Биомеханика двигательных качеств реферат

Обновлено: 03.07.2024

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:

Понятие о моторике человека как совокупности его двигательных возможностей. Двигательные качества - качественно различные стороны моторики. Явные, видимые, доступные непосредственному измерению и латентные, скрытые, недоступные непосредственному измерению показатели двигательных качеств.

Файлы: 1 файл

3344doc.doc

Биомеханика двигательных качеств

§1. Понятие о моторике человека как совокупности его двигательных возможностей. Двигательные качества - качественно различные стороны моторики. Явные, видимые, доступные непосредственному измерению и латентные, скрытые, недоступные непосредственному измерению показатели двигательных качеств.

§2. Параметрические и непараметрические зависимости между силой, скоростью и длительностью двигательных заданий.

Список используемой литературы

Основным условием жизни 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.

Моторика (лат motus— движение) — двигательная активность организма или отдельных органов. Под моторикой понимают последовательность движений, которые в своей совокупности нужны для выполнения какой-либо определённой задачи. Различают крупную и мелкую моторику, а также моторику определённых органов1.

Каждый человек обладает некоторыми двигательными возможностями (например, может поднять какой-то вес, пробежать сколько-то метров за то или иное время и т.п.). Они реализуются в определённых движениях, которые отличаются рядом характеристик, как качественных, так и количественных. Так, например, спринтерский бег и марафонский бег предъявляют организму различные требования, вызывают проявление различных физических качеств.

В настоящее время экспериментально установлено, что структура каждого физического качества очень сложна. Как правило, компоненты этой структуры мало или совсем не связаны друг с другом. Например, компонентами быстроты, как минимум, являются быстрота реакции, скорость одиночного движения, частота движений, способность быстро набирать максимальную скорость, способность длительное время поддерживать достигнутую максимальную скорость. К компонентам координационных способностей (их ещё называют координацией или ловкостью) причисляют к точному воспроизведению, дифференцированию и отмериванию пространственных, силовых и временных параметров движений, чувство ритма, равновесие, способность к ориентированию и быстрому реагированию в сложных условиях, способности к согласованию (связи) и перестроению двигательной деятельности, вестибулярную устойчивость, способность к произвольному расслаблению мышц и другие. Сложной структурой характеризуются и другие, ранние считавшиеся едиными качества: выносливость, сила, гибкость.

Следует различать абсолютные (явные) и относительные (скрытые, латентные) показатели двигательных способностей. Абсолютные показатели характеризуют уровень развития тех или иных двигательных способностей без учета их влияния друг на друга. Относительные показатели позволяют судить о появлении двигательных способностей с учетом этого явления. Например, к абсолютным (явным) показателям относятся скорость бега, длина прыжка, поднятый вес, длина преодоленной дистанции и т.д. Относительными (скрытыми) показателями способностей являются, например, показатели силы человека относительно его массы, выносливость бега на длинную дистанцию с учетом скорости, показатели координационных способностей в отношении к скоростным или скоростно-силовым возможностям конкретного индивида. Абсолютных и относительных показателей двигательных способностей представлено довольно много. Учителя физической культуры должны знать, чему равны абсолютные и относительные показатели физических способностей детей и юных спортсменов. Это поможет им определить явные и скрытые двигательные возможности в подготовке своих учеников, видеть, что именно развито недостаточно — координационные или кондиционные способности, и в соответствии с этим осуществлять и корректировать ход учебного процесса.

Вышеназванные способности можно представить как существующие потенциально, т.е. до начала выполнения какой-либо двигательной деятельности (их можно назвать потенциально существующими способностями), и как проявляющейся реально, в начале и в процессе выполнения этой деятельности (актуальные двигательные способности). В этой связи проверочные тесты всегда дают информацию о степени развития у индивида актуальных физических способностей. Чтобы на основании тестов получить представление о потенциальных способностях, необходимо проследить за динамикой показателей актуальных способностей в течение нескольких лет. Если ученик сохраняет всегда высокое ранговое место в своём классе или прогрессирует, заметно опережая сверстников в ходе тренировок, — это признак высоких потенциальных возможностей.

