Понятие о внешних и внутренних силах биомеханика реферат

Обновлено: 05.07.2024

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.

Содержание работы

Введение
1 Двигательная деятельность человека
2 Биомеханические особенности мышечной системы
3 Взаимодействие группы мышц
Заключение

Файлы: 1 файл

031.doc

Сократимость мышцы – ее свойство при возбуждении сокращаться, т. е. при той же нагрузке и напряжении изменять длину, укорачиваться. При одном и том же напряжении мышцы и одинаковой нагрузке длина мышцы вследствие возбуждения становится меньше – мышца сокращается. Если уменьшить возбуждение или же увеличить нагрузку, мышца растягивается. Следовательно, изменения длины мышцы – ее сокращение и растягивание (удлинение) – определяются степенью ее возбуждения и величиной нагрузки. Все это говорит о том, что проявление активности мышцы определяется изменением ее длины, либо ее напряжения, либо того и другого одновременно. Различают следующие режимы работы мышцы:

– изотонический (напряжение одинаково – изменяется длина мышцы);

– изометрический (длина мышцы постоянна – напряжение меняется);

– ауксотонический (и длина и напряжение изменяется) [3, c. 101].

В чистом виде в движениях человека изотонический режим работы мышцы не наблюдается, так как всегда имеется сопротивление, изменяющее напряжение. Изометрический режим характерен не для движений, а для статических положений. А в реальных движениях обычно наблюдается ауксотонический режим, когда сокращение и растяжение мышцы сочетаются с увеличением и уменьшением ее напряжения. Механическое действие мышц проявляется как тяга, приложенная к месту их прикрепления. Величина силы тяги мышцы и ее проявление в движениях человека обусловлены рядом причин и зависят от совокупности механических, анатомических и физиологических условий. Основным механическим условием, определяющим тягу мышцы, служит нагрузка. Без нагрузки для мышцы не может быть ее напряжения, не может быть ее силы тяги. Нагрузка может быть представлена весом отягощения, а также его силой инерции и другими силами. Из анатомических условий проявления тяги мышцы надо назвать строение мышцы и ее расположение (в данный момент движения). Физиологический поперечник мышцы определяет суммарную тягу всех волокон с учетом их взаимного расположения. От расположения волокон зависит и величина их упругой деформации при растягивании всей мышцы, а значит, и величина возникающих упругих сил. Расположение мышцы относительно оси сустава и звена в данный момент движения влияет, во-первых, на величину плеча силы, а стало быть, и величину момента силы тяги. При острых (менее 45°) и тупых (более 135°) углах вращающая тяга меньше укрепляющей. Во-вторых, расположение мышцы влияет на направление тяги мышцы. Физиологические условия, определяющие величину тяги мышцы, в основном сводятся к условиям возбуждения мышцы и его изменения, в частности при утомлении. Как известно, от количества возбужденных мионов в основном зависит сила тяги мышцы. Максимальное возбуждение наибольшего количества мионов обеспечивает наибольшую силу тяги мышцы. В связи с утомлением существенно изменяется работоспособность мышцы. Это следует учитывать при биомеханическом исследовании спортивной техники. Чтобы определить результат тяги мышцы, недостаточно установить величину и направление этой тяги. При различных условиях закрепления звеньев одна и та же тяга приводит к неодинаковому результату – разным движениям звеньев в суставе. Поэтому следует помнить, что результат приложения тяги мышцы в кинематической цепи зависит от:

а) закрепления звеньев;

б) соотношения сил, вызывающих движение, и сил сопротивления;

в) начальных условий вращения.

3 Взаимодействие группы мышц

Мышцы, влияющие на движения биокинематических цепей, как правило, функционируют не изолированно, а группами. Взаимодействие осуществляется между мышцами внутри групп, а также между группами мышц. В результате рабочие тяги мышц (динамическая работа) обусловливают выполнение движений, а опорные тяги мышц (статическая работа) создают необходимые для этого условия.

Как известно, через каждый сустав проходит не одна мышца, а несколько. Движение в суставе есть результат группового взаимодействия мышц, проходящих через него. Принято различать два вида взаимодействия мышц – синергизм и антагонизм. Мышцы, которые выполняют общую работу, принимая участие в одном и том же движении, т.е. мышцы, расположенные по одну сторону данной оси сустава, называются синергистами. Мышцы, принимающие участие в различных движениях, противоположных одно другому, называются антагонистами. Необходимо иметь в виду следующие два обстоятельства: во-первых, какого-либо истинного антагонизма в работе мышц нет, так как не только мышцы содружественного (синергического), но и противоположного (антагонистического) действия работают согласованно, совместно обеспечивая выполнение данного движения. Особенно велика роль возбуждения антагонистов в регулировке движения. Посредством точной дозировки напряжения антагонистов регулируется скорость движения и развиваемая при этом результирующая сила, производится торможение движения перед его окончанием, достигается плавный переход движения из одной фазы в другую. В основе точного регулирования противодействия антагонистических мышц лежит автоматически действующий врожденный рефлекс на растягивание: чем больше размах движения, тем больше растягиваются мышцы-антагонисты, тем сильнее раздражаются их проприорецепторы, тем больше возрастает в них рефлекторное напряжение. Этот спинальный рефлекс тонко регулируется высшими отделами центральной нервной системы и дополняется специальными воздействиями центров на мышцы-антагонисты, в соответствии с характером двигательного задания и условиями его выполнения.

Во-вторых, необходимо помнить, что синергетические и антагонистические отношения между мышцами не являются постоянными. Функциональная анатомия дает многочисленные примеры того, что многие мышцы изменяют свою функцию с изменением исходного положения и при движении по переходящим осям многоосных суставов. Мышцы, являющиеся для данного движения синергистами, для другого движения могут становиться антагонистами. Изменение характера взаимодействия между мышцами является важным фактором использования сустава со многими степенями свободы, как полносвязного механизма, работающего в направлении той или иной, но определенной степени свободы.

Таким образом, двигательная деятельность человека происходит при помощи мышечной ткани, обладающей сократительными структурами. Работа мышц осуществляется благодаря сокращению (укорачиванию с утолщением) миофибрилл, которые находятся в мышечных клетках. Работа мышц осуществляется посредством их присоединения к скелету при помощи сухожилий.

К биомеханическим свойствам мышц относят сократимость, упругость, жесткость, прочность и релаксацию.

Существует два вида группового взаимодействия мышц: синергизм и антагонизм.

Мышцы-синергисты перемещают звенья тела в одном направлении. Например, при сгибании руки в локтевом суставе участвуют двуглавая мышца плеча, плечевая и плечелучевая мышцы и т.д. Результатом синергического взаимодействия мышц служит увеличение результирующей силы действия. При наличии травмы, а также при локальном утомлении какой-либо мышцы ее синергисты обеспечивают выполнение двигательного действия.

Мышцы-антагонисты имеют, наоборот, разнонаправленное действие. Так, если одна из них выполняет преодолевающую работу, то другая – уступающую.

1 Бранков Г. Основы биомеханики. Пер. с болг. – М., 1981.

2 Дубровский В.И., Федорова В.Н. Биомеханика: учеб. для сред. и высш. учеб. заведений. – М.: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. – 672 с.

3 Зациорский В.М., Арутин А.С, Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. – М.: Физкультура и спорт, 1981. – 143 с.

4 Назаров В.Т. Движения спортсмена. – Мн.: Полымя, 1984. – 176 с.

5 Боген М.М. Обучение двигательным действиям. – М.: Физкультура и спорт, 1985. – 192 с.

В основе всех видов движений человека лежит управляемая работа его двигательного аппарата. Движения обеспечивают целенаправленное перемещение звеньев тела человека в пространстве, осуществляемое посредством мышечных напряжений, с использованием упруго-вязких свойств мышц, инерционных сил, взаимодействующих с внешними силами (сила тяжести, сила трения и т.п.).

Содержание работы

Содержимое работы - 1 файл

Биомеханика. doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Самостоятельная работа № 1

Дзержинская Л. Б.

1) Роль сил в движениях человека.

2) Движущие и тормозящие силы.

3) Рабочие и вредные сопротивления.

4) Внешние и внутренние силы.

5) Силы действия среды.

6) Силы инерции в инерциальных и неинерциальных системах отсчёта.

8) Список используемой литературы.

1.Роль сил в движениях человека.

Работа мышц и управление движениями осуществляются под контролем центральной нервной системы и обеспечиваются физиологической активностью других систем организма, действующих согласованно в сложном взаимодействии друг с другом.

Природа движений человека

- одно из самых сложных, интересных и не понятых до конца явлений. Достаточно сказать, что ни одна из созданных человеком машин пока не приблизилась по своему КПД к эффективности аппарата движений человека.

Этот аппарат движений представляет собой управляемую многозвенную систему рычагов и движителей. Костные рычаги - это звенья тела, подвижно сочленные посредством суставов. Скелет человека насчитывает около 200 костей. Крепость, надежность суставов обеспечивается не только их стенками, но и мышцами и связками, укрепляющими суставы со всех сторон.

Формы суставов весьма разнообразны. Это позволяет, с одной стороны, выполнять самые разнообразные движения - сгибательные, разгибательные, отводящие, приводящие, вращательные, а с другой - обеспечивать нужную жесткость и ограничение подвижности отдельных звеньев, что необходимо в целом ряде случаев,

Кости, связки и суставы у ребенка не так прочны, как у взрослого человека, поэтому необходимо соблюдать особую осторожность, "выбирая нагрузки. Разумно организованная физическая активность укрепит костно-мышечный аппарат ребенка, и, напротив, ошибки при выборе нагрузок могут привести к травмам, к нежелательным отклонениям в развитии.

Движители - это мышцы человека. В теле человека более 600 мышц. Относительно суставов мышцы расположены таким образом, что при любом виде движении можно регулировать ускорение, скорость и направление движения. Если же учесть, что существует множество вариантов взаимодействия различных групп мышц, то их возможности в осуществлении движений представляются поистине безграничными.

Несмотря на то что мышцы бывают разных типов, в основе их рабочего эффекта лежат одни и те же химические, физические и физиологические механизмы. Все мышцы состоят из большого числа активных элементов - волокон. Считают, что мышцы могут выполнять динамическую и статическую работу.

При статической работе мышца сохраняет свою длину и напряжение, т.е. не перемещается.

При динамической работе мышца может укорачиваться и удлиняться или, как принято говорить, выполнять работу в преодолевающем или уступающем режиме. Наглядными примерами этих режимов могут служить прыжок с возвышения вниз и последующее отталкивание от пола и подпрыгивание вверх. Амортизационное сгибание ног в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах в данном случае осуществляется за счет работы мышц конечностей в уступающем режиме. Другую картину можно наблюдать в следующей фазе. Распрямление ног во всех суставах при отталкивании обусловливается активным укорочением мышц ног, работающих в преодолевающем режиме.

Все движения, связанные с остановкой, амортизацией, замедлением движений отдельного звена, группы звеньев или человеческого тела, в целом характеризуются уступающим режимом работы мышц. Ускорение звена или звеньев тела, напротив, обусловливается преодолевающим режимом. Во всех движениях так или иначе присутствуют практически оба режима мышечной активности. Однако при выборе физических упражнений для занятий всегда необходимо анализировать основной режим работы мышц. Это поможет правильно обозначить силовые акценты движений ребенка в зависимости от целей и задач конкретного занятия.

Главной рабочей единицей мышцы является мышечное волокно. Мышечные волокна человека бывают двух основных типов

У - красные и белые, или, как их еще иногда называют, медленные и быстрые. Разные виды и режимы движений обеспечиваются активностью разных типов мышечных волокон. Например, спринтерская скорость обеспечивается активностью быстрых мышечных волокон. И, наоборот, в упражнениях, связанных с проявлением выносливости, ведущую роль играют мышечные волокна медленного типа.

Существует мнение, что процентное содержание разных типов волокон в мышцах обусловлено наследственными факторами и не может быть существенно изменено в процессе тренировки. Поэтому предполагают, что успехи в видах спорта, связанных с проявлением выносливости, могут зависеть от высокого процентного содержания красных (медленных) волокон в мышцах, а высокие потенциальные возможности в скоростных видах спорта обусловлены повышенным процентом содержания белых (быстрых) волокон. Это важно, когда речь идет о выборе видов спорта для регулярных занятий с целью достижения высоких спортивных результатов.

Движения человека представляют собой результат взаимодействия внешних и внутренних сил.

Внешние силы возникают при соприкосновении человека с окружающей средой (опорой, различными предметами, спортивными снарядами и т.п.). Только благодаря такому контакту возможно перемещение тела в пространстве.

Внутренние силы возникают при взаимодействии звеньев тела человека друг с другом. Внутренние силы не в состоянии изменить движение тела, придать ему ускорение. Однако управляя ими, тягами мышц, человек может целенаправленно повлиять на внешние силы, изменив величину и направление действия.

Важнейшей из внешних сил, способствующих перемещению человека в пространстве, является сила реакции опоры. Реакция опоры равна силе действия тела на опору и направлена в противоположную сторону. Контакт человека с опорой обусловлен наличием силы трения. Результатом активного взаимодействия внутренних и внешних сил являются приобретенное телом ускорение и возникновение нового типа сил - сил инерции, которые называют также реактивными.

Сложное и тонкое взаимодействие реактивных сил - одно из самых интересных явлений двигательной активности человека. Сознательно ускоряя или замедляя движения отдельных звеньев, можно добиться очень высокой эффективности, экономичности, "легкости" движений. И, наоборот, неумение использовать реактивные силы приведет к напряжению, лишним тратам энергии.

2.Движущие и тормозящие силы.

Силы, приложенные к звеньям тела человека, действуя динамически, приводят к различному результату. В зависимости от того, как направлены силы относительно скорости движущегося тела, различают:

— движущие силы, которые совпадают с направлением скорости (попутные) или образуют с ним острый угол и могут, совершать положительную работу;
— тормозящие силы, которые направлены противоположно направлению скорости (встречные) или образуют с ним тупой угол и могут совершать отрицательную работу;
— отклоняющие силы, перпендикулярные к направлению скорости и увеличивающие кривизну траектории;
— возвращающие силы, также перпендикулярные к направлению движения, но уменьшающие .кривизну траектории.
Обе последние группы сил непосредственно не изменяют величину тангенциальной (касательной) скорости.

От соотношения сил, приложенных к каждому звену тела, зависит и результат их действия.

Движущая сила — это сила, которая совпадает с направлением движения (попутная) или образует с ним острый угол и при этом может совершать положительную работу (увеличивать энергию тела).

Однако в реальных условиях движений человека всегда существует среда (воздух или вода), действуют опора и другие внешние тела (снаряды, инвентарь, партнеры, противники и др.). Все они могут оказывать тормозящее действие. Более того, ни одного реального движения без участия тормозящих сил просто не бывает.

Тормозящая сила направлена противоположно направлению движения (встречная) или образует с ним тупой угол. Она может совершать отрицательную работу (уменьшать энергию тела).

Часть движущей силы, равная по величине тормозящей уравновешивает последнюю — это уравновешивающая сила (Fyp).

Избыток же движущей силы над тормозящей — ускоряющая сила (Fуск) — вызывает ускорение тела с массой m согласно 2-му закону Ньютона (Fy=ma).

3. Вредные и рабочие сопротивления.

Система внешних сил проявляется чаще как силы сопротивления. Для преодоления сопротивления затрачивается энергия движения и напряжения мышц человека. Различают рабочие и вредны сопротивления.

Преодоление рабочих сопротивление нередко составляет главную задачу движений человека (например, в преодолении веса штанги и заключается цель движения со штангой).

Вредные сопротивления поглощают положительную работу; они, в принципе, неустранимы (например, сила трения лыж по снегу).

4.Внешние и внутренние силы.

Движения человека представляют собой результат взаимодействия внешних и внутренних сил.

5.Силы действия среды.

Спортсмену нередко приходится преодолевать сопротивление воздуха или воды. Среда, в которой движется человек, оказывает свое действие на его тело. Это действие может быть статическим (выталкивающая сила) и динамическим (лобовое сопротивление, нормальная реакция опоры).

Выталкивающая сила — это мера действия среды на погруженное в нее тело. Она измеряется весом вытесненного объема жидкости и направлена вверх Если выталкивающая сила Q больше силы тяжести тела G , то тело всплывает. Если же сила тяжести тела больше выталкивающей силы, то оно тонет.

Лобовое сопротивление — это сила, с которой среда препятствует движению тела относительно нее. Величина лобового сопротивления ( R x ) зависит от площади поперечного сечения тела, его обтекаемости, платности и вязкости среды, а также относительной скорости тела

Изменяя площадь поперечного сечения тела, можно изменить и действие среды. Так, у лыжника при спуске с горы в высокой стойке

эта площадь почти в 3 раза больше, чем в низкой стойке. Значит, сопротивление воздуха при спуске можно изменять почти в 3 раза. Принимая в воде позы с лучшей обтекаемостью, нужно уменьшать сопротивление воды. Как известно, с увеличением скорости передвижения сопротивление воды или воздуха резко увеличивается (примерно пропорционально квадрату скорости).

Нормальная реакция среды — это сила, действующая со стороны среды на тело, расположенное под углом к направлению его движения. Она зависит от тех же факторов, что и лобовое сопротивление:

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.

1.Определение, предмет, задачи и основная теория биомеханики.

Биомеханика(bios – жизнь и mechanike – наука о машинах) – наука о законах механического движения в живых системах, к которым относятся целостные организмы, их отдельные части (органы и ткани), а также объединения организмов (например, в спорте взаимодействующие акробаты, борцы, гребцы).

В биомеханике сочетается применение принципов и методов теоретической механики к изучению строения и функций биологических систем. Как и все тела, живые системы подчинены всем законам, действующим на земле (Всемирного тяготения, законы Ньютона, волновые процессы). Перемещение тела и его отдельных звеньев в пространстве обеспечивается работой мышц, что уже является биологическим по природе.

Область исследований, связанная с приложением механических и биомеханических закономерностей применительно к спорту, стала называться биомеханика спорта.

Биомеханика спорта - изучает движения человека в процессе выполнения физических упражнений.

Биомеханика спорта подразделяется на:

- общую (изучает общие закономерности двигательной деятельности в процессе выполнения физических упражнений);

- частную, которая рассматривает конкретные вопросы выполнения технических действий в отдельных видах спорта;

- дифференциальную (в зависимости от возраста, пола, квалификации, состояния здоровья, уровня физической подготовленности).

Общая задача биомеханики изучить и оценить эффективность приложения сил для достижения поставленной цели. В спорте необходимо изучить, определить эффективность и найти эффективные способы выполнения физических упражнений.

Частные задачи биомеханики спорта состоят в изучении следующих вопросов:

1. Строение, свойства и двигательные функции тела спортсмена. Изучают с точки зрения механики строение и свойства опорно-двигательного аппарата.

2. Изучение, поиск, моделирование рациональных вариантов техники движений.

3. Прогнозирование тенденций изменения параметров техники выполнения спортивных упражнений с ростом мастерства и спортивной результативности, оценки этапных и конечных показателей на различных этапах подготовки.

4. Выявление биомеханических закономерностей выполнения спортивных движений.

5. Биомеханический контроль техники с целью исправления ошибок и повышения спортивно-технического мастерства.

6. Разработка и выбор наиболее эффективных специальных упражнений.

7. Разработка биомеханически целесообразных тренажеров и технических устройств.

8. Изучение и контроль физической и технической подготовленности спортсменов, соревновательной деятельности.

9. Совершенствование спортивного инвентаря, спортивных снарядов и оборудования.

10. Изучение причин и профилактика травм и заболеваний.

Знания по спортивной биомеханики важны не только людям, непосредственно выполняющих спортивные движения, но и тренерам, спортивным врачам, конструкторам спортивного инвентаря.

В ряде задач стоит вопрос об изучении и анализе двигательных действий. В основе, и как основная теория биомеханики, заложен системно-структурный подход, разработанный Д.Д.Донским. Заключается в том, что целостное действие состоит из отдельных движений (это структура), которые взаимодействуют между собой при целостном выполнении этого движения (образуют систему). В основе системно-структурного подхода лежат принципы структурности построения системы движений; целостности – все движения представляют собой единое целое, цельную систему движений, направленное на достижение цели; и принцип целенаправленности – сознательное достижение цели через выполнение двигательных действий.

2. Примеры биомеханики

Давайте рассмотрим простой пример первого случая. Предположим, что в качестве тренера вы наблюдаете, что ваша гимнастка испытывает трудности с выполнением двойного сальто в упражнении на полу. Вы могли бы предложить три гимнастки, чтобы помочь ей успешно завершить трюк: (1) прыгать выше, (2) сделать более плотный обхват и (3) более энергично размахивать руками перед взлетом. Эти предложения могут привести к повышению производительности и основаны на биомеханических принципах. Прыжок выше даст гимнастке больше времени пребывания в воздухе, чтобы завершить сальто. Более плотный обхват приведет к тому, что гимнастка будет вращаться быстрее из-за сохранения углового момента. Еще более энергично размахивая руками перед взлетом, он будет генерировать больше углового момента, что также приведет к тому, что гимнастка будет вращаться быстрее. В общем, это наиболее распространенный тип ситуации, когда биомеханика влияет на результат. Тренеры и учителя используют биомеханику, чтобы определить, какие действия могут улучшить результат.

Вторая общая ситуация, в которой биомеханика способствует повышению эффективности благодаря усовершенствованной технике, возникает, когда исследователи биомеханики разрабатывают новые и более эффективные методы. Несмотря на общее убеждение, что новые и революционные методы регулярно разрабатываются, такие разработки встречаются довольно редко. Возможно, причина в том, что биомеханика как дисциплина — относительно новая наука. Гораздо более общий результат исследований биомеханики — открытие небольших усовершенствований в технике.

Одним из примеров исследований биомеханики, которые значительно повлияли на технику в спорте, произошло в плавании в конце 60-х и начале 70-х годов. Исследование, проведенное Ronald Brown и James "Doc" Counsilman (1971), показало, что подъемные силы, действующие на руку, когда она проходит сквозь воду, имеют гораздо более важное значение для того, чтобы продвигать пловца, чем считалось ранее. Это исследование показало, что вместо того, чтобы тянуть руку по прямой линии назад через воду, пловец должен быстрыми действиями перемещать руку назад и чуть вперед, когда он оттягивается назад для создания тяговых сил подъема (см. фото ниже). Этот метод в настоящее время используется учителями и тренерами по плаванию по всему миру.

Биомеханика занимает особое положение среди наук в физическом воспитании и спорте. Она базируется на анатомии, физиологии и фундаментальных научных дисциплинах - физике (механике), математике, теории управления. Взаимодействие биомеханики с биохимией, психологией и эстетикой дало жизнь новым научным направлениям, которые, едва родившись, уже приносят большую практическую пользу. В их числе "психобиомеханика", энергостатические и эстетические аспекты биомеханики. Более других - медико - биологических и педагогических дисциплин биомеханика использует достижения электронно-вычислительной техники. Но главное, биомеханика служит связующим звеном между теорией и практикой физического воспитания, спорта и массовой физической культурой. Опираясь на знания биомеханики, педагогу лучше учить своих воспитанников различным движениям и анализировать их двигательную деятельность. В связи с тем, что в биомеханике тесто связаны другие науки, сложились различные направления развития биомеханики, т.е. комплексы изучения движений, определенных законов движения, причин и оценки движения как всей живой системы, так и отдельных ее частей.

Список использованной литературы:

1. Ашмарин Б.А., Виноградов Ю.А., Вяткина З.Н., и др. Теория и методика физического воспитания: учеб. Для студентов фак. культ. пед. Ин-тов по спец.03.03. – М.: просвещение, 1990. – 287с.

2. Н.А. Бернштейн Биомеханика и физиология движений. М.: МОДЭК, МПСИ. – 2004 г. . – 688 стр.

3. Основные направления научных исследований в области биомеханики спорта за рубежом (1980-1986): Обзор. информ. / ВНИИ физ. культуры; Подгот. М.П. Дементьевой 33 с.20 см М. Отд. исслед. и разраб. НТИ "Спорт" 1986 1987

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.

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:

Читайте также: