РЕФЕРАТ БИОМЕХАНИКА. Назаров Алексей_реф биомеханика. Реферат внутренние силы в движениях спортсмена и их отличие от внешних сил. Силы в пассивных элементах двигательного аппарата человека. Силы внутрибрюшного давления. Способы измерения внешних и внутренних сил

• Название: Реферат внутренние силы в движениях спортсмена и их отличие от внешних сил. Силы в пассивных элементах двигательного аппарата человека. Силы внутрибрюшного давления. Способы измерения внешних и внутренних сил
• Анкор: РЕФЕРАТ БИОМЕХАНИКА
• Дата: 25.09.2022
• Размер: 342.85 Kb.
• Имя файла: Назаров Алексей_реф биомеханика.docx
• Тип: Реферат; #695150

МОСКОВСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ

Внутренние силы в движениях спортсмена и их отличие от внешних сил. Силы в пассивных элементах двигательного аппарата человека. Силы внутрибрюшного давления. Способы измерения внешних и внутренних сил.

Выполнил: Назаров Алексей Вячеславович, группа БО356-АФВ2101

Руководитель: Ястребова Евгения Александровна

Москва

2022

Оглавление

Введение 2

Глава 1. Вступительная часть 3

Глава 2. Основная часть 4

2.1. Введение в главу 4

2.2. Внутренние силы в движениях спортсмена и их отличие от внешних сил. 5

2.3. Силы в пассивных элементах двигательного аппарата человека. 7

2.4. Силы внутрибрюшного давления 8

2.5. Способы измерения внешних и внутренних сил. 8

Заключение 12

Приложение 14

Список литературы 16

Введение

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.

Данная тема мне, как человеку, который не первый год занимается спортом и ведёт активный образ жизни, показалась очень интересной, потому что в основе всех видов спорта лежит какое-то определённое движение или совокупность движений. Очень важно знать и понимать, как правильно выполнять какое-либо движение и с какой техникой. Только так можно достичь высоких результатов.

Глава 1. Вступительная часть

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.).

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.

Глава 2. Основная часть

2.1. Введение в главу

Аппарат движений человека представляет собой управляемую многозвенную систему рычагов и движителей. Костные рычаги - это звенья тела, подвижно сочлененные 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 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.

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. се движения, связанные с остановкой, амортизацией, замедлением движений отдельного звена, группы звеньев или человеческого тела, в целом характеризуются уступающим режимом работы мышц.

2.2. Внутренние силы в движениях спортсмена и их отличие от внешних сил.

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 человек может целенаправленно повлиять на внешние силы, изменив величину и направление действия.

Взаимодействие всех этих сил составляет силовую или динамическую структуру двигательных действий. Совершенство техники выполнения физического упражнения определяется эффективным использованием сил, способствующих достижению цели действия и уменьшению противодействующих сил (тормозящих, отклоняющих, действующих против направления движения).

Внешними силами при выполнении упражнений является, например, вес тела гимнаста или отдельных его звеньев, или сила трения, возникающая при взаимодействии гимнаста со снарядом (с опорой). Эти силы могут как затруднять, так и облегчить выполнение упражнений. Так, например, действие силы земного притяжения при движении тела гимнаста или отдельных его звеньев из более высокого в более низкое положение по отношению к опоре облегчает выполнение многих упражнений, а движение из низкого в более высокое — затрудняет. Сила трения может затруднять движение и в то же время создает условия для эффективного выполнения упражнения.

Внутренние силы возникают благодаря способности гимнаста развивать напряжение работающими мышцами, использовать эластические свойства связок, суставных сумок, межпозвоночных хрящей. Разумное использование этих сил облегчает исполнение упражнений. Здесь основную роль играет мышечное напряжение.

2.3. Силы в пассивных элементах двигательного аппарата человека.

Силы пассивного противодействия включают: опорные реакции в суставах и местах прикрепления мышц и связок, силы сухого и жидкостного трения, силы инерции при ускорениях звеньев, органов и тканей, а также упругие силы деформации упругих образований. При передаче сил по кинематическим цепям в виде сил давления костей друг на друга в суставах (вследствие воздействия веса частей тела и внешних тел, а также приложенных к костям тяг мышц и связок) возникают опорные реакции. Взаимное смещение органов и тканей при соприкосновении вызывает силы трения. К ним относятся и трение со смазкой (типа граничного и полусухого) и жидкостное трение как в жидких тканях и в прослойках между органами, так и в мягких тканях при их деформации (вязкость).

Вследствие деформаций тела человека возникают также упругие силы в пассивной части двигательного аппарата. Речь идет в первую очередь об упругих силах в связочном аппарате крупных суставов и соединений таких кинематических цепей как позвоночник.

Пассивный аппарат движения, представленный костями и их соединениями, есть система рычагов, на которые воздействует активная часть аппарата движения, т.е. мышцы. Как простейший механизм рычаг служит для передачи движения и силы на расстояние. Каждый рычаг должен иметь точку опоры и две точки приложения взаимно противодействующих сил. Для человеческого организма — это сила притяжения Земли и противодействующая ей сила — мышечная. В большей части случаев точка опоры костного рычага тела человека располагается в суставе. Если две силы расположены по обе стороны от точки опоры и действуют в одном направлении, то такой рычаг называется рычагом первого рода, или рычагом равновесия. Примером рычага первого рода является голова при вертикальном положении человека. (рис. 1)

Если две силы (тяжести и мышечная) располагаются по одну сторону от точки опоры и направлены в разные стороны, то такой рычаг называется рычагом второго рода. Рычаг второго рода подразделяется на рычаг скорости и рычаг силы. Рычаг скорости характеризуется тем, что плечо силы мышечной тяги меньше, чем плечо силы тяжести, так как сила мышечной тяги приложена вблизи оси вращения. Это позволяет кинематическим звеньям человеческого тела, проигрывая в подъемной силе, выигрывать в скорости и амплитуде движений. Примером указанной разновидности является локтевой сустав. (рис. 2)

Рычаг силы имеет выигрыш в силе, но проигрывает в скорости и амплитуде движений. Это происходит вследствие того, что плечо силы мышечной тяги больше плеча силы тяжести. Примером рычага силы может служить стопа. (рис. 3)

2.4. Силы внутрибрюшного давления

Внутрибрюшное давление – это постоянное давление внутри брюшной полости. За внутрибрюшное давление в теле человека отвечают мышцы, выпрямляющие позвоночник; грудная диафрагма; мышцы брюшной стенки живота; диафрагма таза (мышцы тазового дна). Мышцы диафрагмы таза и брюшной стенки обеспечивают внутрибрюшное давление, удерживают внутренние органы и стабилизируют позвоночник, разгружая межпозвоночные диски.

2.5. Способы измерения внешних и внутренних сил.

Существует несколько способов измерения внешних и внутренних сил. Наиболее популярными являются разовое повторение с максимальным отягощением (1 RM), электромиография, измерение силы посредством тензометрических датчиков и динамометров, изокинетическое измерение силы и изометрическое измерение силы.

Под 1RM подразумевается величина отягощения, которое при максимальном напряжении и правильном выполнении движения может быть преодолено один раз. Определяется эта величина, как правило, на силовых тренажерах, т. е. с помощью известных упражнений. Поэтому измерение 1 RM у опытных спортсменов-профессионалов производится быстро и не представляет собой никаких трудностей. Во-первых, им хорошо знакомы и сами тренажеры, и порядок выполнения упражнений, с помощью которых тестируется максимальная сила. Во-вторых, благодаря их опыту несложно определить величину максимальной нагрузки. После разминки довольно быстро (после 3-4 попыток) подбирается вес отягощения, соответствующий 1 RM.

Электромиография (ЭМГ) — это метод измерения мышечной активности. Физиологической основой данного метода является регистрация потенциалов действия в процессе иннервации мышечных клеток. Регистрация работы мышц с помощью (поверхностной) ЭМГ позволяет создать координационные модели определенных движений. Кроме того, с помощью этого метода можно определить степень активности мышцы по отношению к максимальному произвольному сокращению (МПС), а также состояние утомления посредством анализа частоты зарегистрированных сигналов. В биомеханике и науке о спорте обычно используются поверхностные электроды (Zschorlich, 2003). Они накладываются на поверхность кожи и регистрируют электрическое напряжение. Преимущество поверхностных электродов состоит в том, что с их помощью можно проводить и динамические измерения. Это объясняет широкую область их применения в спорте. На точность сигналов ЭМГ могут оказывать отрицательное воздействие многие факторы. Натяжение проводов или давление на электроды может вызывать напряжение в электрической сети (50 Гц) или ложное увеличение сигналов. Поэтому к анализу данных измерений следует подойти с особой осторожностью.

Измерение воздействия внешних сил называется динамометрией. В биомеханике с этой целью широко используются силоизмерительные пластины (кварцевые кристаллы) или тензометрические датчики. С помощью тензометрических датчиков сила измеряется на основе изменения формы тела, а измерения с использованием кварцевых кристаллов основаны на пьезоэлектрическом эффекте. Каждый метод имеет свои плюсы и минусы: тензометрические датчики экономичны и просты в эксплуатации. С их помощью можно проводить измерения силы на протяжении длительного времени. Однако линейность зависимости измеренной силы от действующей внешней силы здесь не так высока, как при измерениях с помощью силоизмерительных пластин. В этом состоит преимущество силоизмерительных пластин, которые, хотя и являются более дорогими, чем тензометрические датчики, показывают распределение силы на ортогональные компоненты. Силоизмерительные пластины используются, кроме прочего, для определения высоты прыжка и продолжительности контактной фазы, что необходимо при диагностике реактивной силы, контроле амортизационных качеств обуви, а также измерении координационной и стабилизирующей способности. Область применения силоизмерительных пластин довольно широка, например, их можно использовать также для анализа состояний утомления на основе особенностей походки. Кроме того, динамометрия является важной частью оценки нагрузки на организм во время занятий спортом.

Особенностью изокинетических измерений является то, что они проводятся при неизменной скорости движения при выполнении упражнения. Это достигается при использовании определенной аппаратуры, которая, с одной стороны, контролирует постоянность скорости движения и, с другой — позволяет изменить сопротивление в соответствие с силой, которую развивает тренирующийся. Значения силы определенных конечностей регистрируются на основе данных крутящего момента при соответствующих значениях угла в градусах и представляются в виде кривой. Кривые значений силы позволяют определить нарушение функций мышц и суставов. При этом проводится сравнительный анализ конечностей с правой и левой сторон, мышц-агонистов и антагонистов, а также сравнение полученных результатов с нормой (в соответствии с полом, возрастом, спортивной формой и т.д. Кроме того, целесообразно провести сравнение результатов измерений, полученных до и после тренировки или терапии.

Изометрическое измерение силы отличается тем, что оно определяется против непреодолимого сопротивления и при жестко установленных положениях суставов. Соответственно, угол между тестируемыми конечностями остается неизменным. При этом сила будет зависеть от определенного угла, поскольку от него, в свою очередь, зависит взаимное положение актина и миозина. Поэтому к определению углов суставов следует отнестись очень внимательно. Углы, при которых достигаются оптимальные значения силы, зависят от особенностей самого сустава и от того, находится ли конечность в выпрямленном или согнутом положении. Преимуществами данного метода являются целенаправленное определение силы в зависимости от положения суставов, низкая стоимость измерительных систем и простота их использования. Кроме того, большим преимуществом является надежность результатов измерений, если они проводятся под соответствующим контролем. Недостатком данного метода могут быть предельные нагрузки, которые при максимальном напряжении оказывают воздействие на пассивный двигательный аппарат. Кроме того, по результатам изометрических измерений невозможно судить о показателях силы в процессе движения, т. к. данный метод не учитывает влияние координации.

Заключение

Внешние и внутренние относительно тела человека силы действуют на него совместно. Все эти силы независимо от их источника действуют как механические силы, изменяя механическое движение. В этом смысле они находятся в единстве, как материальные силы: можно производить при соблюдении соответствующих условий их сложение, разложение, приведение и другие операции.

По мере совершенствования движений становится возможным лучше использовать мышечные силы. Техническое мастерство проявляется в повышении удельного веса внешних и пассивных внутренних сил как движущих сил. При необходимости обеспечивается не только экономность (сбережение сил), экономичность (высокий КПД мышечных сил), но и высокий максимум мышечных сил и значительная быстрота достижения этого максимума при движении.

Приложение

Рис.1 Рычаг первого рода (равновесия)



Рис.2 Рычаг второго рода (скорости)



Рис.3 Рычаг второго рода (силы)

Список литературы

1. Донской Д.Д., Зациорский В.М. Биомеханика. Москва: Физкультура и спорт, 1979. 265 с.

2. Дубровский В.И., Федорова В.Н. Биомеханика. Москва: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. 550 с.

3. Котикова Е.А. Биомеханика физических упражнений. Москва: Физкультура и спорт, 1939. 328 с.

4. Самсонова А.В., Комиссарова Е.Н. Биомеханика мышц. Санкт-Петербург: Кинетика, 2008. 127 с.