Содержание биомеханики спорта ее теория и метод кратко

Обновлено: 04.07.2024

Лекция 1

Предмет и задачи биомеханики

1.1. Предмет биомеханики

Предмет науки – совокупность объектов или процессов, которые изучает данная наука.

Биомеханика двигательных действий изучает свойства и функции опорно-двигательного аппарата и двигательные действия человека с позиции классической механики (на основе понятий, принципов и законов классической механики).

За время своего развития классическая механика выработала широкий круг понятий, которые в настоящее время используются в биомеханике: перемещения, скорости и ускорения тела; силы, импульса силы, работы, мощности, энергии, ОЦТ (ОЦМ) и др.

Например, под скоростью тела понимается отношение пути (перемещения), пройденного телом ко времени за который этот путь пройден. В биомеханике изучаются скорости движения звеньев опорно-двигательного аппарата, а также скорость сокращения мышц человека. Одним из центральных в механике является понятие силы как количественной меры механического взаимодействия тел. В биомеханике двигательных действий анализируются силы, действующие на человека, а также силы, возникающие в его опорно-двигательном аппарате, например, силы тяги мышц, силы трения в суставах.

Кроме круга понятий в рамках классической механики установлены принципы (принцип относительности Галилея, принцип Д’Аламбера, принцип возможных перемещений) и законы движения материальных тел (законы Ньютона, законы сохранения энергии, количества движения (импульса) и другие.

Более подробно функционирование опорно-двигательного аппарата человека и биомеханика мышц описаны в книге:

На основе принципа Д’Аламбера и принципа возможных перемещений задачи динамики перемещения человека могут быть сведены к задачам статики.

Рис.1.1. Иллюстрация проявления третьего закона Ньютона Рис.1.2. Проявление третьего закона Ньютона в биомеханике (В.А. Петров, Ю.А. Гагин, 1974)

Закон сохранения энергии позволяет оценить энергопотери в мышцах при выполнении двигательных действий.

Существует большое разнообразие двигательных действий человека: бытовые, трудовые, оздоровительные (физические упражнения), спортивные и др. В настоящих лекциях с позиций биомеханики рассматривается выполнение человеком оздоровительных и спортивных двигательных действий.

1.2. Цели и задачи биомеханики двигательных действий

Цель биомеханики двигательных действий состоит с одной стороны, в повышении эффективности двигательных действий человека, а с другой – в предупреждении травм при выполнении двигательных действий и уменьшении их последствий.

Рассмотрим, как достигается первая цель – повышение эффективности двигательных действий человека.

Первая задача состоит в разработке биомеханических критериев и оценке двигательных действий спортсмена с точки зрения их эффективности в решении двигательной задачи. В качестве примера решения первой задачи можно привести правильную и неправильную траекторию движения штанги при выполнении тяжелоатлетического упражнения, рис.1.3. Траектория 1 с точки зрения биомеханики является оптимальной, а траектории 2 и 3 – нерациональными, характеризующими ошибочное выполнение двигательного действия.

Рис.1.3. Оптимальная (1) и нерациональные (2 и 3) траектории движения штанги при выполнении тяжелоатлетических упражнений (В.И.Фролов, 1980)

Второй задачей является разработка новых вариантов техники и оценка их эффективности. В качестве примера решения второй задачи можно привести историю изобретения прыжка в высоту способом Фосбери-флоп. Этот способ был изобретен в США. В 1968 году на Летних Олимпийских играх в Мексике Дик Фосбери с помощью нового способа выиграл золотую олимпийскую награду, установив новый олимпийский рекорд (2,24 метра), рис. 1.4. Основное преимущество новой техники прыжка заключается в том, что траектория общего центра масс спортсмена (ОЦМ) проходит под планкой, в то время как при способе перекидной – над планкой.

