Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

1 что изучает биомеханика
2: Охарактеризуйте современные направления развития биомеханики
3. Перечислите основные понятие кинематики. Что такое кинематические характеристики?
4. Что такое сложное движение?
5. Перечислите основные законы динамики.
6 Что такое МИХ тела человека?
7. Охарактеризуете основные компоненты мышечно-скелетной системы
8 перечислите режимы сокращения и разновидность работы мышц
9 расскажите о составляющих комплексного контроля в спорте
10 какие измерительные методики используются для получения данных о целостном двигательном действии человека, а какие о фрагментных движениях его звеньев?
11. Влияет ли телосложение человека на характер его двигательных действий?
12 Какие морфологические особенности различают в телосложении человека?
13 Рассказать об онтогенезе человека на примере его естественных локомоций
14 В чем выражается и определяется двигательная асимметрия человека.
15. Что такое двигательные качества?
16 как возникает сила в мышцах человека
17 расскажите о концентрическом и эксцентрическом режимах работы мышц
18. Что такое скоростные качества?
19. Что такое выносливость?
20 Расскажите об утомлении и его биомеханических проявлениях.
21 какова методика развития гибкости
22 в чем суть двигательных программ и каковы основные современные представления об
их формировании?
23. Каковы биомеханические представления о координации движении,
24 Какова биомеханика упражнений прогрессирующей сложности.
25 Расскажите о способах задания вращения вокруг поперечной и продольной осей.
26 дайте характеристику ударным движениям. Каковы их биомеханические закономерности
27 дайте характеристику биомеханическим процессам при сохранении позы, устойчивости и равновесии.
1 что изучает биомеханика
Предмет науки раскрывает, что именно и с какой целью изучается.
Биомеханика — наука о законах механического движения, в живых системах.
В самом широком смысле к живым системам (биосистемам) относят: а) целостные организмы (например, человек); б) их органы и ткани, а также жидкости и газы в них (внутриорганизменные системы) и даже в) объединения организмов (например, совместно действующая пара акробатов, противодействующие борцы).
Биомеханика спорта как учебная дисциплина изучает движения человека в процессе физических упражнений- Она рассматривает двигательные действия спортсмена как системы взаимно связанных активных движений (объект познания). При этом исследуют механические и биологические причины движений и зависящие от них (особенности двигательных действий в различных условиях.
1.Биомеханика — это раздел биофизики, в котором изучаются механические свойства тканей, органов и систем живого организма и механические явления, сопровождающие процессы жизнедеятельности. Термин биомеханикасоставлен из двух греческих слов: bios — жизнь и mехаnе — орудие. Отсюда понятно, что биомеханика — это раздел науки, изучающий двигательные возможности и двигательную деятельность живых существ.
Пользуясь методами теоретической и прикладной механики, этанаука исследует деформацию структурных элементов тела, течение жидкостей и газов в живом организме, движение в пространстве частей тела, устойчивость и управляемость движений, и другие вопросы, доступные указанным методам.
До последнего времени основные исследования в области биомеханики были связаны с изучением движений человека и животных. Однако сфера приложения этой науки прогрессивно расширяется; сейчас она включает в себя также изучение дыхательной системы, системы кровообращения, специализированных рецепторов и т. д.
2.Биомеханика – одна из самых старых ветвей биологии. Ее истоками были работы Аристотеля и Галена, посвященные анализу движений животных и человека. Но только благодаря работам одного из самых блистательных людей эпохи Возрождения – Леонардо да Винчи (1452 – 1519) – биомеханика сделала свой первый шаг. Леонардо особенно интересовался строением человеческого тела (анатомией) в связи с движением. Он описал механику тела при переходе из положения сидя к положению стоя, при ходьбе вверх и вниз, при прыжках и, по-видимому, впервые дал описание походок.
Р. Декарт (1596-1650) создал основу рефлекторной теории, показав, что причиной движений может быть конкретный фактор внешней среды, воздействующий на органы чувств. Этим объяснялось происхождение непроизвольных движений.
В дальнейшем большое влияние на развитие биомеханики оказал итальянец Д. Борелли (1608-1679) – врач, математик, физик. В своей книге «О движении животных» по сути он положил начало биомеханике как отрасли науки. Он рассматривал организм человека как машину и стремился объяснить дыхание, движение крови и работу мышц с позиций механики.
Первые шаги в подробном изучении биомеханики движений были сделаны лишь в конце XIX столетия немецкими учеными Брауном и Фишером, которые разработали совершенную методику регистрации движений, детально изучили динамическую сторону перемещений конечностей и общего центра тяжести (ОЦТ) человека при нормальной ходьбе.
3. У нас в стране изучение координации движений человека ведется с двадцатых годов XX столетия. Проводились исследования всей биомеханической картины координационной структуры произвольных движений человека с целью установления общих закономерностей, определяющих как центральную регуляцию, так и деятельность мышечной периферии в этом важнейшем жизненном процессе. С 30-ых годов XX века в институтах физкультуры в Москве (Н.А. Бернштейн), в Ленинграде (Е.А. Котикова, Е.П Котельникова), в Тбилиси (Л.В. Чхаидзе), в Харькове (Д.Д. Донской) и других городах стала развиваться научная работа по биомеханике. В1939 г. вышло учебное пособие Е.А. Котиковой «Биомеханика физических упражнений» и в последующие годы в учебники и учебные пособия стал входить раздел «Биомеханическое обоснование спортивной техники по различным видам спорта».
Из биологических наук в биомеханике более других использовались научные данные по анатомии и физиологии. В последующие годы большое влияние на становление и развитие биомеханики как науки оказали динамическая анатомия, физика и физиология, особенно учение о нервизме И.П. Павлова и о функциональных системах П.К. Анохина.
П.Ф. Лесгафтом (1837-1909) создана биомеханика физических упражнений, разработанная на основе динамической анатомии. В1877 г. П.Ф. Лесгафт начал читать лекции по этому предмету на курсах по физическому воспитанию. В Институте физического образования им. П.Ф. Лесгафта этот курс входил в предмет «физическое образование», а в 1927 г. был выделен в самостоятельный предмет под названием «теория движения» и в 1931 г. переименован в курс «Биомеханика физических упражнений».
Большой вклад в познание взаимодействия уровней регуляции движений внес Н.А. Бернштейн (1880 — 1968). Им дано теоретическое обоснование процессов управления движениями с позиций общей теории больших систем. Исследования Н.А. Бернштейна позволили установить чрезвычайно важный принцип управления движениями, общепризнанный в настоящее время. Нейрофизиологические концепции Н.А. Бернштейна послужили основой формирования современной теории биомеханики движений человека.
Идея Н.М. Сеченова о рефлекторной природе управления движениями путем использования чувствительных сигналов, получили развитие в теории Н.А. Бернштейна о кольцевом характере процессов управления.
По определению А. А. Ухтомского (1875-1942), биомеханика исследует «каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести рабочее применение». Им показано, что сила мышц при прочих равных условиях зависит от поперечного сечения. Чем больше поперечное сечение мышцы, тем больше она в состоянии поднять груз. А.А. Ухтомский открыл важнейшее физиологическое явление — доминанту в деятельности нервных центров, в частности, при двигательных актах. Большое место в его работах отведено вопросам физиологии двигательного аппарата.
Успехи современной физиологии, и, в первую очередь, труды академика П.К. Анохина дали возможность с позиции функциональных систем по-новому взглянуть на биомеханику движений.
Все это дало возможность обобщить физиологические данные с биомеханическими исследованиями и подойти к решению важных вопросов биомеханики движений в современном спорте, спорте высших достижений.
4. Основными задачами спортивной биомеханики являются:
— совершенствование спортивной техники, моделирование и конструирование её наиболее рациональных вариантов;
— биомеханический контроль техники отдельных спортсменов с целью исправления ошибок и повышения уровня спортивно-технического мастерства;
— выявление биомеханических закономерностей совершенствования двигательных действий;
— разработка биомеханически целесообразных тренажёров для спорта.

2: Охарактеризуйте современные направления развития биомеханики
В середине XX века ученые создали протез руки, управляемый электрическими сигналами, поступающими из нервной системы. В1957 г. у нас в стране была сконструирована модель руки (кисти), которая выполняла биоэлектрические команды типа «сжать — разжать», а в 1964 г. создан протез с обратной связью, т. е. протез, от которого непрерывно поступает в ЦНС информация о силе сжатияили разжатия кисти, о направлении движения руки и тому подобных признаках.
Американские специалисты (1964) создал протез ноги, ампутированной выше колена. Была изготовлена гидравлическая модель коленного сустава, позволяющая добиться естественной ходьбы. Конструкция предусматривает нормальную стопу подъема пятки и вытягивание ноги при ее отводе независимо от скорости ходьбы.
Бурное развитие спорта в СССР послужило основанием развитиябиомеханики спорта. С 1958 г. во всех институтах физической культуры биомеханика стала обязательной учебной дисциплиной, создавались кафедры биомеханики, разрабатывались программы, издавались учебные пособия, учебники, проводились научно-методические конференции, готовились специалисты.
Биомеханические исследования позволили создать новый тип обуви, спортивного инвентаря, оборудования и техники управления ими (велосипеды, горные и прыжковые лыжи, гоночные лыжи, лодки для гребли и многое другое).
Изучение гидродинамических характеристик рыб и дельфинов дало возможность создать специальные костюмы для пловцов, изменить технику плавания, что способствовало повышению скорости плавания.
Биомеханику преподают в высших физкультурных учебных заведениях во многих странах мира. Создано международное общество биомехаников, проводятся конференции, симпозиумы, конгрессы по биомеханике. При Президиуме Российской академии наук создан научныйСовет по проблемам биомеханики с секциями, охватывающими проблемы инженерной, медицинской и спортивной биомеханики.
Биомеханика находится на стыке разных наук: медицины, физики, математики, физиологии, биофизики, вовлекая в свою сферу различных специалистов, таких как инженеры, конструкторы, технологи, программисты и др. 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. Но главное — биомеханика служит связующим звеном между теорией и практикой физического воспитания, спорта и массовой физической культуры. Опираясь на знание биомеханики, педагогу легче учить своих воспитанников. Но для этого необходимо уметь анализировать двигательную деятельность, или, говоря на профессиональном языке, читать движения. Здесь можно провести аналогию с музыкой. Неспециалист воспринимает фонограмму музыкального произведения эмоционально. А профессионал-музыкант различает голоса разных инструментов, тонко оценивает согласованность их звучания, замечает ошибки и, кроме того, может «мысленно услышать» звуки, записанные на нотных линейках. Так и специалист по физическому воспитанию должен уметь «мысленно увидеть» движение, если зарегистрированы его характеристики (траектория, скорость, сила и т. д.).

3. Перечислите основные понятие кинематики. Что такое кинематические характеристики?

Движение человека является механическим, то есть это изменение тела или его частей относительно других тел. Относительное перемещение описывает кинематика.
Кинематика – раздел механики, в котором изучается механическое движение, но не рассматриваются причины, вызывающие это движение. Описание движения как тела человека (его частей) в различных видах спорта, так и различных спортивных снарядов являются неотъемлемой частью спортивной биомеханики и в частности кинематики.
Какой бы материальный объект или явление мы не рассматривали, окажется что вне пространства и вне времени ничего не существует. Любой предмет имеет пространственные размеры и форму, находится в каком-то месте пространства по отношению к другому предмету. Любой процесс, в котором участвуют материальные объекты, имеет во времени начало и конец, сколько то длится во времени, может совершаться раньше или позже другого процесса. Именно по этому возникает необходимость измерять пространственную и временную протяжённости.
Основные единицы измерения кинематических характеристик в международной системе измерений СИ.
Пространство. Одна сорокамиллионная часть длины земного меридиана, проходящего через Париж, была названа метром. Поэтому длина измеряется в метрах (м) и кратных ему единицах измерения: километрах (км), сантиметрах (см) и т. д.
Время – одно из фундаментальных понятий. Можно сказать, что это то, что отделяет два последовательных события. Один из способов измерить время – это использовать любой регулярно повторяющийся процесс. Одна восьмидесяти шести тысячная часть земных суток была выбрана за единицу времени и была названа секундой (с) и кратных ей единицах (минутах, часах и т. д.).
В спорте используются специальные временные характеристики:
Момент времени (t) — это временная мера положения материальной точки, звеньев тела или системы тел. Моментами времени обозначают начало и окончание движения или какой либо его части или фазы.
Длительность движения (∆t) – это его временная мера, которая измеряется разностью моментов окончания и начала движения ∆t = tкон. – tнач.
Темп движения (N) – это временная мера повторности движений, повторяющихся в единицу времени. N = 1/∆t; (1/c) или (цикл/c).
Ритм движений – это временная мера соотношения частей (фаз) движений. Он определяется по соотношению длительности частей движения.
Положение тела в пространстве определяют относительно некоторой системы отсчёта, которая включает в себя тело отсчёта (то есть относительно чего рассматривается движение) и систему координат, необходимую для описания на качественном уровне положение тела в той или иной части пространства.
С телом отсчёта связывают начало и направление измерения. Например, в целом ряде соревнований началом координат можно выбрать положение старта. От него уже рассчитывают различные соревновательные дистанции во всех циклических видах спорта. Тем самым в выбранной системе координат «старт – финиш» определяют расстояние в пространстве, на которое переместится спортсмен при движении. Любое промежуточное положение тела спортсмена во время движения характеризуется текущей координатой внутри выбранного дистанционного интервала.
Для точного определения спортивного результата правилами соревнований предусматривается по какой точке (пункт отсчёта) ведётся отсчёт: по носку конька конькобежца, по выступающей точке грудной клетки бегуна-спринтера, или по заднему краю следа приземляющегося прыгуна в длину.
В некоторых случаях для точного описания движения законов биомеханики вводится понятие материальная точка.
Материальная точка – это тело, размерами и внутренней структурой которого в данных условиях можно пренебречь.
Движение тел по характеру и интенсивности могут быть различными. Чтобы охарактеризовать эти различия, в кинематике вводят ряд терминов, представленных ниже.
Траектория – линия, описываемая в пространстве движущейся точкой тела. При биомеханическом анализе движений прежде всего рассматривают траектории движений характерных точек человека. Как правило, такими точками являются суставы тела. По виду траектории движений делят на прямолинейные (прямая линия) и криволинейные (любая линия, отличная от прямой).
Перемещение – это векторная разность конечного и начального положения тела. Следовательно, перемещение характеризует окончательный результат движения.
Путь – это длина участка траектории, пройденной телом или точкой тела за выбранный промежуток времени.
Траектория движения точки и её перемещение

Для того, чтобы охарактеризовать насколько быстро изменяется в пространстве положение движущегося тела, используют специальное понятие скорость.
Скорость – это отношение пройденного пути ко времени, за который он пройден. Она показывает, как быстро изменяется положение тела в пространстве. Поскольку скорость – это вектор, то она также указывает, в каком направлении движется тело или точка тела.
Средней скоростью тела на данном участке траектории называется отношение пройденного пути ко времени движения, м/с:

Если на всех участках траектории средняя скорость одинакова, то движение называется равномерным.
Вопрос о скорости бега является важным в спортивной биомеханике. Известно, что скорость бега на определённую дистанцию зависит от величины этой дистанции. Бегун может поддерживать максимальную скорость только в течение ограниченного времени (3-4) секунды, высококвалифицированные спринтеры до 5 — 6 секунд). Средняя скорость стайеров гораздо ниже, чем спринтеров. Ниже показана зависимость средней скорости (V) от длины дистанции (S).
Зависимость средней скорости бега от длины дистанции

Для удобства проведения вычислений среднюю скорость можно записать и через изменение координат тела. При прямолинейном движении пройденный путь равен разности координат конечной и начальной точек. Так, если в момент времени t0 тело находилось в точке с координатой Х0, а в момент времени t1 – в точке с координатой Х1, то пройденный путь ∆Х = Х1 – Х0, а время движения ∆t = t1 – t0 (символ ∆ обозначает разность однотипных величин или для обозначения очень маленьких интервалов). В этом случае:

Размерность скорости в СИ – м/с. При преодолении больших расстояний скорость определяют в км/час. При необходимости такие значения можно перевести в СИ. Например, 54 км/час = 54000 м /3600 с = 15 м/с.
Средние скорости на различных участках пути значительно отличаются даже при относительно равномерном прохождении дистанции: стартовый разгон, преодоление дистанции с внутрицикловыми колебаниями скорости (во время отталкивания скорость увеличивается, во время свободного скольжения в беге на коньках или фазы полёта в л/а беге – уменьшается), финиширование. По мере уменьшения интервала, по которому вычисляется скорость можно определить скорость в данной точке траектории, которая называется мгновенной скоростью.
Мгновенная скорость движения, или скоростью в данной точке траектории называется предел, к которому стремится перемещение тела в окрестности этой точки ко времени при неограниченном уменьшении интервала:

Мгновенная скорость – величина векторная.
Направление вектора мгновенной скорости

Если величина скорости (или модуль вектора скорости) не меняется, движение равномерное, при изменении модуля скорости – неравномерное.
Равномерным называют движение, при котором за любые равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути. В этом случае величина скорости остаётся неизменной (по направлению скорость может изменяться, если движение криволинейное).
Прямолинейным называют движение, при котором траектория является прямой линией. В этом случае направление скорости остаётся неизменным, (величина скорости может изменяться, если движение не равномерное).
Равномерным прямолинейным называют движение, которое является и равномерным и прямолинейным. В этом случае неизменными остаются и величина и направление.
В общем случае при движении тела изменяются и величина и направление вектора скорости. Для того, чтобы охарактеризовать насколько быстро происходят эти изменения, используют специальную величину – ускорение.
Ускорение – это величина, равная отношению изменения скорости движения тела к длительности промежутка времени, за которое это изменение скорости произошло. Среднее ускорение на основе этого определения равно, м/с²:

Мгновенным ускорением называется физическая величина, равная пределу, к которому стремится среднее ускорение за промежуток ∆t → 0, м/с²:

Поскольку вдоль траектории скорость может изменяться как по величине так и по направлению, вектор ускорения имеет две составляющие.
Составляющая вектора ускорения а, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке, называется тангенциальным ускорением, которое характеризует изменение вектора скорости по величине.
Составляющая вектора ускорения а, направленная по нормали к касательной в данной точке траектории, называется нормальным ускорением. Оно характеризует изменение вектора скорости по направлению в случае криволинейного движения. Естественно, что когда тело движется по траектории, являющейся прямой линией, нормальное ускорение равно нулю.
Прямолинейное движение называется равнопеременным, если за любые промежутки времени скорость тела изменяется на одну и ту же величину. В этом случае отношение
∆V/ ∆t одинаково для любых интервалов времени. Поэтому величина и направление ускорения остаются неизменными: а = const.
Для прямолинейного движения вектор ускорения направлен по линии движения. Если направление ускорения совпадает с направлением вектора скорости, то величина скорости будет возрастать. В этом случае движение называют равноускоренным. Если направление ускорения противоположно направлению вектора скорости, то величина скорости будет уменьшаться. В этом случае движение называют равнозамедленным. В природе существует естественное равноускоренное движение – это свободное падение.
Свободным падением – называется падение тела, если на него действует единственная сила – сила тяжести. Опыты, проведённые Галилеем, показали, что при свободном падении все тела движутся с одинаковым ускорением свободного падения и обозначаются буквой ĝ. Вблизи поверхности Земли ĝ = 9,8 м/с². Ускорение свободного падения обусловлено притяжением со стороны Земли и направлено вертикально вниз. Строго говоря, такое движение возможно лишь в вакууме. Падение в воздухе можно считать приблизительно свободным.
Траектория движения свободно падающего тела зависит от направления вектора начальной скорости. Если тело брошено вертикально вниз, то траектория – вертикальный отрезок, а движение называется равнопеременным. Если тело брошено вертикально вверх, то траектория состоит из двух вертикальных отрезков. Сначала тело поднимается, двигаясь равнозамедленно. В точке наивысшего подъёма скорость становится равной нулю, после чего тело опускается, двигаясь равноускоренно.
Если вектор начальной скорости направлен под углом к горизонту, то движение происходит по параболе. Так двигаются брошенный мяч, диск, спортсмен, прыгающий в длину, летящая пуля и др.
Движение тела, брошенного под углом к горизонту

В зависимости от формы представления кинематических параметров существуют различные виды законов движения.
Закон движения – это одна из форм определения положения тела в пространстве, которая может быть выражена:
• аналитически, то есть с помощью формул. Эта разновидность закона движения задаётся с помощью уравнений движения: x = x(t), y = y(t), z = z(t);
• графически, то есть с помощью графиков изменения координат точки в зависимости от времени;
• таблично, то есть в виде вектора данных, когда в один столбец таблицы заносят числовые отсчёты времени, а в другой в сопоставлении с первым – координаты точки или точек тела.

4. Что такое сложное движение?
Часто для расчета кинематических характеристик движения точки (или тела) удобно рассматривать ее движение по отношению к некоторой вспомогательной подвижной системе отсчета. При таком подходе движение точки (тела) представляется как сложное, состоящее из двух более простых движений.

Рис. 7.1
Рассмотрим, например, движение точки М колеса автомобиля (рис. 7.1). Как известно, траектория точки М катящегося колеса в неподвижной системе отсчета 0XY — это циклоида (штриховая кривая на рис. 7.1).
Введем подвижную систему координат OXYZ, которая связана с кузовом автомобиля и движется вместе с ним поступательно.
Относительно подвижной системы OXYZ (т.е. кузова) колесо совершает вращение вокруг неподвижной оси Сх; траектория точки М колеса в этом движении — окружность с центром С.
Таким образом, движение точки М по циклоиде представляет собой «сумму» двух простейших движений: вращения точки вместе с колесом вокруг оси С и прямолинейного движения вместе с кузовом.
Термины и определения
Будем рассматривать движение точки М по отношению к двум системам отсчета: неподвижной — 0XY и подвижной — OXYZ (рис. 7.2).

Движение точки относительно неподвижной системы отсчета (НСО) называют абсолютным движением. Положение точки М в НСО определяется радиус-
вектором 0,М = г . Скорость
и ускорение точки в НСО называют абсолютной скоростью и абсолютным ускорением и обозначают символами а и а„ соответственно. Для их вычисления используем известные правила кинематики точки (5.6), (5.7):

Движение точки относительно подвижной системы отсчета (ПСО) называют относительным движением. Скорость и ускорение точки в ПСО называют относительной скоростью и относительным ускорением точки и обозначают символами vr и а, соответственно. В ПСО положение точки М определяется радиус-вектором

где Ху у, z — координаты точки М в ПСО; i, j, k — орты подвижных осей координат (рис. 7.2).
Изменение со временем вектора р обусловлено двумя факторами: 1) изменением координат точки М в ПСО, 2) поворотами ортов i, j, k подвижных осей. Для вычисления относительных скорости и ускорения естественно учитывать только те изменения радиус-вектора р, которые вызваны изменением положения точки М относительно ПСО, т.е. изменением её относительных координат х, у, z. Поэтому

Движение ПСО OXYZ относительно НСО 0{XY{Z называют переносным движением. Переносное движение в отличие от абсолютного и относительного является не движением точки М, а движением твердого тела — тела отсчета 7′, с которым связана ПСО (рис. 7.2).
Переносной скоростью (переносным ускорением) точки М называют скорость (ускорение) той точки М’ ПСО (тела отсчета 7), в которой в данный момент находится точка М. Переносную скорость и ускорение точки обозначают символами с и at. соответственно.
Положение точки М’ ПСО относительно НСО определяется радиус-вектором

Для вычисления переносных скорости и ускорения следует учитывать только те изменения радиус-вектора гм.9 которые обусловлены переносным движением, т.е. движением начала О ПСО и поворотами ортов i, j, к её координатных осей. Поэтому

Здесь стрелки над i, j отделяют знаки производной от буквенной точки.
Теорема сложения скоростей. Абсолютная скорость точки равна сумме ее переносной и относительной скоростей:

Доказательство. Для треугольника 0МО (рис. 7.2) в любой момент времени выполняется векторное равенство

Вычисляем производные по времени от обеих его частей:

Учитывая найденные выше выражения для абсолютной (7.1), относительной (7.2) и переносной (7.4) скоростей, нетрудно получить из (7.8) равенство (7.7). ?
Теорема сложения ускорений. Абсолютное ускорение точки равно сумме ее переносного, относительного и Кориолисова ускорений:

где вектор кориолисова ускорения

Доказательство. Вычисляем производные по времени от обеих частей равенства (7.8):

Отсюда, учитывая выражения для абсолютного (7.1), относительного (7.3) и переносного (7.6) ускорений, получим:

Обозначив последнее слагаемое

Рис. 7.3
приходим к (7.9). Вектор а(. называют Кориолисовым ускорением точки.
Более компактное и удобное для вычислений представление вектора а( можно получить, выражая производные ортов в левой части (7.11) в виде векторных произведений.
При движении ПСО орты i, j, к поворачиваются вместе с телом Т вокруг точки О, не меняя своей длины (рис. 7.2). Зафиксируем начало вектора i(f) в центре О и будем рассматривать i(/) как радиус-вектор точки К некоторого тела с неподвижной точкой О (рис. 7.3).
Как известно (п. 5.6), производная i радиус-вектора i(?) представляет собой скорость его конца — точки К : i = v* . С другой стороны, как показано в п. 6.5, скорость точки К тела, вращающегося вокруг неподвижного центра О, можно представить в виде векторного произведения (6.18), поэтому

здесь со — вектор угловой скорости тела отсчета Т (ПСО), относительно НСО (рис. 7.2), т.е. угловой скорости переносного движения. Этот вектор называют переносной угловой скоростью и обозначают со,..
Аналогичным образом получаем для двух других ортов:

С учетом (7.12) — (7.13) равенство (7.11) принимает вид:

5. Перечислите основные законы динамики.
Движения биомеханической системы тела человека подчиняются механике Ньютона. Следовательно, три основных закона этой механики определяют характер движения, так как несмотря на биологическую природу энергообеспечения движения, тело является механической системой и подчиняется всем закономерностям, которые связаны с движением материальных объектов на Земле.
Первый закон Ньютона (закон инерции). Любое материальное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока внешнее воздействие не изменит это состояние.
Прямолинейное равномерное движение материального тела называется инерциональным (или движением по инерции). Инерция – это свойство материального тела оказывать сопротивление изменению скорости его движения (как по величине, так и по направлению). Инертность – неотъемлемое свойство материи. Такое сопротивление возможно только потому, что тела обладают определённой массой, которую считают количественной мерой инертности.
Масса – количественная мера инертности тела. Единица измерения массы в СИ называется килограмм (кг).
Первый закон Ньютона – достаточно идеализированное представление о движении, поскольку тело может двигаться прямолинейно и равномерно только в отсутствии любых сил. В реальности на двигающееся тело всегда оказывают влияние различные силы (силы сопротивления воздуха, силы трения и др.), чьё воздействие приводит к тому, что движущееся тело в конце концов останавливается. Это не означает, что первый закон Ньютона неверен: просто движение, если действие сил не исключить, приводит к изменению состояния тела и, в частности, к его переходу в состояние покоя.
Векторная величина, равная произведению массы тела на ускорение и направленная в сторону, противоположную ускорению по величине или направлению данного тела под воздействием внешних сил, называется силой инерции: Fи = — m•aс.
Изменение скорости тела обусловлено воздействием на него других тел. Воздействие тем интенсивнее, чем больше созданное им ускорение. С другой стороны, у тела с большей массой ускорение меньше (то есть, его скорость изменить труднее). Поэтому измерять воздействие на тело со стороны всех других тел принято произведением массы тела на сообщённое ему ускорение. Эту меру воздействия называют силой.
Силой, действующей на тело со стороны других тел, называется векторная величина, равная произведению массы тела на его ускорение.

Единица измерения в СИ называется «ньютон» — Н.

Если формулу F = m • a преобразовать:
,
то получим второй закон Ньютона.
Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально действующей на него силе, обратно пропорционально массе тела и по направлению совпадает с направлением действия силы

Соотношение между равнодействующей всех внешних сил и ускорением, которое она сообщает ему, можно преобразовать к виду, который оказывается полезным при решении многих задач в биомеханике:

Выражение в левой части уравнения называется импульсом силы, в правой части уравнения – называется импульсом тела.
Импульсом тела или количеством движения (Р) называется произведение массы (m) на скорость движения тела (V):
, Размерность в СИ – кг•м/с
Импульсом силы называется произведение значения силы на промежуток времени, в течение которого она действовала на материальное тело.
На основе приведённых определений можно представить в следующей словесной формулировке: изменение количества движения материального тела равно импульсу силы:

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми материальные тела действуют друг на друга, равны по величине, противоположны по направлению и направлены по прямой, проходящей через эти тела.
F1 = — F2
Этот закон показывает, что взаимодействие – это действие одного тела на второе и равное ему действие второго тела на первое. Следовательно, источником силы для первого тела является второе, и поскольку силы действия и противодействия приложены к разным телам, их нельзя складывать, а действующие силы – заменять равнодействующей.
Человек, совершая двигательные действия, участвует в сложном движении, которое состоит из более простых – поступательного и вращательного. Для каждого из них существуют отличающиеся друг от друга характеристики.

6 Что такое МИХ тела человека?
Для описания механического движения в пространстве и во времени используют кинематические характеристики. Однако кинематические характеристики, определяя геометрию движения, не учитывают движущиеся массы и действующие силы и поэтому не в состоянии дать ответ на вопрос о причинах возникновения и изменения движения. Динамика с использованием динамических характеристик раскрывает причины возникновения и изменения движения.
Следует отметить, что расчет динамических параметров спортивных упражнений невозможен без знания о масс-инерционных характеристиках (далее – МИХ) сегментов тела человека. Уравнения динамики включают в себя параметры, характеризующие геометрию масс тела человека. Под геометрией масс тела человека понимается массив показателей, характеризующих распределение массы как всего тела, так и его отдельных сегментов.
К таким показателям, прежде всего, относятся: • массы сегментов; • положение центра масс сегментов; • центральные моменты инерции сегментов 1 ; • длины сегментов. Масса сегмента – мера его инертности в поступательном движении. Чем больше масса сегмента, тем большая сила требуется для изменения его механического состояния. Масса m равна отношению приложенной силы F к вызываемому силой ускорению a:

Выражение по определению массы по формуле (3.1) основано на втором законе Ньютона, согласно которому изменение движения пропорционально извне действующей силе и происходит по тому направлению, по которому эта сила приложена.
Следует отметить, что при выполнении спортивных упражнений вес спортсмена P не изменяется. Тогда формула по определению массы спортсмена m примет вид:

где g – ускорение свободного падения тела, которое равно 9,806 м/c 2 . Единица измерения массы – 1 кг. Положение центра масс сегментов – точка, относительно которой сумма моментов сил тяжести, действующей на этот сегмент, равна нулю. Вообще говоря, выше приведено определение положения центра тяжести тела, а не его центра масс. Однако в условиях однородности поля силы тяжести, точки общего центра масс и общего центра тяжести совпадают.
Длины сегментов – расстояние между центрами суставов, ограничивающих этот сегмент. Зная МИХ сегментов тела, существует возможность определить положение общего центра масс (далее – ОЦМ) тела спортсмена расчетным методом. Положение ОЦМ тела – одна из важнейших биомеханических характеристик. Так, к примеру, в тяжелой атлетике при исследовании техники рывка и толчка определение траектории движения ОЦМ тела спортсмена имеет большое значение при исследовании вопросов сохранения устойчивого равновесия и оптимизации движений.

7. Охарактеризуете основные компоненты мышечно-скелетной системы
Кости, связки, мышцы и сухожилия образуют динамическое единство. Компонентами скелетной системы являются кости, связки и другие ткани, входящие в состав суставов: синовиальная жидкость, хрящи, фиброзная ткань дисков и т. д. Мышечная система состоит из скелетных мышц и сухожилий, прикрепляющихся к костям, а также нервных окончаний, управляющих их действиями. Все эти элементы либо находятся в оболочке из соединительной ткани, либо состоят из нее.
Скелетная и мышечная системы нередко рассматриваются по отдельности, но с учетом механизма совершения движений целесообразнее говорить о единой мышечно-скелетной, или скелетно-мышечной, системе. Мышцы и кости работают совместно, противодействуя силе тяжести, обеспечивая вертикальное положение тела и перемещая его в пространстве с целью добывания пищи, пользования орудиями труда и внесения изменений в окружающий мир.

Рис. 3.1. Различные системы организма: нервная, пищеварительная, дыхательная, кровеносная, скелетная и мышечная
Без поддержки скелетной системы мышцы были бы во многом бесполезны. Но вместе с тем без мышечных усилий кости не могли бы совершать никаких движений. Без соединительных тканей, из которых состоят связки и сухожилия, мышцы и кости не могли бы взаимодействовать.
Одна из задач костей заключается в противодействии силе тяжести и передаче усилий от одной части тела к другой, а связки придают этим усилиям определенное направление. Источником усилий может быть вес тела или работа мышц. Задача мышечной системы заключается в перемещении костей и придании им положения, в котором они могут с максимальной эффективностью выполнять свои функции.

8 перечислите режимы сокращения и разновидность работы мышц
В биомеханике основным классификационным признаком является длина мышцы. На основе того, что происходит с длиной мышцы режимы работы мышц делятся на изометрический и динамический.
Изометрический режим работы мышц
Скелетные мышцы могут работать не меняя своей длины. Такой режим работы мышц называется изометрический. Иногда говорят, что мышца работает в статическом режиме. Как пример такой работы — удержание гантели в руке, не меняя ее положения. В этом случае мышцы-сгибатели предплечья (двуглавая мышца плеча, плече-лучевая мышца и др.) не меняют своей длины. В чем особенность этого режима? Мышца возбуждена, должна укорачиваться, а ее длина не меняется. Это происходит из-за того, что внешняя сила уравновешивает силу, которую развивает мышца (правильнее, конечно говорить, что момент внешней силы равен моменту силы тяги мышцы, но этот нюанс можно опустить).
Динамический режим работы мышц
Если длина мышцы меняется, неважно она уменьшается или увеличивается, то принято говорить, что мышца работает в динамическом режиме. Как пример такой работы — сгибание и разгибание руки в локтевом суставе, удерживая в руке гантель. В этом случае мышцы-сгибатели предплечья вначале укорачиваются (это происходит при сгибании руки), затем — удлиняются (это происходит при разгибании руки в локтевом суставе).
Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:
• Гипертрофия скелетных мышц человека
• Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека
Преодолевающий режим работы мышц (концентрический режим работы мышц)
Мышца работает в преодолевающем режиме, если ее длина уменьшается. Как пример — сгибание руки в локтевом суставе, удерживая в руке гантель. Преодолевающий режим является разновидностью динамического режима работы мышц. При работе в этом режиме усилие, развиваемое мышцами больше внешней силы (правильнее, конечно, говорить, что момент силы, развиваемый мышцами, больше момента внешней силы). Мышца как бы «преодолевает» внешнюю нагрузку. В англоязычной литературе этот режим сокращения мышцы называется концентрическим.
Уступающий режим работы мышц (эксцентрический режим работы мышц)
Мышца работает в уступающем режиме, если ее длина увеличивается. Как пример — разгибание руки в локтевом суставе, удерживая в руке гантель. Уступающий режим является разновидностью динамического режима. При работе в этом режиме развиваемое мышцей усилие меньше момента внешней силы (правильнее говорить момент силы мышц меньше внешнего момента силы). Мышца как бы «уступает» внешней силе. В англоязычной литературе этот режим называется эксцентрический режим работы мышц.
Различные режимы работы мышц иллюстрируют рис.1 и рис.2.

Рис. 1

Рис.2
Следует обратить внимание на тот факт, что мышцы-антагонисты при выполнении движения работают в различных режимах. Например, при сгибании руки мышцы-сгибатели укорачиваются (преодолевающий режим), а мышцы-разгибатели (их антагонисты) — удлиняются (уступающий режим).
Изменения, происходящие в мышцах непосредственно или сразу после тренировочного занятия (срочный эффект тренировки)
Многочисленными исследованиями доказано, что выполнение физических упражнений в эксцентрическом (уступающем режиме, когда мышца удлиняется) режиме вызывает большие структурные повреждения мышечных волокон, чем другие режимы сокращения мышцы. Эти повреждения затрагивают в первую очередь Z-диски саркомеров, а также белки цитоскелета.
С биохимической точки зрения эксцентрические упражнения (упражнения, выполняемые в эксцентрическом режиме) представляют для организма значительно больший стресс, чем упражнения, производимые в других режимах: уровень креатинкиназы в крови (фермента, содержащегося в мышечных волокнах и выделяющегося в кровь при их разрушении) при работе в эксцентрическом режиме значительно превышает соответствующий показатель при работе в концентрическом (преодолевающем) и изометрическом режимах.
Если измерить силу мышц после выполнения упражнений в эксцентрическом режиме, то окажется, что она уменьшается значительно больше, чем при выполнении упражнений в концентрическом режиме. О чем это говорит? Это говорит о том, что в эксцентрическом режиме повреждено больше мышечных волокон.
Изменения, происходящие в мышцах после длительного применения физических упражнений (кумулятивный тренировочный эффект)
Показано, что долговременная адаптация скелетных мышц к упражнениям, выполняемым в эксцентрическом режиме, проявляется в несколько большей гипертрофии скелетных мышц по сравнению с другими режимами. Силовые тренировки в эксцентрическом режиме приводят к увеличению силы и жесткости скелетных мышц.
При выполнении силовых упражнений в изометрическом режиме увеличивается степень перекрытия мышечных и сухожильных волокон, несколько утолщается сухожилие и увеличивается площадь прикрепления сухожилия к кости. Именно поэтому рекомендуется в конце тренировки выполнять упражнения в изометрическом режиме (около 15 минут). Считается, что это позволяет уменьшить количество травм опорно-двигательного аппарата человека.
Если мышца сокращается в динамическом режиме (концентрическом или эксцентрическом режимах), в ней через некоторое время увеличивается длина мышечных волокон и уменьшается длина сухожилия. Компьютерное моделирование (U. Proske, D.L. Morgan, 2001) подтвердило целесообразность удлинения мышечной части и укорочения сухожильной. Авторами показано, что долговременная адаптация к выполнению эксцентрических упражнений проявляется в увеличении количества саркомеров в миофибриллах мышечных волокон и уменьшении сухожильной части. Это приводит к изменению оптимальной длины мышцы при развитии активного напряжения.
При выполнении силовых упражнений в динамическом режиме (концентрическом или эксцентрическом) возрастает количество нервных волокон, иннервирующих скелетную мышцу (в 4-5 раз больше, чем в изометрическом режиме).
Классификация режимов работы мышц на основе изменения длины и (или) тонуса мышцы
В физиологии принята несколько иная классификация режимов работы скелетных мышц. В качестве классификационных признаков используется длина и тонус мышцы. Согласно этим признакам режимы работы мышц делятся на три вида: изотонический, изометрический, ауксотонический. Эту классификацию даю по учебнику А.С. Солодкова, Е.Б.Сологуб (2005)
Изотонический режим работы мышцы
Изотонический режим (режим постоянного тонуса мышцы) наблюдается при отсутствии нагрузки на мышцу, когда мышца закреплена с одного конца и свободно сокращается. Напряжение в ней при этом не изменяется. Это происходит при раздражении изолированной мышцы лягушки, закрепленной одним концом на штативе. В таком режиме в организме человека работает только одна мышца — мышца языка. В настоящее время в литературе в качестве изотонического рассматривается такой режим работы мышцы с нагрузкой, при котором по мере изменения длины мышцы ее тонус не меняется.
Изометрический режим работы мышц
Изометрический режим (режим постоянной длины мышцы) характеризуется напряжением мышцы в условиях, когда она закреплена с обеих концов или когда она не может поднять слишком большой груз. В этом случае в мышечном волокне (миофибрилле) происходят процессы сокращения, при этом одни саркомеры укорачиваются, а другие — удлиняются.
Ауксотонический режим работы мышц
Ауксотонический режим (смешанный режим) характеризуется изменением и длины и тонуса мышцы. При этом режиме сокращения происходит перемещение груза. Этот режим также называется динамическим. Имеются две разновидности этого режима: преодолевающий (концентрический) — длина мышцы уменьшается, уступающий (эксцентрический) — длина мышцы увеличивается.
Классификация режимов работы мышц на основе изменения скорости сокращения мышцы
Изокинетический режим работы мышц
«Классификация», конечно, громко сказано. Как известно, мышцы сокращаются с различной скоростью. Этот вопрос подробно рассмотрен в моей докторской диссертации (А.В. Самсонова, 1998). Однако с появлением тренажеров, на которых можно было задавать постоянную скорость сокращения мышцы, стали выделить еще и изокинетический режим работы мышц. То есть изокинетический режим работы мышц — это режим, при котором скорость укорочения или растяжения мышцы постоянна.

9 расскажите о составляющих комплексного контроля в спорте
В настоящее время тренировочный процесс, направленный на показание высокого результата спортсменом, немыслим без: планирования и контроля, хорошего медицинского обеспечения и материальной базы, квалифицированных тренерских кадров и квалифицированного отбора в виды спорта и т.д. Все вышеперечисленное и отлаженное в систему дает результат на Олимпийских играх и международных соревнованиях, нашу страну, как спортивную державу признают во всем мире.
Итак, одной из важнейших сторон спортивной тренировки является контроль.
Наиболее информативным и полным является комплексный контроль. На основе комплексного контроля можно правильно оценить эффективность спортивной тренировки, выявить сильные и слабые стороны подготовленности спортсменов, внести соответствующие коррективы в программу их тренировки, оценить эффективность избранной направленности тренировочного процесса, того или иного принятого решения тренера.
Комплексный контроль — это измерение и оценка различных показателей в циклах тренировки с целью определения уровня подготовленности спортсмена (используются педагогические, психологические, биологические, социометрические, спортивно-медицинские и другие методы и тесты).
Комплексность контроля реализуется только тогда, когда регистрируются три группы показателей:
показатели тренировочных и соревновательных воздействий;
показатели функционального состояния и подготовленности спортсмена, зарегистрированные в стандартных условиях;
показатели состояния внешней среды.
Комплексный контроль в большинстве случаев реализуется в ходе тестирования или процедуры измерения результатов в тестах. Выделяют три группы тестов.
Первая группа тестов — тесты, проводимые в покое. К ним относят показатели физического развития (рост и масса тела, толщина кожно-жировых складок, длина и обхват рук, ног, туловища и т.д.).
Тест (от лат. test — задача, проба) — метод исследования личности, построенный на ее оценке по результатам стандартизированного задания, испытания, пробы с заранее определенной надежностью и валидностью. В покое измеряют функциональное состояние сердца, мышц, нервной и сосудистой систем. В эту же группу входят и психологические тесты.
Информация, получаемая с помощью тестов первой группы, является основой для оценки физического состояния спортсмена.
Вторая группа тестов — это стандартные тесты, когда всем спортсменам предлагается выполнить одинаковое задание (например, бежать на тредбане со скоростью 5 м/с в течение 5 мин или в течение 1 мин подтянуться на перекладине 10 раз и т.д.). Специфическая особенность этих тестов заключается в выполнении непредельной нагрузки, и поэтому мотивация на достижение максимально возможного результата здесь не нужна.
Третья группа тестов — это тесты, при выполнении которых нужно показать максимально возможный двигательный результат. Измеряются значения биомеханических, физиологических, биохимических и других показателей (силы, проявляемые в тесте; ЧСС, МПК, анаэробный порог, лактат и т.п.). Особенность таких тестов — необходимость высокого психологического настроя, мотивации на достижение предельных результатов.
Исходя из задач управления подготовкой спортсмена, различают оперативный, текущий и этапный контроль.
Оперативный контроль направлен преимущественно на оптимизацию программ тренировочных занятий, выбор таких упражнений и таких комплексов, которые в наибольшей степени будут способствовать решению поставленных задач. Здесь могут использоваться самые разнообразные тесты, позволяющие выявить оптимальный для каждого спортсмена режим работы и отдыха, интенсивность работы, величину отягощений и т.п. Указанные виды контроля служат основой для разработки соответствующих планов подготовки: перспективного — на очередной тренировочный макроцикл или этап; текущего — на мезоцикл, макроцикл, занятие; оперативного — на отдельное упражнение или их комплекс.
Текущий контроль — здесь проводится оценка работы различной преимущественной направленности, определение формирования процессов утомления спортсменов под влиянием нагрузок отдельных занятий, учет протекания восстановительных процессов в организме, особенностей взаимодействия с разными по величине и направленности нагрузками в течение дня или микроцикла. Это позволяет оптимизировать процесс спортивной тренировки в течение дня, микро- и мезоцикла, создать наилучшие условия для развития заданных адаптационных перестроек.
Этапный контроль — основными задачами являются определение изменения состояния спортсмена под воздействием относительно длительного периода тренировки и разработка стратегии на последующий макроцикл или период тренировки. Следовательно, в процессе поэтапного контроля всесторонне оценивают уровень развития различных сторон подготовленности, выявляют недостатки подготовленности и дальнейшие резервы совершенствования. В результате — разрабатывают индивидуальные планы построения тренировочного процесса на отдельный тренировочный период или весь макроцикл.
Частота обследований при этапном контроле может быть различной и зависит от особенностей годичного планирования, специфики вида спорта, материально-технических условий. Наиболее эффективной является такая форма поэтапного контроля, когда обследования проводятся трижды в макроцикле — на первом и втором этапах подготовительного и в соревновательном периоде. Если в течение года планируется 2-3 макроцикла, поэтапные обследования проводят в соревновательном периоде — один раз в макроцикле и на основе этих данных строят тренировочный процесс в последующем макроцикле.
Особое внимание нужно обращать на идентичность условий при проведении поэтапных обследований и на устранение возможного влияния на их результаты предшествовавших тренировочных нагрузок. Специалисты стремятся подобрать такие тесты, на результатах которых не отражается динамика повседневных возможностей спортсменов в ходе применяемых нагрузок. В противном случае можно зафиксировать не действительные изменения, происшедшие в состоянии спортсмена в результате тренировки, а лишь некоторые текущие изменения в его состоянии, которые могут существенно колебаться в течение нескольких дней. Однако в спортивной практике объективная оценка подготовленности спортсмена возможна, как правило, лишь в процессе использования специфических для данного вида спорта нагрузок, требующих предельной мобилизации соответствующих функциональных возможностей. Уровень их проявления колеблется под воздействием направленности и величины отдельных тренировочных нагрузок, предшествовавших обследованию, психологического состояния спортсменов и т.п. Поэтому объективное проявление функциональных возможностей спортсмена в большинстве тестов возможно лишь после специальной подготовки к обследованию. Подготовка заключается в устранении утомления от предшествующей тренировочной работы, настройке спортсменов на серьезное отношение к выполнению программ тестов и т.п. К поэтапному контролю спортсменов нужно, во-первых, подводить в оптимальном состоянии и, во-вторых, по возможности обеспечить стандартность условий обследования.
Таблица 8 — основное содержание комплексного контроля и его разновидности
Разновидности комплексного контроля Направления контроля
Контроль за соревновательными и тренировочными воздействиями Контроль за состоянием и подготовленностью спортсменов Контроль за состоянием внешней среды
Контроль соревновательной деятельности (СД) Контроль тренировочной деятельности (ТД)
Этапный а) измерение и оценка различных показателей на соревнованиях, завершающих определенный этап подготовки; б) анализ динамики показателей СД на всех соревнованиях этапа а) построение и анализ динамики нагрузки на этапе подготовки; б) суммирование нагрузок по всем показателям за этап и определение их соотношения Измерение и оценка показателей контроля в специально организованных условиях в конце этапа подготовки За климатическими факторами (температура, влажность, ветер, солнечная радиация), за качеством инвентаря, оборудования, покрытий спортивных сооружений, характеристикой трасс соревнований и тренировки, скольжением, поведением зрителей и объективностью судейства на соревнованиях и их влиянием на результаты в спортивных соревнованиях и контрольных тренировочных занятиях
Текущий Измерение и оценка показателей на соревновании, завершающем макроцикл тренировки (если она предусматривается планом) а) построение и анализ динамики нагрузки в микроцикле тренировки; б) суммирование нагрузок по всем характеристикам за микроцикл и определение их содержания Регистрация и анализ повседневных измерений подготовленности спортсменов, вызванных систематическими тренировочными занятиями
Оперативный Измерение и оценка показателей на любом соревновании Измерение и оценка физических и физиологических характеристик нагрузки упражнений, серии упражнений, тренировочного занятия Измерение и анализ показателей, информативно отражающих изменение состояния спортсменов в момент или сразу после упражнения и занятий

10 какие измерительные методики используются для получения данных о целостном двигательном действии человека, а какие о фрагментных движениях его звеньев?
Наблюдая движения человека, можно заметить, что многие их особенности все время изменяются. Изменяется положение звеньев тела, скорости движения и многое другое. Особенности (или признаки) движения позволяют разделить сложное движение на составные части, заметить, как они влияют одна на другую, как помогают достичь цели. Для этого и изучают характеристики движений человека. Характеристики движений человека — это те особенности, или признаки, по которым движения различаются между собой.
Различают качественные и количественные характеристики.
Качественные характеристики — характеристики, описываемые только словами и не имеющие точной количественной меры (например: напряженно, свободно, плавно, мягко и др.).
Количественные характеристики — характеристики, которые измеряют или вычисляют, они имеют количественную меру.
Педагогу при проведении урока нечем и некогда измерять и регистрировать количественные характеристики. Ему приходится пользоваться качественными характеристиками, он проводит качественный биомеханический анализ движений каждого ученика.
Изучая движения с помощью измерительной и записывающей аппаратуры, получают количественные характеристики. Их обрабатывают, проводят вычисления для количественного биомеханического анализа. Конечно, затем должен следовать и качественный анализ, чтобы понять законы движения и использовать их в физическом воспитании. Хорошо владея навыками количественного анализа, в повседневной практической работе можно с успехом пользоваться только качественным анализом.
Движение выражается в изменении с течением времени взаимного положения тел. Его можно наблюдать и отсчитывать только относительно других реальных тел (например, при прыжках в длину — относительно бруска) или условных (например, в старте яхт — относительно линии створа).
В зависимости от условий задачи, стоящей при изучении двигательного действия, выбирается та или иная система отсчета. Принято выделять:
инерциальную систему отсчета (Земля, дорожка, лыжня) — движения их в данной системе незаметны при измерениях, т.е. изменениями скорости, ускорениями при решении данной задачи можно пренебречь;
неинерциальная система отсчета — движущееся тело (скользящая лыжа, раскачивающиеся кольца), движение которого происходит с заметным ускорением, существенно влияющим на отсчет расстояния;
соматическая система отсчета (тело человека) — движение звеньев рассматривается относительно туловища.
Классификация методов исследования. В развитии методов исследования биомеханики нашли отражение ее синтетический характер, тесные связи со многими смежными науками (анатомия, физиология, теоретическая механика, кибернетика и т.д.). Еще на заре научной медицины в работах Аристотеля и Галена появились первые описания картины движения животных и человека. Но лишь в последние десятилетия, в значительной мере благодаря успехам биомеханики, физиологии, рентгеноанатомии, клинической медицины, электроники, появились возможности объективной регистрации разнообразных проявлений двигательной активности человека.
В настоящее время биомеханика обладает значительным арсеналом методов исследования локомоторной функции, как в статике, так и в динамике, причем изучается не только внешняя картина движения, но и механизмы управления, жизнеобеспечение организма, что дает возможность выявить целый комплекс параметров, характеризующих двигательный образ. В это понятие включаются не только внешние (механические) проявления движения и реакций окружающей среды, но и условия организации управления движениями, согласованная деятельность всех органов и систем организма.
Получаемая в результате биомеханических исследований информация служит основой для определения нормы, позволяет количественно определить степень нарушения локомоторной функции при различных патологических состояниях. Биомеханические исследования достаточно широко используются не только в клинической медицине (функциональная диагностика, ортопедия, травматология, протезирование), но и в спорте, и при разработке различных антропоморфных механизмов (роботы, манипуляторы), и при решении других прикладных задач. Методическая база биомеханических исследований постоянно совершенствуется, используя новейшие достижения науки.
Методы исследования, получившие наибольшее распространение в настоящее время, в клинической биомеханике могут быть классифицированы следующим образом:
• 1. Соматометрические: антропометрия, фотограмметрия, рентгенография.
• 2. Кинезиологические: оптические, потенциометрия, электроподография, тензометрия, ихнография.
• 3. Клинико-физиологические: косвенная калориметрия, электромиография, электроэнцефалография, другие методы функциональной диагностики.

11. Влияет ли телосложение человека на характер его двигательных действий?
Двигательные возможности человека зависят от особенностей телосложения:
— длины и массы тела;
— пропорций тела — соотношения размеров отдельных частей тела (туловища, конечностей);
— особенностей конституции.
Пропорции и размеры тела у людей существенно различаются, неодинаковы и их двигательные возможности. При одном и том же уровне физической подготовленности люди с большей массой тела обладают большей мышечной силой (рис. 50).

Рис. 50. Изменение абсолютной и относительной мышечной силы в зависимости от массы тела
В то же время относительная мышечная сила (в расчете на 1 кг массы тела) с увеличением размеров тела снижается.
При ходьбе и беге длина и частота шагов в значительной степени обусловлены размерами тела и, прежде всего, длиной ног. Например, при одной и той же длине тела дети более старшего возраста делают при беге шаги большей длины, что отчасти объясняется тем, что у них в среднем более длинные ноги.

12 Какие морфологические особенности различают в телосложении человека?
К основным морфологическим признакам, лежащим в основе определения внешней формы тела человека, относятся:
• тотальные (общие) признаки,
• пропорции тела,
• телосложение
• осанка
1. Тотальные (общие) морфологические признаки.
К ним относятся наиболее крупные размерные признаки тела, являющиеся важными признаками физического развития: длина тела (рост), периметр (обхват) груди и масса.
• Длина тела (рост). Рост обнаруживает половую, возрастную, групповую и внутригрупповую изменчивость. В первые годы жизни дети усиленно растут. Окончательной длины тело девушек достигает в среднем к 16-17, а юношей к 18-19 годам. Приблизительно до 55 лет – период стабильной длины тела. У людей старшего возраста происходит постепенное уменьшение длины тела, вследствие уплощения межпозвонковых хрящевых дисков связи с утерей их упругости и эластичности. Средняя длина тела мужчин – 170см, женщин -158см.(1).
• Периметр (обхват) груди. Для прикладных целей измеряют на уровне наиболее выступающих точек грудных желез и сосковых точек у мужчин. В процессе роста обхват груди непрерывно увеличивается и лишь с возрастом несколько уменьшается. Увеличение обхвата груди у девушек заканчивается к 16-17, у юношей – 17-20 годам. Стабильности в обхвате груди у взрослых не наблюдается, так как с возрастом он постепенно увеличивается.
• Масса тела. В течение всего ростового периода масса тела непрерывно увеличивается. Постоянная масса тела наблюдается в возрасте 25-40 лет. После 60 лет масса тела уменьшается в результате обезвоживания организма. Годичное изменения массы тела обнаруживает большие групповые и индивидуальные колебания, обусловленные изменением питания, температурными режимами и др.
2. Пропорции тела
Пропорциями тела называют соотношения размеров отдельных его частей. Пропорции изменяются в зависимости от возраста, пола; они различны у людей даже в пределах одной половозрастной группы.
Выделяют три основных типа пропорций тела:
• долихоморфный – с относительно длинными конечностями и узким коротким туловищем;
• брахиморфный – с относительно короткими конечностями и длинным широким туловищем;
• мезоморфный – занимает промежуточное положение между долихоморфным и брахиморфным типами.
3. Телосложение
Определяется сочетанием ряда внешних признаков и, прежде всего степени развития мускулатуры и жироотложений, изменчивость которых влечет за собой изменение других признаков телосложения: формы грудной клетки, живота, спины. Различают следующие варианты этих признаков.
• Развитее мускулатуры: слабое, среднее, сильное.
• Развитие жироотложений: слабое, среднее, сильное.
• Форма грудной клетки: плоская, цилиндрическая, коническая.
• Форма живота: впалая, прямая, округло-выпуклая.
• Форма спины: нормальная (с умеренными изгибами отделов позвоночника), сутулая (с увеличенным грудным кифозом), прямая (со сглаженными небольшими изгибами отделов позвоночника).
4. Осанка
Под осанкой понимают индивидуальные особенности конфигурации тела человека в сагиттальной плоскости при естественном спокойном вертикальном состоянии, требующим минимальной затраты мышечной энергии для поддержания равновесия тела. Каждая осанка характеризуется определенной формой позвоночника и туловища, положением головы и нижних конечностей.
В швейном производстве различают три типа осанки:
• сутулую
• нормальную
• перегибистую
Для установления принадлежности фигуры к тому или иному типу осанки используется параметр, определяющий изгиб верхней части туловища – положение корпуса Пк.

13 Рассказать об онтогенезе человека на примере его естественных локомоций
Локомоции живого организма (от лат. locus – место и motio – движение) – совокупность согласованных движений животных и человека, вызывающих активное их перемещение в пространстве; важнейшее приспособление к обитанию в разнообразных условиях среды.
К естественным локомоциям человека относят ходьбу, бег, прыжки, плавание и др. В процессе эволюции локомоции менялись и усложнялись. Каждый вид локомоции имеет множество разновидностей и им свойственны индивидуальные особенности.
Ходьба
Ходьба – автоматизированный двигательный акт, осуществляющийся в результате сложной координированной деятельности скелетных мышц туловища и конечностей. Отталкиваясь от опоры, нога приводит тело в движение – вперед и несколько вверх и вновь совершает размах в воздухе.
При ходьбе тело поочередно опирается то на правую, то на левую ногу. Акт ходьбы отличается чрезвычайно точной повторяемостью отдельных его компонентов, так что каждый из них представляет точную копию в предыдущем шаге.
В акте ходьбы деятельное участие принимают также верхние конечности человека: при выносе вперед правой ноги правая рука движется назад, а левая – выносится вперед. Руки и ноги человека при ходьбе совершают движения в противоположных направлениях. Движение отдельных звеньев свободной ноги (бедра, голени и стопы) определяется не только сокращением мышц, но и инерцией.
Бег
Бег – способ передвижения, при котором фаза опоры одной ногой чередуется с безопорной фазой полета, когда обе ноги находятся в воздухе.
Фазы бега или цикл движений, начинается касанием одной из ног горизонтальной опоры и продолжается до тех пор, пока эта же нога вновь не коснется опоры. Каждый цикл включает фазу опоры на одну ногу и фазу маха (т.е. возвращение ноги вперед), когда тело не опирается на эту ногу.
От скорости бега зависит, какая часть ступни первой касается земли. Анализ бега показывает, что при малых скоростях нога ставится на опору с пятки или на всю ступню, а при более высоких скоростях опора начинается с внешней стороны ступни.
В ходе исследований установлено, что после контакта ступни с опорой в течение короткого промежутка времени в коленном суставе продолжается сгибание, а в голеностопном происходит тыльное сгибание. Центр тяжести обгоняет опорную ногу и опорное бедро наклоняется вперед от вертикали, голеностопный сустав сгибается, а в коленном и тазобедренном суставах происходит разгибание, в результате чего центр тяжести продвигается в направлении вверх и вперед.
Период опоры при увеличении скорости бега значительно уменьшается. В опорном периоде выделяют фазы амортизации и отталкивания.
Прыжки
При прыжках обе ноги после сгибания в главных своих суставах (тазобедренных, коленных, голеностопных) выпрямляются быстрым и сильным сокращением разгибателей и отрываются от земли толчком, который передается телу. При этом прыжок или совершается на месте – тело поднимается в вертикальном направлении, или же телу сообщается поступательное движение вперед и вверх.
Прыжки в длину с разбега. Чем быстрее человек бежит, тем дальше он может прыгнуть. В конце отталкивания от планки центр тяжести уже находится на высоте около 90 см над землей, а во время приземления оказывается лишь немного выше планки для отталкивания.
При прыжках в длину с места. Каждая из участвующих в прыжковом акте мышц сокращается только один раз. Максимальная сила, развиваемая мышцей, пропорциональна площади ее поперечного сечения

14 В чем выражается и определяется двигательная асимметрия человека.
Моторная асимметрия – это двигательная асимметрия человека, она включает в себя всю совокупность признаков неравенства функций рук, ног, мышц левой и правой половины туловища и лица в формировании общего двигательного поведения человека (Е.Б. Сологуб,1995).
Ведущую конечность определяют по следующим признакам: 1) ее предпочтение при выполнении действия одной рукой или ногой; 2) более высокая эффективность по силе, точности и быстроте включения; 3) доминирование при совместной деятельности обеих конечностей.
У большинства людей (в 75 % случаев) правая рука является ведущей, а связанное с ней левое полушарие – главенствующим, доминантным. Это преимущественное значение левого полушария объясняют тем, что практически у всех праворуких (правшей) функция речи контролируется тем же левым полушарием, в котором располагается моторный речевой центр Брока. Гораздо меньше среди населения левшей – примерно 5-10 % – и обоеруких, или амбидекстров, – 15–20 %. Среди женщин левши встречаются в 2–3 раза реже, чем среди мужчин. По статистике среди родителей леворуких детей в 10 раз больше левшей, чем среди родителей правшей, что указывает на значительную роль наследственности в развитии леворукости (праворукости).
Моторные центры речи лишь у немногих леворуких (около 7 %) расположены в правом полушарии, которое контролирует движения левой руки. У большинства левшей они локализуются в левом полушарии, а у небольшой части – в обоих полушариях. Моторные центры рук у левшей также могут располагаться в правом полушарии или в левом; либо асимметрия отсутствует.
Таким образом, перекрестные влияния на моторику не являются у человека единственно возможными. Наряду с доминированием левого полушария у правшей и правого – у левшей, может быть одновременное участие обоих полушарий, а также их попеременное доминирование при управлении движениями.
У правшей, как правило, ведущая правая рука превосходит левую по длине, размеру кисти и величине ногтевого ложа большого пальца. Она имеет большую мышечную массу, мышечные волокна ее толще и сильнее. Ведущая правая рука легче и раньше включается в двигательные акты, выполняет их более координированно, точнее дозирует усилия. Ей принадлежит основная активная роль не только в сознательном управлении движениями, но и в отражении эмоциональных и личностных особенностей человека.
Левой руке у правшей отводится преимущественно подсобная роль. Она более вынослива к статическим усилиям, чаще служит опорой при выполнении различных операций.
У праворуких людей центральное управление движениями правой и левой рук неоднозначно. Как показывают современные исследования, моторика правой (ведущей) руки осуществляется в большей степени по механизму центральных команд, более подчинена процессам сознательного управления, включающим самые высшие отделы коры больших полушарий (в первую очередь, переднелобные третичные области). Двигательные навыки правой руки формируются быстрее и легче автоматизируются.
Управление левой рукой у правшей в значительной мере связано с более древним филогенетически и ранее выявляемым в онтогенезе механизмом кольцевого рефлекторного регулирования. В обычных условиях целенаправленной деятельности неведущая левая рука существенно отстает от ведущей правой по своим координационным возможностям. Однако в экстремальных ситуациях, при выполнении многоцелевых программ деятельности, когда создаются необычные трудности для программного управления действиями правой руки, эффективность левой руки оказывается более высокой. Обнаружено, что мышцы неведущей левой руки содержат больше быстрых мышечных волокон, характеризуются лучшими взрывными сократительными свойствами и в большей степени подвержены утомлению.
Преобладание правой руки не связано с обязательным доминированием правой ноги. Чаще всего, а именно в 70 % случаев, у праворуких людей ведущей является левая нога, т. е. имеется так называемая перекрестная асимметрия. Лишь для пятой части населения характерно наличие ведущей правой руки и правой ноги и всего около 5 % людей имеют ведущие левую руку и левую ногу.
Перекрестная асимметрия, столь характерная для правшей, весьма мало выражена у левшей. Лишь в 7 % случаев у леворуких людей обнаруживается ведущая правая нога.
Различные моторные возможности конечностей проявляются при разных видах локомоций – ходьбе, беге, плавании и др. Правши отклоняются обычно в левую сторону и в итоге, перемещаясь по кругу, приходят в исходный пункт, а при выключении зрения прямолинейное движение человека невозможно уже в пределах 100 м.
Моторная асимметрия проявляется также в различном развитии и двигательных возможностях мышц правой и левой половины туловища и лица.
В онтогенезе наблюдается постепенное развитие литерализации моторных функций. У детей 2–3 лет отмечается лишь 33 % праворуких, 13 % леворуких и у 54 % отсутствует моторная асимметрия. К возрасту 7–8 лет уже более 50 % детей являются праворукими. Однако степень доминирования правой стороны при освоении двигательных навыков может изменяться в онтогенезе. Так, при освоении симметричных движений скорость их формирования выше на правой (ведущей) стороне в возрасте 9-11 и 15–17 лет, но в переходный период у подростков быстрее формируются навыки на левой (неведущей) стороне.
Хорошо выраженная в молодом возрасте моторная асимметрия по мере старения организма постепенно сглаживается. У людей пожилого возраста число правшей и левшей оказывается примерно одинаковым (50:50 %).

15. Что такое двигательные качества?
Двигательные качества отражают качественные и количественные характеристики движения.
Выделяют пять двигательных качеств: силу, быстроту, выносливость, ловкость и гибкость.
Сила отражает способность человека преодолевать внешнее сопротивление либо активно противодействовать ему посредством мышечного напряжения. В зависимости от особенностей проявления различают упражнения чисто силовые (например, жим предельно возможного веса), скоростно-силовые (прыжок в длину) и требующие силовой выносливости (поддержание длительной статической позы).
Для развития силы обязательным условием является систематическое использование предельных или около предельных нагрузок.
Воспитание силы сопровождается целым комплексом изменений в организме. Так, в ЦНС увеличивается сила нервных процессов, что позволяет добиться увеличения как количества включаемых в работу двигательных единиц, так и степень напряжения каждой из них. В самих мышцах за счет активизации синтеза белка при этом происходит рабочая гипертрофия — увеличение так называемого физиологического поперечника, преимущественно за счет утолщения мышечных волокон (в меньшей степени — их числа). Именно благодаря возрастанию физиологического поперечника тренируемые мышцы становятся более плотными, рельефными, упругими. Упражнения «на силу» сопровождаются дополнительной нагрузкой на сердце, поэтому в оздоровительной физкультуре силовые упражнения должны обязательно сочетаться с упражнениями на выносливость, способствующими укреплению сердечно-сосудистой системы.
В детском возрасте, до завершения полового созревания чисто силовые упражнения (особенно длительные силовые статические усилия) следует применять с осторожностью, так как они задерживают рост трубчатых костей и ведут к замедлению роста тела в длину. Предпочтение следует отдавать скоростно-силовым упражнениям (прыжки, метания, бег на короткие дистанции и др.). Чисто силовые упражнения также не рекомендуются лицам старших возрастов в связи с их анатомо-физиологическими особенностями и накопившейся у многих с годами патологией. Этому контингенту рекомендуются упражнения преимущественно на силовую выносливость с многократным повторением движений с относительно небольшим (30-40 % от максимального) отягощением.
Быстрота характеризует способность человека совершать движение в максимально короткий период времени. Сама быстрота движения определяется рядом компонентов: временем скрытой двигательной реакции (от момента поступления сигнала до начала самого движения), временем выполнения единичного движения, частотой смены одиночных движений (темпом движений) и др. Необходимо отметить, что первый и третий компоненты во многом детерминированы генетически. Именно поэтому при тренировке быстроты обращают внимание на развитие силы, определяющей быстроту одиночного движения, за счет которой удается серьезно повлиять на результат.
Выносливость отражает способность человека выполнять работу определенной интенсивности без снижения ее эффективности в течение длительного времени. В зависимости от условий проявления различают виды выносливости: скоростную (способность поддерживать высокую быстроту движения в течение, по крайней мере 4-6 минут), силовую (длительное поддержание больших физических напряжений, например в соревнованиях спортсменов-гиревиков на количество подъемов груза), статическую (длительное поддержание определенного мышечного напряжения при отсутствии движения, что необходимо, в частности, для поддержания позы человека) и другие.
Выделяют общую и специальную выносливость. Под первой понимается способность длительно выполнять необходимый уровень какой-либо общедоступной работы (ходьба, бег, плавание). Особенно высокий уровень общей выносливости имеют лыжники, велосипедисты, бегуны на длинные дистанции, т. е. те спортсмены, тренировки которых сопряжены с длительными нагрузками. Специальная выносливость — это способность человека выполнять определенные специфические движения с высокой интенсивностью в течение длительного времени без снижения самой интенсивности. Так, высокую специальную выносливость имеет любой из высоко разрядных спортсменов в своем виде деятельности (баскетболист, пловец, боксер и др.), каждый высококвалифицированный представитель профессии (станочник, монтажник, грузчик и др.). Между общей и специальной выносливостью прямой зависимости нет, хотя человек, имеющий более высокую общую выносливость, при прочих равных условиях отличается и более выраженной специальной выносливостью.
Ловкость отражает способность человека выполнять целесообразные движения в соответствии с условиями времени, места и скорости изменения ситуации. То есть ловкость позволяет человеку хорошо чувствовать пространство и время и за счет высокой и точной координации сокращения и расслабления соответствующих мышечных групп быстро и целесообразно перестраивать свои движения.
Основное значение для ловкости играют подвижность, сила и уравновешенность процессов возбуждения и торможения в ЦНС, определяющие своевременность и силу смены сокращения нужных в данный момент групп мышц и расслабление тех, напряжение которых мешает или противодействует первым.
Ловкость с точки зрения здоровья имеет особое значение для экономизации двигательных функций в процессе жизнедеятельности и предупреждения травматизма в быту и на производстве. Вот почему особенно важно уже с детских лет научить ребенка не только избегать условий, которые могут привести к травмам, но и правильной группировке тела в момент падения (вперед, назад, вбок и т. д.). В старших возрастах, когда последствия падения становятся особенно опасными, следует вновь восстанавливать и тренировать навыки «правильного» падения.
Гибкость как физическое качество характеризует способность человека выполнять движения в суставах с максимально возможной амплитудой.
Гибкость во многом зависит от анатомо-физиологических особенностей суставов и окружающих их мягких тканей — мышц, сухожилий и связок. Между развитием быстроты и особенно силы и воспитанием гибкости существует обратная зависимость, так как проявление первых сопряжено с увеличением физиологического поперечника и тонуса мышц, окружающих соответствующие суставы. Положение можно в какой-то степени сгладить разумным подбором согласованных упражнений.
С точки зрения современных представлений нет границ совершенствованию двигательных качеств, но для каждого человека эти границы свои, определяемые его генотипическими качествами. Для поддержания и укрепления здоровья нет необходимости достигать предельно возможных показателей в каждом из двигательных качеств, и каждому человеку необходима своя четко разработанная программа, в которой предусмотрена цель согласованного развития всех качеств. Основное внимание в этом случае следует обращать на самые слабые качества — на выносливость при слабости сердечно-сосудистой системы, гибкость — при наличии ограничений подвижности суставов и т. д. Таким образом, сама программа оздоровительной физкультуры для человека должна носить динамический характер с приоритетом развития определенных качеств в зависимости от возраста, вида патологии, профессиональных особенностей и пр.

16 как возникает сила в мышцах человека
Мышечная сила отражает способность производить физическую силу. Если вы можете отжать, лежа на скамье, массу 300 фунтов (более 136 кг),то ваши мышцы способны произвести силу, достаточную чтобы справиться с грузом такой же массы. Даже без нагрузки (не пытаясь поднять массу) ваши мышцы должны производить силу, достаточную чтобы двигать кости, к которым они прикреплены.
Развитие мышечной силы зависит от
-количества активированных двигательных единиц;
-типа активированных двигательных единиц;
-размера мышцы;
-начальной длины мышцы в момент активации;
-угла сустава;
-скорости действия мышцы.
Рассмотрим перечисленные компоненты.
Двигательные единицы и размер мышцы. Величина производимой силы зависит от количества активированных двигательных единиц. Быстросокращающиеся двигательные единицы производят больше силы, чем медленносокращающиеся, поскольку каждая быстросокращающаяся двигательная единица содержит больше мышечных волокон, чем медленносокращающаяся двигательная единица. Подобно этому, чем больше мышца, тем больше волокон она содержит, и тем больше силы может произвести.
Длина мышцы. Для мышц и их соединительных тканей (фасций и сухожилий) характерна эластичность. При растяжении эластичность проявляется в накоплении энергии. Во время последующей мышечной деятельности эта накопленная энергия освобождается, тем самым увеличивая силу. Длина мышцы ограничена анатомическим расположением и ее прикреплением к кости. Прикрепленная к скелету мышца в покое все же слегка напряжена вследствие небольшого растяжения. Если бы мышца избавилась от прикрепления, она расслабилась бы и ее длина стала бы чуть меньше.
Проводившиеся измерения показывают, что мышца может произвести максимальную силу, если она первоначально была растянута на длину, на 20 % превышающую ее длину в покое. При таком растяжении мышцы сочетание накопленной энергии и силы мышечного сокращения, ведущее к производству максимальной величины
силы, оптимально. Увеличение или уменьшение длины мышцы более или менее 20 % снижает производство силы. Например, если длина растянутой мышцы в два раза превышает ее длину в покое, производимая сила практически будет равна нулю. Ввиду растяжения мышцы энергия в ней по-прежнему накапливается. В действительности чем больше мышца растягивается, тем больше энергии она
накапливает.
Однако необходимо учитывать еще один фактор. Сила, производимая мышечными волокнами во время мышечного сокращения, зависит от количества поперечных мостиков, соприкасающихся с актиновыми филаментами в любое данное время. Чем больше их число, тем сильнее мышечное сокращение. При перерастяжении мышечных волокон расстояние между актиновыми и миозиновыми филаментами еще больше увеличивается. Уменьшение площади перекрывания этих филаментов сокращает количество поперечных мостиков, которые необходимы для образования силы.
Угол сустава. Поскольку мышцы производят силу с помощью скелетных рычагов, чтобы выяснить процесс движения, необходимо понять физическое расположение этих «мышечных блоков» и «рычагов костей». Рассмотрим двуглавую мышцу плеча. Сухожилие этой мышцы составляет всего 1/10 расстояния от локтевой опоры до массы, удерживаемой в руке. Поэтому чтобы удержать в руке объект массой 10 фунтов (4,5 кг), мышца должна приложить в 10 раз большую силу (100 фунтов или 45 кг). Сила, производимая мышцей, сообщается кости через мышечное прикрепление (сухожилие). Максимальное количество сообщаемой кости силы зависит от оптимального угла сустава. Угол сустава, в свою очередь, зависит от относительного положения сухожильного прикрепления к кости, а также от величины перемещаемой массы. В нашем примере лучшим углом для приложения силы в 100 фунтов (45 кг) является угол 100°. Большее или меньшее сгибание локтевого сустава приведет к изменению угла приложения силы, что уменьшит величину силы, сообщаемой кости.
Скорость сокращения. Способность производить силу также зависит от скорости мышечного сокращения. При концентрическом сокращении
производство максимальной силы прогрессивно снижается с увеличением скорости. Например, вы пытаетесь поднять очень тяжелый предмет. Обычно вы делаете это медленно, концентрируя силу, которую можете приложить. Если вы схватите его и попытаетесь быстро поднять, скорей всего вам это не удастся сделать, кроме того, вы можете нанести себе травму. Совсем другое характерно для эксцентрических сокращений. Быстрые эксцентрические сокращения позволяют приложить максимальную силу.
Поскольку единицы выражены в метрах в секунду, чем больше число, тем быстрее мышечное сокращение (движение со скоростью 0,8 м/с осуществляется быстрее, чем сокращение со скоростью 0,2 м за то же самое время).
1. Мышцы, которые участвуют в осуществлении движения, можно разделить на
-агонисты (первичные двигатели);
-антагонисты (оппоненты);
-синергисты (помощники).
2. Существует три основных типа мышечного сокращения:
-концентрическое, при котором мышца сокращается;
-статическое, при котором сокращение мышцы не сопровождается изменением угла сустава;
-эксцентрическое, при котором мышца удлиняется.
3. Увеличение производства силы достигается за счет вовлечения в работу большего числа двигательных единиц.
4. Максимальное производство силы имеет место в том случае, если до начала действия мышца подверглась растяжению на 20 %. При этом оптимально сочетаются количество накопленной энергии и число связанных актиномиозиновых поперечных мостиков.
5. Каждый сустав имеет оптимальный угол, при котором мышцы, обеспечивающие движение сустава, производят максимальную величину силы. Угол зависит от относительного положения мышечных прикреплений к кости и нагрузки на мышцу.
6. На величину производимой силы влияет также скорость сокращения. При концентрическом сокращении максимальная сила развивается на основании более медленных сокращений. По мере приближения к нулевой скорости (статическое
сокращение) увеличивается количество производимой силы. При концентрических сокращениях максимальное развитие силы обеспечивают более быстрые движения.

17 расскажите о концентрическом и эксцентрическом режимах работы мышц
Преодолевающий режим работы мышц (концентрический режим работы мышц)
Мышца работает в преодолевающем режиме, если ее длина уменьшается. Как пример — сгибание руки в локтевом суставе, удерживая в руке гантель. Преодолевающий режим является разновидностью динамического режима работы мышц. При работе в этом режиме усилие, развиваемое мышцами больше внешней силы (правильнее, конечно, говорить, что момент силы, развиваемый мышцами, больше момента внешней силы). Мышца как бы «преодолевает» внешнюю нагрузку. В англоязычной литературе этот режим сокращения мышцы называется концентрическим.
Уступающий режим работы мышц (эксцентрический режим работы мышц)
Мышца работает в уступающем режиме, если ее длина увеличивается. Как пример — разгибание руки в локтевом суставе, удерживая в руке гантель. Уступающий режим является разновидностью динамического режима. При работе в этом режиме развиваемое мышцей усилие меньше момента внешней силы (правильнее говорить момент силы мышц меньше внешнего момента силы). Мышца как бы «уступает» внешней силе. В англоязычной литературе этот режим называется эксцентрический режим работы мышц.

18. Что такое скоростные качества?
Скоростные качества или быстрота – это способность совершать двигательные действия в минимальный для данных условий отрезок времени.
Выделяют следующие элементарные формы проявления скоростных качеств:
латентное время двигательной реакции (т.е. время от появления сигнала для начала двигательного действия), зависит эта форма прежде всего от подвижности нервных процессов;
скорость отдельного движения при малом внешнем сопротивлении, так и быстрота реакции является до известной степени врожденным качеством и трудно поддается развитию в процессе тренировки;
максимальный темп мышечных сокращений.
К скоростным способностям относят также:
быстроту выполнения целостных двигательных действий;
способность как можно быстрее набрать максимальную скорость;
способность длительно поддерживать ее.
Это комплексные виды скоростных способностей.
В каждом виде спорта чаще всего встречается комплексное проявление скоростных способностей.
Все двигательные реакции, совершаемые человеком, делятся на две группы: простые и сложные.
Простой реакцией называется ответ заранее известным движением на заранее известный сигнал (зрительный, слуховой, тактильный).
Примерами такого вида реакций являются старт в ответ на выстрел в легкой атлетике или в плавании, прекращение нападающего или защитного действия в единоборстве или во время спортивной игры при свистке арбитра и т.п. Быстрота простой реакции определяется по так называемому латентному (скрытому) периоду реакции – временному отрезку от момента появления сигнала до момента начала движения. Латентное время простой реакции у взрослых, как правило, не превышает 0,3 сек.
Сложные реакции – это выбор движения и реакция на движущийся объект.
Для практики физического воспитания наибольшее значение имеет быстрота выполнения целостных двигательных действий: в беге, плавании, передвижении на лыжах, велогонках, гребле и т.д.
Скорость в целостных сложнокоординационных двигательных актах зависит не только от уровня быстроты, но и от техники владения действием, координационных способностей, мотивации, волевых качеств и др. Поэтому при оценке скоростных способностей на основе комплексных форм движений эти слагаемые стараются максимально нивелировать или уровнять.
Каждое циклическое движение представляет собой сочетание ритмичной смены напряжения и расслабления одной групп мышц с ритмичной сменой расслабления и напряжения мышц- антагонистов.
При не высоком темпе это чередование происходит довольно четко, но при повышении темпа может наступить момент, когда напряжение работающей группы мышц частично накладывается на напряжение мышц-антагонистов. Возникает скоростная напряженность, не позволяющая еще больше увеличивать темп, что является сдерживающим фактором в проявление скоростных качеств.
Основное условие специальной тренировки для развития скоростных качеств заключается в обязательном выполнении упражнения с интенсивностью близкой к максимальной. Они должны удовлетворять, по меньшей мере, трем требованиям:
1) техника упражнения должна обеспечивать возможность выполнять быстрые движения;
2) упражнения скоростного характера должны быть хорошо освоены, для того чтобы не расходовать лишнюю энергию и не концентрировать внимание на преодолении сложностей движений;
3) продолжительность упражнения должна быть такой, чтобы к концу выполнения скорость не снижалась вследствие утомления.
Быстрота развивается при выполнении кратковременных упражнений с максимальной скоростью. При этом необходимо помнить, что при выполнении этих упражнений необходимо соблюдать определенные правила:
1. Быстрота не может развиваться у человека, если он утомлен. Вследствие этого упражнения на развитие качества быстроты выполняются на занятиях в первую очередь, т.е. первыми. Это качество лучше воспитывается в эмоциональных, соревновательных условиях (эстафеты, игры, групповые старты и др.). Частота сердцебиений в предложенных упражнениях варьирует в зависимости от возраста и уровня подготовленности занимающихся в пределах 170–180 ударов в минуту.
2. При выполнении нового, плохо освоенного упражнения не надо стремиться выполнить его с предельной скоростью.
3. Выполняя упражнение на быстроту, необходимо обращать внимание на умение занимающегося расслаблять мышцы не, участвующие в основном двигательном акте (например, техника бега на 100 м у высококвалифицированных спринтеров и новичков). У новичков, лицо перекошено, руки напряжены и др.
4. Отдых между упражнениями на быстроту должен быть достаточно продолжительным и занимать – 3–5 мин и более. Необходимо обучать занимающегося при выполнении упражнения умению хорошо настраиваться на каждую очередную попытку
Скорость и степень расслабления мышц-антагонистов может быть важным фактором, влияющим на скорость движения. Если требуется увеличить скорость движения, необходимо выполнять на тренировочных занятиях специальные движения (такие же, как в соревновательном упражнении) со скоростью, равной или превышающей ту, которая используется в тренировочном упражнении.
Задания на быстроту выполняются сериями повторений с паузами отдыха почти до полного восстановления, тогда скорость движений не будет заметно снижаться от повторения к повторению. Так же в тренировках на быстроту важно варьировать формы скоростных движений. При этом немаловажное значение приобретает психологическая подготовка занимающихся, умение настроиться на работу с запредельной мощностью.
Обычно, когда от человека требуется проявление наивысшей скорости, ему приходится преодолевать значительное внешние сопротивления (вес, инерцию собственного тела, активное гидродинамическое сопротивление). В этих случаях величина достигнутой скорости существенно зависит от силовых возможностей человека. Факторы, определяющие развитие скоростных способностей:
тип высшей нервной деятельности (подвижность нервных процессов);
соотношение быстрых и медленных волокон (80 % – быстрых, 8 % –промежуточных);
уровень владения техникой;
уровень закрепощения мышц – антагонистов;
уровень динамической силы;
быстрота двигательной реакции;
скорость одиночного движения;
темп.
На скорость наряду с биомеханическими и физиологическими факторами оказывают влияние ряд других факторов:
частота мышечных сокращений;
ритм, длина «шага»;
«сцепление»;
движение по инерции;
умение расслаблять мгновенно мышцы после выполнения рабочих движений.
Скорость в циклических двигательных действиях определяется не только темпом мышечных сокращений, но и быстротой перемещения в пространстве.
Абсолютная скорость перемещения напрямую зависит от уровня владения совершенной техникой.
Отсюда следует, что воспитание скоростных качеств находится в определенной зависимости от развития и совершенствования индивидуальной техники.
Добиться увеличения быстроты перемещения можно несколькими путями:
во-первых, за счет увеличения темпа мышечных сокращений;
во-вторых, за счет выполнения движения с максимальной силой, что скажется на скорости отдельного движения.
Опыт подсказывает, что существенно повысить уровень максимальной частоты чрезвычайно тяжело, задача повышения силовых возможностей, а так же технической подготовленности решается более просто.
В процессе силовой подготовки, направленной на повышение скорости движений решаются две основные задачи:
1) повышение уровня максимальной мышечной силы;
2) способности к проявлению большой силы в условиях быстрых движений.
При работе над скоростно-силовыми показателями интенсивность выполняемых упражнений должна стремиться к максимальному уровню. Чем выше тренированность, тем больше должна быть интенсивность. Кроме того, необходимым условием для глубоких адаптационных перестроек в организме, обуславливающих повышения исходного уровня работоспособности является необходимость постепенного увеличения объемов работы скоростно-силовой направленности. Однако, чрезмерное повышение объема или интенсивности нагрузок может привести к адаптационным срывам, выражающихся в проявлениях переутомления. Из этого следует, что дальнейшее совершенствование процесса скоростно-силовой подготовки должно идти не в сторону бесконечного увеличения объемов и интенсивности, а в сторону оптимизации их распределения во времени.
С помощью силовых и скоростно-силовых упражнений развивается преимущественно быстрота отдельных движений, кроме которой существуют быстрота реакции и быстрота как необходимая характеристика темпа движений.
Все эти разновидности скоростных качеств мало взаимосвязаны и несколько отличаются друг от друга по физическому и механическому проявлению, а так же по методике развития.
Предпосылками быстроты выступает не только природная подвижность нервных процессов, но и уровень нервно-мышечной координации, который повышается под влиянием специальной тренировки.
При подборе упражнений направленных на развитие темпа движений следует ориентироваться на то, что:
1) эти упражнения могут выполняться индивидуально с заданным темпом или с задачей постепенного увеличения темпа;
2) могут быть групповыми упражнениями, представленными в форме соревнований на быстроту выполнения заданного количества циклов движений или большого количества этих циклов за заданный отрезок времени.
Быстрота реакции до некоторой степени может быть развита упражнений выполняемых под ожидаемую или неожидаемую резкую команду. Способы выполнения этих упражнений могут варьироваться, как могут и варьироваться и условия ожидания команд.
Подбирая упражнения для скоростной тренировки, следует останавливаться преимущественно на тех из них, в которых высокий темп движений, а так же повышение темпа до максимального не сопровождаются непроизвольным изменением формы движений.
Занятия, направленные на развитие отдельных проявлений скоростных способностей неотделимы с задачей совершенствования техники
Критерии и методы оценки скоростных способностей.
Тесты для оценки скоростных способностей делятся на 4 группы:
1) для оценки быстроты простой реакции;
2) для оценки скорости одиночного движения;
3) для оценки максимальной быстроты движений в разных сустава;
4) для оценки скорости, проявляемой в целостных двигательных действиях, чаще всего в беге на короткие дистанции.
Методы воспитания скоростных способностей:
повторный;
интервальный;
соревновательный;
спринтерский.

19. Что такое выносливость?
Выносливость — это способность человека к длительной работе без снижения её интенсивности.
Различают два вида выносливости:
1. общую и
2. специальную.
Общая выносливость
Под общей выносливостью понимается способность выполнять работу невысокой интенсивности в течение продолжительного времени за счет аэробных источников энергообеспечения.
Учитывая, что аэробную производительность организма характеризует МПК, этот физиологический показатель служит для оценки общей выносливости. Развитию общей выносливости уделяется основное внимание в процессе общей физической подготовки. Вместе с тем, её совершенствование является неотъемлемой частью подготовки квалифицированных спортсменов, базой для повышения специальной выносливости.
Специальная выносливость
Под специальной выносливостью понимается способность эффективно выполнять работу и преодолевать утомление в условиях конкретного вида двигательной деятельности.
В связи с этим выделяют
• скоростную,
• силовую,
• координационную выносливость.
Скоростная выносливость
Скоростная выносливость представляет собой способность сохранять необходимое время заданную скорость передвижения и обычно рассматривается применительно к циклическим упражнениям (бегу, ходьбе, плаванию, гребле и пр.).
Любое из них может совершаться с различной скоростью или, что то же самое, интенсивностью (мощностью). Соответственно различается скоростная выносливость при работе
• в зоне умеренной,
• большой,
• субмаксимальной и
• максимальной мощности.
Силовая выносливость и ее виды
Силовая выносливость представляет собой способность поддерживать длительное время оптимальные мышечные усилия.
Наяду с общей выносливостью она имеет очень большое значение не только в спортивной, но и в профессиональной и бытовой деятельности.
В зависимости от режима работы мышц выделяют
• динамическую и
• статическую силовую выносливость;
в зависимости от объема мышечных групп, участвующих в работе —
• локальную,
• региональную и
• глобальную силовую выносливость.
О локальной силовой выносливости говорят, когда в работе принимают участие менее 1/3 мышц тела (например, работа с кистевым тренажером);
о региональной — когда участвуют от 1/3 до 2/3 мышц (подтягивание на перекладине);
о глобальной — когда задействовано свыше 2/3 мышц (бег, плаванье, борьба).
Особенность силовой выносливости состоит в том, что она проявляется не так специфично, как, например, быстрота. Это делает возможным её перенос в разнообразных упражнениях.
Практически нет таких двигательных действий, которые требовали бы какого-либо вида или формы выносливости в «чистом виде». Все они взаимосвязаны, и этим обусловлен комплексный подход к их развитию.
Методика развития выносливости
Развитие всех видов выносливости основано на выполнении упражнений, в процессе которых достигается определенная степень утомления. Это связано с необходимостью волевых усилий, умения ”терпеть”. Последнее качество тренируемо и для опытных спортсменов не представляет особой сложности.
Развитие общей выносливости
Общая выносливость развивается посредством самых разнообразных упражнений, главным образом, циклических, выполняемых длительно при ЧСС 130-150 уд/мин, т. е. в зонах малой и умеренной мощности.
Ведущий метод — равномерный. Он характеризуется непрерывной работой с относительно постоянной интенсивностью. Продолжительность работы от 15 до 90 мин и более.
Развитие скоростной выносливости
Скоростная выносливость развивается при выполнении циклических упражнений на дистанциях короче соревновательной со скоростью, равной или превышающей соревновательную.
Используются
• равномерный,
• повторный,
• переменный и
• интервальный методы.
Равномерный метод применяется при развитии скоростной выносливости к работе в зоне умеренной мощности. Упражнение выполняется в течение 20 мин и более.
Повторный метод применяется при развитии скоростной выносливости к работе во всех зонах мощности. Например, для бегуна на 800 м это может быть 2 серии с пробеганием 5 раз по 400 м с отдыхом между повторениями 3-6 мии, а между сериями — 8-12 мин. Интервалы отдыха жестко не планируются и определяются субъективными ощущениями спортсмена.
Переменный метод применяется при развитии скоростной выносливости к работе в зоне большой мощности. Получил распространение вариант, называемый «фартлек» (игра скоростей), когда различные по длине отрезки дистанции преодолеваются с разной, произвольно выбираемой скоростью.
Интервальный метод применяется при развитии скоростной выносливости к работе в зонах большой, субмаксимальной и максимальной мощности. Этот метод предъявляет очень высокие требования к организму занимающихся, в связи с чем в тренировке начинающих спортсменов должен использоваться с осторожностью. Метод заключается в многократном повторении упражнения через ограниченные интервалы отдыха. Паузы отдыха устанавливаются с таким расчетом, чтобы перед началом очередного повторения ЧСС была в пределах 120-140 уд/мин, т.е. восстановление было неполным. Отдых может быть активным или пассивным, упражнения выполняются сериями.
Развитие динамической силовой выносливости
Динамическая силовая выносливость развивается посредством упражнений с внешним сопротивлением, при которых отягощение составляет 20-30% от максимального, или упражнений с преодолением веса собственного тела.
Используются повторный, интервальный и круговой методы.
В частности, при повторном методе с применением отягощений в одном подходе производится 50 и более повторений в среднем темпе; за одно занятие 2-4 подхода с отдыхом между ними 4-6 мин.
Круговой метод предусматривает выполнение специально подобранного комплекса с последовательным переходом от одного упражнения (снаряда) к другому как бы по кругу.
Индивидуальная нагрузка в каждом упражнении задается в процентном отношении от так называемого максимального теста. Он проводится для каждого занимающегося заранее и показывает Максимально возможное число повторений, вес отягощения и время выполнения упражнения. Также задается продолжительность отдыха между упражнениями и кругами и общее количество кругов.
Развитие статической силовой выносливости
Статическая силовая выносливость развивается с использованием метода изометрических усилий.
Специфика метода в данном случае заключается в том, что оптимальное время статического напряжения составляет примерно 80% от максимально возможного времени удержания заданной нагрузки. Например, если развиваемое статическое усилие составляет половину от максимального, то упражнение выполняется в среднем 1 мин.

20 Расскажите об утомлении и его биомеханических проявлениях.
Под выносливостью понимают способность человека противостоять наступающему утомлению при выполнении двигательной деятельности.
Утомление – особый вид функционального состояния человека, временно возникающий под влиянием продолжительной или интенсивной работы и приводящий к снижению её эффективности. Оно проявляется в уменьшении силы и выносливости, ухудшении координации движений, возрастании затрат энергии при выполнении одной и той же работы, замедлении реакций и скорости переработки информации. Специалисты выделяют следующие виды утомления:
• локальное (например, усталостные явления в биомеханическом звене: кисти, стопе и т. д.);
• региональное (например, усталостные явления в биомеханической цепи: ногах, руках и т. д.);
• глобальное (усталостные явления во всей биомеханической системе тела человека при выполнении высокоинтенсивной работы, в которой принимают участие свыше 2/3 объёма мышечной массы спортсмена – весь организм устаёт). При выполнении спортивных упражнений глобальное физическое утомление оказывает существенное влияние на прострaнcтвенно-временные, силовые и ритмовые хаpaктеристики выполнения специфических для каждого вида спорта технических действий.
В циклических видах спорта некоторое нарушение оптимальной структуры выполнения соревновательных упражнений (уменьшение длины шага в беге или уменьшение длины гребка в плавании) может быть компенсировано увеличением частоты движений, что в итоге помогает не снижать скорость прохождения соревновательной дистанции.
В спортивных единоборствах изменение индивидуального штампа выполнения технического действия, наблюдаемое в случае физического утомления борца, приведёт к нарушению привычной структуры выполнения приёма (межмышечной координации) и в итоге существенно понизит возможность его проведения в условиях реального поединка.
В баскетболе под влиянием утомления целевая точность попадания в кольцо снижается на 10 %. Показательно, что утомление отражается на изменениях технической результативности в большей степени, чем в двигательных действиях, хаpaктеризующихся величинами сил, скоростей и ускорений.
Утомление – это очень сложное явление, вызываемое изменениями в различных системах. Даже выделяя его ведущие механизмы, нельзя забывать, что они являются далеко не единственными. Ограничение возможности поддерживать сокращение мышц на заданном уровне силы или интенсивности связано с состоянием определённых систем и структур:
• центрального механизма утомления (центральная нервная система, вегетативная нервная система, гормональная система);
• периферических механизмов утомления (изменения в нервно-мышечном синапсе, изменения в мышцах: истощение энергетических ресурсов, накопление в мышцах продуктов метаболизма, недостаточное поступление к мышце кислорода).
Выносливость – способность человека выполнять работу длительное время без снижения работоспособности.
Основным фактором, лимитирующим продолжение работы, является утомление. Более позднее наступление утомления – следствие повышения уровня развития выносливости. Степень выносливости у спортсменов определяется по физиологическим показателям: кислородтрaнcпортной системы, биохимическим показателям и т. д. Только работа до утомления («до немогу») и преодоление наступающего утомления способствует повышению выносливости организма.
Выносливость имеет специфические особенности в том или ином виде спорта. Например, легкоатлеты-стайеры обладают значительно большей выносливостью в беге на длинные дистанции, чем тяжелоатлеты (или борцы); в то же время легкоатлеты в подъёме тяжестей менее выносливы, чем тяжелоатлеты. Мышечная деятельность у легкоатлетов-стайеров происходит в аэробном режиме, а у тяжелоатлетов в основном в анаэробных условиях. Исследования показывают, что работа на выносливость в аэробном режиме отрицательно сказывается на развитие собственно силовых способностей и наоборот, тренировка на развитие максимальной силы, отрицательно сказывается на развитие выносливости у бегунов-стайеров.
Выносливость возрастает под влиянием регулярных тренировок в большей мере, чем сила и особенно быстрота. Выносливость можно рассматривать как способность преодолевать утомление. Утомление при мышечной работе проходит через две фазы:
1) Фаза компенсированного (скрытого) утомления – в ней, несмотря на возрастающие затруднения, спортсмен сохраняет интенсивность выполнения двигательного задания. Например, скорость передвижения в циклических видах спорта остаётся на прежнем уровне (за счёт использования компенсаторных механизмов). Величина тренировочной нагрузки в этой фазе определена в теории спорта как значительная нагрузка.
2) Фаза некомпенсированного (явного) утомления – в ней спортсмен, несмотря на все старания не может сохранить необходимую интенсивность задания. Такие тренировочные нагрузки называются большими нагрузками.
Утомление проявляется в специфических субъективных ощущениях и объективных физиологических и биохимических сдвигах. Например, уменьшение систолического выброса крови, увеличение концентрации молочной кислоты в крови и в мышцах и т. п.
Проявляется утомление очень заметно в биомеханических (двигательных) показателях. Так, в фазе компенсированного утомления скорость передвижения (или другой показатель интенсивности задания) не снижается, но происходят изменения в технике движений.
Снижение одних показателей компенсируется ростом других. Наиболее часто в циклических видах спорта уменьшается длина шагов, что компенсируется возросшей их частотой. Под влиянием утомления снижаются скоростно-силовые показатели утомлённых мышц. Такое снижение может до известной степени компенсироваться сознательным или бессознательным изменением техники движений.
Повышение устойчивости спортивной техники по отношению к утомлению – одна из важных задач во многих видах спорта. Это достигается длительной специальной тренировкой, в том числе и в состоянии утомления.
Утомление в процессе мышечной деятельности, не переходящее определённых пределов, физиологическое, а не патологическое явление, несомненно, полезное для организма. Работа до утомления представляет собой важный и необходимый фактор роста тренированности, в особенности тогда, когда оно связано с развитием выносливости.

21 какова методика развития гибкости
Основным методом развития гибкости является повторный метод, где упражнения на растягивание выполняются сериями. В зависимости от возраста, пола и физической подготовленности занимающихся количество повторений упражнения в серии дифференцируется. В качестве развития и совершенствования гибкости используются также игровой и соревновательный методы (кто сумеет наклониться ниже; кто, не сгибая коленей, сумеет поднять обеими руками с пола плоский предмет и т.д.).
Методика развития гибкости
Упражнения, направленные на развитие гибкости, основаны на выполнении разнообразных движений: сгибания-разгибания, наклонов и поворотов, вращений и махов. Такие упражнения могут выполняться самостоятельно или с партнёром, с различными отягощениями или простейшими тренировочными приспособлениями: с манжетами, утяжелителями, накладками, у гимнастической стенки, а также с гимнастическими палками, веревками, скакалками. Комплексы таких упражнений могут быть направлены на развитие подвижности во всех суставах для улучшения общей гибкости без учета специфики Вашей двигательной деятельности.
При совершенствовании специальной гибкости применяют комплексы специально-подготовительных упражнений, логически подобранные для целенаправленного воздействия на суставы, подвижность в которых в наибольшей мере определяет успешность профессиональной или спортивной деятельности. Например, для ускоренного передвижения бегом и на лыжах, важна гибкость позвоночника и подвижность в тазобедренных и голеностопных суставах. Для плавания и метания снарядов, кроме того, необходима высокая подвижность в плечевых и лучезапястных суставах. Освоение эффективной техники единоборств и рукопашного боя требует высокой подвижности во всех суставах, но прежде всего в плечевых и тазобедренных.
Посредством целенаправленного выполнения специальных комплексов упражнений можно достичь гораздо большей гибкости, чем требуется в процессе профессиональных или спортивных действий. Этим создается определенный «запас гибкости». Если такого запаса у Вас нет и имеющийся уровень подвижности в суставах используется «до предела», то трудно достигнуть максимальной точности, силы, скорости и экономичности движений, их «лёгкости».
Выполняемые упражнения могут носить активный, пассивный и смешанный характер, а также выполняться в динамическом, статическом или смешанном стато-динамическом режиме.
Развитию активной гибкости способствуют самостоятельно выполняемые упражнения с собственным весом тела и с внешним отягощением. К таким упражнениям относятся прежде всего разнообразные маховые движения, повторные пружинистые движения в тренируемых суставах. Использование небольших отягощений позволяет за счет использования инерции кратковременно преодолевать обычные пределы подвижности в суставах и увеличивать размах движений.
Выполнение упражнений на растягивание с относительно большими весами увеличивает пассивную гибкость. Наиболее эффективными для улучшения пассивной гибкости являются плавно выполняемые принудительные движения с постепенным увеличением их рабочей амплитуды при уступающей работе мышц. Не рекомендуется выполнять при этом быстрых движений из-за того, что возникающий в мышцах защитный рефлекс ограничивающего растягивания вызывает «закрепощение» растягиваемых мышц. Пассивная гибкость развивается в 1,5-2,0 раза быстрее, чем активная.
Если перед Вами стоит задача увеличения гибкости, то упражнения на растягивание необходимо выполнять ежедневно. Для поддержания гибкости на уже достигнутом уровне можно сократить количество занятий до 2-3 в неделю. При этом возможно и сокращение объемов выполнения упражнений на растягивание в каждом тренировочном занятии. Обычно в течение дня на выполнение растяжек затрачивается в сумме от 15 до 60 минут.
Упражнения на гибкость выполняют во всех частях тренировочного занятия:
• В подготовительной части занятий их применяют в ходе разминки, обычно после динамических упражнений, постепенно повышая амплитуду движений и сложность самих упражнений.
• В основной части такие упражнения следует выполнять сериями, чередуя с работой основной направленности, или одновременно с выполнением силовых упражнений. Если же развитие гибкости является одной из основных задач тренировочного занятия, то иногда целесообразно упражнения на растягивания сконцентрировать во второй половине основной части занятия, выделив их самостоятельным «блоком» нагрузки.
• В заключительной части упражнения на растягивание сочетаются с упражнениями на расслабление и самомассажем.
Вместе с тем, эффективность применяемых упражнений на растягивание зависит от направленности выполняемой в этом занятии тренировочной работы.
Перед скоростно-силовой работой в разминку целесообразно включать активные динамические упражнения на растягивание, самомассаж и встряхивание работающих звеньев тела, а также выполнять серии из 1-2 специально-подготовительных упражнений на растягивание в процессе выполнения самой работы. Например, такой методический прием оправдан при тренировке старта и стартового разгона или максимальной скорости в беге на 100 м. В этом случае после разминки выполняются серии бега со старта и с ходу на отрезках от 10 до 60 метров, и перед каждой серией скоростных упражнений выполняют активные динамические упражнения на растягивание и расслабление мышц ног и таза: различные наклоны, махи ногами, встряхивание мышц и т. п. Аналогичный методический прием применения упражнений на растягивание рекомендуется и при выполнении прыжковых упражнений, в тренировках по рукопашному бою.
Особое внимание к растягиванию мышц и связок необходимо обращать при выполнении силовых упражнений, учитывая возможный их отрицательный эффект на гибкость.
Нежелательное снижение сократительной способности мышц от силовых упражнений можно преодолеть тремя методическими приемами:
1. Последовательным использованием упражнений на силу и гибкость. Здесь возможна как прямая последовательность применения комплекса упражнений (сила + гибкость), так и обратная (гибкость + сила), т. е, сначала — растягивание, и лишь затем — сила.
В первом случае, под влиянием выполнения серии силовых упражнений, подвижность в работающих суставах постепенно уменьшается на 20-25%, а после выполнения комплекса упражнений на растягивание — возрастает на 50-70% от сниженного уровня.
Обратная последовательность упражнений является более предпочтительной при необходимости выполнения силовых упражнений с максимальной амплитудой движений.
2. Поочередным применением упражнений на силу и гибкость (сила + гибкость + сила + …) в течение одного тренировочного занятия. При таком варианте построения занятия происходит ступенчатообразное изменение подвижности работающих звеньев тела. После каждого силового упражнения гибкость уменьшается, а после растягивания — вновь возрастает с общей тенденцией на её увеличение к концу занятия до 30-35% от начального уровня.
3. Одновременным (совмещённым) развитием силы и гибкости в процессе выполнения силовых упражнений.
При сильном утомлении после выполнения больших объемов нагрузок технической, силовой, скоростно-силовой направленности рекомендуется использовать «пассивные» динамические упражнения на растягивание. Это вызвано тем, что в условиях сильного мышечного утомления такие упражнения не только более эффективны, но и менее травматичны. Комплексы «пассивных» динамических упражнений лучше всего применять в конце основной или в заключительной частях занятия, а также в форме отдельной «восстановительной» тренировки. После большого объёма тренировочной нагрузки на выносливость, например, после длительного или темпового кросса, большого объёма повторной или интервальной работы на отрезках, лучше всего выполнить 5-6 легких активных динамических упражнений на растягивание, соблюдая при этом осторожность, чтобы не получить травм утомлённых мышц.
Вместе с тем, замечено, что, даже после интенсивной разминки с применением преимущественно динамических упражнений, несмотря на повышение температуры мышц и общее увеличение амплитуды движений, связки не всегда бывают подготовлены к предельной по размаху движений скоростно-силовой работе.
Поэтому иногда более высокий эффект достигается при построении разминки на основе статических упражнений на растягивание. Такая разминка рекомендуется при совершенствовании приёмов рукопашного боя.
Самостоятельные занятия, без партнера, несколько ограничивают возможности применения всех известных средств и методов развития гибкости.
Предлагаемые в данном разделе методы развития гибкости и разработанные на их основе комплексы упражнений можно выполнять везде: в спортивном зале, на школьной спортивной площадке, на лесной полянке, в парке, дома на коврике. Вы сможете сами выбрать для себя тот комплекс упражнений, который Вам больше всего подходит, или составить такой комплекс для себя самостоятельно.
Необходимо только всегда помнить, что растягиваться можно лишь после хорошей разминки, и у Вас при этом не должно быть никаких сильных болевых ощущений, а лишь чувство слегка «растягиваемых»мышц и связок.

22 в чем суть двигательных программ и каковы основные современные представления об их формировании?
Управление движениями немыслимо без согласования активности большого количества мышц. Характер этого согласования зависит от двигательной задачи. Так, если нужно взять стакан воды, то ЦНС должна располагать информацией о положении стакана относительно тела и об исходном положении руки. Однако для корректного выполнения движения нужно, чтобы кисть заранее раскрылась на величину, соответствующую размеру стакана, чтобы сгибатели пальцев сжимали стакан с силой, достаточной для предотвращения проскальзывания, чтобы приложенная сила была достаточной для плавного подъема, но не вызывала резкого отрыва, чтобы ориентация стакана в кисти после захвата все время была вертикальной.
Т.е. для осуществления движения должна быть сформирована двигательная программа. Двигательную или центральную программу рассматривают как заготовленный набор базовых двигательных команд, а также набор готовых корректирующих подпрограмм, обеспечивающих реализацию движения с учетом текущих афферентных сигналов и информации, поступающей от других частей ЦНС.
Зарождение побуждения к движению связано с активностью подкорковых и корковых мотивационных зон. Замысел движения формируется в ассоциативных зонах коры. Далее происходит формирование программы движения с участием базальных ганглиев и мозжечка, действующих на двигательную кору через ядра таламуса. За реализацию программы отвечает двигательная кора и нижележащие стволовые и спинальные двигательные центры.
Предполагается, что двигательная память содержит обобщенные классы двигательных программ, из числа которых в соответствии с двигательной задачей выбирается нужная. Программа модифицируется применительно к ситуации: однотипные движения могут выполняться быстрее или медленнее, с большей или меньшей амплитудой. Одна и та же программа может быть реализована разными наборами мышц.
Двигательная программа может быть реализована различными способами. В простейшем случае ЦНС посылает к мышцам заранее сформированную последовательность команд, не подвергающуюся во время реализации никакой коррекции. В этом случае говорят о разомкнутой системе управления. Подобное управление используется при осуществлении быстрых, так называемых «баллистических» движений. Чаще всего ход осуществления движения сравнивается с его планом на основе сигналов от многочисленных рецепторов, и в реализуемую программу вносятся нужные коррекции. Это замкнутая система управления с обратными связями. Однако и такое управление имеет недостатки. В связи с относительно малыми скоростями проведения сигналов, значительными задержками в центральном звене обратной связи и значительным временем, необходимым для развития усилия мышцей, коррекция движения по сигналу обратной связи может запаздывать. Поэтому во многих случаях целесообразно реагировать не на отклонение от плана движения, а на само внешнее возмущение еще до того, как оно успело вызвать отклонение. Такое управление называют управлением по возмущению.
Другим способом уменьшения влияния задержек является антиципация. Во многих случаях центральная нервная система способна предусмотреть в двигательной программе появление возмущений еще до их возникновения. Этаупреждающая «позная» активность (антиципация) осуществляется автоматически с очень короткими центральными задержками. Например, если официант удерживает на ладони вытянутой руки поднос с бутылкой шампанского и рюмками, а другой человек внезапно снимет бутылку с подноса, то рука резко подпрыгнет вверх с соответствующими последствиями. Если же он сам снимет бутылку свободной рукой, то рука с подносом останется на прежнем уровне.

23. Каковы биомеханические представления о координации движении,
Координация движений
Координацию можно определить, как способность реализовать движение в соответствии с его замыслом. Например, изолированное сгибание пальцев руки невозможно без одновременной активации разгибателей кисти, препятствующих действию сгибателей пальцев в лучезапястном сочленении.
Аналитическая классификация мышц не всегда соответствует их функциональной роли в движениях. Так, некоторые двухсоставные мышцы в одном суставе осуществляют сгибание, в другом — разгибание. Антагонист может возбуждаться одновременно с агонистом для обеспечения точности движения, и его участие помогает выполнить двигательную задачу. В связи с этим в каждом конкретном двигательном акте можно выделить основную мышцу (основной двигатель), вспомогательные мышцы (синергисты), антагонисты и стабилизаторы (мышцы, которые фиксируют не участвующие в движении суставы). Мышцы не только сокращаются, приводя в движение соответствующие звенья: антагонисты и стабилизаторы часто функционируют в режиме растяжения под грузом, при этом поглощая и рассеивая энергию. Этот режим используется для плавного торможения движений и амортизации толчков. При поддержании позы многие мышцы работают в режиме, при котором их длина практически не изменяется.
На конечный результат движения влияют не только силы, развиваемые мышцами, но и силы немышечного происхождения. К ним относятся силы инерции, создаваемые массами звеньев тела, которые вовлекаются в движение, а также силы реакции, возникающие в кинематических цепях при смещении любого из звеньев. Движение смещает различные звенья тела относительно друг друга и меняет конфигурацию тела. Вследствие изменения суставных углов меняются и моменты упомянутых сил. На ход движения влияет и гравитация: моменты сил веса тоже изменяются в процессе движения из-за изменения ориентации звеньев относительно вектора силы тяжести. Силы немышечного происхождения вмешиваются в процесс движения и делают необходимым непрерывное согласование с ними деятельности мышечного аппарата. Кроме того, необходимо нейтрализовывать действие непредвиденных помех, которые могут возникать во внешней среде, и оперативно исправлять допущенные в ходе реализации движения ошибки.
Наряду с этими помехами, возникающими при осуществлении движения, существует еще одна принципиальная сложность, возникающая еще на этапе планирования движения. Это избыточность степеней свободы двигательного аппарата.
Для того чтобы найти однозначное решение задачи для кинематической цепи, необходимо исключить избыточные для данного движения степени свободы.
Этого можно достичь двумя способами:
а) можно зафиксировать избыточные степени свободы путем одновременной активации антагонистических групп мышц (коактивация);
б) можно связать движения в разных суставах определенными соотношениями, уменьшив, таким образом, количество независимых переменных, с которыми должна иметь дело ЦНС. Такие устойчивые сочетания одновременных движений в нескольких суставах, направленных на достижение единой цели, получили название синергий. Синергии чаще всего используются в относительно стереотипных, часто используемых движениях.
Типы движений
Движения человека очень разнообразны, однако все это разнообразие можно свести к небольшому количеству основных типов активности: обеспечение позы и равновесия, локомоция (активное перемещение в пространстве на расстояния, значительно превышающие характерные размеры тела) и произвольные движения.
Поддержание позы у человека обеспечивается теми же физическими мышцами, что и движение, а специализированные тонические мышцы отсутствуют. При «позной» деятельности мышц сила их сокращения обычно невелика, режим близок к изометрическим показателям, а длительность сокращения значительна. В «позный» или постуральный, режим работы мышц вовлекаются преимущественно низкопороговые, медленные и устойчивые к утомлению двигательные единицы.
Одной из основных задач «позной» активности — удержание нужного положения звеньев тела в поле силы тяжести (удержание головы от свисания, голеностопных суставов от тыльного сгибания при стоянии и др.). «Позная» активность может быть направлена и на фиксацию суставов, не принимающих участия в осуществляемом движении. В трудовой деятельности удержание позы бывает связано с преодолением внешних сил.
Типичный пример позы — стояние человека. Сохранение равновесия при стоянии возможно в том случае, если проекция центра тяжести тела находится в пределах опорного контура. Обеспечение устойчивости достигается активной работой многих мышц туловища и ног, причем развиваемая этими мышцами сила невелика. Максимальное напряжение при стоянии развивают мышцы голеностопного сустава, а минимальное напряжение — мышцы коленного и тазобедренного суставов. У большинства мышц активность поддерживается на более или менее постоянном уровне. Другие мышцы активируются периодически. Эта активация связана с небольшими колебаниями центра тяжести тела, как в сагиттальной, так и во фронтальной плоскости, постоянно происходящими при стоянии. Мышцы голени противодействуют отклонениям тела, возвращая его в вертикальное положение. Поддержание позы это активный процесс, осуществляющийся, как и движение, с участием обратных связей от рецепторов. В поддержании вертикальной позы участвуют зрение и вестибулярный аппарат. Важную роль играет и проприорецепция. Поддержание равновесия при стоянии — только частный случай «позной» активности.
К понятию позы примыкает понятие мышечного тонуса. Термин «тонус» многозначен. В покое мышечные волокна обладают тургором, определяющим их сопротивление давлению и растяжению. Это составляет тот компонент тонуса, который не связан со специфической нервной активацией мышцы, обусловливающей ее сокращение. Однако в естественных условиях большинство мышц обычно в некоторой степени активируются нервной системой, в частности, для поддержания позы («позный» тонус). Другой важный компонент тонуса — рефлекторный, определяющийся рефлексом на растяжение. У человека он выявляется по сопротивлению растяжению мышцы при пассивном повороте звена конечности в суставе.
Наиболее распространенной формой локомоции человека является ходьба. Она относится к циклическим двигательным актам, при которых последовательные фазы движения периодически повторяются.
Беготличается от ходьбы тем, что нога, которая находится позади, отталкивается от опоры раньше, чем другая нога опускается на нее. В результате в беге имеется безопорный период, период полета.
Произвольными движениями в широком смысле могут быть названы самые разные движения, совершаемые как в процессе труда, так и в повседневной жизни.

