Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Движение как форма бытия материи.



В.А. Масленников

 

 

БИОМЕХАНИКА

Курс лекций

Дисциплина для специальности 50720 - «Физическая культура»

ВЕЛИКИЙ НОВГОРОД

2008

 

 

Содержание

1.Биомеханика как учебная и научная дисциплина………………………………………………………….3

2.Направления развития биомеханики как науки…………………………………………………………….9

3.Топография тела человека. ………………………………………………………………………………….17

4. Тело человека как биомеханическая система…………………………………………..……………… 29

5. Кинематические характеристики движений человека…………………………………………………..41

6.Динамические характеристики движений человека……………………………………………………...49

7. Биодинамика двигательных качеств……………………………………………………………………..…61

8.Биомеханические основы спортивной техники …………………………………………………………. 71

9. Элементы теории ошибок…………………………………………………………………………………....81

10. Методика качественного биомеханического анализа……………………………………………..…..89

11. Основы контроля за технической подготовленностью………………………………………………..99

12.Структура движений человека и управление ими……………………………………………………..107

13. Управление непереместительными действиями……………………………………………………...121

14.Движения на месте………………………...………………………………………………………………..129

15. Движения вокруг оси и перемещающие движения……………………………………………………135

16. Биомеханика локомоций ……………………………………………….…………………………………145

Материалы для самостоятельной работы

1.Биомеханика двигательного аппарата человека……………………….………………………..…….159

2.Человек как самоуправляющаяся система…………………………………………….…………….…169

3.Биомеханический контроль. Клинический анализ движений. Тесты в биомеханике……..……..177

4.Оглавление……………………………………………………………………………………………..…….189

 

 

 

 

 

Лекция 1. Биомеханика как учебная и научная дисциплина

1.Движение как форма бытия материи2.Предмет биомеханики 3. Задачи биомеханики 4. Содержание биомеханики

Биологическая механика как наука о механическом движении в биологических системах использует в качестве методического аппарата принципы механики.

Механика человека есть раздел механики, изучающий целенаправленные движения человека.

Биомеханика это раздел биологии, изучающий механиче­ские свойства живых тканей, органов и организма в целом, а также происходящие в них механические явления (при движении, дыха­нии и т. д.).( Дубровский В.И.)

Изучая определенную область знания, сначала определяют ее пред­мет, задачи и содержание в настоящее время, устанавливают ее основ­ные особенности. Затем знакомятся с возникновением и развитием соответствующей науки. Это позволяет лучше понять ее современное состояние, возможности и пути дальнейшего развития.

Физика, химия, биология и другие науки изучают законы разных форм движения материи в неживой природе, в живой природе и в об­ществе. Самое простое движение — пространственное перемещение тел — исследует механика. Для лучшего понимания сути и роли механического движения в животных организмах следует рассмотреть основные понятия о движении вообще.

Движение как форма бытия материи.

Движение есть форма существования материи.

Все в мире движется. В движении находятся звездные миры, наша Земля, человек, части его тела, молекулы его клеток, атомы, их эле­ментарные частицы; одной из форм движения материи является мыш­ление.

Всем известны глубокие и яркие слова Ф. Энгельса: «Движение, рассматриваемое в самом общем смысле слова, т. е. понимаемое как форма бытия материи, как внутренне присущий материи атрибут1, обнимает собою все происходящие во вселенной изменения и процессы. начиная от простого перемещения и кончая мышлением»2.

Следовательно, движениемв философском понимании называют всякое изменение вообще. Все существующее в мире — материя, ко­торая вечно движется, изменяется. Материя без движения немыслима, как немыслимо и движение без материи.

Формы движения материи

Соответственно многообразию мира существует и многообразие движения — различные формы движения материи.

Ф. Энгельс различал более простые формы движения материи — механическую, физическую и химическую, которые проявляются как в неживой, так и в живой природе, и более сложные, высшие, формы движения — биологическую (все живое) и социальную (общественные отношения, мышление). С развитием наук все более углубляется изу­чение ранее известных форм движения и выдвигаются на обсуждение новые (например, кибернетическая—как движение информации).

Каждая более сложная форма движения включает в себя и более простые. Простейшая форма—механическая —существует везде. Но чем форма движения выше, тем менее существенна механическая форма; движение качественно характеризуется соответственно более высокой формой.

Таким образом, каждая высшая форма обладает качественной спецификой и не «сводима» к низшим, в то же время она неразрывно свя­зана с ними.

Движения человека

Движения человека представляют собою механическое переме­щение живого организма.

Движения человека — одно из сложнейших явлений в мире.Онисложны не только потому, что в его двигательной деятельности очень непросты функции органов движения, но и потому, что в ней отражается его сознание как функция наиболее высокоорганизованной материи — мозга.

Роль движений в жизни человека исключительно велика. Посредст­вом движений он изменяет окружающую природу. В процессе этого изменения развивается и организм человека, и его сознание.

Даже простейшая форма движения материи —механическая— из-за чрезвычайной сложности строения тела человека и его функций очень непроста. К тому же добавляется сложность взаимодействия ме­ханической формы с более высокой — биологической. В биологической механике (биомеханике) как раз и изучаются закономерности как самих механической и биологической форм, так и их взаимодействия. Движение живых существ как биологическое явление может быть понято лишь на основе изучения неразрывной связи биологических и механических закономерностей.

ПРЕДМЕТ БИОМЕХАНИКИ

Предмет любой науки, в том числе и биомеханики, определяется спе­цифическим объектом познания — кругом явлений и процессов, зако­номерности которых изучает та или иная наука. В этом объектекаждая из них имеет свою область изучения.

2.1. Объект познания

Объект познания биомеханики — двигательные действия чело­века как системы взаимно связанных активных движений и положений его тела.

Биомеханика возникла и развивается как наука о движениях жи­вотных организмов, в частности человека.

У животных организмов движутся не только части тела — органы опоры и движения. Смещаются внутренние органы, жидкости в сосудах и полостях, воздух в дыхательной системе и т. п. Эти механические процессы в биомеханике еще почти не исследованы. Поэтому до сих пор объектом познания в ней принято считать только движения тела. В принципе же к биомеханике следует относить все проявления механического движения в животных организмах.

В норме человек производит не просто движения, а всегда действия (Н. А. Бернштейн); они ведут к известной цели, имеют определенный смысл. Поэтому человек выполняет их активно, целенаправленно, управляя ими, причем все движения тесно взаимосвязаны — объеди­нены в системы.

В действиях человека движения выполняются обычно не все время и не всегда во всех суставах. Части его тела иногда сохраняют свое относительное положение почти неизменным. В активном сохранении положения, как и в активных движениях, участвуют мышцы. Следо­вательно, человек совершает двигательные действия посредством ак­тивных движений и сохраняя при необходимости взаимное расположе­ние тех или иных звеньев тела. Системы активных дви­жений, а также сохранение положений тела при двигательных действиях и изучаются в на­стоящем курсе биомеханики.

Область изучения

ЗАДАЧИ БИОМЕХАНИКИ

Задачи каждой области знания определяют собой ее содержание— ее теорию и метод. Различают общие задачи, охватывающие всю об­ласть знания, и частные — важные только для определенного круга изучаемых явлений.

Общая задача изучения движений

Частные задачи биомеханики

Частные задачи биомеханики состоят в изучении движений человека в двигательной деятельности и изучении приводимых им в движение физических объектов, а также в изучении резуль­татов решения двигательной задачи и условий, в которых оно осуществляется.

В биомеханических исследованиях может решаться большое коли­чество отдельных частных задач, которые возникают в связи с много­образными запросами практики. Эти задачи вызваны необходимостью создавать новые системы движений или улучшать существующие, для того, чтобы обучать наиболее совершенным.

Знание закономерностей явления дает возможность предвидеть его последствия. Предвидение при обучении движениям позволяет плани­ровать, а следовательно, и обоснованно выбирать путь достижения цели и осуществлять надежный контроль за продвижением по этому пути.

В двигательной деятельности человека решается много двигатель­ных задач. Для достижения поставленных целей используется много разных способов выполнения действий. При решении одной и той же задачи часто существует несколько вариантов действия, В связи с этим, изучая движения человека, устанавливают особенности выполнения различных способов действия. Выясняют внешнюю картину движений — их форму и характер; устанавливают механизм движений — приложенные силы, вызванные ими изменения движений человека и тех физических объектов, которые он приводит в движение. Все изучаемые стороны движений позволяют понять закономерности, лежащие в основе выполнения разных способов движений.

Разнообразие двигательных задач очень велико. Может потребо­ваться быстрое выполнение движений, или точность движений в соот­ветствии с заданным образцом, либо проявление большой силы, зна­чительной выносливости и многое другое. Результат выполнения задачи может быть определен с помощью соответствующих показателей. Чтобы оценить качество выполнения задачи, определяют, насколько соответствует фактическое выполнение движений требуемому резуль­тату. Для этого изучают не только способ выполнения действия, но и результат решения двигательной задачи. Сопоставление движе­ний с их результатами позволяет найти движения, наиболее рацио­нальные для решения поставленной задачи.

С изменением условий, в которых выполняются движения, могут измениться способ выполнения действия и результат решения двигательной задачи. Поэтому очень важно установить, каким образом изменение условийдвигательной деятельности влияетнаспособ выполнения движения и его результат. Условия деятельности разделяются на внешние и внутренние. К внешним относятся все фак­торы, связанные с внешним окружением1, в котором человек осуществ­ляет свою деятельность. К внутреннимусловиям деятельности отно­сятся как более общие — уровень подготовленности двигательного аппарата человека, степень работоспособности во время выполнения движений и т. п., так и более частные — все многообразие особенно­стей приспособления организма к выполнению определенного дейст­вия. Изучая движения человека, устанавливают их зависимость от условий выполнения действия, выявляют условия, способствующие лучшему решению задачи или ухудшающие результат действия. Вместе с тем определяют, какие способы выполнения движений лучше соответствуют имеющимся условиям действия.

Для решения каждой из названных частных задач в биомеханиче­ском исследовании выделяют ряд еще более узких вопросов, которые подлежат детальному изучению. Кроме того, бывает необходимо глубже изучать как особенности приспособления двигательного аппарата к более совершенному выполнению тех или иных сложных действий, так и тонкие детали способов выполнения движений.

СОДЕРЖАНИЕ БИОМЕХАНИКИ

Содержание науки составляет совокупность накопленных знаний, складывающихся в определенную систему—теорию науки, а также пути получения этих знаний — метод науки. И теория и метод выра­жаются в понятиях и законах науки, характерных для нее, раскры­вающих ее содержание.

 

Теория биомеханики

В теории биомеханики рассматриваются: строение и свойства, а также развитие тела человека как биомеханической системы; эффективность двигательных действий как систем движений; формирование и совершенствование движений в двигательных действиях.

В каждой области знания разрабатывается ее теория. Теория нау­ки — это логическое обобщение опыта, которое выражено в основных . идеях. Эти идеи, с одной стороны, вытекают из ранее изученных фак­тов, с другой — помогают лучше понять то, что еще не изучено. С те­чением времени, благодаря новым фактам и новым подходам при их использовании, в теорию вносят поправки, уточнения, нередко коренные изменения, опровергающие некоторые ранее сложившиеся представления,— теория развивается.

Теория биомеханики в настоящее время охватывает три большие проблемы. Рассмотрим их по порядку.

Особенности строения и свойства животных организмов оказывают существенное влияние на закономерности их движений. Исходя из этого, тело человека рассматривают как биомеханическую систему. С давних пор органы опоры и движения сравнивают с рычагами. Ранее указывали лишь на то, что, изучая движения таких рычагов, надо учитывать анатомо-физиологические особенности тела человека. Следующим этапом в понимании природы движений было признание специфики биомеханических систем, отличных в принципе от твердых тел или систем твердых тел. Эта специфика заставляет изучать такие свойства биомеханических систем, которых нет в искусственных кон­струкциях, машинах, создаваемых человеком. Поэтому в теории биоме­ханики возникла проблема изучения строения и свойств биомеханических систем, а также их разви­тия.

Для решения общей задачи биомеханики необходимо изучение специфических особенностей самих процессов движения живого орга­низма и условий, обеспечивающих эффективность приложения сил. Для движений животных характерно сочетание множества движений в суставах в единое целое — систему движений. С этим связано воз­никновение в теории биомеханики проблемыизучения эффектив­ности двигательных действий как систем дви­жений, их особенностей и развития.

Наконец, чрезвычайно важно изучение изменения движений в про­цессе овладения двигательными действиями как системами движений (двигательными актами, приемами выполнения действий). В связи с этим в теории биомеханики возникла проблема изучения законо­мерностей формирования и совершенствова­ния движений.

Метод биомеханики

Метод биомеханики — системный анализ и синтез движений на основе количественных характеристик, в частности кибернетиче­ское моделирование движений.

Метод науки — это способ исследования в данной науке, путь познания закономерностей. Метод определяется теорией, ее основными идеями и в то же время сам определяет способ получения знаний в дан­ной науке.

В теории биомеханики двигательные действия рассматриваются как сложные системы, состоящие из множества движений. Такой подход требует при их изучении применения системного анализа и синтеза. Биомеханика, как наука экспериментальная, эмпирическая, опирается на опытное изучение движений. При помощи приборов регистрируются количественные особенности движений (характеристики), например траектории, скорости, ускорения и др., позволяющие различать дви­жения, сравнивать их между собой. Рассматривая характеристики, мысленно расчленяют систему движений на составные части — уста­навливают ее состав. В этом проявляется системный анализ.

Система движений как целое не просто сумма ее составляющих частей. Части системы объединены многочисленными взаимосвязями, придающими ей новые, не содержащиеся в ее частях качества (систем­ные свойства). Необходимо мысленно представлять это объединение, устанавливать способ взаимосвязи частей в системе — ее структуру,В этом проявляется системный синтез.

Обе стороны — системные анализ и синтез — одинаково необхо­димы для познания системности в строении тела движущегося человека и в его движениях.

При изучении движений в процессе развития системного анализа и синтеза в последние годы все шире применяют метод кибернетического моделирования — построения управляемых моделей (электронных, математических, физических и др.) движений и моделей тела человека.

В ходе развития той или иной науки формируются научные понятия. При помощи условных слов (терминов) в них выражают содержание изучаемых явлений, их свойств и отношений. Научные понятия представляют собою определения, отвечающие на вопрос: «Что это такое?».Ответить на такой вопрос можно только изучив то, что определяют. Значит, научное понятие уже в известной мере есть итог изучения. К научным понятиям биомеханики относятся си­стема движений, кинематическая структура, встречные движения и др.

В процессе развития науки устанавливают научные зако­ны1, в которых выражаются объективные, существенные, устойчи­вые, постоянно повторяющиеся взаимосвязи изучаемых явлений, их свойства и отношения.

Развитие физических знаний

Физика — наука о закономерностях наиболее общих форм движе­ния материи — возникла и достигла высокого уровня развития раньше, чем биология — наука о закономерностях жизни и развития живых организмов.

В Древней Греции во времена Аристотеля (384—322 гг. до н. э.) физикой называли вообще все первоначальные знания о природе. Аристотельпервый ввел термин «механика», описал рычаг и другие простейшие машины, пытался путем рассуждений найти причины дви­жений. Некоторые его представления (например, о зависимости ско­рости падения в пустоте только от веса тел, о необходимости постоян­ной силы для поддержания постоянной скорости), не подтвержденные опытом, были впоследствии опровергнуты. Намного долговечнее ока­зались работы Архимеда(287—212 гг. дон. э.), который заложил ос­новы статики и гидродинамики как точных наук. Они сохранили свое значение до нашего времени. Развитию механики после долгого застоя наук в средние века спо­собствовали исследования Леонардо да Винчи (1452—1519 гг.) по тео­рии механизмов, трению и другим вопросам. Примечательно, что этот великий художник, математик, механик и инженер впервые высказал важнейшую для будущей биомеханики мысль: «Наука меха­ника потому столь благородна и полезна более всех прочих наук, что, как оказывается, все живые тела, имеющие способность к движению, действуют по ее законам».

Общеизвестно, что важнейший раздел механики — динамика— был создан трудами гениальных ученых Галилео Галилея (1564— 1642 гг.) и Исаака Ньютона (1643—1727 гг.). Основные законы клас­сической механики описывают движение материальной точки и абстрактного абсолютно твердого тела2.

Из классической механики выделились и развиваются как само­стоятельные науки гидро- и аэромеханика, изучающие механику де­формируемого тела. Для решения задач биомеханики, связанных с де­формациями, большой интерес представляют сопротивление материалов и, особенно, реология (теория упругости, пластичности и ползучести).

Из кинематики, сложившейся как отдельный раздел механики лишь в начале XIX в., выделилась также важная для биомеханики область науки — теория механизмов и машин.

Механические устройства

Повышение интереса к движениям человека в связи с бурным раз­витием естествознания и промышленности способствовало использо­ванию методов механики при изучении двигательной деятельности. В первую очередь начали применять простейшие устройства для определения положения центра тяжести тела человека (Д. Борелли, А. Базлер и др.). Более широко механические приспособления стали использовать братья В. и Э. Веберы (1836 г.), изучавшие ходьбу чело­века. Ж. Марей (80-е гг. 19 в.) предложил пневмографическую запись давления ноги на опору при помощи воздушных камер, находящихся в ботинках, с передачей давления воздуха по резиновым трубочкам. У многих механических приборов была невысокая точность измерений, наблюдались запаздывания. Поэтому в научных исследованиях они постепенно заменялись более совершенными — светохимическими и электротехническими. С распространением биомеханических иссле­дований в спорте (50—60-е гг. 20 в.) у нас в стране стали успешно при­меняться многие механические приборы (В. М. Абалаков), в частности динамографы, непосредственно связанныесо спортивными снарядами.

Светохимичесная регистрация

Большую роль в изучении движений сыграло открытие фотогра­фии. Вначале успешно делали только моментальные одиночныеснимки движений. Затем Э. Майбридж (1877 г.) получил последова­тельные автоматические снимки (всадник, скакавший на лошади вдоль ряда фотоаппаратов). Позднее стали применять многократную экспозицию на одну пластинку. Ж- Марей и Ж. Демепн разработали метод хронофотографии: вращающийся с постоянной скоростью перед объективом аппарата затвор-обтюратор (непрозрачный диск с равномерно расположенными прорезями позволял запечатлеть на неподвижной пластинке ряд последователь­ных поз через равные промежутки времени.

Метод хромофотографии далее развивался в двух направлениях. Первое преследовало цели более точного измерениядвижений. Марей сначала снимал на фоне черного бархата движущегося человека в черном бархатном костюме, на котором были нашиты бле­стящие полосы, обозначавшие оси и точки частей тела (см. рис. 1, б, в), Позднее в школе Марея заменили полосы светящимися точечными лам­почками накаливания, расположенными соответственно осям суставов. В подобном же направлении работали В. Брауне и О. Фишер, только вместо блестящих полос и точечных лампочек они применяли газосвет­ные лампы (гейслеровы трубки). Все эти усовершенствования позволяли повышать точность измерения движений. В дальнейшем хронофотография

была значительно усовер­шенствована Н. А. Бернштейном, разработавшим метод циклограмметрии. При помощи обтюратора на пластинке получают точечные траек­тории лампочек — циклограм­му (см. рис. 1г). По координатам точек на циклограмме вычисляют их перемещения, скорости и ускорения, а по массам и ускорениям звеньев рас­считывают приложенные силы. Одно­временная съемка несколькими аппа­ратами (предложенная еще В. Брауне и О. Фишером), точечные лампочки, высокая частота съемки (100 и более снимков в 1 сек.), рациональная обра­ботка ее материалов позволили Н. А. Бернштейну накопить обширнейший по тем временам материал (свыше 700 опытов циклосъемки ходьбы).

 

Рис. I. Светохимическая регистрация движений:

а)обтюратор; б— хронограммя бега (по Марею); в — костюм для хронофотографии (по Марею);

г— циклограмма лыжного хода (ориг.)

Еще В. Брауне и О. Фишер изучали массы и моменты инерции частей тела человека, кинематику его сочленений, условия работы мышц. Они использовали пространственные координаты, полученные при съемке, для решения уравнений движений человека. Но низкая частота съемки (несмотря на огромную точность измерения координат) и недостаточность математических методов не позволили тогда решить эту задачу.

Н. А. Бернштейн, значительно упростив подход к определению усилий (пренебрегая точным определением моментов инерции), впер­вые получил важные данные о чрезвычайной расчлененности, дробности характеристик движений и их сложнейшей взаимосвязи. С этих иссле­дований, по сути дела, и началась разработка теории биомеханики.

Второе направление развития хронографии преследовало цели вос­произведения движенийна экране. Оно привело к воз­никновению кинематографии, предшественницы современного кино. Марей сначала применял «фоторужье», в котором быстро сменялись одна за другой 12 пластинок. Более удобным оказалось использование негативной бумажной, а потом и целлулоидной ленты с применением обтюратора:в моменты, когда объектив закрыт сплошной частью диска обтюратора, лента продвигается на один кадр. Киносъемка с большой частотой (рапидная съемка) посредством проекции на экран с нормаль­ной частотой давала замедленное изображение («лупа времени»). Как и нормальная съемка, рапидная позволяла только рассмотреть, но не измерить движение.

Своего рода шагом назад в методике было постепенное распростра­нение киноциклографии. Используя точки, отмеченные на теле испытуе­мого, по кинопленке изготовляли промер — проекцию на один лист бумаги положений точек с ряда последовательных кадров. При кино­съемке в условиях соревнований опознавательные точки наносились приближенно, позднее, уже на промер. Естественно, точность опре­деления координат по сравнению с циклографией резко снизилась. Однако возможность снимать в условиях соревнований и обходиться без сложного оснащения испытуемого, простота съемочной аппара­туры давали большие преимущества по сравнению с циклографией. С помощью метода киноциклографии в течение 2—3 десятилетий в на­шей стране была изучена в основном техника почти всех видов спорта.

Дальнейшее повышение частоты съемки (рапидная и ультрарапидная киносъемка — сотни кадров в 1 сек.) при низкой точности опреде­ления координат точек позволяло получать очень ценный материал для наблюдений при относительно замедленной проекции, но не для изме­рений. Своеобразным вариантом хронофотографии явилась стробофотография: при съемке на одну пластинку (или пленку) многократная экспозиция достигается перерывом лучей на пути не от объектива к фотоаппарату, а от источника света (осветителя) к объекту съемки. Этот метод, очень эффективный при съемке быстротекущих процессов в технике, пока еще не принес существенной пользы в изучении движе­ний.

В целом метод светохимической регистрации, даже такой нестро­гий, как киноциклография, еще долго может быть ведущим в широкой практике. В научных исследованиях он свою положительную роль сыграл, позволив собрать данные для ряда теоретических обобщений. Однако современный уровень развития науки и техники выдвигает ряд более точных методов, основанных на использовании электротех­ники.

Механическое направление

Механический подход к изучению движений человека позволяет определить количественную меру двигательных процессов, объяс­нить физическую сущность механических явлений, раскрывает огромную сложность строения тела человека и его движений с точ­ки зрения физики.

Хронологически первым было механическое направление в развитии биомеханики. Первую книгу по биомеханике «О движениях животных» (1679 г.)1 написал ученик Галилея итальянский врач и математик Джовани Борелли. Исследование действия и противодействия, опре­деление центра тяжести тела человека, классификация локомоторных движений по источнику сил проводились с позиций механики. Физио­логи братья Вебер (1836 г.) изучали ходьбу человека тоже с позиций механики, сравнивая движения шагания с качаниями маятников (их гипотезы в последующем во многом не подтвердились).

Изучению механических характеристик движений были посвящены исследования В. Брауне и О. Фишера. В последнее время развитие механического направления наиболее ярко представлено в пособиях по биомеханике Г. Хохмута (ГДР), А. Новака (ЧССР) и др.

Применение законов механики в биомеханике совершенно необхо­димо, но оно недостаточно, если речь идет только о механике неизме­няемого тела. Как биомеханическая система тело человека существенно отличается от абсолютно твердого тела или материальной точки, кото­рые рассматриваются в классической механике. Внутренние силы, которые при решении задач в механике твердого тела стараются исклю­чить, имеют определяющее значение для движений человека. Безраз­личие к источнику силы в механике сменяется крайним интересом к этому вопросу в биомеханике. Наконец, углубленное изучение именно механических закономерностей движений организмов требует выявле­ния немеханических причин особой сложности в проявлении актив­ности биомеханических систем.

Системно-структурный подход

Системно-структурный подход в биомеханике характеризуется изучением состава и структуры систем как в двигательном аппа­рате, так и в его функциях. Этот подход в известной мере объеди­няет механическое, функционально-анатомическое и физиологи­ческое направления в развитии теории биомеханики.

По современным представлениям, опорно-двигательный аппарат рассматривается как сложная биомеханическая система; движения человека также изучаются как сложная целостная система.

Понятие о системе, в которой множество элементов (ее состав) закономерно объединено взаимными связями, взаимозависимостью (ее структура), характерно для современного научного представления о мире. Системно-структурный подход требует изучения системы как единого целого, потому что ее свойства не сводятся к свойствам от­дельных элементов. Важно изучать не только состав, но и структуру системы, рассматривать во взаимосвязи строение и функцию.

Идеи о системности внес в изучение двигательной деятельности также Н. А. Бернштейн. Кибернетический, по сути дела, подход к дви­жениям был им осуществлен более чем за 10 лет до оформления кибер­нетики как самостоятельной науки.

Современный системно-структурный подход не только не отрицает значения в биомеханике всех направлений, а как бы объединяет их. При этом каждое направление сохраняет в биомеханике свое значение.

Теоретические основы

В процессе длительного развития биомеханики сложились ее совре­менные теоретические основы: признание рефлекторной природы систем движений при сложном сочетании произвольного и автоматического управления ими; объяснение механической стороны движений тела человека (биомеханической системы) с точки зрения механики не только абсолютно твердого тела, но и деформируемого тела; рассмотре­ние двигательных действий как систем, состоящих из множества вза­имосвязанных движений; признание зависимости выполнения систем движений и их эффективности от сочетания множества взаимосвязан­ных внутренних и внешних факторов.

Современная биомеханика относится к биологическим наукам но­вого типа, широко использующим физико-математические подход и методы. Биомеханика человека в целом имеет педагогическую на­правленность: основная цель биомеханических исследований — совершенствовать двигательную деятельность человека в различных ее проявлениях.

Методики исследования

Биомеханическое исследование требует совместного изучения меха­нических и биологических сторон движений с возможно более точной количественной мерой и вскрытием взаимосвязей в системах движений (их структур).

Методики биомеханического исследования имеют в соответствии с системностью движений комплексный характер. Изучение движений проводится с синхронной регистрацией ряда существенных характе­ристик при высокой точности и быстроте измерений. В методиках биомеханического исследования используются отдельные методы ре­гистрации из смежных научных дисциплин, а также достижения современной техники. Они позволяют полнее отразить специфику движений человека в ее современном теоретическом понимании.

Практическое применение

Области двигательной деятельности человека, где используются методы современной биомеханики, обширны. В первую очередь они используются там, где оценка эффективности движений наиболее важна, например в биомеханике спорта.

Биомеханика приобретает все большее значение в изучении взаимо­действия человека и машины — в проблемах инженерной психологии, учитывающей специфику двигательной деятельности человека. В раз­работке проблемы человек — машина важную роль играет биомеха­ника труда, которая часто смыкается с физиологией труда (устройство рабочего места, оценка рабочих операций и т. п.).

Деятельность человека в условиях космоса (в невесомости, особенно вне космического корабля) нуждается в биомеханическом обосновании и контроле над овладением навыками в необычных условиях.

Биомеханика нередко играет ведущую роль при восстановлении утраченной трудоспособности, особенно в протезировании инвалидов, обеспечивая более точное решение поставленных задач (оценка функ­циональных возможностей, создание замещающих конструкций, конт­роль над овладением движениями).

В меньшей степени используется биомеханика в искусстве, где выразительность движений допускает большую их вариативность и не требует строгой количественной точности.

Везде задача сводится к раскрытию, дальнейшему совершенство­ванию и лучшему применению двигательных возможностей человека, В РФ наибольшее развитие получила биомеханика физических уп­ражнений, особенно спортивных (биомеханика спорта).

Оси и плоскости

Тело человека построено по типу двубоковой симметрии (оно делится срединной плоскостью на две симметричные половины) и характеризуется наличием внутреннего скелета. Внутри тела на­блюдается расчленение на метамеры, или сегменты, т. е. обра­зования однородные по строению и развитию, расположенные в последовательном порядке, в направлении продольной оси тела (например, мышечные, нервные сегменты, позвонки и пр.); цент­ральная нервная система лежит ближе к спинной поверхности туловища, пищеварительная — к брюшной. Как и все млекопитаю­щие, человек имеет молочные железы и покрытую волосами ко­жу, полость его тела разделена диафрагмой на грудной и брюшной отделы.






Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 268; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.183 с.) Главная | Обратная связь