Биомеханика конспект лекций донской. Лекция. Биомеханика двигательных действий как систем целенаправленных движений
 Скачать 0.93 Mb.
|
ЛЕКЦИЯ СОХРАНЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЙ ТЕЛА
ТЕМА 2. ДВИЖЕНИЯ ВОКРУГ ОСИ
Движения, составляющие действия человека при занятиях физическими упражнениями, с точки зрения биомеханики, можно разделить на 5 групп: сохранение положения, движения на месте, движения вокруг оси, переместительные и перемещающие движения. Положение тела человека определяется его позой, его ориентацией и положением в пространстве. Сохраняя положение тела человек, фиксирует позу, имеет постоянную связь с опорой и расположение в пространстве. Тело, сохраняющее свое положение, находится в равновесии. Раздел механики, изучающий условия равновесия точек тел под действием различных сил, называется статикой. Основные понятия статикиМатериальная точка. Тело можно рассматривать как материальную точку, в которой сосредоточена вся масса тела, в том случае, когда размеры тела не имеют значения в решаемой задаче. Любое физическое тело можно рассматривать как систему материальных точек. При изучении равновесия тел считают ИХ абсолютно твёрдыми (или абсолютно жидкими), это понятие является абстракцией и вводится с целью, упрощения исследования законов равновесия и движения. 1 .Совокупность нескольких сил, приложенных к телу, точке или системе .£ точек и тел, называется системой сил. 2.Две системы сил называют эквивалентными, если взятые порознь они оказывают одинаковое механическое действие на тело. З.Одну силу, эквивалентную данной системе сил, называют равнодействующей этой системы. 4.Силу равную по величине равнодействующей, и направленную по той же линии действия, но в противоположную сторону называют уравновешивающей. Аксиомы статики 1.Система сил, приложенная к материальной, также является уравновешенной, если под её воздействием точка находится в состоянии относительного покоя или движется равномерно и прямолинейно (закон инерции). Расстояние между рёбрами тела, относительно которых происходит опрокидывание, называется базой устойчивости. Из чертежа видно, что угол устойчивости двух тел одинакового веса зависит от база устойчивости и положения центра тяжести тела. Момент прохождения линии тяжести через границу площади опоры над потенциальным барьером, действительно, в этот момент потенциальная энергия тела максимальна. Сумма двух углов устойчивости в одной плоскости рассматривается как угол равновесия в этой плоскости. Он определяет допускаемый размах перемещения ЦТ до возможного опрокидывания. Кинематические показатели устойчивости твёрдого тела требуют существенных поправок для человека. Во-первых, площадь опора человека не всегда совпадает с поверхностью опоры, как и у твёрдого тела, она не более чем площадь, ограниченная линиями, соединявшими точки опоры (или внешние края площадей опоры, рис). Но часто у человека граница площади опоры внутри контура опоры, так как мягкие ткани (стопа босиком) или слабые звенья (концевые фаланги пальцев в стойке на руках на полу) не могут принять на себя нагрузку; поэтому грань опрокидывания смещается внутрь от края опорной поверхности (площадь эффективной опоры меньше последней). Во-вторых, при приближении к граничному положению нередко становится трудно сохранить позу и наступает не опрокидывание "отвердевшего тела", а изменение позы с падением. В-третьих, почти никогда человек не отклоняется всем телом вокруг грани опрокидывания (как кубик), а перемещается в каких-либо суставах (например, при положении стоя в голеностопных). Динамический показатель устойчивости твёрдого тела - коэффициент устойчивости. Он равен отношению момента устойчивости к моменту опрокидывания: Движения на местеДвижения на месте характеризуется неизменной опорой и соблюдением условий равновесия - О ЦТ не выходит, как правило, за пределы зоны сохранения положения. Эта группа движений тесно связана с сохранением положения тела; звенья, находящиеся в контакте с опорой, не изменяют своего положения; В то же время в группе движений на месте проявляются многие основные закономерности, свойственные всем движениям человека. Поэтому значение этой группы движений для биомеханического изучения большее, чем оно обусловлено их распространение в физических упражнениях. Вида движений на месте Движения на месте можно различать по отношению тела к опоре (верхняя и нижняя опора), по направлению движения (вверх или вниз) и по характеру движений (преодолевающие и уступающие). Возможны различные сочетания этих признаков и направление движения не только по вертикали. Движения на месте, как самостоятельные упражнения, применяются не очень часто. Но движения на месте как фазы в сложных действиях встречается нередко. При верхней опоре человек обычно имеет удерживающую связь с закреплённым-физическим телом (подвес). Звенья, соединённые с подвесом (гимнастическим снарядом, уступом скалы в альпинизме) - опорные, при движениях на месте, чаще всего остаются неподвижными. Остальные звенья тела - подвижные, перемещаются относительно опорных,- Опорными звеньями служат обычно кисти рук (при захвате пальцами); но, например, в спортивной гимнастике опорными звеньями могут служить почти все части тела. При нижней опоре обычно связь опорных звеньев с нею бывает неудерживающая, стопу например, прижимает к опоре только вес верхних звеньев тела: 4. Стартовые положенияхарактеризуются определенной позой, обеспечивающей лучшие условия для последующего передвижения (стартового разгона в беге, ходьбе, беге на лыжах, на коньках, в плавании). Стартовое положение, как правило, оговаривается в правилах соревнований и соответствует биомеханическим требованиям, обеспечивающим решение задач старта. Суставные углы в стартовом положении должны отвечать индивидуальным особенностям (длине рычагов, силовой подготовленности спортсмена и условиям стартового действия). Чаще всего спортсмен и тренер опытным путем подбирают наиболее соответствующее стартовое положение, но есть и научные рекомендации оптимального выбора стартовой позы (канд. дисс. Олимпийского чемпиона В. Борзова «Оптимизация стартового положения в спринтерском беге») Стартовое положение обеспечивает ускорение ОЦМ тела в заданном направлении (по сигналу стартера). При этом еще до сигнала проекция ОЦТТ приближена к передней границе площади опоры. Более низкое положение ОЦТ тела увеличивает горизонтальную составляющую начальной скорости. П. Движения вокруг оси. В движениях человека большинство действий связано с вращениями. Шаровидная, блоковидная форма суставов верхних и нижних конечностей обеспечивает вращательные движения звеньев тела в естественных локомоциях и в других видах движений, связанных с перемещением внешних тел и различных предметов в быту, снарядов в спорте и т.д. Если говорить о спортивных упражнениях, то движения вокруг оси, пожалуй представлены в большинстве видов спорта (гимнастика, акробатика, легкая атлетика, прыжки в воду, фигурное катание, плавание, спортивные игры). 1. Силы, действующие на тело при движении вокруг оси. В процессе движения звеньев тела вокруг оси возникает нормальное (радиальное) ускорение, направленное к центру вращения (центростремительное ускорение). Это ускорение вызвано действием силы, направленной также к центру вращения и названной центростремительной силой. Источником этой силы является другое тело, которое удерживает точки вращающегося тела на дугах окружностей. Оно ограничивает движение и не дает продолжаться инерционному движению по касательной к дуге окружности, поэтому оно называется удерживающим телом. Центростремительной силой служит реакция связи со стороны соседнего звена на тягу мышц и суставно- связочного аппарата. Вращающееся звено противодействует реакции удерживающего действия в виде центробежной силы.Она направлена противоположно центростремительной, равна ей по Уменьшая радиус вращения (инерции), приближая части тела к оси вращения, мы уменьшаем момент инерции (1), а кинетический момент сохраняется (действие внешних Сил отсутствует). В этом случае во сколько раз уменьшается момент инерции (1), во столько раз увеличивается угловая скорость (W) 3. Виды вращательных движений. Вращательные движения делятся на две группы: а) с изменением кинетического момента системы; б) с сохранением кинетического момента системы,
а) Движения вокруг осей с изменением кинетического момента осуществляется благодаря действиям моментов внешних сил. А эти моменты сил возникают в результате действия физических тел. (Раскачивание тела гимнаста на перекладине или при страховке в конце сальто, увеличивает скорость вращения ног, используя легкий толчок рукой). Если точнее, то ускорение или замедление вращающегося тела при сохранении позы достигается в результате:
позы) б) Вращательные движения с сохранением кинетического момента осуществляются внутренними силами посредством встречных движений. Этот механизм используется при управлении вращательными движениями в безопорном положении (в полете), при этом используются следующие варианты:
осей. |