Рис.1.4. Техника движений спортсмена и траектория ОЦМ при переходе через планку прыжком Фосбери-флоп

Третьей задачей является моделирование новых двигательных действий и оценка возможности их выполнения спортсменом. Так, например, компьютерная программа, моделирующая полетную фазу при выполнении гимнастических упражнений, позволяет на основе данных ведущих спортсменов мира задать основные биомеханические характеристики движения, после этого оценить, возможно ли в принципе его выполнить, рис.1.5.

Рис.1.5. Компьютерная программа, моделирующая полетную фазу при выполнении гимнастических упражнений (разработчик В.П. Аксенов)

Четвертой задачей является разработка биомеханически целесообразных тренажеров для занятий физической культурой и спортом. Примером решения этой задачи может являться конструирование различных гребных тренажеров, позволяющих имитировать движения гребца на суше, рис.1.6.

Рис. 1.6. Гребной тренажер

Пятой задачей является разработка и улучшение снаряжения спортсмена, повышающего эффективность двигательных действий. В качестве примера решения этой задачи можно привести использование специальных маек в пауэрлифтинге, рис.1.7. или гидрокостюмов в плавании, рис.1.8.

Рис.1.7. Использование специальной майки в пауэрлифтинге

Рис. 1.8. Применение гидрокостюмов в плавании

Не менее важной целью биомеханики является предупреждение травм при выполнении двигательных действий и уменьшение их последствий.

Поэтому шестой задачей, которую помогает решить биомеханика, является оценка правильности существующей техники и выявление ошибок, которые могут привести к травмам. В качестве примера можно привести изучение вопросов профилактики травм позвоночника при выполнении приседания со штангой на плечах посредством компьютерной программы Spine, разработанной на кафедре биомеханики НГУ им. П.Ф. Лесгафта (разработчик Г.А. Самсонов). Эта программа позволяет оценить давление на межпозвонковые диски при выполнении силовых упражнений, рис.1.9. Использование программы Spine позволяет оценить технику выполнения силового упражнения с этих позиций и установить предельное значение массы штанги, превышение которого может привести к травмам позвоночника (например, грыже межпозвонкового диска).

Рис.1.9. Пользовательский интерфейс компьютерной программы Spine (разработчик Г.А. Самсонов)

Современный инвентарь, используемый в футболе и хоккее, а также в боксе, легкой атлетике и велоспорте также использует знания, накопленные биомеханикой. Он позволяет уменьшить возможности получения спортсменами тяжелых травм и решить седьмую задачу, стоящую перед биомеханикой двигательных действий, рис.1.10.

Рис.1.10. Примеры защитного снаряжения, используемые в хоккее и боксе

Рекомендуемая литература

2. Петров, В.А. Механика спортивных движений / В.А.Петров, Ю.А. Гагин .- М.: Физкультура и спорт, 1974.- 232 с.

Главная задача биомеханики-овладеть знаниями основных общих закономерностей строения двигательного аппарата и выполнения движений.

Предмет науки – совокупность объектов или процессов, которые изучает данная наука.

Объектом познания биомеханики являются двигательные действия как системы взаимно связанных активных движений и положений тела че Задачи:

Общая: оценка эффективности приложения сил для более совершенного достижения поставленной цели.

1)изучение и объяснение самих движений человека в той или иной области

2)изучение и объяснение движений физических объектов, перемещаемых человеком

3)результатов решения двигательной задачи

4)условий, в которых они осуществляются

5)развития движений человека в результате обучения и тренировки.

2) Содержание биомеханики спорта (теория биомеханики спорта, метод биомеханики спорта).

Современная теория биомеханики имеет в своей основе системно-структурный подход к рассмотрению явлений и процессов (как конкретизацию диалектико-материалистического понимания):субстрата движений(тело человека), самих процессов движения (двигательные действия) и их развития.

Системно-структурный подход представляет собой принцип научного познания целостности сложных объектов и процессов, исходя из взаимодействия элементов, из которых они состоят.

