гибкость. Практическая работа оценка гибкости теоретические сведения
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
1 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА ОЦЕНКА ГИБКОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Гибкость – это способность совершать суставные движения с боль- шой амплитудой. Любое движение человека представляет собой комплекс элементарных вращательных движений в суставах. Вращательные движе- ния оцениваются угловыми характеристиками, измеряемыми в градусной или радианной мерах. В спортивной практике гибкость оценивается как с помощью разнообразных тестов, так и при непосредственном измерении су- ставных (межзвенных) углов. В теории и методике физической культуры принято различать актив- ную (активная работа мышц испытуемого) и пассивную (упражнение вы- полняется с участием внешней силы) гибкость. Разность между пассивной и активной гибкостями называется дефицитом активной гибкости (ДАГ). Прямое измерение суставных углов может производиться непосред- ственно с помощью транспортира на самом спортсмене, находящемся в ста- тическом положении, или по материалам фото-, кино- или видеосъемки. До- стоинство прямого способа измерения углов – относительная простота; недо- статки – сложность измерения в ряде случаев некоторых углов на спортс- мене, а также необходимость обработки материалов светорегистрации. Косвенный метод оценки гибкости заключается не в замере суставных углов, а в измерении линейных величин при выполнении тестовых заданий. Так, тест для определения подвижности (гибкости) позвоночного столба вы- полняется наклоном вперед из положения стоя с выпрямленными ноги; гиб- кость в этом случае оценивается расстояние от концов пальцев рук до плос- кости опоры. Тест для определения подвижности плечевых суставов выпол- няется с помощью гимнастической палкой, при котором палка хватом спе- реди двумя руками переносится через голову назад до касания спины; изме- ряется расстояние между кистями рук. Тест для определения подвижности тазобедренных суставов включает выполнение продольного шпагата; гиб- кость в этом случае оценивается расстоянием между стопами. Разновидностью прямого способа измерения суставных углов является применение измерительных систем на основе датчиков-преобразователей. Эта методика измерения углов в пространстве и во времени носит название гониометрии (греч. гониа– угол,метрео – мера). В используемых датчиках значение угла преобразуется в электрический параметр: либо сопротивление, либо емкость. Это преобразование реализуется в электротехнических компо- нентах: переменном сопротивлении (синонимы: переменный резистор, по- тенциометр) или переменном конденсаторе (рис.1). 2 Рис.1. Датчики-преобразователи: переменные резисторы (внизу) и переменный конденсатор (наверху) Наиболее часто используется потенциометрический датчик. Кон- струкция угломерного датчика крайне проста: к основной его детали – по- тенциометру – крепятся две пластины. Одна из них неподвижно фиксиру- ется на корпусе потенциометра, а другая присоединяется к движку (пово- ротной части) датчика (рис.2). При измерении суставного угла обе пластины прикрепляются с помощью эластичного бинта к звеньям тела, образующим сустав, таким образом, чтобы оси вращения датчика и сустава совпадали. Очевидно, что в этом случае будет выполнено главное условие измеритель- ной системы – однозначность: каждому значению угла поворота движка со- ответствует определенное значение электрического сопротивления, и, наоборот, каждому значению электрического сопротивления соответствует вполне определенное и единственное значение угла поворота. Таким обра- зом, определение углов заменяется измерением сопротивлений. Рис.2. Конструкция угломерного датчика 3 Прибор, измеряющий сопротивление, называется омметром. Часто шкалу омметра в данной измерительной системе градуируют (от лат. gradus шаг, ступень, степень), то есть размечают в угловых единицах (градусах или радианах), и тогда такой прибор называют гониометром. Операция граду- ировки измерительного прибора проводится экспериментально для каждого конкретного угломерного датчика. При анализе сложных движений, в которых задействовано более одного сустава, используют многокомпонентные гониометрические системы (рис.3) и, соответственно, многоканальные самописцы. При анализе движений в много- осных суставах используют многокомпонентные гониометры, которые по конструкции очень напоминают устройство джойстика для компьютера. Рис.3. Многокомпонентная гониометрическая система Электрический сигнал с выхода гониометра поступает на регистратор- самописец, который записывает, то есть протоколирует, процесс измене- ния угла во времени. Полученная запись, называемая гониограммой, содер- жит информацию о мгновенном значении угла в каждый момент времени t. По ней можно рассчитать пространственно-временные характеристики вращательного движения: мгновенные угловую скорость = d /dt и уг- ловое ускорение = d 2 /dt 2 , а также их средние значения за промежуток времени ∆t: = ∆ /∆t и = ∆ /∆t. При анализе вращательных движений необходимо помнить, что все законы, описывающие поступательное и вращательное движения, абсо- лютно идентичны (табл.1). Таблица 1 Перемещение Скорость Ускорение Поступательное линейное R, м V = dR dt ,м/с a = d 2 R d 2 t , м/с 2 Вращательное угловое , град с / град , dt d = 2 2 2 с / град , dt d = 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА Цель работы заключается в ознакомлении с методикой измерения уг- лов с помощью датчиков-преобразователей и анализе гониограмм. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ Лабораторная установка, предназначенная для определения угловых характеристик движений спортсмена, представляет собой измерительную систему, состоящую из угломерного датчика, гониометра и регистрирую- щего устройства – чернильнопишущего самописца (рис.4 и 5). Рис.4. Блок-схема силоизмерительной системы Рис.5. Общий вид лабораторной установки Для определения угловых характеристик вращательных движений необходимо предварительно провести тарировку (нем. tarieren - градуиро- вать, определять "цену" деления шкалы прибора) измерительной системы. Стрелочный индикатор Гониометр Регистратор- самописец Угломерный потенциометрический датчик 5 Тарировка в данном случае заключается в определении соответствия между измеряемыми углами и отклонением пера самописца. В случае нелинейных преобразователей, каковым является угломерные датчики, необходимо устанавливать эту связь на всем диапазоне изменения угла (для суставного угла - от 0 до 180 градусов). С этой целью ступенчато меняется угол между пластинами датчика с шагом 30º в диапазоне от 0º до 180º. Угол контроли- руется по встроенному в датчик транспортиру. В результате на ленте само- писца записывается ступенчатая диаграмма, на которой отклонение пера са- мописца, т.е. высота ступеней соответствует задаваемым углам (как пра- вило, при нулевом значении угла перо самописца устанавливается на ниж- ний край миллиметровой сетки, нанесенной на диаграммной ленте). Рис.6. Проведение тарировки и вид тарировочной записи По данным тарировочной записи может быть построена тарировочная кривая (рис.10), которая позволяет определить значение угла φ, соответ- ствующее любому вертикальному отклонению пера самописца Y. Для этого по оси ординат тарировочной кривой откладывается значение Yв миллимет- рах, из точки, соответствующей этому значению, проводится горизонталь- ная линия до пересечения с кривой, а из нее опускается перпендикуляр на ось абсцисс и определяется угол φ в градусах. По заданию практической части работы на руке спортсмена в области локтевого сустава укрепляется угломерный датчик, указанным выше спосо- бом. Испытуемый выполняет два движения: относительно медленное – от- жимание от высокой опоры, и относительно быстрое – удар (рис.7). Мед- ленное движение начинается со сгибания руки, а быстрое – с разгибания. В результате на ленте записываются гониограммы исследуемых движений – кривые изменения суставного угла во времени (рис.8). 30º 0º 60º 90º 120º 150º 180º Y T2 Y T3 Y T4 Y T5 Y T6 Y T7 6 Рис.7. Измерение угла в локтевом суставе при отжимании (А) и ударе (Б) Рис.8. Вид гониограмм отжимания и удара: 1-2 – фаза сгибания руки, 3-4 – фаза разгибания руки По гониограммам с использованием тарировочной кривой определя- ются значения углов в моменты начала и окончания фаз сгибания и разги- бания руки; рассчитываются амплитуды изменения углов в фазах сгибания и разгибания, длительности фаз сгибания и разгибания, средние значения угловых скоростей в фазах сгибания и разгибания. На основании проведен- ных расчетов делается вывод, при каком движении и в какой его фазе наблюдается минимальное и максимальное значение угловой скорости. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. На тарировочной записи, размещенной на бланке индивидуаль- ного задания (рис.9), измерить длины отрезков (высоты ступеней) Y Т1 - Y Т7 , соответствующие углам 0º, 30º, 60º, 90º, 120º, 150º, 180º (как правило, Y Т1 = 0, как показано на примере). Для измерения длины отрезков необходимо вос- пользоваться миллиметровой сеткой на тарировочной записи (размер клетки 1,0х1,0мм, крупные клетки – 10х10мм). Использование сетки Б А Y, мм (φ, град) Y 2 Y 2 Y 1 Y 4 Y 1 Y 4 Y 3 1 Y 3 1 2 2 3 3 4 4 X 1-2 X 3-4 X 1-2 X 3-4 X, мм (t, с) 0 Отжимание Удар 7 исключает влияние масштаба записи на достоверность измерения. Поэтому применение любых измерительных устройств, вроде обычной метрической линейки, запрещено. Измерения производить с точностью до 1 мм. Резуль- таты занести в таблицу 1 отчета. Рис.9. Пример тарировочной записи Таблица 1 Отклонение пера самописца при заданных углах φ , град 0 30 60 90 120 150 180 Y Т , мм 0 2. Построить тарировочную кривую, используя программу MICROSOFT EXCEL. Для этого выполнить следующие действия: а. Ввести в ячейки А1:А7 рабочего поля EXCEL данные первой строки таблицы 1 (значения угла φ ), а в ячейки В1: В7 – данные второй строки таблицы 1 (значения отклонения пера самописца Y Т ). б. Выделить ячейки А1:А7 и В1:В7 и построить точечную диаграмму (Вставка→Диаграммы→Точечная→Точечная с гладкими кривыми). Используя стили диаграмм выбрать контрастный цвет линии. Используя ма- кеты диаграмм ввести название диаграммы «Тарировочная кривая», назва- ния осей: вертикальной – «Y, мм», горизонтальной – « φ , град». в. Выделить вертикальную ось (значений) и выбрать в контекстном меню: добавить основные линии сетки, добавить промежуточные ли- нии сетки. Выделить горизонтальную ось (значений) и выбрать в кон- текстном меню: добавить основные линии сетки, добавить промежуточ- ные линии сетки. г. Удалить легенду. Удалить границы области диаграммы (Формат области диаграммы→Цвет границы→Нет линий). Y Т3 Y Т2 Y Т4 Y Т5 Y Т6 Y Т7 8 д. Скопировать диаграмму и вставить ее в отчет под таблицей 1. Раз- мер диаграммы и надписей установить аналогично тому, как показано на примере, то есть высота и равная ей ширина диаграммы устанавливается во всю ширину бланка задания. Рис.10. Пример тарировочной кривой Замечание: в качестве исключения допускается построение тарировочной кривой на поле заготовки для построения диаграммы, помещенной на бланке отчета. В этом случае все построения выполняются средствами WORD. 3. Обозначить на гониограммах отжимания и удара индивидуаль- ного задания цифрами 1, 2, 3, 4 характерные точки начала и окончания фаз сгибания и разгибания (пример на рис.11). Точки начала и окончание фаз движения определяются по перегибу кривой на гониограммах. 9 Рис.11. Пример гониограмм отжимания и удара 4. В отчете на гониограммах отжимания и удара с нанесенными ко- ординатными осями измерить длины отрезков Y 1 , Y 2 , X 1-2 , соответствующих фазе сгибания руки, и отрезков Y 3 , Y 4 , X 3-4 , соответствующих фазе разгиба- ния руки, как показано на примере (рис.11). Для измерения длин отрезков воспользоваться миллиметровой сеткой на гониограммах. Измерения про- изводить с точностью до 1 мм. Результаты занести в таблицу 2 отчета. 5. Определить значения углов φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 , используя постро- енную тарировочную кривую. Так, если Y 1 = 32 мм, то по тарировочной кривой (рис.10), представленной в качестве примера, видно, что этому зна- чению соответствует φ 1 = 142 град. Измерения производить с точностью до 1 град. Результаты занести в таблицу 2 отчета. 6. Вычислить размах изменения угла в локтевом суставе при отжи- мании и ударе в фазах сгибания Δ φ сг и разгибания Δ φ раз : Δ φ сг = φ 1 – φ 2 Δ φ раз = φ 4 – φ 3 Результаты занести в таблицу 2 отчета. 7. Используя заданное значение скорости движения ленты само- писца V л определить масштаб гониограммы по оси времени М t : Результат занести в отчет. V 1 M t л t мм 1 = = 10 8. Вычислить длительности фаз сгибания t сг и разгибания t раз при отжимании и ударе: t сг = X 1-2 ·M t t раз = X 3-4 ·M t Результаты занести в таблицу 2 отчета. 9. Вычислить средние значения угловых скоростей при отжимании и ударе в фазах сгибания ω сг и разгибания ω раз : ω сг = Δ φ сг / t сг ω раз = Δ φ раз / t раз Расчеты производить с точностью до 1 град/с. Результаты занести в таблицу 2 отчета. 10. Сделать выводы, при каком движении и в какой его фазе наблю- даются минимальное и максимальное значение угловой скорости. УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА Электронный отчет должен содержать тарировочные запись и кривую, индивидуальные гониограммы движений, заполненную таблицу расчетов и выводы по п/п.10. Отчет высылается в формате WORD на электронную по- чту преподавателя или размещается на сайте ДО (в соответствии с инструк- цией преподавателя). 11 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ 1. Как формулируется определение физического качества гибкости? 2. Что такое активная и пассивная гибкость и способы ее измерения? 3. Что такое дефицит активной гибкости и как его определяют? 4. Какой тип движения осуществляется в суставах? В каких единицах измеряется гибкость? 5. Варианты измерения качества гибкости. 6. Косвенный метод измерения качества гибкости. 7. Варианты измерения гибкости в статических позах и при выполне- нии физических упражнений. 8. Что собой представляет гониограмма? 9. Измерение гибкости с помощью датчиков-преобразователей. 10. Что такое гониометрия? 11. Что такое гониограмма и расчет по ней угловой скорости исследу- емого движения? 12. Разновидности датчиков-преобразователей для измерения углов. 13. Конструкция угломерных датчиков. 14. Какие устройства включает лабораторная установка для измерения суставных углов? 15. Какие угловые характеристики движений могут быть определены по гониограмме? 16. Назначение тарировки угломерного датчика. 17. Процедура тарировки угломерного датчика и вид тарировочного сигнала. 18. Построение тарировочной кривой и использование ее в расчетах. 19. Фазы движения, определяемые по гониограмме. 20. Определение мгновенного значения угла по гониограмме. 12 ПРИЛОЖЕНИЕ Образец бланка индивидуального задания - отчета ОТЧЕТ О ВЫПОЛНЕНИИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЗАДАНИЯ ОЦЕНКА ГИБКОСТИ Выполнил студент (ФИО) Группа Курс Факультет Форма обучения Тарировочная запись Таблица 1 Отклонение пера самописца при заданных углах φ , град 0 30 60 90 120 150 180 Y Т , мм 0 Y, мм 40 30 20 10 0 30˚ 60˚ 90˚ 120˚ 150˚ 180˚ φ , град 13 Экспериментальные гониограммы отжимания и удара V л = 25 мм/с, = = л t V 1 M с/мм Таблица 2 Угловые и временн ы΄е характеристики движений Фа за с ги ба ни я Движение Y 1 , мм (max) φ 1 , град Y 2 , мм (min) φ 2 , град Δφ сг , град X 1-2 , мм t сг , с ω сг , град/с Отжимание Удар Фа за ра зги ба ни я Движение Y 4 , мм (max) φ 4 , град Y 3 , мм (min) φ 3 , град Δφ раз , град X 3-4 , мм t раз , с ω раз , град/с Отжимание Удар φ min и φ max – определяются по тарировочной кривой, Δφ = φ max – φ min ; Δt = X ∙ M t ; ω = Δφ/ Δt. ВЫВОД: Угловая скорость движения в локтевом суставе минимальная при _____________________________ в фазе _________________________________ (отжимании, ударе) (сгибания, разгибания) и максимальная при ____________________ в фазе ________________________. (отжимании, ударе) (сгибания, разгибания) Y, мм (φ, град) X, мм (t, с) Отжимание Удар |