В.И. Лях отмечает, что с определённой долей условности можно говорить об элементарных и сложных двигательных способностях. Элементарными являются координационные способности в беге или задания на статическое равновесие, быстрота реагирования в простых условиях, гибкость в отдельных суставах и др., а более сложными — координационные способности в единоборствах и спортивных играх, быстрота реагирования или ориентации в сложных условиях, выносливость в длительном беге и др3.

Двигательные способности делятся на следующие виды: специальные, специфические и общие. Специальные двигательные способности относятся к однородным группам целостных двигательных действий: бегу, акробатическим и гимнастическим упражнениям на снарядах, метательным двигательным действиям, спортивным играм. Так различают специальную выносливость к бегу на короткие, средние и длинные дистанции, говорят о выносливости баскетболиста, штангиста и т.п. Координационные, силовые и скоростные способности ведут себя также неодинаково в зависимости о того, в каких двигательных действиях они проявляются.

О специфических проявлениях физических способностей можно говорить как о компонентах, составляющих их внутреннюю структуру. Попытки описать структуру каждой отдельной двигательной способности пока еще не являются завершенными. Тем не менее, установлено, что структура каждой из основных двигательных способностей (скоростных, координационных, силовых, выносливости, гибкости) не является гомогенной (однородной). Напротив, структура каждой и названных способностей гетерогенна (разнородна).

Так, основными компонентами координационных способностей являются способности к ориентированию, равновесию, реагированию, дифференцированию параметров движений, способности к ритму, перестроению двигательных действий, вестибулярная устойчивость, произвольное расслабление мышц. Эти способности относятся к специфическим координационным способностям. Основным компонентом структуры скоростных способностей считают быстроту реагирования, скорость одиночного движения, частоту движений и скорость, проявляемую в целостных двигательных действиях.

К проявлениям силовых способностей относят статическую (изометрическую) силу и динамическую (изотоническую) — взрывную, амортизационную. Большой сложностью отличается структура выносливости: аэробная, требующая для своего проявления кислородных источников расщепления энергии; анаэробная (гликолитический, креатин фосфатный источник энергии — без участия кислорода); выносливость различных мышечных групп в статических позах — статическая выносливость, выносливость в динамических упражнениях, выполняемых со скоростью 50-90% от максимальной и др. Менее сложными являются формы проявления гибкости, где выделяют активную и пассивную гибкость.

Параметрические зависимости – зависимости между показателями максимальной силы, скорости и длительности в разных двигательных заданиях, отличающихся значениями своих параметрами.

Зависимости: 1)силы от скорости движущегося звена тела (сила действует обратно пропорционально скорости); 2)силы от направления движения (сила действует в уступающих движениях, может значительно превосходить максимальную изометрическую силу человека).

Непараметрические зависимости – зависимости между лимитными (наивысшими среди максимальных) значениями и величинами максимальной силы, скорости и длительности в отдельных двигательных заданиях.

Биомеханика
Биомеханика - это дисциплина, которая
подходит к изучению тела, как если бы оно
было исключительно механической
системой: все части тела аналогичны
механическим структурам и изучаются
аналогичным образом. Можно провести,
например, следующие аналогии:
Кости: рычаги, структурные члены
Плоть: Ну и массы
Суставы: несущие поверхности и
сочленения
Суставные вещества: смазки
Мышцы: моторы, пружины
Нервы: контрольные механизмы
обратной реакции
Органы: поставка энергии
Сухожилия: канаты
Ткани: пружины
Полости тела: баллоны.

Основная цель биомеханики состоит в изучении способов, посредством которых тело прикладывает усилия
и совершает движения. Эта дисциплина основана, главным образом, на анатомии, математике и физике;
связанные с ней дисциплины - это антропометрия (исследования, связанные с измерениями человеческого
тела), производственная физиология и кинезиология (исследование принципов механики и анатомии в
связи с человеческим движением).

Ниже приводятся два важных
принципа биомеханики:
Рис. 1 Скелетные мышцы расположены парами,
чтобы инициировать одно движение и совершать
обратное ему
1. Мышцы работают в паре. Мышцы могут только
сокращаться, поэтому для каждого сустава
должна быть одна мышца (или группа мышц) для
движения его в одном направлении и
соответствующая мышца (или группа мышц),
чтобы передвинуть его в противоположном
направлении. Рис.1 иллюстрирует этот принцип
для локтевого сустава.
2. Мышцы сокращаются наиболее эффективно,
когда пара мышц находится в релаксационном
балансе. Мышца действует наиболее
эффективно, когда она находится в середине
диапазона движения сустава, который она
сгибает. Это происходит по двум причинам: вопервых, если сокращается укороченная мышца,
она вытянется вдоль вытянутой
противоположной мышцы. Так как последняя
вытянута, возникнет эластичная
противодействующая сила, которую
сокращающаяся мышца должна преодолеть.
Рис.2 показывает способ, при помощи которого
сила мышцы изменяется в зависимости от длины
мышцы. Во-вторых, если мышца сокращается не
в середине движения сустава, она будет
действовать в механически неблагоприятном
состоянии. Рис.3 иллюстрирует изменение
механически выгодного положения для локтя в
трех разных положениях.

Биомеханические аспектыстроения
мышцы. Проявление двигательных
качеств (скоростно-силовых,
выносливости и гибкости), как результат
управляющих движений в суставах.
Биомеханические аспекты строения
мышцы: упругие и сократительные
элементы.
Биомеханические основы проявления
скоростно-силовых качеств.
Биомеханические основы проявления
выносливости.
Биомеханические основы проявления
гибкости.

Биомеханические основы проявления скоростно-силовых
качеств.
Скоростно-силовые качества при выполнении суставного движения: зависимость силы мышечной тяги
от физиологического поперечника мышцы, ее длины, состояния ее упругих компонентов, скорости
мышечного сокращения, закономерности работы мышцы при различных режимах (преодолевающем,
уступающем, статическом)
Понятие "взрывной" силы, особенности проявления силы в статическом режиме. Основные направления
совершенствования скоростно-силовых качеств с позиций биомеханики.

Биомеханические основы проявления выносливости.
Выносливость при выполнении спортивных движений: Энергообеспечение работающей
мышцы, как основа выносливости при ее работе, особенности мышечной работы при различных
значениях обеспечиваемой мощности. Понятие экономичности техники спортивного движения,
использование механизма рекуперация энергии, основные направления экономизации техники
двигательного действия.

Биомеханические основы проявления гибкости.
Биомеханические основы гибкости: суставная подвижность как основа гибкости, активная и
пассивная гибкость, параметры, определяющие суставную подвижность, понятие дефицита
активной гибкости, основные закономерности развития гибкости, биомеханическая стимуляция
мышечной деятельности.

Двигательное (физическое) качество – это некоторая качественная мера
проявления физических возможностей человека в различных двигательных
ситуациях.

Биомеханические аспекты двигательных реакций
Различают простые и сложные двигательные реакции. Простая реакция — это ответ заранее
известным движением на заранее известный (внезапно появляющийся) сигнал. Примером может
быть скоростная стрельба из пистолета по силуэтам, старт в беге и т. п. Все остальные типы
реакций — когда заранее не известно, что именно надо делать в ответ на сигнал,-называются
сложными.В двигательных реакциях различают:
Сенсорную фазу
Премоторную фазу
Моторную фазу

Сила и момент силы
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; он
определяется произведением модуля силы
на ее плечо

В процессе выполнения спортивных или профессиональных приёмов
связанных с подниманием, опусканием, удержание тяжёлых грузов,
мышцы, преодолевая сопротивление, сокращаются и укорачиваются. Такая
работа называется преодолевающей. Противодействуя какому-либо
сопротивлению мышцы, могут при напряжении, и удлиняться, например,
удержание очень тяжёлого груза. В таком случае их работа называется
уступающей. Оба эти режима объединяются под одним названием динамического. Сила, проявляемая в движении, т. е. в динамическом
режиме называется динамической силой.
Сокращение мышцы при постоянном напряжении или внешней
нагрузке называется изотоническим .Данный режим имеет место в силовых
упражнениях(штанга,гири,гантели.)
Режим работы мышц на тренажерах,где задается скорость
перемещения звеньев тела называется изокинетическими(плавание,гребля)
Если усилие спортсмена движением не сопровождается и
производится без изменения длины мышц,то в этом случае говорят о
статическом режиме .Такая сила называется статической.

Заключение
Развивать двигательные качества необходимо. Развитие одного из качеств на начальных
этапах тренировок приводит к совершенствованию и других. Однако в дальнейшем развитие
качества прекращается. При этом упражнения, которые раньше оказывали влияние на
развитие всех физических качеств, теперь будут оказывать тренирующее воздействие лишь на
некоторые из них. В последующем могут даже проявиться отрицательные взаимоотношения
между отдельными качествами. Так, оказываются несовместимыми задачи одновременно
достижения максимальных показателей силы (поднимание большого веса) и максимальных
показателей – выносливости (бег, марафон). Однако следует учитывать, что наивысшая
степень проявления одного из физических качеств может быть достигнута лишь при
определённой степени развития остальных.

Каждый человек может выполнить ту или иную физическую нагрузку - прыгнуть в длину или высоту, поднять тяжесть, пробежать какую-либо дистанцию. Способность выполнять ту или иную физическую нагрузку - есть двигательная или физическая возможность данного человека.

Но одну и ту же физическую нагрузку разные люди выполняют по разному. Например, одну и ту же дистанцию одни пробегают быстро, другие медленно; одни с затратой больших усилий, другие с затратой меньших; одни выполняют ее более продолжительное время, а другие нет.

Следовательно, разные люди одну и ту же физическую нагрузку выполняют с разным двигательным качеством, то есть у разных людей физические или двигательные возможности качественно отличаются друг от друга. Значит, двигательные возможности разных людей можно измерить, а значит, и оценить с помощью двигательных качеств.

Следовательно, двигательными или физическими качествами следует называть отдельные, качественно различные стороны двигательных возможностей человека.

К двигательным качествам относятся:

1. Силовое качество (другие названия: мышечная сила, силовые возможности, силовые способности).

2. Скоростное качество.

3. Выносливость.

4. Гибкость.

В каждом движении присутствуют все двигательные качества, но в разной степени выраженности и в определенном соотношении друг с другом. Поэтому если в тренировочном процессе совершенствуется одно двигательное качество, то одновременно совершенствуются и другие, но в разной степени выраженности.

1.2. Показатели двигательных качеств

Показателями двигательных качеств являются: сила, скорость, длительность движения (время). Они могут быть явными, т.е. доступными непосредственному измерению и латентными, т.е. скрытыми, недоступными непосредственному измерению.

Тренер должен знать и явные и латентные показатели двигательных качеств каждого своего спортсмена. Иначе у него может сложиться ложное представление о двигательных качествах того или иного спортсмена.

Пример. Два спортсмена подтягиваются на перекладине до отказа. Первый подтянулся 20 раз, второй 15. Это явные показатели. Который из спортсменов проявил большее силовое качество? Первый ответ - тот, кто подтянулся большее число раз. Но при такой оценке не был учтен поднимаемый вес. Первый имеет собственный вес 60 кг, а второй - 80 кг. Следовательно, первый за двадцать раз поднял груз равный 1200 кг, а второй за 15 раз тоже 1200 кг. Следовательно, силовое качество обоих спортсменов одинаковое.

В первом варианте оценки показатель был выражен числом подтягиваний или в абсолютных единицах, поэтому явные показатели еще называются абсолютными.

Во втором варианте оценка была сделана относительно собственного веса спортсменов. В первом варианте вес спортсменов не фигурировал, он, как бы, был скрыт. Поэтому показатель такой оценки называется скрытым или латентным. Можно такой показатель называть относительным, т.к. он выражен относительно веса спортсменов.

1.3. Биомеханика силового качества

1.3.1. Понятие о силовом качестве

Силовое качество- это способность мышц человека проявлять силу.

Вместо термина "силовое качество" используют также термины "мышечная сила", "силовые возможности", "силовые способности".

Силовое качество может проявляться как:

1. Собственно силовое - это статическая сила. Она проявляется в статическом виде работы мышц и в медленных движениях, например, удержание веса.

2. Скоростно-силовое качество, т.е. сочетание силы и быстроты сокращения мышц.

В свою очередь оно может проявляться как:

а) динамическая сила - проявляющаяся в быстрых движениях, например, удар в боксе, футболе;

б) амортизирующая сила - проявляющаяся в уступающих движениях, например, сила, проявляемая мышцами-разгибателями нижней конечности во время приземления в прыжке, амортизация в фазе приземления в ходьбе и т.д.

1.3.2. Сила действия человека

В организме человека мышцы силой своего сокращения действуют на кости скелета и приводят их в движение. Поэтому, кости скелета, суставы и мышцы называют опорно-двигательным аппаратом человека (ОДА). Движущиеся кости скелета представляют являются системой рычагов, с помощью которой мышечная сила передается к рабочему звену ОДА. Например, при ударе по футбольному мячу рабочим звеном является стопа, а бедро и голень - рычаги, через которые сила сокращения мышц передается стопе.

Действие человека на внешние тела называется силой действия человека (СДЧ).

Значит, сила сокращения мышц и СДЧ это не одно и то же, потому что первая приложена к костям скелета, а вторая приложена к внешним для человека телам, например, к ядру, диску, копью, мячу и т.д. Они будут неодинаковыми и по своей величине.

Измеряется СДЧ биомеханической характеристикой "сила" (см. лекцию "Биомеханические характеристики"). За ее показатель берется максимальная из максимальных сил, или иначе - лимитная величина. Это означает, что чтобы судить о силовом качестве спортсмена необходимо дать ему несколько попыток проявления силы и выбрать из них наибольший результат.

От чего зависит сила сокращения самой мышцы - было разобрано в лекции "Биомеханика мышц".

А СДЧ зависит от ряда условий:

1) индивидуальной силы тяги мышц, которые принимают участие в данном движении;

2) количества мышц, принимающих участие в данном движении, т.к. действие мышц у человека групповое;

3) анатомических условий силы тяги мышц;

4) физиологических условий силы тяги мышц;

5) положения звеньев и величины суставных углов;

6) психологического фактора - эмоциональный настрой (возбуждение или подавленность, апатия, безразличие к спортивному результаты);

7) от параметров двигательных заданий.

Зависимость СДЧ от психологического фактора подробнее рассматривается в предмете "Психология спорта". Зависимость СДЧ от условий указанных в пунктах 1,2,3,4,5 рассмотрена в лекции "Биомеханика мышц". Необходимо рассмотреть зависимость СДЧ от параметров двигательных заданий.

1.3.3. Зависимость СДЧ от параметров двигательных заданий

1.3.3.1 Зависимость силы от внешней нагрузки, или сила действия - масса". Из биомеханики мышц известно, что одним из условий проявления мышцей силы является внешняя нагрузка, т.е. чем больше внешнее сопротивление мышце, тем большую силу она проявляет мышца. Значит, имеется прямая зависимость между силой и внешней нагрузкой. Если человек каждый раз будет поднимать штангу большего веса, то соответственно будет расти и проявляемая мышцами сила до критического момента, когда дальнейшего роста силы не будет. Проявленная при этом сила будет максимальной силовой возможностью данного человека (рис. 1). Свойство мышцы увеличивать силу сокращения на возрастающую внешнюю нагрузку используется в тренировке силы.

1.3.3.2. Зависимость СДЧ от скорости движения, или "сила действия - скорость движения". При езде на велосипеде в начале требуется приложить к педалям большое усилие, чтобы достичь необходимой скорости. Чтобы в дальнейшем поддерживать достигнутую скорость постоянной уже не требуется сильно давить на педали. На спуске скорость движения велосипеда увеличивается и человек не успевает надавить на педали с той же силой, что и при движении с постоянной скоростью. При дальнейшем увеличении скорости движения может наступить момент, когда становится вообще невозможно успеть надавить на педали.

Следовательно, между скоростью движения и прилагаемым усилием имеется обратная зависимость - скорость движения больше, прилагаемое усилие меньше.

Эту зависимость можно изобразить графически (рис. 2), если на вертикальной оси откладывать прилагаемую силу (F), а на горизонтальной скорость (V). Из графика видно, что при максимальной скорости движения прилагаемая сила минимальная, при минимальной скорости прилагаемая сила максимальная. При большой силе движения выполняются с меньшей скоростью, при меньшей силе движения выполняются быстрее. Значит, характер такой зависимости между силой и скоростью движения позволяет сделать следующие выводы:

- с ростом скорости движения снижается значение силы для сохранения или увеличения скорости;

- при максимальной скорости движения (в том числе и при движении звеньев тела) спортсмен успевает приложить меньшее количество силы от своих силовых возможностей, а в медленных большее;

- в видах спорта, где движения выполняются быстро, не требуется спортсмену развивать большое силовое качество;

- чтобы проявить большую силу надо движения выполнять медленно;

- рост силового качества ведет к потере скорости.

Для разных видов спорта эта зависимость выглядит по-разному (рис. 3). Для скоростно-силовых линия графика (1) ближе к прямой. Это говорит о том, что в таких движениях спортсмен преодолевает значительное внешнее сопротивление и, чтобы поддерживать скорость движения, например, 50 м/с, требуется достаточно большая сила.

Для стайеров (линия 2) характерна большая скорость при малом приложении силы. На графике видно, что стайер поддерживает те же 50 м/c при меньшем приложении силы. Это говорит о том, что в скоростных видах спорта внешнее сопротивление меньше, чем в скоростно-силовых. Следовательно, для разных видов спорта тренировка силового качества должна исходить из того сопротивления, которое спортсмен испытывает в спортивном движении.

Кривая зависимости "сила-скорость" изменяется от тренировки. Это изменение зависит от того, какие средства используются во время тренировки. Если тренировка проводится с тяжестями - растет силовая сторона, если тренируется скорость движений - растет скоростная сторона подготовки спортсмена. Правильное сочетание скоростной и силовой подготовки дает рост скоростно-силовых качеств.

Тренер должен четко видеть, как изменяются двигательные качества спортсмена в результате тренировок и, как дирижер, руководить их изменением, чтобы повысить спортивный результат. В этом ему может помочь исследование зависимости "сила-скорость".

1.3.3.3. Зависимость СДЧ от направления движения, или сила действия - направление движения. Сила действия во время уступающего движения на 50% - 100% превосходит силу действия во время преодолевающего движения, т.е. человек сильнее в уступающих движениях. Следовательно, если мы измерим силу при отталкивании во время прыжка и во время приземления, то окажется, что во время приземления показатель силы будет больше. Как известно из лекции "Биомеханика мышц ОДА человека", в уступающем движении напряженные мышцы растягиваются. Значит, человек проявляет большую силу в тот момент, когда мышцы, будучи напряженными, насильственно растягиваются. И чем быстрее растягиваются напряженные мышцы, тем больше проявляемая сила.

Для наглядности это можно изобразить графически (рис. 4) при движении руки с гантелью (рис. 5). На вертикальной оси будем откладывать показатели силы, проявляемые двуглавой мышцей плеча. На горизонтальной оси от 0 вправо будем откладывать скорость укорочения мышцы при ее сокращении, а влево - скорость удлинения мышцы при ее растягивании.

Когда человек просто удерживает груз в одном положении (рис. 5а), проявляется статистическая сила (рис. 4 точка "А"). Если он начнет его поднимать (рис. 4б), то мышца будут укорачиваться (преодолевающее движение), а проявляемая сила падать, что и видно на графике. Кроме этого, на графике также видно, что чем быстрее идет укорочение, тем меньше проявляемая сила. Падение силы пропорционально квадрату уменьшения длины.

Причиной уменьшения силы тяги мышцы с ее укорочением будет уменьшение количества незамкнутых белковых мостиков между нитями актина и миозина в саркомерах (лекция "Биомеханика мышц ОДА человека").

Но если удерживаемый груз, когда рука согнута в локтевом суставе, а двуглавая мышца максимально сокращена и напряжена (рис. 6б), увеличивать, то наступает момент, когда мышца не может удержать груз в прежнем положении и начинает уступать ему - растягиваться будучи напряженной (уступающее движение), т.е. движение будет прямо противоположным (рис. 6б). При этом, проявляемая ею сила начнет возрастать (рис. 4). На графике также видно, что чем больше скорость растягивания мышцы, тем больше ее сила.

Объяснятся такое явление тем, что у сокращенной мышцы замкнуты все белковые мостики между нитями актина и миозина саркомеров и они все сопротивляются растяжению. Кроме этого, к силе тяги мышцы добавляется сила упругости мышцы (лекция "Биомеханика мышц ОДА человека").

Таким образом, из анализа зависимости "сила действия - направление действия" можно сделать следующие выводы.

1. В преодолевающих движениях, сопровождающихся сокращением мышцы, сила ее тяги меньше, чем в уступающих движениях, сопровождающихся удлинением мышцы.

2. В преодолевающем движении сила больше при меньшей скорости сокращения мышцы, т.е. в медленных движениях.

3. Чем выше скорость растягивания мышцы, тем больше ее сила.

1.3.4. Тренировка силы

1.3.4.1. Выбор положения тела и звеньев конечностей для тренировки силы. В разделе 1.3.3.3. было описано, что мышцы проявляют большую силу тяги при уступающих движениях по сравнению с преодолевающими.Возникает вопрос - имеет ли значение направление движения звеньев для тренировки силы? Если имеет, то какое положение звеньев надо выбирать при тренировочных упражнениях?

Оказывается, если тренировочное упражнение направлено на напряжение мышцы в положении, когда она растянута, то сила мышцы будет возрастать, и она будет проявляться в тех положениях звеньев, в которых тренировки не было.

Рассмотрим это на примере двуглавой мышцы плеча (рис. 19а). а б

Рис. 19.Зависимость силы мышцы от положения звеньев во время тренировки.

Первый вариант. Тренировка с отягощением осуществляется когда угол в локтевом суставе составляет 120 градусов, то есть когда мышца растянута. В результате такой тренировки возрастет сила мышцы, которая будет проявляться не только в тот момент, когда в движении будет достигнут угол 120 градусов, но и при углах, в которых тренировки не было, то есть имеется перенос тренировочного эффекта на всю амплитуду движения.

Второй вариант. Во время тренировочного силового упражнения напряжение мышцы осуществляется в момент, когда она была максимально сокращена (рис. 19б). Сила мышцы будет расти быстрее, чем в первом варианте тренировки, с одновременным более быстрым ростом объема мышцы. Во втором варианте объем мышцы будет больше, но возросшая сила проявится в основном в том положении, в котором проходила тренировка (статическая работа).

И так, если по условиям будущей деятельности человека необходимо проявление большой силы на всем протяжении движения (динамическая работа), то необходимо применить первый вариант тренировки. Если же нужно увеличение силы для статической работы или быстрее увеличить объем мышц, то предпочтительнее второй вариант.

При выборе положения тела и звеньев конечностей во время тренировочного силового упражнения необходимо знать - какие мышцы в этом положении звеньев будут активными. Если в соревновательном движении, хотя бы часть из тренируемых мышц не будут принимать участие в движении, то рост спортивного результата будет не велик или его не будет вовсе.

Разберем это на таком примере. Лыжник-гонщик выполняет приседание и подъемы со штангой.

Первый вариант. В положении приседа наклон туловища по отношению к бедру составляет 35 градусов (рис. 7а).

Второй вариант. Выполняется то же самое, но присед происходит при 70 градусах между бедром и туловищем (рис. 7б.).

В первом варианте будут задействованы группа икроножных мышц, разгибателей голени, бедра и разгибатели спины (заштрихованные участки); во втором - те же группы, кроме разгибателей спины. Они во время тренировочного движения будут выполнять удержание спины в одном т том же положении, а тяжесть штанги будет приходиться большей частью вдоль позвоночника, поэтому рост силы разгибателей спины будет небольшим.

Для лыжника-гонщика более приемлем первый вариант, так как для длинных дистанций нужна "крепкая спина" - хорошая силовая выносливость мышц разгибателей спины.

В настоящее время в спортивной практике для тренировки силы мышц стараются использовать такие упражнения с отягощениями, которые позволяют решать одновременно задачи физической и технической подготовки. Но, чтобы этого достичь, тренировочные упражнения должны отвечать определенным требованиям.

Рис. 20. Варианты тренировки силы мышц лыжника-гонщика

Вывод. Тренер должен хорошо знать зависимость силы действия от положений тела, чтобы находить такие варианты техники, при которых спортсмен мог бы проявить наибольшую внешнюю силу.

Читайте также: