами. Так, выход вертикальной проекции общего центра масс тела за пределы площади опоры приводит к падению. Общее правило гласит: тело сохраняет устойчивое положение при условии, что сумма действующих на него сил равна нулю и сумма их моментов тоже равна нулю.
1) В каких видах спорта или разновидностях физических упражнений устойчивость особенно сильно влияет на результативность двигательной деятельности?
2) Как надо изменить позы спортсменов, изображенных на рис. 19, 21, 34, 36, чтобы вывести их из устойчивого положения?
Биомеханика не только контролирует двигательные качества (см. в главе 3) и изучает их закономерности, но ищет пути их совершенствования. Важную роль здесь играют биомеханические тренажеры.
Биомеханические тренажеры
Тренажером называется техническое приспособление, позволяющее в искусственно созданных условиях совершенствовать технико-тактическое мастерство и развивать двигательные качества.
При конструировании и подборе тренажеров для развития двигательных качеств и технической подготовки нужно стремиться к тому, чтобы выполняемое на тренажере и основное соревновательное упражнение были одинаковыми по топографии работающих мышц, относительной мощности и характеру внешнего сопротивления. Внешнее сопротивление может задаваться силами неодинаковой физической природы. И в зависимости от этого разные тренажеры пригодны для освоения различных спортивных движений (табл. 10).
Контрольные вопросы
1. Назовите основные факторы выносливости, приведите примеры.
2. Из каких фракций состоит механическая работа, совершаемая человеком при выполнении физических упражнений?
3. Какими способами можно повысить экономичность двигательной деятельности?
4. Какие двигательные переключения могут быть использованы для повышения:
— экономичности двигательной деятельности?
— механической производительности? Приведите примеры.
5. В чем состоит принцип минимума энергозатрат?
8. По каким критериям выбирается тренажер для раз-вития скоростных и силовых качеств в конкретном виде спорта?
9. Какие условия обеспечивают устойчивость тела?
10. Решите чайнворд (рис.58).
1. Физическое качество, обеспечивающее возможность длительно выполнять физическую работу. 2. Величина, являющаяся функцией времени и расстояния. 3. Устройство для развития определенных физических качеств. 4. Один из факторов, определяющих выносливость. 5. Физическое качество, тесно связанное со скоростью. 6. Сохранение энергии при движениях.
Если вы правильно отгадаете значения слов, зашифрованных по горизонтали, в выделенной колонке по вертикали (7) получите название физического явления, объясняющего существование одной из внешних сил, действующих на человека при передвижении
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.004)
Читайте также: