Внешнии силы действующие на спорцмена

1. Биомеханика в спорта, ее разделы.

Движение лежит  в основе жизнедеятельности человека. Разнообразные химические и физические процессы в клетках тела, работа сердца и течение крови, дыхание, пищеварение и выделение; перемещение  тела в пространстве и частей тела относительно друг друга; сложнейшая нервная  деятельность, являющаяся физиологическим  механизмом психики, восприятие и анализ внешнего и внутреннего мира - все  это различные формы движения материи. Закономерности механического  движения изучаются механикой. Предметом  механики как науки является изучение изменений пространственного расположения тел и тех причин, или сил, которые  вызывают эти изменения. Биомеханика - наука о законах механического  движения в живых системах. Она  изучает движения с точки зрения законов механики, свойственных всем без исключения механическим движениям  материальных тел. Объект познания биомеханики - двигательные действия человека как  системы взаимно связанных активных движений и положений его тела. Область изучения биомеханики - механические и биологические причины возникновения  движений, особенности их выполнения в различных условиях. Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для  достижения поставленной цели.

Биомеханика делится  на общую, дифференциальную и частную.

Общая биомеханика  решает теоретические проблемы и  помогает узнать, как и почему человек  двигается. Этот раздел биомеханики  очень важен для практики физического  воспитания и спорта, ибо “нет ничего практичнее хорошей теории”.

Дифференциальная  биомеханика изучает индивидуальные и групповые особенности двигательных возможностей и двигательной деятельности. Изучаются особенности, зависящие  от возраста, пола, состояния здоровья, уровня физической подготовленности, спортивной квалификации и т. п.

Частная биомеханика  рассматривает конкретные вопросы  технической и тактической подготовки в отдельных видах спорта и  разновидностях массовой физкультуры. В том числе в оздоровительном  беге и ходьбе, общеразвивающих гимнастических упражнениях, ритмической гимнастике на суше (аэробика) и в воде (акваробика) и т. п. Основной вопрос частной биомеханики — как научить человека правильно выполнять разнообразные движения или как самостоятельно освоить культуру движений.

На трех “этажах” (уровнях) биомеханики изучают: движения — двигательные действия — двигательную деятельность. На первом уровне фактические данные для исследования движений добываются чаще всего в экспериментах с изолированными мышцами и другими частями тела животных.  

 

За редким исключением (например, движения новорожденного) здоровый человек выполняет целенаправленные и мотивированные движения, или двигательные действия. На этом уровне биомеханика  изучает и совершенствует технику  двигательных действий (например, технику  прыжка, удара, шага и т. д.).

Третий уровень  биомеханики посвящен тактике двигательной деятельности. При выполнении физических упражнений двигательная деятельность складывается из двигательных действий, как цепь из звеньев. Например, бег  состоит из отдельных шагов; стрельба — из изготовки, прицеливания и выстрела; штрафной удар в футболе — из разбега и удара ногой по мячу. Двигательные действия в такой цепи взаимосвязаны и взаимообусловлены. Поэтому двигательная деятельность — это система двигательных действий.

Биомеханика занимает особое положение среди наук о  физическом воспитании и спорте. Она  базируется на анатомии, физиологии и  фундаментальных научных дисциплинах— физике (механике), математике и теории управления. Взаимодействие биомеханики с биохимией, психологией и эстетикой дало жизнь новым научным направлениям, которые, едва родившись, уже приносят большую практическую пользу. В их числе “психобиомеханика”, энергетические и эстетические аспекты биомеханики.

Более других медико-биологических  и педагогических дисциплин биомеханика  использует достижения электронно-вычислительной техники.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Режимы  сокращения мышц.

Двигательная деятельность человека происходит при помощи мышечной ткани, обладающей сократительными  структурами. Работа мышц осуществляется благодаря сокращению (укорачиванию с утолщением) миофибрилл, которые  находятся в мышечных клетках. Работа мышц осуществляется посредством их присоединения к скелету при  помощи сухожилий.

К биомеханическим  свойствам мышц относят сократимость, упругость, жесткость, прочность и  релаксацию.

Сократимость - это  способность мышцы сокращаться  при возбуждении. В результате сокращения происходит укорочение мышцы и возникает  сила тяги.

Упругость мышцы  состоит в ее способности восстанавливать  первоначальную длину после устранения деформирующей силы. Существование  упругих свойств объясняется  тем, что при растяжении в мышце  возникает энергия упругой деформации. При этом мышцу можно сравнить с пружиной: чем сильнее растянута  пружина, тем большая энергия  в ней запасена. Это явление  широко используется в спорте. Например, в хлесте предварительно растягиваются  и параллельный, и последовательный упругий компонент мышц, чем накапливается  энергия. Запасенная таким образом  энергия в финальной части  движения (толкания, метания и т.д.) преобразуется в энергию движения (кинетическую энергию).

Аналогия мышцы  с пружиной позволяет применить  к ее работе закон Гука, согласно которому удлинение пружины нелинейно  зависит от величины растягивающей  силы. Кривую поведения мышцы в  этом случае называют «сила-длина». Зависимость  между силой и скоростью мышечного  сокращения («сила-скорость») называют кривой Хилла.

Жесткость - это  способность противодействовать прикладываемым силам. Коэффициент жесткости определяется как отношение приращения восстанавливающей  силы к приращению длины мышцы  под действием внешней силы: Кж=DF/Dl (Н/м).

Величина, обратная жесткости, называется податливостью  мышцы. Коэффициент податливости: Кп=Dl /DF (м/Н) - показывает, насколько удлинится мышца при изменении внешней силы. Например, податливость сгибателя предплечья близка к 1 мм/Н.

Прочность мышцы  оценивается величиной растягивающей  силы, при которой происходит разрыв мышцы. Сила, при которой происходит разрыв мышцы составляет от 0.1 до 0.3 Н/мм2. Предел прочности сухожилий на два порядка величины больше и составляет 50 Н/мм2. Однако, при очень быстрых движениях возможен разрыв более прочного сухожилия, а мышца остается целой, успев самортизировать.

Релаксация - свойство мышца, проявляющееся в постепенном  уменьшении силы тяги при постоянной длине мышцы. Релаксация проявляется, например, при прыжке вверх, если во время глубокого приседа спортсмен  делает паузу. Чем пауза длительнее, тем сила отталкивания и высота выпрыгивания меньше.

Существует два  вида группового взаимодействия мышц: синергизм и антагонизм.

Мышцы-синергисты перемещают звенья тела в одном направлении. Например, при сгибании руки в локтевом суставе участвуют двуглавая  мышца плеча, плечевая и плече-лучевая мышцы и т.д. Результатом синергического взаимодействия мышц служит увеличение результирующей силы действия. При наличии травмы, а также при локальном утомлении какой-либо мышцы ее синергисты обеспечивают выполнение двигательного действия.

Мышцы-антагонисты  имеют, наоборот, разнонаправленное  действие. Так, если одна из них выполняет  преодолевающую работу, то другая - уступающую.

Механические свойства костей определяются их разнообразными функциями; кроме двигательной, они  выполняют защитную и опорную функции. Так кости черепа и грудной клетки защищают внутренние органы, а кости позвоночника и конечностей выполняют опорную функцию.

Выделяют 4 вида механического  воздействия на кость: растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Установлено, что  прочность кости на растяжение почти  равна прочности чугуна. При сжатии прочность костей еще выше. Самая  массивная кость - большеберцовая (основная кость бедра) выдерживает силу сжатия в 16-18 кН.

Менее прочны кости  на изгиб и кручение. Однако регулярные тренировки приводят к гипертрофии  костей. Так, у штангистов утолщаются кости ног и позвоночника, у  теннисистов - кости предплечья и  т.п.

Механические свойства суставов зависят от их строения. Суставная  поверхность смачивается синовиальной жидкостью, которую хранит суставная  сумка. Синовиальная жидкость обеспечивает уменьшение трения в суставе примерно в 20 раз. При этом при снижении нагрузки на сустав жидкость поглощается губчатыми  образованиями сустава, а при  увеличении нагрузки она выжимается для смачивания поверхности сустава  и уменьшения коэффициента трения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Характеристика  внешних сил действия на спорцмена.

Временные характеристики раскрывают движение во времени: когда  оно началось и закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выполнялось  движение (темп), как они были построены  во времени (ритм). Вместе с пространственно-временными характеристиками они определяют характер движений человека.

Момент времени - это временная мера положения  точки тела и системы. Момент времени (t) определяют промежутком времени до него от начала отсчета: [t] = Т.

Момент времени  определяют не только для начала и  окончания движения, но и для других важных мгновенных положений. В первую очередь это моменты существенного  изменения движения: заканчивается  одна часть (фаза) движения и начинается следующая (например, отрыв стопы  от опоры в беге - это момент окончания  фазы отталкивания и начала фазы полета). По моментам времени определяют длительность движения.

Длительность движения - это его временная мера, которая  измеряется разностью моментов времени  окончания и начала движения.

Темп движений - это временная мера их повторности. Он измеряется количеством движений, повторяющихся в единицу времени (частота движений):

Темп - величина, обратная длительности движений. Чем больше длительность каждого движения, тем  меньше темп, и наоборот. В повторяющихся (циклических) движениях темп может  служить показателем совершенства техники.

Ритм движений (временной) - это временная мера соотношения  частей движений. Он определяется по соотношению  длительности частей движения:

Ритм движений характеризует, например, отношение времени опоры  к времени полета в беге или  времени амортизации (сгибания колена) к времени отталкивания (выпрямления  ноги) при опоре.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Возростная динамика моторики  человека. Сенситивные периоды.

Совершенствование двигательных возможностей в процессе возрастного развития происходит под  влиянием двух факторов: созревания и  научения. Созревание — это генетически обусловленное совершенствование систем организма. Научение — результат педагогического воздействия. Взаимодействие этих факторов может носить различный характер: нейтральный, синергический (однонаправленный) или антагонистический (противоположный). Причем при синергическом взаимодействии суммарный эффект больше, чем сумма эффектов от каждого фактора.

У детей, воспитывающихся  в обычных условиях, существует определенная последовательность овладения основными  двигательными действиями. При исследовании близнецов установлено, что ребенок, находящийся в обществе других людей, обучается брать в руку игрушку, сидеть, стоять и ходить в определенные сроки независимо от того,

обучали его или  нет. Это пример нейтрального взаимодействия обучения и созревания.

Дети, лишенные человеческого  общества, не овладевают типичными  для человека видами двигательной деятельности, например прямохождением. Тому немало исторических свидетельств — например, жизнь Гаспара Хаузера — юноши, который в младенческом возрасте был заключен в одиночную камеру и, никогда не видя людей, не владел типично человеческими движениями.

Педагогическое  воздействие эффективно лишь при  условии, что достигнута определенная степень зрелости организма. В жизни  человека есть сенситивные периоды  — наиболее благоприятные для  овладения различными двигательными  действиями или двигательными качествами. Сходное с этим явление импринтинга (запечатлевания) наблюдается у животных: соответствующая двигательная реакция появляется сразу, как бы в готовом виде, но лишь в том случае, когда стимул, вызывающий эту реакцию, предъявляется в строго определенный период жизни. Например, цыпленок неотступно следует за наседкой или любым движущимся предметом (ботинком, мячом, кошкой и т. д.), который первым попал в поле его зрения после вылупления из яйца.

Задача педагога — приурочить обучающие мероприятия  к сенситивному периоду развития и тем самым добиться синергизма процессов созревания и научения. Установлено, что в эти периоды можно достичь положительных сдвигов, применяя даже небольшой объем тренировочных упражнений на уроках физкультуры в школе.

Представление о  сенситивных периодах развития некоторых двигательных качеств дает из которого видно, что начинать обучение ребенка, например, игре в настольный теннис целесообразно с 9—10-летнего возраста. Теория сенситивных периодов учитывается и при дозировании упражнений, нацеленных на развитие двигательных качеств .

Чрезмерно раннее обучение мешает освоению двигательных действий. Ранняя спортивная специализация  также препятствует достижению высоких  спортивных результатов в зрелом возрасте, особенно в силовых и  скоростно-силовых видах спорта. Например, атлетической гимнастикой  и другими силовыми упражнениями не следует заниматься до того, как  закончится созревание фосфагенной энергетической системы, т. е. до 16—17 лет. В противном случае научение и созревание окажутся антагонистами, в результате чего занятия физкультурой принесут не пользу, а вред растущему организму. В каждом виде двигательной деятельности есть возрастной диапазон, в котором достигаются самые высокие спортивные результаты. В подавляющем большинстве случаев границы этого диапазона простираются от 16 до 30 лет — это возраст расцвета двигательных возможностей человека. В разных видах спорта собраны данные о возрасте, в котором большая часть спортсменов достигает выдающихся успехов . Совершенно очевидно, что средний возраст победителей крупнейших международных соревнований тесно связан с периодом достижения наивысшего уровня ведущего в данном виде спорта двига-