Биомеханика конспект лекций донской. Лекция. Биомеханика двигательных действий как систем целенаправленных движений
 Скачать 0.93 Mb.
|
ЛЕКЦИЯ БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА И ЕГО ДВИЖЕНИЙПлан
б) пространственные характеристики в) временные характеристики г) пространственно-временные характеристики
в) энергетические характеристики ЛитератураВ. М. Зациорский; Д. Д. Донской. Биомеханика, Физкультура и спорт, М., 1979,с.16-37 В. Петров, Ю. Гагин. Механика спортивных движений. Физкультура и Спорт, 1974. В самом названии предмета БИОМЕХАНИКА виден смысл науки, как науки о движениях. Многие из частей человеческого тела можно представить в виде механических элементов и язык биомеханики тот же, что и язык теоретической механики - науки о движении материальных тел. Познакомимся с некоторыми определениями и понятиями теоретической механики, встреча с которыми нам предстоит при биомеханическом анализе движений. Механика разделяется на три раздела:
КИНЕМАТИКА изучает движение тел вне зависимости от тех причин, которые обусловливают это движение. СТАТИКА изучает условия равновесия тел. ДИНАМИКА изучает движение тел в связи с теми причинами /взаимодействиями между телами/, которые обусловливают тот или иной характер движения. В зависимости от свойства тел, движение которых изучается, характера изучаемых движений и содержания вопросов, на которые должен быть получен ответ, механика делится на механику точки, механику твердых тел и механику упругих тел. Задача механики состоит в экспериментальном исследовании различных движений и обобщений, полученных экспериментальных данных в виде законов движения, на основании которых далее, в каждом случае может быть предсказан характер возникающего движения. Для этого необходимо знать не только свойства тел, движение которых рассматривается, но и характер тех сил, которые действуют в том или ином конкретном случае. Вопросы о природе сил, вызывающих механическое движение, выходит за рамки механики. Исследуя движения человека, измеряют механические показатели его движений. Биомеханические характеристики - это меры механического состояния биосистемы. Одно из основных достоинств биомеханических характеристик, их количественная мера /метр, секунда и т.д./ в отличие от качественных /легко, тяжело, свободно и т.д./ 1. Кинематические характеристикиКинематические характеристики движения, описывают его отве-чая на вопрос - как движется тело, куда, сколько времени идет движение, но не дают ответа на вопрос, почему оно движется. Кинематические характеристики движения делятся на:
Движением тела называется изменение его положения со временем. Положение тела может быть определено только относительно каких либо других тел. Поэтому и о движении тела, т.е. изменении его положения, можно говорить только постольку, поскольку выбраны другие тела, которые служат для определения положения данного тела. Тела которые служат для определения положения движущихся тел, называют ТЕЛАМИ ОТСЧЕТА. Пример: телом отсчёта в плавании являются стойки бассейна, а тело отсчета в прыжках в длину - брусок пластилина и т.д. В зависимости от условий задачи выбирается та или иная СИСТЕМА ОТСЧЕТА. После того как выбраны тела, которые должны служить телами отсчета, можно связать с ними какую-либо систему координат, например, прямоугольную /Декартову/ и определить положение каждой точки движущегося тела тремя координатами в выбранной системе координат. При отсчете расстояния надо установить: а) начало, б) направление, в) единицы отсчета Физические тела, в том числе и тело человека, в некоторых случаях можно рассматривать как материальную точку. Это допустимо, если расстояние, на которое передвигается тело значительно больше собственных размеров тела. Итак, либо все тело рассматривают как материальную точку, либо на теле выбирается пункт отсчета /грудь спортсмена бегуна, начало лезвия конька, переднее колесо велосипеда, крепления на лыжах, кисть пловца и т.д./. Условно приняв за тело материальную точку установим способы описания движений точек, т.е. установим основные положения кинематики точки. Траекторией точки называется линия, которую описывает точка при движении. Траектория может быть прямолинейной и криволинейной. Для описания движения применяют естественный, координатный и векторный способы. Естественный способ заключается в том, что движение точки задается ее траекторией и законом движения по этой траектории S=f(P) где S - положение точки на заданной траектории. Р - параметр, от которого зависит положение точки /время, высота, расстояние и т.д./. Векторный способ сводится к построению радиус-вектора /вектор проведенный из начала координат в данную точку/. Радиус-вектор однозначно определяет положение точки в пространстве. Квадрат модуля вектора равен сумме квадратов координат. 2 2 2 2 г = х +У +z Координатный способ заключается в том, что движение точки задается движением ее проекций вдоль осей координат. Положение точки в Декартовой системе координат определяют три координаты /расстояние от начала координат 0 до проектной точки А на оси абсцисс ординат и аппликат. Эти три линейные координаты Sx, Sy, Sz полностью определяют положение точки в пространстве. В зависимости от выбранного способа отсчета устанавливаются единицы отсчеты - линейные и угловые. Линейные единицы -1 метр 1км= 1000 м I дюйм = 2,54 см I фут - 30,48 см I ярд = 91,44 см Угловые единицы - окружность 360° I град. = 60 минут I мин = 60 сек I оборота 360° I радиан 57° 1744,8" В систему отсчета времени входят начало и единицы отсчета. За начало отсчета в биомеханике применяется или начало движения, или его составной части. За единицу отсчета времени принята I секунда, а также ее доли, десятая - 0,1, сотая 0,01, тысячная 0,001 /миллисекунда/. Пространственные характеристики движения Пространственные характеристики позволяют определить положение и перемещение тела в пространстве. В зависимости от поставленных задач движения человека можно изучать, рассматривая его тело как материальную точку, как твердое тело или как систему точек и тел. Координата - пространственная мера местоположения точки относительно системы отсчета. Координаты показывают, где находится данная точка /объект/ в данный момент времени, его ориентацию. Положение точки на линии определяет одна, на плоскости две и в пространстве три координаты. Для определения ориентации тела в пространстве иногда бывает удобнее использовать угловые координаты. Положение системы тел определяют по положению каждого звена в пространстве. Для определения движения необходимо определить:
Траекторией называется линия, описываемая при движении, материальной точкой. По виду, траектории движения разделяются на прямолинейные /траектория прямая/ и криволинейные /траектория кривая/. Траектория - это непрерывная линия, воображаемый или видимый след движущейся точки, При прямолинейной траектории длину траектории характеризует модель вектора перемещения. При криволинейном движении длина траектории это - сумма модулей элементарных перемещений точки. Форму траектории характеризует кривизна траектории где R - радиус элементарной дуги окружности. В практике спорта мы часто встречаемся с понятиями амплитуды движения и размах движения. Разберем эти понятия на примере раскачивания гимнаста на перекладине: Линейное ускорение любой точки вращающегося тела а=Ег где г радиус вращения этой точки. Резюме: кинематические характеристика делятся на пространственные, временные и пространственно - временные. Пространственные; положение тела, направление движения, траектория движения, Временные: длительность движения, момент времени, темп, ритм. Пространственно - временные: скорость, ускорение, угловая скорость, угловое ускорение. |