Для изучения двигательных действий опорно-двигательный аппарат рассматривают как биомеханическую систему.

Для теории биомеханики большое значение имеет рассмотрение движений человека как систем движений. Рассматриваются особенности движений и их взаимосвязи, влияющие на эффективность двигательных действий.

В процессе обучения двигательным действиям происходит перестройка систем, возникают их новые особенности. Закономерности управления движениями накладывают особый отпечаток на сами движения. Только человек, в отличие от всех других существ может активно познавать законы природы и правильно их применять, управляя движениями.

Метод биомеханики-системный анализ и системный синтез движений на основе их количественных характеристик, в частности кибернетическое моделирование движений.

-это способ исследования, путь познания закономерностей в биомеханике.

Рассматривая сложное двигательное действие как систему движений, необходимо установить её состав. для этого используют количественные характеристики. Чтобы установить состав системы используют системный анализ. (Расчленение системы на отдельные части)

В понятие системы один её структура как закон взаимодействия элементов в системе.

Для выявления структуры системы используют системный синтез-выявление причин целостности системы.

Системный анализ и системный синтез неразрывно связаны между собой и взаимно дополняются в системно-структурном исследовании.

Количественные характеристики движений позволяют строить модели системы движений.

Закономерности, устанавливаемые при изучении движений имеют статистический характер ( вероятностный). Он обусловлен зависимостью следствий от многих причин.

Используют методы наблюдения, эксперимента, лабораторного эксперимента и тд.

3) Кинематические характеристики движений человека (пространственные, временные и пространственно-временные).

пространственные характеристики( координаты, траектории) - можно измерять , а результаты измерения записывать по ходу исполнения движения как непрерывно, так и в отдельные и моменты времени.(дискретно) Определения этих характеристик сводиться к измерению расстояния . Измерения расстояний производиться непосредственным путем и замерами на уменьшенных( масштабно) изображениях( материалы фоторегистрации). Пространственные характеристики позволяют определить каково исходное и конечное положения при движении какова между ними разница насколько они изменились и через какие промежуточные положения выполнилось движение.

Временные характеристики- момент времени, длительность движения, темп,и ритм) можно измерять и фиксировать, отмечая нужные моменты времени и определяя соответствующие его промежутки. Момент времени это временная мера положения точки, тела и системы. Момент времени определяют промежутком времени до него начала отсчета. длительность движений- это временная мера которая измеряется разностью моментов времени окончания и начала движения. темп- это временная мера повторности движении. Он измеряется количеством движении, повторяющихся в единицу времени. Ритм – это временная мера соотношения частей движения. Определяется по соотношению промежутков времени..

(используют механические и электросекундомеры)

Пространственно-временные (скорости и ускорения) – определяют как изменяются положения и движения тела человека во времени, как быстро человек изменяет свои положения ( скорость) и движение( ускорение)

4) Динамические характеристики движений человека (инерционные и силовые характеристики).

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Лекция № 1 Тема 1.1. Предмет, задачи спортивной биомеханики. История развития биомеханики.(2 ч.)

Биомеханика – это наука о законах механического движения в живых организмах.

Биомеханика - свежая наука, она возникла на стыке биологии – науки о жизни и механики-науки о механическом движении материальных тел и происходящих при этом взаимодействиях между телами. Термин биомеханика составлен из двух греческих слов bios – жизнь и mechanic – наука о машинах. Эта наука характеризуется применением основных принципов механики.

За время своего развития классическая механика выработала широкий круг понятий , которые в настоящие время используются в биомеханике: перемещения, скорость и ускорение тела, сила, импульс силы, работа, мощность, энергия, общий центр тяжести и так далее, с этими понятиями будем знакомиться в дальнейшем по изучению курса.

Биомеханика спорта – изучает движения человека в процессе физических упражнений.

Она рассматривает двигательные действия спортсмена как системы взаимо связаных активных движений, при этом исследует механические и биологические причины движений и зависящие от них особенности двигательных действий в различных условиях.

Цель, задачи биомеханики двигательных действий

1. Повышение эффективности двигательных действий человека.

2. Предупреждение травм при выполнении двигательных действий и уменьшение их последствий.

Задачи биомеханики спорта делятся на общие и частные, и задачи которые относятся к определенной цели. Целевые задачи представлены на слайде.

1. Общие – раскрывают физико математические закономерности движений

2. Частные – изучает технику выполнения двигательных действий в различных видах спорта

Метод работы биомеханики спорта

1. Системный анализ это разложение одного целого на отдельные части

2. Системный синтез это способ выявления взаимосвязи частей в системе, закономерностей их воздействия.

Понятия системный анализ и синтез представлены на слайде, их нужно записать в тетрадь

А сейчас мы с вами посмотрим наглядно, чем занимается биомеханика и какие задачи ставят современные ученые перед собой(11:24)

История развития биомеханики

Биомеханика — одна из самых старых ветвей биологии. Ее истоками были работы Аристотеля и Галена, посвященные анализу движений животных и человека. Но только благодаря работам одного из самых блистательных людей эпохи Возрождения — Леонардо да Винчи (1452—1519) — биомеханика сделала свой следующий шаг. Леонардо особенно интересовался строением человеческого тела (анатомией) в связи с движением. Он описал механику тела при переходе из положения сидя к положению стоя, при ходьбе вверх и вниз, при прыжках и, по-видимому, впервые дал описание походок.

А сейчас посмотрим подробный вклад Леонардо да Винчи (видеоролик) ( 14 мин)

Р. Декарт (1596—1650) создал основу рефлекторной теории, показав, что причиной движений может быть конкретный фактор внешней среды, воздействующий на органы чувств. Этим объяснялось происхождение непроизвольных движений.

Первые шаги в подробном изучении биомеханики движений были сделаны лишь в конце XIX столетия немецкими учеными Брауном и Фишером (V. Braune, О. Fischer), которые разработали совершенную методику регистрации движений, детально изучили динамическую сторону перемещений конечностей и общего центра тяжести (ОЦТ) человека при нормальной ходьбе.

К.Х. Кекчеев (1923) изучал биомеханику патологических походок, используя методику Брауна и Фишера.

Большой вклад в познание взаимодействия уровней регуляции движений внес Н.А. Бернштейн (1880— 1968). Им дано теоретическое обоснование процессов управления движениями с позиций общей теории больших систем. Исследования Н.А. Бернштейна позволили установить чрезвычайно важный принцип управления движениями, общепризнанный в настоящее время. Нейрофизиологические концепции Н.А. Бернштейна послужили основой формирования современной теории биомеханики движений человека.

Идеи Н.М. Сеченова о рефлекторной природе управления движениями путем использования чувствительных сигналов, получили развитие в теории Н.А. Бернштейна о кольцевом характере процессов управления.

М.Ф. Иваницкий (1895—1969) разработал функциональную (динамическую) анатомию применительно к задачам физкультуры и спорта, т. е. определил связь анатомии с физкультурой.

Все виды спорта тесно связаны с движением тел. В некоторых видах основным движущим объектом является спортсмен, в котором сочетаются различные формы перемещающих объектов, как, например кости и мышцы.Все достижения ученых опираются на другие науки , поэтому биомеханика опирается на несколько наук. Которые вы ведете на слайде, давайте попробуем провести параллель между ними.

Биомеха́ника — раздел естественных наук, изучающий на основе моделей и методов механики механические свойства живых тканей, отдельных органов и систем, или организма в целом, а также происходящие в них механические явления.

Биомеханические исследования охватывают различные уровни организации живой материи: биологические макромолекулы, клетки, ткани, органы, системы органов, а также целые организмы и их сообщества.

Чаще всего объектом исследования этой науки является движение животных и человека, а также механические явления в тканях, органах и системах. Под механическим движением понимается движение всей биосистемы в целом, а также движение отдельных частей системы относительно друг друга — деформация системы. Все деформации в биосистемах связаны с биологическими процессами, которые играют решающую роль в движениях животных и человека. Это сокращение мышцы, деформация сухожилия, кости, связок, фасций, движения в суставах.

Отдельным направлением биомеханики является биомеханика дыхательного аппарата, его эластичное и неэластичное сопротивление, кинематика (то есть геометрическая характеристика движения) и динамика дыхательных движений, а также другие стороны деятельности дыхательного аппарата в целом и его частей (лёгких, грудной клетки); биомеханика кровообращения изучает упругие свойства сосудов и сердца, гидравлическое сопротивление сосудов току крови, распространение упругих колебаний по сосудистой стенке, движение крови, работу сердца и др.

Биомеханика человека — наука комплексная, она включает в себя самые разнообразные знания других наук, таких как: механика и математика, функциональная анатомия и физиология, возрастная анатомия и физиология, педагогика и теория физической культуры.

Содержание

Биомеханика человека — составная часть прикладных наук, изучающих движение человека

Движения частей тела человека представляют собою перемещения в пространстве и времени, которые выполняются во многих суставах одновременно и последовательно. Движения в суставах по своей форме и характеру очень разнообразны, они зависят от действия множества приложенных сил. Все движения закономерно объединены в целостные организованные действия, которыми человек управляет при помощи мышц. Учитывая сложность движений человека, в биомеханике исследуют и механическую, и биологическую их стороны, причём обязательно в тесной взаимосвязи.

Поскольку человек выполняет всегда осмысленные действия, его интересует, как можно достичь цели, насколько хорошо и легко это получается в данных условиях. Для того чтобы результат движения был лучше, и достичь его было бы легче, человек сознательно учитывает и использует условия, в которых осуществляется движение. Кроме того, он учится более совершенно выполнять движения. Биомеханика человека учитывает эти его способности, чем существенно отличается от биомеханики животных.

Таким образом, биомеханика человека изучает, какой способ и какие условия выполнения действий лучше и как овладеть ими. Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели. Всякое изучение движений, в конечном счете, направлено на то, чтобы помочь лучше выполнять их. Прежде, чем приступить к разработке лучших способов действий, необходимо оценить уже существующие. Отсюда вытекает общая задача биомеханики, сводящаяся к оценке эффективности способов выполнения изучаемого движения. Биомеханика исследует, каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести рабочее применение. Рабочий эффект измеряется тем, как используется затраченная энергия. Для этого определяют, какие силы совершают полезную работу, каковы они по происхождению, когда и где приложены. То же самое должно быть известно о силах, которые производят вредную работу, снижающую эффективность полезных сил. Такое изучение дает возможность сделать выводы о том, как повысить эффективность действия. При решении общей задачи биомеханики возникают многочисленные частные задачи, не только предусматривающие непосредственную оценку эффективности, но и вытекающие из общей задачи и ей подчиненные.

Метод биомеханики — системный анализ и системный синтез движений на основе количественных характеристик, в частности кибернетическое моделирование движений. Биомеханика, как наука экспериментальная, эмпирическая, опирается на опытное изучение движений. При помощи приборов регистрируются количественные характеристики, например траектории скорости, ускорения и др., позволяющие различать движения, сравнивать их между собой. Рассматривая характеристики, мысленно расчленяют систему движений на составные части — устанавливают её состав. В этом — суть системного анализа.

Система движений как целое — не просто сумма её составляющих частей. Части системы объединены многочисленными взаимосвязями, придающими ей новые, не содержащиеся в её частях качества (системные свойства). Необходимо представлять это объединение, устанавливать способ взаимосвязи частей в системе — её структуру. В этом — суть системного синтеза. Системный анализ и системный синтез неразрывно связаны друг с другом, они взаимно дополняются в системно-структурном исследовании.

При изучении движений в процессе развития системного анализа и синтеза в последние годы все шире применяется метод кибернетического моделирования — построение управляемых моделей (электронных, математических, физических и др.) движений и моделей тела человека.

Клиническая биомеханика

Клиническая (медицинская) биомеханика является составной частью медицинских наук: ортопедии, травматологии, протезирования, (реабилитологии (лечебной физкультуры), педиатрии, физиологии и мн. других.

Клиническая биомеханика — научное направление, в котором с позиций механики и общей теории управления с помощью специализированных методов исследования изучается двигательная активность человека в норме и патологии.

Основные разделы:

Биомеханика нормальной и патологической ходьбы.
Биомеханика скелетной травмы
Биомеханика крупных суставов.
Биомеханика позвоночника
Биомеханика стопы

Изучаемые явления:

Ходьба человека — филогенетически древняя хорошо автоматизированая и цикличная локомоция. Изучение анализа ходьбы удобно тем, что в её осуществлении участвует весь опорно-двигательный аппарат. Это дает возможность исследовать функцию любых его отделов, включая верхние конечности и позвоночник.
Основная стойка — положение и движения общего центра массы тела (при стоянии обследуемого на специальной платформе — метод стабилометрии).
Статические положения. Информация о конечных положениях позволяет оценить взаимоположение сегментов тела и определить амплитуду движений. Например, оценка формы позвоночника производится в трёх плоскостях — фронтальной, сагиттальной и горизонтальной. Оценивается наклон таза в сагиттальной и фронтальной плоскостях, наклон надплечий во фронтальной плоскости. Соотношение тазового и плечевого пояса оценивается во фронтальной и горизонтальной плоскостях. Кроме того, во фронтальной плоскости оценивается наклон надплечий относительно таза, а в горизонтальной — разворот надплечий относительно таза. Другим примером статического положения является лежачее положение.

Основные методы исследования:

ихнометрия — измерение пространственных характеристик шага;
подометрия — измерение временных характеристик шага;
гониометрия — измерение кинематических характеристик движений в суставах;
динамометрия — регистрация реакций опоры;
электромиография — регистрация поверхностной ЭМГ;
стабилометрия — регистрация положения и движений общего центра давления на плоскость опоры при стоянии.

Задачи и содержание спортивной биомеханики (биомеханика спорта)

Как самостоятельная научная дисциплина биомеханика физических упражнений обогащает теорию физического воспитания, исследуя одну из сторон физических упражнений— технику. Вместе с тем, биомеханика физических упражнений непосредственно используется в практике физического воспитания. Как учебный предмет биомеханика содержит главные положения учения о движениях, обобщённый и систематизированный опыт изучения общих объективных закономерностей. Объект познания биомеханики — двигательные действия человека как системы взаимно связанных активных движений и положений его тела. Задачами спортивной биомеханики являются:

изучение особенности техники выдающихся спортсменов;
определение рациональной организаций действий;
разработка методических приёмов освоения движений, методы технического самоконтроля и совершенствования техники.

Биомеханика физических упражнений делится на общую, дифференциальную и частную.

Общая биомеханика решает теоретические проблемы и помогает узнать, как и почему человек двигается. Этот раздел биомеханики очень важен для практики физического воспитания и спорта.
Дифференциальная биомеханика изучает индивидуальные и групповые особенности двигательных возможностей и двигательной деятельности. Изучаются особенности, зависящие от возраста, пола, состояния здоровья, уровня физической подготовленности, спортивной квалификации и т. п.
Частная биомеханика рассматривает конкретные вопросы технической и тактической подготовки в отдельных видах спорта и разновидностях массовой физкультуры. В том числе в оздоровительном беге и ходьбе, общеразвивающих гимнастических упражнениях, ритмической гимнастике на суше (аэробика) и в воде (акваробика) и т. п. Основной вопрос частной биомеханики — как научить человека правильно выполнять разнообразные движения или как самостоятельно освоить культуру движений.

Инженерная биомеханика

Составная часть медико-биологической науки Протезостроение

Спортивная биомеханика (Биомеханика спорта)

Спортивная биомеханика - раздел биомеханики, изучающий технику выполнения спортивных двигательных действий.

Биомеханика трудовых действий и рабочих поз

Составная часть науки эргономика (гигиена труда).

Теоретическая биомеханика

Теоретическая биомеханика — наука, основанная на применении математической методологии и математического аппарата.

Компьютерная биомеханика

Одним из ответвлений теоретической биомеханики является компьютерная биомеханика, компьютерное моделирование. Она интенсивно развивается, пополняя теоретическую биомеханику новыми знаниями.

Театральная биомеханика

История

История биомеханики неразрывно связана с историей техники, физики, биологии и медицины, а также с историей физической культуры и спорта. Многие достижения этих наук определяли развитие учения о движении живых существ.

Современную биомеханику нельзя представить без законов механики, открытых Архимедом, Галилеем, Ньютоном, без физиологии Павлова, Сеченова, Анохина, так как и без современных компьютерных технологий.

Истоки биомеханики

Биомеханика — одна из самых старых ветвей биологии. Её истоками были работы Аристотеля, Галена, Леонардо да Винчи.

Величайшим ученым-медиком античного времени (после Гиппократа) был Клавдий Гален (131—201 гг. н. э.). В соответствии с мировоззрением античного времени, Гален понимал целостность организма. Он писал:

Изучение нервов позволило Галену сделать вывод о том, что нервы по своей функциональной особенности делятся на три группы: те, что идут к органам чувств, выполняют функцию восприятия, идущие к мышцам ведают движением, а идущие к органам охраняют их от повреждения. Основной его труд — О назначении частей человеческого тела. Гален экспериментально показал, что конечность попеременно то сгибается внутренними, то разгибается наружными мышцами. Так, описывая пятую мышцу, самую большую, по его мнению, из всех мышц тела, приводящую бедро и состоящую из большой, средней и малой мышц, прикрепляющихся к внутренним и задним частям бедренной кости и нисходящей вниз почти до коленного сочленения, он, анализируя её функцию, писал:

Его успех как великого художника также немало зависит от биомеханической направленности его картин, — в них детально прорисована техника движения. Его наблюдения, очевидные в наши дни, в средние века были революционными. Например,

. Леонардо, безусловно, является основоположником функциональной анатомии, составной части биомеханики. Он не только описал топографию мышц, но и значение каждой мышцы для движения тела.

Возникновение биомеханики как науки

Рисунок из книги Дж. Борелли De motu animalium Система рычагов, схема прикрепления мышц при сгибании в суставе и при разгибании. Скелетно-мышечная схема двух человек, по-разному удерживающих различный груз.

Основателем науки биомеханики по праву считается Джованни Борелли, итальянский натуралист. Профессор университетов в Мессине (1649) и Пизе (1656). Помимо работ в области физики, астрономии и физиологии, он разрабатывал вопросы анатомии и физиологии с позиций математики и механики. Он показал, что движение конечностей и частей тела у человека и животных при поднятии тяжестей, ходьбе, беге, плавании можно объяснить принципами механики, впервые истолковал движение сердца как мышечное сокращение, изучая механику движения грудной клетки, установил пассивность расширения лёгких.

Современный этап развития биомеханики

Создателем теоретической основы современной биомеханики — учения о двигательной деятельности человека и животных можно по праву считать Николая Александровича Бернштейна (1896—1966)

В последние десятилетия уникальные исследования биомеханики и нейрофизиологии нормальной походки и ходьбы больных с различными заболеваниями опорно-двигательной и нервной системы провел А. С. Витензон. На основе этих исследований он выдвинул концепцию компенсации двигательных дефектов и регуляции мышечной деятельности при патологической ходьбе.

Биомеханика — наука о движениях человека. Да, да, каждое наше движение возможно благодаря работе сложных внутренних механизмов: костей, мышц, связок, нервных окончаний. В фитнесе биомеханика — основа основ. Эксперты World Class University объясняют, как увеличить эффективность самых простых упражнений, а главное, свести к минимуму риск травм, правильно применяя знания биомеханики.

Как биомеханика тела связана с фитнесом и спортом? Пожалуй, так же, как геометрия — с инженерным делом. Эта наука — краеугольный камень всего тренировочного процесса. Выполнять упражнения без понимания правильной техники движений не только неэффективно, но часто и опасно для здоровья.

Как научиться тренироваться технически правильно? Отработать и зафиксировать этот навык самостоятельно сложно. Особенно, если вы не изучали биомеханику и не имеете даже базовых представлений о взаимодействии между всеми элементами опорно-двигательного аппарата.

Почему же без тренера никак? Дело в том, что обычные движения человека являются эволюционными. Мы не задумываемся, как ходим, поднимаем руки и наклоняемся. Наш организм использует для этого силу тех мышц, что сильнее, и не задействуют те, что не нужны ему для выполнения этого движения. Никто ведь специально не напрягает пресс, чтобы поднять тяжелую вещь? Задача же фитнеса — сделать тело крепким и здоровым, обучить безопасному распределению нагрузки на мышцы.

Интересный факт! В фитнес-клубе люди, как правило, реже получают травмы, потому что следят за тем, какие мышцы напрягают во время подхода. Гораздо чаще мы получаем травмы в бытовых ситуациях. Например, поднимали диван, не следя за правильным положением позвоночника и не напрягая пресс — в итоге сорвали спину.

Движение созданных человеком машин осуществляется благодаря всевозможным рычагам внутри конструкции. Так же и с нашим телом: внутри у него сотни различных рычагов, представленные костями разной формы, размера и плотности. Их изучал еще Леонардо да Винчи, представляя человеческое тело сложным механизмом.

Чтобы привести рычаг в действие, нужно воздействие двух сил:

движущей силы (тяга мышц),
силы сопротивления (сила тяжести).

Да Винчи изучал, как функционирует человеческое тело, мышцы и кости. Движения он воссоздал на машине, ставшей прообразом робота

Рычаг первого рода представлен рычагом равновесия. В нем есть точка опоры, а по разные стороны от нее прилагаются силы, которые могут уравновешивать друг друга. Самый наглядный пример рычага первого рода — позвоночный столб.

Спереди от него — грудная клетка, брюшная полость и органы, которые под действием силы тяжести стремятся вниз. Чтобы их поддерживать, по другую сторону позвоночника есть мышцы, которые сокращаются и создают противодействие. Благодаря их работе человек не падает вперед.

Рычаг второго рода, в свою очередь, делится на два вида: рычаг скорости и рычаг силы.

В рычаге скорости есть точка опоры. Движущая сила воздействует рядом с этой точкой опоры, а сила тяжести — дальше от нее, что позволяет значительно ускорить движение этого рычага. Эволюция большую часть человеческих рычагов реализовала именно с таким механизмом, чтобы сделать нас быстрыми и ловкими, способными убегать, нападать и защищаться. Но где есть плюс, есть и минус — чтобы задействовать рычаг скорости, нужно потратить много энергии.

В рычаге силы и сила воздействия, и сила тяжести тоже располагаются по одну сторону от точки опоры. Однако движущая сила воздействует дальше от точки опоры, а силы тяжести — ближе. На движение такого рычага нужно меньше энергии, но и скорость будет ниже.

«Что нам дают знания о принципах работы рычагов внутри человеческого тела?

Понимая особенности рычагов, вы сможете принять оптимальное исходное положение, точно выбрать вес отягощения, темп выполнения упражнения и получить максимальный эффект от тренировочного воздействия"

Читайте также: