Биомеханические характеристики тела человека и его движений реферат

Обновлено: 05.07.2024

Длительность движения — это время, затраченное на его выполнение.

В технике физических упражнений большое значение имеет длительность от-

дельных частей, фаз, циклов, элементов движений или движений отдельных

частей тела. От длительности зависят практические достижения во многих

двигательных действиях. Длительность упражнения в целом определяет ве-

личину его воздействия (нагрузку).

Темп движения — это частота относительно равномерного повторения

каких-либо движений, например, шагов в беге, гребков в гребле, и т.п.

Пространственно-временные характеристики — это скорость и

ускорение. Они определяют характер перемещения тела и его частей в про-

странстве. От скорости движений зависят их частота (темп), величина нагруз-

ки в процессе выполнения упражнения, результат многих двигательных дей-

ствий (ходьбы, бега, прыжков, метаний и др.).

Скорость движения – это отношение длины пути, пройденного телом

(или какой-то частью тела) к затраченному на этот путь времени.

Изменение скорости в

единицу времени называют ускорением.

14. Эффекты воздействия физических упражнений.

В суперкомпенсаторной фазе следовой эффект упражнения выражается

не только в возмещении рабочих трат, но и в компенсации их ≪с избытком≫,

превышении уровня оперативной работоспособности над исходным уровнем.

В редукционной фазе следовой эффект упражнения теряется, если вре-

мя между занятиями слишком продолжительно. Чтобы этого не произошло,

необходимо проводить последующие занятия или в фазе относительной нор-

мализации, или в суперкомпенсаторной фазе. В таких случаях эффект преды-

дущих занятий будет ≪наслаиваться≫ на эффект последующих.

В результате возникает качественно новый эффект системного исполь-

зования упражнений — кумулятивный эффект. Он является, таким образом,

общим результатом интеграции (соединения) следовых эффектов регулярно

воспроизводимого упражнения (или системы различных упражнений).

Двигательная деятельность→Срочный эффект→Следовой эффект→Кумулятивный

Кумулятивный эффект упражнений лежит в основе повышения уровня

тренированности, сохранении и дальнейшем улучшении физической подготовленности. Но кумуляция эффекта упражнения может привести и к отрица-

тельным последствиям, если нарушаются закономерности физического вос-

питания, в частности, хронически допускаются чрезмерные нагрузки. Следствием этого могут быть перенапряжение, перетренированность и т.д.

В зависимости от того, в какой стадии отдыха будут выполняться на-

грузки, выделяют четыре основных варианта построения занятия.

Классификация физических упражнений.

Классификация физических упражнений — это разделение их на груп-

пы (классы) в соответствии с определенным классификационным признаком.

С помощью классификации учитель, преподаватель, тренер могут определять

характерные свойства тех или иных физических упражнений, их образова-

тельно-воспитательный потенциал, а следовательно, более целенаправленно и

эффективно подбирать те упражнения, которые в большей мере отвечают ре-

шению конкретных педагогических задач, индивидуальным и возрастным

особенностям занимающихся, характеру физкультурной деятельности и усло-

виям проведения занятий.

Классификация физических упражнений по признаку исто-

Рически сложившихся систем физического воспитания (гимнастика,

игра, туризм, спорт).По этой классификации физические упражнения делят-

ся на четыре группы: гимнастические упражнения, характеризующиеся

многообразием искусственно созданных движений и действий, эффектив-

ность которых оценивается избирательностью воздействия на строение и

функции организма, а также правильностью, красотой и координационной

сложностью всех движений; игровые упражнения, состоящие из естествен-

ных видов действий (бега, бросков и т. п.), которые выполняются в разно-

образных вариантах в соответствии с изменяющейся игровой ситуацией и

оцениваются по эффективности влияния на организм в целом и по конечному

результату действия (выше прыгнуть, точнее бросить и т. п.); туристические

физические упражнения, включающие ходьбу, бег, прыжки, преодоление пре-

пятствий, ходьбу на лыжах, езду на велосипеде, греблю в естественных при-

родных условиях, эффективность которых оценивается комплексным воздей-

ствием на организм и результативностью преодоления расстояния и препят-

ствий на местности; спортивные упражнения объединяют ту группу дей-

ствий, исполнение которых искусственно стандартизировано в соответствии с

Единой всесоюзной спортивной классификацией и является предметом спе-

циализации для достижения максимальных спортивных результатов.

Классификация упражнений по преимущественной целевой

направленности их использования. По этому признаку упражнения подраз-

деляются на общеразвивающие, профессионально-прикладные, спортивные,

восстановительные, рекреационные, лечебные, профилактические и др. В

свою очередь, в зависимости от значимости их в соответствующем виде физ-

культурной деятельности, они могут иметь различные разновидности. Напри-

мер, спортивные упражнения подразделяются на соревновательные, специ-

ально-подготовительные и общеподготовительные.

Соревновательные упражнения представляют собой двигательные дей-

ствия, которые являются предметом спортивной специализации и выполня-

ются в соответствии с правилами соревнований по данному виду спорта. Спе-

циально-подготовительные упражнения — это упражнения, представляющие

те или иные варианты соревновательного упражнения. Обязательным призна-

ком этих упражнений является существенное сходство с соревновательным

действием как по форме, так и по характеру проявления усилий. Общеподго-

товительные упражнения — это все остальные упражнения, включаемые в

спортивную тренировку и служащие, прежде всего, средствами общей подго-

Классификация упражнений по их преимущественному воздей-

ствию на развитие отдельных качеств (способностей) человека.По этому

признаку выделяют упражнения для развития скоростных, силовых, скорост-

но-силовых и координационных способностей, выносливости, гибкости, сен-

сорно-перцептивных, интеллектуальных, эстетических и волевых способно-

Классификация упражнений по преимущественному проявлению

определенных двигательных умений и навыков. Здесь обычно различают

акробатические, гимнастические, игровые, беговые, прыжковые, метательные

и другие упражнения.

5. Классификация упражнений по структуре движений. В этом слу-

чае упражнения подразделяются на циклические, ациклические и смешанные.

В группу циклических упражнений входят ходьба, бег, плавание, гребля,

передвижение на велосипеде и на лыжах, бег на коньках и др. Их характерны-

ми признаками являются закономерная последовательность, повторяемость и

связь самих циклов. К ациклическим упражнениям относятся: метания диска

и молота, толкание ядра, прыжки с места, гимнастические упражнения на сна-

рядах, рывок и толчок штанги и др. Здесь каждое упражнение представляет

собой законченное действие, а если оно будет многократно повторяться, то не

станет циклическим, так как повторение не вытекает из сущности самого дей-

2. Биомеханика движения человека
2.1. Биомеханические характеристики
2.1.1.Кинематические характеристики
2.1.2. Динамические характеристики
2.1.3. Энергетические характеристики
2.2.Биомеханическая характеристика выносливости
2.2.1 Утомление и его биомеханическое проявление
2.2.2 Факторы, характеризующие выносливость
2.2.3. количественная оценка экономичности двигательной деятельности
2.2.4. Способ измерения выносливости
2.3. Двигательный аппарат человека как биомеханическая система
2.3.1. Соединение звеньев тела
2.3.2. Степени свободы в биокинематических цепях
2.3.3. Звенья тела как рычаги и маятники

Работа содержит 1 файл

Курсач.docx

Термин биомеханика составл ен из двух греческих слов: Bios - жизнь и mexane - орудие. Механика - это раздел физики, изучающий механическое движение и механическое взаимодействие материальных тел. Отсюда понятно, что биомеханика - это раздел науки, изучающий двигательные возможности и двигательную деятельность живых существ.

Движение лежит в основе жизнедеятельности человека. Разнообразные химические и физические процессы в клетках тела, работа сердца и течение крови, дыхание, пищеварение и выделение; перемещение тела в пространстве и частей тела относительно друг друга; сложнейшая нервная деятельность, являющаяся физиологическим механизмом психики, восприятие и анализ внешнего и внутреннего мира - все это различные формы движения материи.

Основным условием жизни вообще является взаимодействие живого организма с окружающей средой. В этом взаимодействии существенную роль играет двигательная деятельность. Только передвигаясь, животное может находить себе пищу, защищать свою жизнь, производить потомство и обеспечивать его существование. Только при помощи разнообразных и сложных движений человек совершает трудовую деятельность, общается с другими людьми, говорит, пишет и пр. Определенным образом организованная двигательная деятельность является основой физического воспитания и основным содержанием спорта.

Наиболее элементарной формой движения материи является механическое движение, т.е. перемещение тела в пространстве. Закономерности механического движения изучаются механикой. Предметом механики как науки является изучение изменений пространственного расположения тел и тех причин, или сил, которые вызывают эти изменения.

Вскрывая и описывая условия, необходимые для осуществления того или иного механического движения, механика является важной теоретической основой техники, в особенности техники построения разнообразных механизмов. Механическая точка зрения может быть использована и при изучении механических движений человека.

Двигательная деятельность человека практически осуществляется при участии всех органов тела. Однако непосредственным исполнителем функции движения является двигательный аппарат, состоящий из костей, скелета, связок и мышц с их иннервацией и кровеносными сосудами. С механической точки зрения, двигательный аппарат совмещает в себе рабочую машину и машину-двигатель.

Устройство двигательного аппарата является предметом изучения анатомии. Изучение двигательного аппарата как машины-двигателя производится, главным образом, биохимией и физиологией. Изучение его как рабочей машины является задачей особой научной дисциплины - биомеханики.

2.Биомеханика движения человека

2.1. Биомеханические характеристики

Специфической особенностью биомеханики являются биомеханические характеристики движений. Это показатели количественной оценки, описания и анализа механического состояния в результате двигательной деятельности. Все биомеханические характеристики делятся на кинематические, динамические и энергетические.

2.1.1.Кинематические характеристики

Кинематические характеристики отражают движение тела и его частей в пространстве и их изменение во времени, т.е. дают внешнюю картину (форму, характер) двигательной деятельности. К ним относят пространственные, временные, пространственно - временные характеристики. Все перемещения тела можно измерить только базируясь на сравнении положения какого-либо тела или точки отсчета, т.е. все движения рассматриваются как относительные, поэтому необходимо выбрать системы отсчеты расстояний и времени. Система отсчета (расстояния) - условно выбранное твердое тело (точка), относительно которого определяют положение других тел в разные моменты времени. Наиболее популярной системой отсчета является прямоугольная система координат, в которой положение материальной точки в пространстве описывается ее координатами на трех взаимно перпендикулярных осях (вертикальной и двух горизонтальных - поперечной и продольной) (рис.1).

Самой простейшей системой отсчета является естественный способ описания движения, когда за исходную точку принимают точку на известной траектории перемещения (километровый указатель на дороге) (рис.1).

В векторном способе отсчета расстояний положение точки определяют радиус-вектором R (рис.1), проведенным из центра данной системы координат к интересующей точке (используется в навигации, ориентировании и т.д.). Как частный случай векторного способа выделяют способ полярных координат, когда расстояние определяют длинной вектора, а направление - углом между вектором и принятым исходным направлением (полярная ось) (рис.1) (используется в парусном спорте и в спортивном ориентировании).

Используя несложные вычисления можно легко переходить от способа прямоугольных координат к полярному и наоборот. Зная координаты точки можно определить вектор и угол:

В систему отсчета времени входят определение начала движения и единицы отсчета продолжительности движения. За единицу отсчета времени принимают секунду, минуту, час, долю секунд и т.д.).

К пространственным характеристикам, определяющим положение тела и его частей в пространстве, относят координаты точки - это пространственная мера местоположения точки относительно точки отсчета. Рис.1 Способы отсчета расстояний: а) прямоугольных координат, б) естественный, в) векторный, г) полярный.

Перемещение тела (точки) - это расстояние по прямой между начальным и конечным положением тела. Линейное перемещение измеряется в единицах длины (метрах). Угловое перемещение угол поворота тела или его частей (при вращательных движениях) измеряется в градусах. Элементарное перемещение - это такое перемещение точки, при котором расстояние между конечным и начальным положением тела стремится к нулю.

Траектория - это множество точек пространства через которые последовательно проходит тело во время движения в данной системе координат.

Временные характеристики раскрывают движение во времени. К ним относится момент времени, длительность, темп и ритм движения.

Момент времени - это временная мера положения точки тела в принятой системе отсчета времени. Это промежуток времени стремящийся к нулю. Например, момент старта и др.

Длительность движения - это временная мера, определяемая разностью времен окончания и начала движения.

Темп движения - это временная мера повторения движений. Измеряется количеством повторяемых движений в единицу времени.

Например, количество шагов в секунду отображает количественную сторону движения.

Ритм движения - это временная мера соотношения частей движения. Величина безразмерная, характеризует качественную сторону структуры движения, например, в отношение времени фазы опоры ко времени фазы полета в беге.

Пространственно - временные характеристики позволяют оценить движение тела одновременно в двух системах отсчета (в пространстве и во времени), к ним относятся скорость и ускорение. Скорость показывает, как быстро изменяются координаты тела и его материальных точек.

Скорость равна отношению перемещения тела к промежутку времени, за который это перемещение произошло:

Ускорение характеризует быстроту изменения скорости:

Средняя скорость - это такая скорость, с которой тело при равномерном движении за какое-то время прошло бы все перемещение:

Мгновенная скорость - это перемещение тела за промежуток времени, стремящийся к нулю. Это перемещение в данный момент времени.

2.1.2. Динамические характеристики

Все движения человека изменяются по величине, направлению и скорости. Причиной этих изменений являются действующие на биосистему внешние и внутренние силы. Для анализа механизма движений биосистемы исследуют динамические характеристики, к ним относят инерционные характеристики (свойства тела человека и др. тел)

Инертность - это свойство тела или его частей сохранять свое внутреннее состояние, состояние движения или состояние покоя. Под инерцией внутреннего состояния системы подразумевается напряжение мышц (упругие деформации мышц), температура тела и т.п. Инерция покоя оценивается массой тела, измеряемой отношением величины приложения силы к вызываемому им ускорению:

Инерция движения тела определяется величиной силы необходимой для остановки тела и направленной противоположно движению:

Сила - это мера механического действия одного тела на другое. Числено определяется произведением массы тела на его ускорение, вызванное данной силой.

При вращательном движении инертность тела определяется моментом инерции, равным произведению массы тела на квадрат радиуса вращения.

Действие силы определяется моментом силы, равным произведению величины силы на ее плечо:

Ускорение, приобретенное телом, прямо пропорционально действующей силе и обратно пропорционально его инертности:

Поскольку ускорение есть изменение скорости в единицу времени:

Значит, изменение скорости тела зависит от величины силы и времени ее действия (t). Следовательно, можно выделить биомеханические характеристики:

- импульс момента силы:

где ∆t = t_к – t_н - интервал времени от начала до окончания действия силы;

- средние величины силы вращающего момента.

Импульс силы - это мера воздействия силы на твердое тело за данный промежуток времени (в поступательном движении).

Импульс момента силы - это мера воздействия момента силы относительно данной оси за данный промежуток времени (во вращательном движении)

Вследствие воздействия импульса силы или момента силы тело изменяет свое движение или состояние. Эти изменения определяются количеством движения и кинетическим моментом.

Количество движения - это мера поступательного движения, она определяется произведение массы тела на его скорость:

Кинетический момент - это мера вращательного движения, она определяется произведением момента инерции тела относительно оси вращения на его скорость.

2.1.3. Энергетические характеристики

Энергетические характеристики показывают, как изменения скорости движения и положения тела изменяют его энергетическое состояние. При движениях тело совершает работу. Механическая работа равна произведению силы на перемещение:

Для оценки силы определяют ее мощность, характеризующую быстроту выполнения работы. Мощность силы - это мера эффективности работы, т.е. быстроты выполнения работы, определяется следующим образом:

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, причем обязательно в тесной взаимосвязи.

Введение
1 . Биомеханические характеристики как понятие
2 . Кинематические характеристики
3 . Динамические характеристики
4 . Распределение масс частей тела
Заключение
Литература

Файлы: 1 файл

к.р. биомеханика.doc

Федеральное агентство по образованию РФ

Тольяттинский государственный университет

Факультет физической культуры и спорта

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Студента группы АФКз - 201

Преподаватель: Джалилов А.А.

Регистрационный номер_________ дата ______________________

1 . Биомеханические характеристики как понятие

2 . Кинематические характеристики

3 . Динамические характеристики

4 . Распределение масс частей тела

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.

1 . Биомеханические характеристики как понятие

Наблюдая движения человека, можно заметить, что многие их особенности все время изменяются. Изменяется положение звеньев тела, скорости движения и многое другое. Особенности (или признаки) движения позволяют разделить сложное движение на составные части, заметить, как они влияют одна на другую, как помогают достичь цели. Для этого и изучают характеристики движений человека.

Характеристики движений человека - это те особенности, или признаки, по которым движения различаются между собой.

Различают качественные и количественные характеристики.

Качественные характеристики - характеристики, описываемые только словами и не имеющие точной количественной меры (например: напряженно, свободно, плавно, мягко и др.).

Количественные характеристики - характеристики, которые измеряют или вычисляют, они имеют количественную меру.

Педагогу при проведении урока нечем и некогда измерять и регистрировать количественные характеристики. Ему приходится пользоваться качественными характеристиками, он проводит качественный биомеханический анализ движений каждого ученика.

Изучая движения с помощью измерительной и записывающей аппаратуры, получают количественные характеристики. Их обрабатывают, проводят вычисления для количественного биомеханического анализа. Конечно, затем должен следовать и качественный анализ, чтобы понять законы движения и использовать их в физическом воспитании. Хорошо владея навыками количественного анализа, в повседневной практической работе можно с успехом пользоваться только качественным анализом.

Вся сложность взаимосвязи характеристик, используемых для изучения движений человека, отражена в схеме.

Из нее видно, что наиболее важными являются те из них, которые характеризуют изменения положения тела и движения. К ним относятся кинематические и динамические характеристики. При этом следует отметить тот факт, что движения человека и предметов, перемещаемых им, можно заметить и измерить, только сравнивая их положения с положением выбранного для сравнения тела (тело отсчета) . Поэтому все движения человека в биомеханике рассматриваются как относительные .

Движение выражается в изменении с течением времени взаимного положения тел. Его можно наблюдать и отсчитывать только относительно других реальных тел (например, при прыжках в длину - относительно бруска) или условных (например, в старте яхт - относительно линии створа).

В зависимости от условий задачи, стоящей при изучении двигательного действия, выбирается та или иная система отсчета. Принято выделять:

- инерциальную систему отсчета (Земля, дорожка, лыжня) - движения их в данной системе незаметны при измерениях, т.е. изменениями скорости, ускорениями при решении данной задачи можно пренебречь;

- неинерциальная система отсчета - движущееся тело (скользящая лыжа, раскачивающиеся кольца), движение которого происходит с заметным ускорением, существенно влияющим на отсчет расстояния;

- соматическая система отсчета (тело человека) - движение звеньев рассматривается относительно туловища.

2 . Кинематические характеристики

Наблюдая сам факт движений, их внешнюю картину, различают пространственную форму (рисунок, узор) движений и их характер (изменение во времени - быстрее, чаще и т.п.).

Количественные характеристики, раскрывающие форму и характер движений, называются кинематическими. Они описывают движения в пространстве и во времени. Соответственно различают характеристики:

Пространственные характеристики позволяют определить, каково исходное и конечное положения при движении (координата), какова между ними разница, насколько они изменились (перемещение) и через какие промежуточные положения выполнялось движение (траектория), т.е. пространственные характеристики в целом определяют пространственную форму движений человека.

Координата точки — это пространственная мера местоположения точки относительно системы отсчета.

С точки зрения механики описать движение - это значит определить положение в любой момент времени, определить координаты опознавательных точек тела, по которым изучают ход движения в пространстве.

По координатам определяют, где находится изучаемая точка относительно начала отсчета, измеряя ее линейные координаты. Положение точки на линии, определяет одна координата, на плоскости - две, в пространстве - три.

Изучая движение нужно определить:

1) начальное положение, из которого движение начинается;

2) конечное положение, в котором движение заканчивается;

3) ряд мгновенных промежуточных положений, которые принимает тело при выполнении движения.

Перемещение точки - это пространственная мера изменения местоположения точки в данной системе отсчета.

Перемещение - величина векторная. Она характеризуется численным значением (модулем) и направлением, т.е. определяет размах и направление движения. Если после движения точка вернулась в исходное положение, перемещение равно нулю. Таким образом, перемещение есть не само движение, а лишь его окончательный результат - расстояние по прямой и направление от исходного до конечного положения.

Перемещение (линейное, в поступательном движении) измеряется разностью координат в моменты начала и окончания движения.

Перемещение тела при вращательном движении измеряется углом поворота - разностью угловых координат в одной и той же системе отсчета расстояний.

Траектория точки - это пространственная мера движения (воображаемый след движения точки). Траекторию определяют, устанавливая ее длину, кривизну и ориентацию в пространстве.

Пространственный рисунок движения точки дает ее траектория. Длина траектории показывает, каков путь точки.

Путь точки в прямолинейном движении равен расстоянию от исходного до конечного положения.

При криволинейном движении путь точки равен арифметической сумме модулей ее элементарных перемещений.

Кривизна траектории показывает, какова форма движения в пространстве. Чтобы определить кривизну траектории, измеряют радиус кривизны. Если траектория является дугой окружности, радиус кривизны постоянный. С увеличением кривизны ее радиус уменьшается, и, наоборот, с уменьшением кривизны, радиус увеличивается.

Ориентация траектории в пространстве при одной и той же ее форме может быть разная. Ориентацию определяют для прямолинейной траектории по координатам точек начального и конечного положений; для криволинейной траектории - по координатам этих двух точек и третьей точки, не лежащей с ними на одной прямой линии.

В совокупности ориентация, длина и кривизна траектории позволяют определить направление, размах и форму движения точки, а также начальное положение, конечное и все промежуточные.

Временные характеристики раскрывают движения во времени: когда оно началось и закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выполнялось движение (темп), как движения были построены во времени (ритм). Вместе с пространственно-временными характеристиками они определяют характер движений человека.

Момент времени — это временная мера положения точки тела и системы, определяемая промежутком времени до него от начала отсчета.

Момент времени определяют не только для начала и окончания движения, но и для других важных мгновенных положений. В первую очередь это моменты существенного изменения движения: заканчивается одна часть (фаза) движения и начинается следующая (например: отрыв стопы от опоры в беге — это момент окончания фазы отталкивания и начало фазы полета). По моментам времени определяют длительность движения.

Длительность движения - это его временная мера, которая измеряется разностью моментов времени окончания и начала движения.

Длительность движения представляет собой количество времени, прошедшее между двумя ограничивающими его моментами времени. Сами моменты (как границы между двумя смежными промежутками времени) длительности не имеют. Ясно, что измеряя длительность, пользуются одной и той же системой отсчета времени. Узнав путь точки и длительность ее движения, можно определить ее скорость. Зная длительность движений, определяют также их темп и ритм.

Темп движений — это временная мера повторности движений. Он измеряется количеством движений, повторяющихся в единицу времени (частота движений).

Темп - величина, обратная длительности движений. Чем больше длительность каждого движения, тем меньше темп, и наоборот. В циклических движениях темп может служить показателем совершенства техники.

Ритм движений - это временная мера соотношения частей движений. Он определяется по соотношению промежутков времени, затраченного на соответствующие части движения.

Ритм определяют как соотношение двух периодов времени (например: опоры и полета в беге) или длительности двух фаз периода (например: фазы амортизации и фазы отталкивания в опорном периоде). Можно говорить и о ритме ряда фаз (например: соотношение длительностей пяти фаз скользящего шага в лыжном ходе). Ритм бывает постоянным и переменным.

Пространственно-временные характеристики определяют, как изменяются положения и движения человека во времени.

Скорость точки — это пространственно-временная мера движения. Она определяет быстроту изменения положения точки в пространстве с изменением времени.

В поступательном движении скорость измеряется отношением пройденного пути (с учетом его направления) к затраченному времени; во вращательном движении - отношением угла поворота ко времени, за которое произошло вращение.

Ускорение точки - это пространственно-временная мера изменения движения, которая характеризует быстроту изменения скорости по величине и направлению.

Ускорение измеряется отношением изменения скорости (угловой скорости) к затраченному на него времени.

Различают ускорения точки: а) положительное, имеющее одинаковое направление со скоростью, - скорость возрастает; б) отрицательное, имеющее направление, противоположное направлению скорости, - скорость убывает; в) нормальная -скорость прежняя, изменяется направление.

3 . Динамические характеристики

Все движения человека и движимых им тел под действием сил изменяются по величине и направлению скорости. Чтобы раскрыть механизм движений (причины их возникновения и ход их изменения), исследуют динамические характеристики. К ним относятся инерционные характеристики (особенности самих движущихся тел), силовые (особенности взаимодействия тел) и энергетические (состояния и изменения работоспособности, биомеханических систем).

Инерционные характеристики раскрывают, каковы особенности тела человека и движимых им тел в их взаимодействиях. От инерционных характеристик зависит сохранение и изменение скорости.

Все физические тела обладают свойством инертности (или инерции), которое проявляется в сохранении движения, а также в особенностях изменения его под действием сил.

Биомеханика человека как составная часть прикладных наук, изучающих движение человека. Ограничения подвижности больного и неблагоприятное влияние на организм. Особенности перемещения пациента в постели. Укладывание пациента и медицинские кровати.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	03.12.2014
Размер файла	16,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Понятие о биомеханике

Биомеханика человека - составная часть прикладных наук, изучающих движение человека.

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

Физическая активность может быть осмысленным актом поведения больного или осуществляется пассивно, при помощи медперсонала. Дозированная тренировка вызывает развитие приспособительных процессов у больного, находящегося как в сознательном, так и в бессознательном состоянии.

Пассивной называется физическая активность, выполняемая с помощью мед. работника (инструктора) без волевого усилия больного, при этом активное сокращение мышц отсутствует. Пассивная активность улучшает крово- и лимфообразование, предупреждает тугоподвижность в суставах, а также применяется для воссоздания правильной схемы двигательного акта (при параличах или парезах конечностей). Пассивные движения стимулируют появление активных движений благодаря рефлекторному влиянию эффективной импульсации, возникающей в кожных покровах, мышцах и суставах при пассивных движениях. Кроме того, пассивная активность менее нагрузочна для организма и поэтому может выполняться на самых ранних стадиях травматического повреждения или заболевания опорно-двигательного аппарата

Ограничения подвижности больного оказывает на его организм неблагоприятное влияние (т.н. гиподинамия). Она может быть обусловлена характером заболевания или особенностями произведенной операции (многочисленные переломы, обширные операции на органах грудной клетки).

Перемещение пациента в постели

Перемещение пациента в постели осуществляется поэтапно.

1. Медицинская сестра оценивает способность пациента к участию в процедуре, а именно: его подвижность, мышечную силу, адекватную реакцию на слова.

2. Она поднимает постель на максимально удобную для работы с пациентом высоту.

3. Медицинская сестра убирает с постели подушки и прочие предметы, мешающие перемещению пациента.

4. При необходимости ей помогают санитарка, другая медицинская сестра, врач.

5. Медицинская сестра объясняет пациенту смысл процедуры, чтобы успокоить его и добиться сотрудничества.

6. Она придает постели горизонтальное положение, фиксирует ее.

7. Для снижения риска инфицирования медицинская сестра проводит процедуру в перчатках. После перемещения пациента она опускает кровать, поднимает поручни для обеспечения безопасности пациента.

Медицинская сестра проверяет правильность положения тела пациента. Его спина должна быть выпрямлена; исключаются любые искривления, напряжение. Медицинской сестре следует выяснить, удобно ли пациенту положение, в котором он находится.

Беспомощного пациента перемещают в постели в следующем порядке:

1) поворачивают пациента на спину, проверяют правильность положения тела;

2) опускают изголовье постели в горизонтальное положение;

3) в изголовье кладут подушку, чтобы пациент не ударился головой о спинку кровати;

4) встают лицом к изножью постели под углом 45° и передвигают ноги пациента по диагонали к изголовью кровати; процедура начинается с перемещения ног, так как они легче других частей

тела и их удобнее передвигать;

5) перемещаются вдоль бедер пациента;

6) сгибают ноги в коленях, чтобы руки находились на уровне туловища пациента:

7) передвигают бедра пациента по диагонали к изголовью;

8) перемешаются вдоль туловища пациента параллельно верхней части его тела;

9) подсовывают руку, находящуюся ближе к изголовью, под плечо пациента, снизу обхватив его плечо; плечо нужно одновременно поддерживать кистью руки;

10) другую руку подсовывают под верхнюю часть спины; поддержка головы и шеи обеспечивает надлежащее выпрямление тела пациента и предупреждает травматизм, а поддержка туловища уменьшает трение;

11) передвигают туловище, плечи, голову и шею пациента по диагонали по направлению к изголовью;

12) поднимают боковой поручень кровати для предотвращения падения пациента с постели и переходят на ее другую сторону;

13) переходя с одной стороны постели на другую, повторяют процедуру до тех пор, пока тело пациента не достигнет желаемой высоты;

14) перемещают пациента на середину постели, точно так же поочередно манипулируя отделами его тела, до достижения поставленной цели;

15) поднимают боковые поручни для обеспечения безопасности пациента;

16) снимают перчатки, моют руки.

Медицинская сестра поворачивает пациента в кровати, перекатывая или плавно перемещая его по направлению к себе, а не от себя. Нельзя тянуться вперед, чтобы поднять пациента, котоpый находится на некотором расстоянии. В большинстве случаев пациента перекатывают на спину, а затем передвигают на край кровати, чтобы вернувшись в первоначальное положение, он снова оказался посередине нее. Для того чтобы подвинуть человека на край кровати, сначала подвигают его голову и плечи, затем ноги, а потом туловище. Для осуществления каждого из этих движений под пациента кладут руку с той стороны кровати, к которой его подвигают. Следует стоять в устойчивом положении и перекатывать пациента к краю кровати. Если пациент тучный, медицинской сестре могут понадобиться два помощника для перемещения туловища и бедер больного. Для этого встают рядом и переворачивают пациента при помощи натянутой простыни в одиночку или вдвоем.

Положение больного в постели

Положение больного, как правило, указывает на тяжесть заболевания. (Следует знать, что иногда больные с тяжелым заболеванием довольно длительное время продолжают работать и ведут активный образ жизни, в то время как мнительные больные с легким заболеванием предпочитают укладываться в постель.) Положение больного может быть активным, пассивным, вынужденным.

Активное положение -- это положение, которое больной может произвольно изменить, хотя и испытывает при этом болезненные или неприятные ощущения. Активное положение свойственно больным с легким течением заболевания.

В пассивном положении больной находится при определенных тяжелых заболеваниях. Иногда оно может быть очень неудобным для него (свешена голова, подвернуты ноги), но из-за сильной слабости или утраты сознания, либо вследствие большой потери крови изменить его не может.

Вынужденное положение -- это поза, которая облегчает боль и улучшает состояние больного. К такой позе его вынуждает та или иная особенность заболевания. К примеру, в случае приступа удушья больной бронхиальной астмой сидит в постели, наклонившись вперед, упирается в кровать, стол, включая тем самым вспомогательные мышцы в акт вдоха (рис. 1, а). Во время приступа кардиальной астмы больной сидит, несколько откинувшись назад, и опирается руками о постель, ноги у него опущены. В такой позе уменьшается масса циркулирующей крови (часть ее задерживается в нижних конечностях), несколько опускается диафрагма, снижается давление в грудной клетке, увеличивается экскурсия легких, улучшается газообмен и отток венозной крови от головного мозга.

Положение Фаулера можно назвать положением полулежа и полусидя. Пациента укладывают в положение Фаулера в следующей последовательности:

1) приводят кровать пациента в горизонтальное положение;

2) поднимают изголовье кровати под углом 45 -- 60о (в таком положении пациент чувствует себя комфортнее, ему легче дышать и общаться с окружающими);

3) кладут голову пациента на матрац или низкую подушку, чтобы предупредить сгибательную контрактуру шейных мышц;

4) если пациент не в состоянии самостоятельно двигать руками, под них подкладывают подушки для предупреждения вывиха плеча вследствие растяжения капсулы плечевого сустава под воздействием направленной вниз силы тяжести руки и предупреждения сгибательной контрактуры мышц верхней конечности; биомеханика больной пациент медицинский

5) под поясницу пациенту кладут подушку с целью уменьшения нагрузки на поясничный отдел позвоночника;

6) под бедро пациента подкладывают небольшую подушку или валик (для предупреждения персразгибания в коленном суставе и сдавливания подколенной артерии под действием силы тяжести);

7) под нижнюю треть голени пациента подкладывают небольшую подушку с целью предупреждения длительного давления матраса на пятки;

Укладывание пациента в положение Симса является промежуточным между положениями лежа на животе и лежа на боку. Манипуляция осуществляется в следующей последовательности:

1) опускают изголовье кровати в горизонтальное положение;

2) кладут пациента на спину;

3) переводят пациента в положение лежа на боку и частично лежа на животе (на постели находится лишь часть живота пациента);

4) кладут подушку под голову пациента для предотвращения чрезмерного сгибания шеи;

5) медицинская сестра подкладывает подушку под верхнюю руку, согнутую в локтевом и плечевом суставе под углом 90о; нижнюю руку кладут на постель, не сгибая, для сохранения правильной биомеханики тела;

6) кладут полушку под согнутую верхнюю ногу так, чтобы нижняя голень оказалась на уровне нижней трети бедра, для предотвращения поворота бедра внутрь, предупреждения переразгибания конечностей, профилактики пролежней в области коленных суставов и лодыжек;

Положение пациента в постели нужно менять каждые 2 часа. Уложив пациента в любое из перечисленных положений, следует убедиться, что он чувствует себя комфортно.

Кровати медицинские функциональные предназначены для обеспечения необходимых условий ухода за больными с тяжелыми заболеваниями нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем. С их помощью пациенту можно придать наиболее оптимальное положение в зависимости от его заболевания. Кровати используют как при стационарном обслуживании, так и для транспортирования больных внутри ЛПУ. Преимуществом кроватей является применение гидропневмоамортизаторов (газовых пружин), что позволяет легко и плавно регулировать угол подъема секций ложа кровати.

Подобные документы

Понятие осанки как способа построения биомеханической схемы тела человека в вертикальном положении. Деформация позвоночника, грудной клетки, таза и нижних конечностей - последствия неправильного положения тела. Определение основных задач осанки.

реферат [103,3 K], добавлен 30.11.2010

Анатомия и физиология как науки. Роль внутренней среды, нервной и кровеносной систем в превращении потребностей клеток в потребности целого организма. Функциональные системы организма, их регуляция и саморегуляция. Части тела человека, полости тела.

презентация [10,6 M], добавлен 25.09.2015

Понятие о биосфере. Структура и границы биосферы. Общая масса живых организмов. Распределение биомассы по планете. Круговорот веществ в природе как главная функция биосферы. Влияние человека на биосферу. Влияние загрязнения среды на здоровье человека.

презентация [1,8 M], добавлен 07.04.2012

Изучение ритмов активности и пассивности, протекающих организме человека. Физический, эмоциональный и интеллектуальный ритмы организма. Значение критических дней для каждого биоритма человека. Солнечно-лунно-земные и космические влияния на организм.

презентация [321,0 K], добавлен 17.04.2011

Дыхание как совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и выделение во внешнюю среду углекислого газа. Работа дыхательной системы человека, особенности ее строения. Обмен O2 и CO2 между организмом и средой.

2. 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.

Исторически для области науки, близкой к описанной, использовалось название ятромеханика (от греч. ιατρο — врач).

Биомеханические исследования охватывают различные уровни организации живой материи: биологические макромолекулы, клетки, ткани (биореология), 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, так или иначе, связаны с биологическими процессами, которые играют решающую роль в движениях животных и человека. Это сокращение мышцы, деформация сухожилия, кости, связок, фасций, движения в суставах.

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.

В последние годы число и уровень биомеханических исследований выросло чрезвычайно. Объясняется это, на наш взгляд, двумя обстоятельствами. Во-первых, совершенствованием исследовательских возможностей благодаря появлению ЭВМ новых поколений (большинство исследований по биомеханике основаны на применении ЭВМ). Во-вторых, возросшей заинтересованностью в биомеханических данных представителей многих смежных специальностей – специалистов по роботостроению и манипулятором, космической биологии и медицине, ортопедов и травматологов, нейрофизиологов и, конечно, работников спорта – тренеров, преподавателей, научных работников, врачей.

1 Общие понятия

Движения человека в значительной мере зависят от того, каково строение его тела, и каковы его свойства. Чрезвычайная сложность строения и многообразие свойств тела человека, с одной стороны, делают очень сложными сами движения и управление ими. Но, с другой стороны, они обусловливают необычайное богатство, разнообразие движений, до сих пор недоступное в целом ни одной самой совершенной машине.

Отвлекаясь от деталей анатомического строения - физиологических механизмов управления опорно-двигательным аппаратом, рассматривается упрощённая модель тела человека - биомеханическая система. Она обладает основными свойствами, существенными для выполнения опорно-двигательной функции.

Сточки зрения механики, опорно-двигательный аппарат человека представляет собой механизм, состоящий из сложной системы рычагов, приводимых в действие мышцами. Однако при изучении движений человека и причин, их вызывающих, было бы неправильно ограничиваться только представлениями механики. Необходимо иметь в виду биологическую природу "механизмов" человеческого тела. Анализ деятельности опорно-двигательного аппарата с биологической точки зрения позволяет вскрыть своеобразие устройства и принципа действий "живых механизмов".

2 Кинематическое описание положения тела человека

Описывать положение тела человека можно разными способами. Изложим один из наиболее удобных, разработанный В.Т. Назаровым (1974) и опирающийся на работы Г.В. Коренена (1964) по механике управляемого тела. Положение тела человека в пространстве описывается в этом случае это местом, ориентацией и позой.

Место тела характеризует, в какой части пространства находится в данный момент человек. Чтобы определить место тела, достаточно указать три координаты какой-либо точки тела в неподвижной системе координат. В качестве такой точки обычно удобно выбирать общий центр масс тела, связывая с ним начало другой, подвижной системы координат, оси которой ориентированы так же, как и оси неподвижной системы.

Ориентация тела характеризует его поворот относительно неподвижной системы координат. Поза тела характеризует взаимное расположение звеньев тела относительно друг друга.

Вспомним, как определяются основные плоскости и оси человеческого тела (рис. 1).

Основные плоскости тела ориентируются в системе трех взамино перпендикулярных осей: вертикальной и двух горизонтальных – поперечной и глубинной.

Вертикальная плоскость, проходящая через переднюю срединную и позвоночную линии, а также всякая плоскость, параллельная ей, называются сагиттальными. Они разделяют тело на правую и левую части.

Вертикальная плоскость, проходящая перпендикулярно к сагиттальной, а также всякая плоскость, параллельная ей, называются фронтальными. Они разделяют тело на переднюю и заднюю части.

Горизонтальные плоскости проходят перпендикулярно по отношению к этим двум плоскостям и называются трансверсальными (поперечными). Они разделяют тело на верхнюю и нижнюю части.

К сожалению, основные анатомические плоскости и оси малопригодны для описания многих движений человека. Проблема здесь состоит в том, что с телом надо каким-то образом связать системы координат так, чтобы изменение ориентации этой системы отражало изменение ориентации тела.

3 Кинематика движений в суставах

В анатомии для описания поз и движений в суставах используют термины: сгибание – разгибание, отведение – приведение, пронация – супинация и другие производные от названных. Эта терминология описательная. Она не основана на изучении особенностей движения в отдельных суставах поверхностей при сгибании в тазобедренном и коленном суставах совершенно различны и что особенно важно при биомеханическом анализе движений – не задает систему независимых углов Эйлера, определяющих положение в суставе. Поэтому при последовательном выполнении нескольких движение финальное положение конечности зависит от порядка их выполнения и может оказаться измененным, хотя соответствующее движение не выполнялось.

В основе системы человека лежит утверждение о том, что в суставах тела человека могут выполняться движения только двух типов – кручение (spining)и вращение (swinging).

Моделирование суставов идеальному шарнирами, предполагающее, что любое движение в суставе – это сферическое движение относительно неподвижного центра, упрощает реальную ситуацию. В действительности положение мгновенных осей вращения может меняться. Важность этого обстоятельства и, следовательно, возможность пренебрегать им зависит от изучаемых вопросов. В частности, смещение осей вращения не изменят существенно геометрию масс, но оказывает сильное влияние на плечи сил отдельных мышц.

Таким образом, биомеханическая система - это упрощенная копия, модель тела человека, на которой можно изучать закономерности движений.

4 Биомеханика человека — составная часть прикладных наук, изучающих движение человека

Таким образом, биомеханика опорно-двигательного аппарата 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 другие, позволяющие различать движения, сравнивать их между собой. Рассматривая характеристики, мысленно расчленяют систему движений на составные части — устанавливают ее состав. В этом — суть системного анализа.

Система движений как целое — не просто сумма ее составляющих частей. Части системы объединены многочисленными взаимосвязями, придающими ей новые, не содержащиеся в ее частях качества (системные свойства). Необходимо представлять это объединение, устанавливать способ взаимосвязи частей в системе — ее 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.

5 Методы исследования в биомеханике опорно-двигательного аппарата

В настоящее время биомеханика опорно-двигательного аппарата обладает значительным арсеналом методов исследования локомоторной функции, как в статике, так и в динамике, причем изучается не только внешняя картина движения, но и механизмы управления, жизнеобеспечение организма, что дает возможность выявить целый комплекс параметров, характеризующих опорно-двигательный образ. В это понятие включаются не только внешние (механические) проявления движения и реакций окружающей среды, но и условия организации управления движениями, согласованная деятельность всех органов и систем организма. Получаемая в результате биомеханических исследований информация служит основой для определения нормы, позволяет количественно определить степень нарушения локомоторной функции при различных патологических состояниях. Биомеханические исследования достаточно широко используются не только в клинической медицине (функциональная диагностика, ортопедия, травматология, протезирование), но и в спорте, и при разработке различных антропоморфных механизмов (роботы, манипуляторы), и при решении других прикладных задач. Методическая база биомеханических исследований постоянно совершенствуется, используя новейшие достижения науки.

Методы исследования, получившие наибольшее распространение в настоящее время, в клинической биомеханике могут быть классифицированы следующим образом:

I. Соматометричские: антропометрия, фотограмметрия, рентгенография.

II. Кинезиологические: оптические, потенциометрия, электроподография, тензометрия, ихнография.

III. Клинико-физиологические: калориметрия, электромиография, электроэнцефалография и другие методы функциональной диагностики.

1. Биомеханика двигательного аппарата человека/Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуяиов В.Н. – М.: Физкультура и спорт, 1981. – 143 с., ил. – (Наука - спорту).

3. Клиническая биомеханика/Под ред. В. И. Филатова. — Л.: Медицина, 1980.— 200 с.

5. Н. А. Бернштейн. Физиология движений и активность. М.: Наука, 1990. С. 373—392.

Читайте также: