1. Предмет и задачи биомеханики. Особенности механического движения человека. Направления развития биомеханики. Задачи биомеханики спорта
 Скачать 64.06 Kb.
|
|
11. Спортивное действие как управляемая система движений. Понятие об управлении. Программный способ управления и управление на основе обратных связей. Центральный и периферический циклы взаимодействия при управлении движениями человека. Спортивное действие в биомеханике изучается как система движений, которой управляет спортсмен. Управление - это процесс достижения цели, представляющий собой изменения состояния системы посредством управляющих воздействий, которые направлены на достижение цели. Вся деятельность механизмов управления подчинена, в сущности, одному -физической (биомеханической) стороне движений, т.е. взаимодействию человека с внешним силовым полем. Из этого положения приходится исходить исследователям, решающим проблемы управления движениями человека в различных проявлениях, в том числе и в спортивной деятельности. Предлагается простейшая схема, включающая аппарат управления, объект управления и среду. Эти компоненты связаны прямой связью. Но такая модель управления малоэффективна, так как в ней отсутствует обратная связь - сигнализация об эффективности управляющего воздействия и состоянии объекта управления и окружающей его среды или поля действия. На рис. 3 Б эти элементы представлены. Схема, в принципе, соответствует системе управления в живых объектах. 12. Особенности управления мышечной активностью. Принцип неоднозначности нервного импульса, силы мышечной тяги и движения. Проблемы избыточности в управлении мышечной активностью. Биомеханика мышечного сокращения Сила — векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на материальную точку или тело со стороны других тел или полей Сила полностью задана, если указаны ее численное значение, направление и точка приложения. В теории и методике физического воспитания рассматривают физическое качество силу как способность человека напряжением мышц преодолевать механические и биомеханические силы, препятствующие действию Определенный эффект движения возможен лишь в том случае, если импульс из центральной нервной системы будет соответствовать начальным условиям движения — напряжению мышц, положению и скорости звена. Согласно упрощенному и неправильному представлению, каков нервный импульс, исходящий из центральной нервной системы, таково и напряжение мышцы и, следовательно, таково и движение. Такая точка зрения предполагает, что связи между импульсом, напряжением мышцы и движением всегда однозначны. В действительности же связи между ними сложнее. Возбуждение мышцы и ее напряжение связаны неоднозначно: напряжение зависит не только от нервного импульса, но и от состояния мышцы (упругого напряжения при растягивании). Одинаковые импульсы вызывают в мышце, растянутой до разной длины неодинаковое напряжение. Имеют значение также быстрота предварительного растягивания и время, прошедшее с момента изменения длины мышцы. Напряжение определенной мышцы — не единственная причина изменения движения звена. Все силы, приложенные к звену, в своей совокупности определяют изменение движения (ускорение) звена. 13. Понятие о двигательных качествах спортсмена. Параметрические и непараметрические зависимости между показателями, характеризующими двигательные качества спортсмена. К основным физическим качествам относят мышечную силу, быстроту, выносливость, гибкость и ловкость и тд. К двигательным качествам относят: Сила) Быстрота) Выносливость) Ловкость) Подвижность в суставах). Быстрота - это способность человека выполнять двигательные действия в минимальное для данных условий время, без снижения эффективности техники, выполняемого двигательного действия. Двигательное задание-это движение со строго оговоренными условиями (параметрами) его выполнения. Например, бег на 200 м. или 400 м. Бег на 200 м. и 400м. являются разными заданиями. В некоторых попытках спортсмен может поставить перед собой задачу показать наилучший результат. Например. подтянуться наибольшее число раз, прыгнуть на наибольшую высоту пробежать 100 м. за наименьшее время. Зарегистрированные при этом значения F , t и v называются максимальной силой, длительностью и скоростью двигательного задания. Эти значения зависят от задаваемых условий ( параметров) движения,. Если параметры двигательных заданий меняются. то меняются и названные значения. Зависимость между показателями максимальной силы, скорости и длительности в разных двигательных заданиях, отличающихся значениями своих параметров, называется параметрическими зависимостями. В качестве примера на рис 1. приведена параметрическая зависимость « скорость время» При некоторых значениях задаваемых параметров спортсмен может показать самые большие величины максимальной силы ,скорости и длительности . Такие величины называются лимитными показателями соответствующего движения. Зависимость между лимитными значениями с одной стороны и величинами с другой в отдельных двигательных заданиях называется параметрическими зависимостями Например, есть ли связь между максимальной силой разгибателей ног и скоростью отталкивания в прыжках , т.е. будут ли более сильные спортсмены выше прыгать? Параметрические и непараметрические зависимости связаны в единой трехмерной форме. 14. Зависимость силы действия человека от положения тела. Топография силы. Выбор положения тела при тренировке силы. Положение тела и его частей в пространстве влияет на величину действующей силы из-за неравномерного растяжения мышечных волокон в разных начальных положениях человека: чем больше растягивается мышца, тем выше величина проявляемой силы. Топография силы. Соотношение максимальной силы действия разных мышечных групп получило название топографии силы. При выборе силовых упражнений прежде всего необходимо убе диться в том, что в них будут активны именно те мышцы, силу которых надо увеличить. При этом следует иметь в виду, что подчас даже небольшие изменения положения тела могут привести к тому, что активными станут совершенно иные мышечные группы. 15. Зависимость силы действия человека от скорости и направления движения. Причем, с увеличением скорости движения величина проявленной силы уменьшается. И в максимально быстрых движениях сила будет минимальной, т.е. между силой и скоростью движения существует обратно пропорциональная зависимость: увеличение скорости приводит к снижению силы и наоборот. Сила мышцы в уступающем режиме превосходит силу в статическом (изометрическом) режиме более чем в полтора раза. 16. Элементарные формы проявления скоростных качеств. Динамика скорости ОЦМ тела в циклических локомоциях. Градиент силы. Различают элементарные и комплексные формы проявления скоростных способностей. К элементарным формам относятся быстрота двигательной реакции, быстрота одиночного движения, частота (темп) движений. Все двигательные реакции, совершаемые человеком, делятся на две группы: простые и сложные. 17. Биомеханические аспекты двигательных реакций ( виды двигательных реакций и их фазовый состав). Биомеханические аспекты двигательных реакций. Различают простые и сложные двигательные реакции. Простая реакция — это ответ заранее известным движением на заранее известный (внезапно появляющийся) сигнал. 18. Биомеханическая характеристика гибкости. Пассивная и активная гибкость и способы их измерения. Биомеханическая характеристика гибкости Гибкость – способность выполнять движение с максимальной амплитудой. Применительно к отдельному суставу говорят о его подвижности суставная (скелетная) подвижность определяется амплитудой движения в суставе, лишенного мягких тканей пассивная подвижность в суставах достигается за счет действия внешних сил Активная гибкость– это способность выполнять движения с большой амплитудой за счёт собственной активности соответствующих мышц. Пассивная гибкость– это способность к достижению максимально возможной подвижности в суставах под действием внешних растягивающих сил: усилий партнёра, внешнего отягощения, специальных приспособлений и т. п. По способу проявления гибкость подразделяют на динамическую и статическую. 19. Выносливость и способы ее измерения. Явные и латентные показатели выносливости. Мерилом выносливости является время, в течение которого осуществляется мышечная деятельность определенного характера и интенсивности. Например, в циклических видах физических упражнений (ходьба, бег, плавание и т.п.) измеряется минимальное время преодоления заданной дистанции. Известны два типа показателей выносливости : явные и латентные .Явные (абсолютные) не учитывают развития силовых и скоростных качеств .Латентные (относительные) показатели учитывают уровень развития этих качеств, когда их влияние каким –либо образом исключается. 20. Основы эргометрии. Объем, интенсивность и время выполнения двигательного задания. Правило обратимости двигательных заданий. Это измерение и количественная оценка физической работоспособности человека Интенсивность выполняемого двигательного задания. Этим обозначается одна из двух механических величин: а) скорость передвижения спортсмена б) мощность 2. Объём выполненного двигательного задания. Этим обозначается одна из двух механических величин: а) пройденное расстояние – единица измерения – м); б) выполненная работа 3. Время выполнения (единица измерения – с). Показатели интенсивности, объёма и времени выполнения называются эргометрическими показателями. Один из них всегда задаётся как параметр двигательного задания, два других измеряются. Это так называемое правило обратимости двигательных заданий.• Выносливость характеризуется с помощью "предельных показателей" (например, пробежать наибольшее расстояние в заданное время, предельно долго поддерживая заданную скорость и т. д.). Величина этих показателей зависит от соотношения как минимум 2 -х компонентов теста: • длительности • интенсивности. 21. Биомеханические проявления утомления. Фазы утомления. Биомеханические основы экономизации спортивной техники (снижение энерготрат в циклических локомоциях и рекуперация энергии) Механика мышечного сокращения При сокращение мышцы длина актиновых и миозиновых филаментов не изменяется. Основные режимы мышечного сокращения Изометрический - режим мышечного сокращения, при котором момент силы мышцы равен моменту внешней силы(статика) Преодолевающий - режим мышечного сокращения , при котором момент силы мышц больше момента внешней силы Уступающий- рмс, при котором момент силы мышцы меньше момента внешней силы Последовательность механических явлений при мышечном сокращении I этап: в состоянии покоя актин и миозин не взаимодействуют II этап: при распространении потенциала действия активизирует выход в цитоплазму, необходимых для взаимодействия миозина и актина. 2 СаIII этап: миозиновая головка наклоняется и протаскивает актиновую нить относительно миозиновой (10нм) IV этап: образовавшийся актин-миозиновый комплекс препятствует дальнейшему скольжению нитей относительно друг друга. Для из разъединения необходима энергия АТФ. Мощность,работа и энергия мышечного сокращения При изометрическом сокращении перемещения нет и поэтому работа (в физическом смысле) отсутствует. Аналогично обстоит дело и с мощностью. В изометрическом режиме она равна нулю. При максимальной стимуляции мышцы ее мощность зависит от скорости сокращения. Максимальное значение мощности отмечается при оптимальных величинах скорости и силы мышцы, равных примерно 1/3 максимальных значений. При сокращении мышца расходует энергию, которая превращается в работу и тепло. В изометрическом режиме, когда механическая работа равна нулю, вся освобожденная в результате химических реакций энергия превращается в тепло. В анизометрическом режиме одна часть энергии затрачивается на совершение механической работы, а другая часть переходит в тепловую. к.п.д. мышцы зависит от скорости ее сокращения. 22. Спортивно-техническое мастерство. Объем, разносторонность и рациональность спортивной техники. В биомеханике «спортивно-техническое мастерство» - это техника физического упражнения, посредством которого ведется спортивная борьба, т. е. способ выполнения спортивного двигательного действия, количество этих действий и их разнообразие. Для описания и оценки этой стороны спортивной техники вводятся такие показатели, как объем и рациональность спортивной техники. Объем техники определяется количеством физических упражнений, которые составляют основу данного вида спорта. Например, классическая борьба насчитывает более 2000 различных приемов, а в тяжелой атлетике спортсмены соревнуются только в двух упражнениях - рывке и толчке двумя руками. В видах спорта, которые отличаются большим арсеналом технических действий, специалисты стремятся создавать соответствующие классификации физических упражнений, которые направлены не только на систематизацию самих упражнений, но и на то, чтобы предложить более эффективную последовательность их освоения и тренировки. Рациональность техники - это такой способ выполнения упражнения, который позволяет добиваться наивысших спортивных результатов. Разносторонность характеризует степень разнообразия двигательных действий, которыми владеет спортсмен. Этот показатель представляет интерес в видах спорта с большим арсеналом технических действий (игры, единоборства, гимнастика, фигурное катание и др.). 23. Абсолютная и сравнительная реализационная эффективность спортивной техники. Способы оценки эффективности. Метод регрессионных остатков. Эффективностью владения спортивной техникой (или эффективностью техники) того или иного спортсмена называется степень близости ее к наиболее рациональному варианту. Эффективность техники (в отличие от рациональности) — это характеристика не того или иного варианта техники, а качества владения техникой. Абсолютная эффективность Показатели абсолютной эффективности характеризуют близость к образцу, в качестве которого выбирается наиболее рациональный вариант техники, определенный на основе биомеханических, физиологических, психологических, эстетических соображений. В простейшем случае мерой эффективности техники может явиться показанный спортсменом результат. Таким способом часто оценивают эффективность технических приемов в единоборствах и спортивных играх. Например, в баскетболе эффективность техники штрафных бросков естественно оценивать по проценту попаданий. Сравнительная эффективность определяется на основе сравнения техники движения спортсмена с техникой аналогичного движения, выполненного спортсменом высокой квалификации. Процедура сравнения в этом случае направлена на поиск дискриминативных показателей техники, т.е. таких, значения которых у спортсменов разной квалификации неодинаковы. Для этого регистрируют биомеханические показатели техники упражнения, а затем проводят сравнительный анализ. Способы оценки эффективности: а) сопоставление ее с некоторым биомеханическим эталоном. Если техника близка к биомеханически рациональной, она признается наиболее эффективной; б) сопоставление оцениваемой техники движения с техникой спортсменов высокой квалификации; в) сопоставление спортивного результата с результатами в технически более простых заданиях, характеризующих двигательный потенциал спортсмена – силовой, скоростно-силовой и др. Например, выполняется бег на 30 м с низкого, а затем высокого старта. Разница во времени будет характеризовать эффективность техники низкого старта; г) сопоставление показанного результата с затратами энергии и сил при выполнении двигательного действия. Чем меньше будут затраты энергии, т.е. экономичность его движений, тем выше эффективность техники. Регрессионный анализ — это набор статистических методов оценки отношений между переменными. Его можно использовать для оценки степени взаимосвязи между переменными и для моделирования будущей зависимости. По сути, регрессионные методы показывают, как по изменениям «независимых переменных» можно зафиксировать изменение «зависимой переменной». |