Направления отталкивания от опоры: ось толчковой ноги, направление на общий центр тяжести, общая реакция опоры, реакция силы отталкивания

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

Угол наклона динамической опорной реакции дает представление о некоторых особенностях направления отталкивания от опоры в данный момент времени.

При выпрямлении ноги во время отталкивания от опоры происходит сложение вращательных движений звеньев тела.

При паре угловых скоростей, когда оба звена движутся в противоположные стороны с одинаковой угловой скоростью, следующее за ними третье звено (или группа зафиксированных звеньев) движется поступательно относительно опоры. Но достаточно рассогласования названных угловых скоростей, чтобы и третье звено получило поворот относительно опоры.

По координатам ОЦМ тела человека за время отталкивания можно рассчитать линейное ускорение ОЦМ в каждый момент времени. Однако сопутствующие движения, в том числе маховые, обусловливают кроме линейного ускорения ОЦМ еще и угловые ускорения многих звеньев.

Поэтому угол отталкивания как угол наклона динамической составляющей реакции опоры характеризует не полностью общее направление отталкивания в каждый данный момент времени. Если бы существовала внешняя движущая сила отталкивания, то угол ее наклона к горизонту можно было бы считать углом отталкивания. Однако в самодвижущейся системе к каждому звену приложены силы, которые в совокупности определяют движения именно данного звена. Заменить всю систему множества сил, приложенных к разным звеньям, равнодействующей движущей силой в этом случае невозможно. Одной эквивалентной (равноценной) равнодействующей силы отталкивания (приложенной к одной точке), которая могла бы вызвать различные сложные движения многих звеньев в разных направлениях, не существует. Именно поэтому предлагается лишь условно определять «угол отталкивания».

Угол наклона продольной оси толчковой ноги до некоторой степени характеризует направление отталкивания. Однако при одинаковой позе толчковой ноги можно действовать на опору больше вниз или больше назад благодаря различным вариантам усилий групп мышц. Иначе говоря, сама по себе поза не может определять однозначно направление отталкивания. Следует добавить, что предложение измерять таким способом угол «силы отталкивания» в момент отрыва толчковой ноги от опоры вообще лишено смысла: в этот момент сила отталкивания (сила давления на опору) равна нулю.

Угол наклона линии, соединяющей место опоры с ОЦМ, не может точно характеризовать направление отталкивания, так как закона, согласно которому линия действия силы реакции опоры должна проходить через ОЦМ, не существует. Более того, практически не удается выполнять отталкивание так, чтобы реакция опоры была направлена точно через ОЦМ; всегда регистрируются некоторые отклонения от этого направления.

Угол наклона общей реакции опоры измеряют с помощью тензометрических устройств (платформа, стельки в обуви). Направление общей реакции опоры почти никогда не проходит через ОЦМ. Однако она оказывает противодействие силе, прижимающей тело к опоре, которое складывается из веса тела и сил инерции звеньев, движущихся с ускорением. Следовательно, можно определить отдельно реакцию на отталкивание, вызванную ускорением звеньев тела. Для этого из общей реакции опоры нужно вычесть ее статическую составляющую (реакцию на вес тела).

Угол реакции опоры на движения отталкивания) наиболее правильно характеризует направление отталкивания. Можно представить себе следующее: в результате всех движений отталкивания ОЦМ тела получает определенное ускорение. Если предположить, что масса всего тела сосредоточена в ОЦМ, то по массе и ускорению можно подсчитать условную эквивалентную «ускоряющую» силу. Она примерно равна реакции опоры на отталкивание и направлена как и последняя. Следует только учесть, что, во-первых, реакция отталкивания не проходит через ОЦМ и обусловливает стартовый (опрокидывающий назад) момент; во-вторых, неизвестная часть работы сил затрачивается на неучитываемые деформации (диссипация энергии при переменной суставной жесткости), поэтому реакция отталкивания и «ускоряющая» (расчетная) сила по величине будут отличаться друг от друга; в-третьих, как уже говорилось, реакция отталкивания — это не сила отталкивания.

Кроме того, нельзя забывать, что за время отталкивания все величины изменяются, какие бы углы ни измерялись. Значит, надо условиться, в какой именно момент измерять какой-либо условный угол (например, при максимуме всей реакции опоры на отталкивание либо при максимуме ее вертикальной составляющей или горизонтальной). Если отталкивание должно привести к последующему передвижению с наибольшей линейной скоростью ОЦМ при минимальном вращении тела, то необходимо, чтобы ускорения ОЦМ тела и всех ОЦМ звеньев имели возможно близкое к общему направление. Если же отталкивание должно усилить вращение тела (например, в акробатике), то необходимо наибольшее однонаправленное вращение звеньев тела и использование момента силы тяжести тела.

При движении по повороту в наземных локомоциях спортсмен находится в наклоне внутрь поворота. Прижимающая сила D, приложенная к опоре под острым углом (а), может быть разложена на вертикальную составляющую (Д.) и горизонтальную составляющую (Д), направленную по радиусу от центра поворота. Противодействие последней и есть центростремительная сила ( F w ), вызывающая центростремительное ускорение и искривляющая траекторию в движении по повороту. В инерциальной системе отсчета (Земля) центробежная сила — реальная сила инерции ( F m ) — и есть уже названная составляющая прижимающей силы, приложенная к опоре.

Биомеханика ходьбы и бега.

Биомеханическая характеристика ходьбы.

Общее название поступательных движений тела – локомоторные движения или локомоции.

Ходьба подобно другим локомоторным движениям осуществляется при участии почти всего двигательного аппарата тела. Благодаря сокращению мышц тело отталкивается от земли, получая толчки, направленные вверх и вперед. Эти толчки сглаживаются действием инерции тела, и все движение приобретает плавный, а не порывистый характер. При отсутствии достаточного сопротивления со стороны поверхности опоры ходьба невозможна.

Полный цикл движений, который характеризует ходьбу, носит название двойного шага. При двойном шаге тело выполняет два так называемых одиночных шага. Одиночный шаг, в свою очередь, состоит из двух простых шагов, заднего и переднего. Если мы представим себе, что через туловище проходит фронтальная плоскость, то движения каждой ноги сзади этой плоскости объединяются под общим названием «задний шаг», а движения спереди этой плоскости – «передний шаг». При каждом двойном шаге тело по пройденному пространству перемещается на три простых шага, хотя по выполненным движениям, производимым правой и левой ногой тело перемещается на три простых шага. При ходьбе тело не теряет соприкосновения с землей: оно опирается на землю то одной, то двумя ногами.

Нога, которая в данный момент опирается о землю, называется опорной ногой, а другая нога называется переносимой или свободной.

Движения ног при ходьбе строго согласованы. Эти движения осуществляются по типу перекрестной координации, что способствует уменьшению вращательных движений туловища вокруг его вертикальной оси. Если человек при ходьбе не производит движений руками, то вращение туловища увеличивается, что заметно при быстрой ходьбе.

Перемещение общего центра тяжести (ОЦТ) при ходьбе происходит волнообразно. Движения каждой ноги можно разбить на 6 фаз:

· фаза приземления и переднего шага опорной ноги;

· фаза вертикали опорной ноги;

· задний шаг опорной ноги;

· задний шаг свободной ноги;

· фаза вертикали свободной ноги;

· передний шаг свободной ноги.

Виды ходьбы.

Существуют разнообразные виды ходьбы. Каждый из этих видов отличается своими биомеханическими особенностями.

· «Пригибной шаг».Этот вид ходьбы характеризуется наклоном тела кпереди, из-за чего происходит временное нарушение равновесия тела в значительно большей степени, чем при обычной ходьбе. Это быстрая ходьба, используемая для быстрого передвижения по ходам коммуникаций при боевых действиях. Для нетренированного человека этот вид ходьбы весьма утомителен, и поэтому его усвоение возможно лишь путем систематического обучения.

· «Спортивная ходьба».Этот вид ходьбы, позволяет очень быстро передвигаться, но при этом требует очень сильного сокращения мышц. Одна из главных особенностей этого типа ходьбы – это приземление на более выпрямленную, нежели при обычной ходьбе, ногу. При этом коленные суставы находятся почти все время в разогнутом положении. Движения рук, отведенных и приподнятых, порывисты. Период двойной опоры при этом виде ходьбы очень сокращен, но в то же время нет фазы полета.

· Ходьба ощупью.При этом виде ходьбы отсутствует период потери телом равновесия и сила тяжести тела для продвижения его вперед не используется. При ходьбе ощупью сперва нащупывают площадь опоры передней ногой, а уже после этого на неё переносят вертикаль центра тяжести.

· Ходьба вверх по наклонной плоскости и по лестнице.В данном случае особенно большая нагрузка падает на четырехглавую мышцу бедра опорной ноги, которая выполняет преодолевающую работу.

· Ходьба по наклонной плоскости и лестнице вниз.В отличие от других видов ходьбы приземление в данном виде ходьбы начинается с носка, а не с пятки. Четырехглавая мышца выполняет уступающую работу.

· Ходьба на пальцах.В данном виде ходьбы стопа предельно согнута в голеностопном суставе и отчасти в суставах между отдельными костями самой стопы. Этот вид ходьбы характеризуется большими нагрузками на брюшной пресс и мышцы спины.

Помимо описанных выше видов ходьбы существуют еще и индивидуальные особенности походки, черты которой закладываются в детстве. При ходьбе длина шага зависит от многих причин, одной из существенных является длина ног (или рост человека), подвижность в тазобедренном и голеностопном суставах и т. д. Широкая постановка ног и сильный разворот носков укорачивают длину шага. Длина одиночного шага изменяется приблизительно от 0, 5 до 1 м и при ходьбе в удобном темпе составляет 0, 7 – 0, 8 м. Исследования показали, что между частотой и длинной шага при ходьбе существует прямая зависимость. В то же время на индивидуальные особенности походки накладывает отпечаток и профессиональная деятельность. Например, всем хорошо известна «кавалерийская» походка или «футбольная» походка.

Характеристика бега.

В отличие от ходьбы бег характеризуется тем, что в нем нет периода двойной опоры. Движения при беге состоят в том, что тело опирается о землю, то одной то другой ногой, а между этими периодами опоры имеется период полета в воздухе. Координация движений тела при беге в основном такая же, как и при ходьбе, но более резко выражена перекрестная координация в движениях конечностей, верхней и нижней.

Принято различать два основных вида бега: бег, при котором стопа приземляется с пятки, и бег, при котором приземление происходит с носка. Первый вид используется при беге на длинные дистанции, а второй вид – при беге на короткие дистанции. Первый вид бега значительно менее утомителен и стоит ближе к ходьбе, чем второй.

При беге с приземлением с пятки различают в движениях с каждой ноги те шесть фаз, которые были описаны в отношении движения ноги при ходьбе. Этими фазами являются:

· приземление и передний шаг опорной ноги;

· фаза вертикали опорной ноги;

· задний шаг опорной ноги;

· задний шаг свободной ноги;

· фаза вертикали свободной ноги;

· передний шаг свободной ноги, после приземления которой цикл движений повторяется сначала.

При беге наклон тела увеличивается, так как скорость больше, чем при ходьбе. Причем, чем быстрее бег, тем больше наклон. Наклон туловища у ряда выдающихся спринтеров лежал в пределах 12 –20˚ с тенденцией уменьшения. Движения туловища, в основном, соответствуют движениям при ходьбе. Нагрузка на мышцы при беге большая, чем при ходьбе. Особенно сильным является сокращение четырехглавой мышцы бедра, а также задних наружных мышц голени в момент отталкивания «задней» ноги от земли. В целом бег характеризуется более интенсивной работой всех мышц.

Факторы, влияющие на скорость бега разнообразны. Например, при беге на короткие дистанции это поддержание максимальной скоростью бега. А при беге на длинные дистанции спортсмен бежит со скоростью, которая обеспечивает ему возможность сохранить достаточно энергии, чтобы закончить дистанцию.

При беге с определенной скоростью спортсмен выбирает определенную длину и скорость одиночных шагов, так что комбинация этих двух величин создает желаемую скорость. Например, если длина шага спортсмена 2 метра, а частота шагов 3 шага в секунду, его средняя скорость за один шаг будет 6 м/с.

Возрастные локомоции.

У новорожденных двигательный аппарат имеет определенную степень зрелости, что позволяет выполнять целый ряд простейших движений.

Нарастание тонуса затылочных мышц позволяет двухмесячному ребенку, положенному на живот, поднимать голову. К 2, 5 – 3 месяцам начинается развитие движений рук в направлении к видимому предмету, а к 5 – 6 месяцам ребенок точно протягивает руку к игрушке, с какой бы стороны она не находилась.

В 4 месяца развиваются движения перевертывания с бока на бок, а в 5 месяцев – на живот и с живота на спину.

В возрасте 4 – 7 месяцев ребенок ползает, в положении на животе поднимает голову и верхнюю часть туловища.

В 6 – 7 месяцев начинает вставать на четвереньки. С развитием мышц туловища и таза ребенок в возрасте 6 – 8 месяцев начинает делать попытки вставать на ноги, стоять и опускаться, придерживаясь руками за опору.

В период подготовки к ходьбе анатомо-физиологические особенности ребенка затрудняют процесс овладения равновесием: слишком слабы мышцы нижних конечностей, а ноги коротки и полусогнуты, да и общий центр тяжести располагается более высоко, чем у взрослого человека, а стопы гораздо меньше. Поэтому в период обучения ходьбе очень важно помочь ребенку в поддержании равновесия. К концу первого года ребенок свободно стоит и, как правило, начинает самостоятельно ходить. Началом самостоятельной ходьбы можно считать тот день, когда ребенок впервые пройдет несколько шагов. Но и этот период устойчивость при ходьбе и прямостоянии незначительна. Равновесие ему удается сохранять, балансируя руками, разведенными в стороны и широко расставленными ногами.

К 3 – 4 годам совершенствуется координация движений, что позволяет ребенку при ходьбе и стоя сохранять равновесие, не прибегая к помощи рук.

В возрасте 4 –5лет ребенку доступны разнообразные и сложные по координации движения: бег, прыжки, гимнастические и акробатические упражнения, катание на коньках и т д.

К 6 – 7 годам заметно увеличивается сила мышц разгибателей туловища, бедра и голени. Важнейшим в формировании двигательных факторов является бег ходьба, игры, сочетание ходьбы с бегом и прыжками.

В возрасте 5 –8 лет заметно увеличивается точность и меткость движений (метание мяча и других предметов).

В период от 8 до 11 –12 лет продолжается дальнейшее совершенствование двигательных навыков, особенно в беге, ходьбе, прыжках, метании, гимнастических и акробатических упражнениях.

Вместе с тем у школьников по сравнению с дошкольниками, увеличивается время вынужденной неподвижности. Поэтому на данном этапе развития особую роль могут сыграть уроки физической культуры, как один из основных факторов здоровья.

⇐ Предыдущая 1 2 34