24 Какова биомеханика упражнений прогрессирующей сложности.
Методы физического воспитания можно трактовать как способы применения физических упражнений. Ж.К. Холодов и В.С. Кузнецов разделяют методы физического воспитания на две группы: «специфические (характерные только для процесса физического воспитания) и общепедагогические (применяемые во всех случаях обучения и воспитания)» [35]. К 1- ой группе относят методы строго регламентированного упражнения и методы частично- регламентированного упражнения. Во 2-ую группу входят словесные методы и наглядного воздействия.
Методы строго регламентированного упражнения занимают доминирующее место в процессе обучения. Предусматривают выполнение движений по точно предписанной программе, в точно заданной форме и с строго определенной нагрузкой.
Методы строго регламентированного упражнения обладают значительными педагогическими возможностями и включают в себя методы стандартно-повторного упражнения, вариативного (переменного) упражнения, прогрессирующего упражнения.
Метод прогрессирующего упражнения заключается в регулярности повышения общей нагрузки. Характерной особенностью метода является усложнение упражнений, нарастание силы и длительности их воздействия на организм.
Метод прогрессирующего упражнения является одним из распространенных методов переменно интервального упражнения с интервалами, создающими условия для неуклонного повышения нагрузки.
Нагрузка в данном случае изменяется строго однонаправленно – в сторону повышения.
Примером может быть поднимание штанги, вес которой увеличивается с каждым подходом, с полными интервалами между подходами.
Это требует соблюдения экстремальных, либо, по меньшей мере, полных интервалов отдыха. Жесткие интервалы здесь малопригодны, поскольку они ограничивают (если вообще не исключают) нарастание внешней стороны нагрузки. Они могут иметь место лишь в завершающей стадии упражнения.
Упражнения с неуклонно повышающейся нагрузкой непосредственно ведут к повышению функциональных возможностей организма. Этот метод часто используется при воспитании быстроты, силы, ловкости, а также для совершенствования в связи с этим техники движений.

25 Расскажите о способах задания вращения вокруг поперечной и продольной осей.
Создание вращения вокруг поперечной оси
Подобный класс движений наиболее характерен для акробатики, спортивной гимнастики, прыжков в воду (Курысь В.Н., 1994; Сучилин Н.Г., 1987). Выполнение таких вращений начинается от опоры и связано с отталкиванием под углом к поверхности дорожки для создания переместительной и вращательной составляющих движения уже в полетной фазе упражнения. Переместительная составляющая определяет характеристики траектории движения ОЦТ тела прыгуна в полете, т.е. высоту и длину полета, а вращательная – обороты тела вокруг поперечной оси тела, проходящей через ОЦТ.
При выполнении сальто назад или вперед с места туловище спортсмена всегда наклонено назад или вперед. В этом случае возникает пара сил (реакция опоры и сила тяжести), которая в совокупности с направленным махом руками является фактором, определяющим вращение по сальто. Угол атаки (т.е. угол наклона к горизонтали линии, соединяющей ОЦТ тела и точку контакта ног с опорой в момент толчка) при отталкивании является определяющим фактором распределения механической энергии на взлет и на вращение тела в полете. Существенное значение при выборе оптимального угла атаки имеет учет величины скорости движения ОЦТ тела спортсмена и величины кинетического момента. Чем больше эти величины, тем меньше при других равных условиях оптимальная величина угла атаки.
В отличие от особенностей возникновения вращения вокруг поперечной оси, например, в ходе выполнения сальто с места, при прыжках после разгонных элементов спортсмен при отталкивании преимущественно не создает вращение, а использует часть приобретенного ранее кинетического момента за счет стопорящего толчка ногами или руками в зависимости от вида опорного взаимодействия. Естественно, что не весь запас приобретенного движения в разгонных действиях используется на выполнение вращения по сальто. Некоторая часть энергии (до 25–30%) рассеивается при взаимодействии прыгуна с опорой.
Управление вращением относительно поперечной оси строится на изменении позы прыгуна в полете, приводящей к изменению величины момента инерции тела относительно оси и, таким образом, к изменению скорости вращения тела спортсмена. Согласно закону сохранения главного кинетического момента прыгун управляет скоростью вращения в условиях неизменности скорости движения в безопорном положении. Скорость вращения увеличивается, когда часть или части тела приближаются к поперечной оси вращения. В результате укорачивается радиус инерции, уменьшается момент инерции и, таким образом, увеличивается угловая скорость тела. Ось вращения при выполнении сальто всегда проходит через ОЦТ тела спортсмена. При этом изменение скорости вращения как результат изменения взаимного расположения частей тела не влияет на характеристики траектории полета тела. Разгруппирование как обратное управляющее движение уменьшает угловую скорость тела. Таким образом, в основе управления скоростью рассматриваемого вида вращения лежат движения группирования и разгруппирования, сгибания и разгибания тела с прямыми ногами, сгибательно-разгибательные движения в позе полугруппировки, прогибания и выпрямления.
Создание вращения вокруг продольной оси
Создание вращения вокруг продольной оси может осуществляться тремя способами: опорным, безопорным и комбинированным.
Опорный (инерционный) способ основан на создании момента сил при взаимодействии спортсмена с опорой путем целенаправленных поворотных действий при отталкивании. В этом случае туловище как свободная часть тела скручивается по продольной оси относительно ног, ограниченных в подвижности на опоре силой трения. Этой же цели может служить целенаправленный мах руками. После потери связи с опорой полученное на опоре вращение перераспределяется между туловищем (плюс руки) и ногами на фоне торможения маховых движений. В результате в поворот вокруг продольной оси подключаются и ноги. Такие действия приводят к уравниванию скорости поворота ног и туловища. При этом тело как единая система звеньев после ликвидации скручивания поворачивается вокруг продольной оси по инерции. Скручивание имеет естественный предел: как только он будет достигнут, вращение прекратится, и кинетический момент относительно продольной оси станет равным нулю. Если это происходит непосредственно перед стартом, то все старания гимнаста будут напрасны: вращения с опоры относительно продольной оси он не задаст. Скорость скручивания должна достичь своего максимума в момент старта, а не раньше.
Когда спортсмен, выполняя пируэт (поворот вокруг продольной оси), задает вращение одновременно вокруг поперечной и продольной осей, его тело вращается в безопорном положении вокруг мгновенной оси вращения, направление которой в пространстве постоянно меняется. При задании вращения сразу вокруг продольной и поперечной осей тела относительно них возникают кинетические моменты [Ly] , [Lz], геометрической суммой которых является главный кинетический момент [LΣ]. При этом продольная ось тела спортсмена отклоняется от плоскости, в которой перемещается его ОЦТ. Направление главного кинетического момента не совпадает ни с одной из главных осей вращения тела в отличие от случая с простым вращением в одноплоскостных сальто.
Чем большее вращение вокруг продольной оси задается прыгуном от опоры, тем больше наклонится его тело в полете. Максимум величины отклонения достигается в момент принятия телом прыгуна горизонтального положения относительно дорожки. К моменту приземления отклонение уменьшается, но все равно весьма ощутимо для спортсмена, что требует утонченной корректировки своих действий с целью устойчивого приземления.
Безопорный (безинерционный) способ создания вращения вокруг продольной оси является наиболее распространенным и перспективным. Такое вращение в безопорном положении возможно без начального вращения вокруг продольной оси, получаемого при отталкивании от опоры. В основе достаточно глубоко изученного механизма возникновения безопорного вращения тела вокруг продольной оси лежат сменяющие друг друга сгибательно-разгибательные движения тела в переднезаднебоковых направлениях. В целом же, это круговые движения в поясничном отделе позвоночника или конусообразные вращения ног и туловища относительно друг друга. Поэтому данный способ основан на том, что в безопорном положении перемещение одного звена по отношению к другому вызывает встречное перемещение второго звена.
Условием быстрого безинерционного вращения является выполнение конусообразных движений с минимальной амплитудой.
Комбинированный способ создания вращения вокруг продольной оси представляет собой синтез рассмотренных выше опорного и безопорного способов. И если опорный способ в чистом виде как единственный источник продольного вращения практически не встречается, то комбинированный является основным в прыжках различной сложности, где первый оборот выполняется с вращением вокруг продольной оси.
Механизм комбинированного способа заключается в сочетании создания кинетического момента продольного вращения на опоре и «включения» в действие механизма безопорного поворота при вылете и в течение всего безопорного периода. При этом способе, лежащем в основе механизма создания опорного вращения, тело скручивается на опоре в направлении предстоящего поворота вокруг продольной оси, а конусообразные движения как основа механизма безопорного поворота осуществляются в противоположном направлении. При боковом изгибе тела в начале пируэтного полета (стартовое положение) реализуются эффекты опорного и безопорного способов создания вращения. По мере увеличения вращения вокруг продольной оси в одном сальто установлена закономерность уменьшения размаха конусообразных управляющих движений, а в тройном и четверном пируэтах продольное вращение внешне воспринимается как вращение твердого абсолютно прямого тела. Комбинация опорного и безопорного способов приводит к решению самых сложных двигательных задач. Комбинированный способ наиболее часто применяют, когда в условиях острого дефицита времени необходимо выполнить в первом сальто поворот или повороты большой величины: тройной, четверной пируэты, двойные сальто с пируэтом или с двумя (тремя) в первом, тройное сальто с пируэтом в первом и др.
Комбинированный способ создания поворота часто приводит к отклонениям от классического стиля пируэтных прыжков, что проявляется в ярко выраженных, часто преждевременных активных поворотных действиях вокруг продольной оси на опоре и постановке ног в курбете под определенным углом к продольной линии дорожки в сторону продольного вращения. Целенаправленные движения руками при отталкивании способствуют созданию продольного вращения. Асимметричное движение руками в безопорном положении, например, опускание одной руки вниз и назад, может быть источником вращения тела вокруг продольной оси при обязательном условии наличия вращения по сальто. Действительно, если опустить одну руку из верхнего положения, а другую оставить вверху, продольная ось тела спортсмена наклонится к вектору главного кинетического момента. Это приведет к определенному повороту тела вокруг продольной оси. Однако изучение кинограмм пируэтов (от одинарных до четверных) показывает, что опережающее опускание вниз (только к груди) руки с той стороны, в которую происходит продольное вращение, носит одноактный характер, с последующим максимальным приближением согнутых рук к груди, т.е. к продольной оси тела. Также установлено, что движение согнутыми руками в пируэтах носит вращательный конусообразный характер относительно плечевых суставов, размах которых уменьшается с увеличением количества вращений вокруг продольной оси в сальто. Такие движения с позиции механики могут играть вспомогательную роль в механизме безопорного способа создания вращения вокруг продольной оси тела спортсмена.

26 дайте характеристику ударным движениям. Каковы их биомеханические закономерности
Ударом в механике называется кратковременное взаимодействие тел, в результате которого резко изменяются их скорости. При таких взаимодействиях возникают столь большие силы, что действием всех остальных сил можно пренебречь. Обычно время соударения много меньше по сравнению со временем наблюдения.
Примерами ударов являются:
· Удары по мячу, шайбе. При этом происходит быстрое изменение скорости по величине и направлению.
· Приземление после прыжков и соскоков. При этом скорость тела спортсмена резко снижается до нуля.
В физической культуре и спорте ударные действия встречаются в основном в спортивных играх: футбол, хоккей, хоккей на траве, теннис, настольный теннис, волейбол и т. д. Хотя существуют удары в боксе и восточных единоборствах. Цель ударнонго действия состоит в том, чтобы сообщить снаряду (мячу, шайбе) определённую скорость, направление и вращение. В целом ряде видов спорта (хоккее, теннисе и др.) для этого используют клюшку, ракетку и т. д.
Основной мерой ударного взаимодействия является ударный импульс. За время удара скорость тела, например мяча изменяется на определённую величину. Это изменение прямо пропорционально ударному импульсу и обратно пропорционально массе тела. Другими словами, ударный импульс равен изменению количества движения тела.
В ударных действиях различают:
1. Замах – движение, предшествующее ударному движению и приводящее к увеличению расстояния между ударным звеном тела и предметом, по которому наносится удар. Эта фаза наиболее вариативна.
2. Ударное движение – от конца замаха до начала удара.
3. Ударное взаимодействие (или собственно удар) – столкновение ударяющихся тел.
4. Послеударное движение – движение ударного звена тела после прекращения контакта с предметом, по которому наносился удар.
При механическом ударе скорость тела (например, мяча) после удара тем выше, чем больше скорость ударяющего звена непосредственно перед ударом. При ударах в спорте такая зависимость не обязательна. Например, при подаче в теннисе увеличение скорости движения ракетки может привести к снижению скорости вылета мяча, так как ударная масса при ударах, выполняемых спортсменом непостоянна: она зависит от координации его движений.
Если например, выполнять удар за счёт сгибания кисти или с расслабленной кистью, то с мячом будет взаимодействовать только масса ракетки и кисти и скорость вылета мяча будет невысокой. Если же в момент удара ударяющее звено закреплено активностью мышц- антагонистов и представляет собой как бы твёрдое тело, то в ударном взаимодействии будет принимать участие масса всего этого ударного звена.
Иногда спортсмен наносит два удара с одной и той же скоростью, а скорость вылета мяча или сила удара оказывается различной. Это происходит от того, что ударная масса неодинакова. При изучении баллистического движения спортсменов, выполняющих удары, было обнаружено, что, если в начале выполнения такого движения все усилия, приложенные к центрам тяжести звеньев кинематической цепи (нога), направлены по ходу движения, то перед самым соприкосновением с ударяемым предметом эти усилия меняют своё направление на обратное. На рисунке 2 показано ударное движение спортсмена, выполнившего удар ногой по мячу, после которого скорость вылета мяча составляла одну из самых высоких (около 36 м/с).

Описываемое явление имеет под собой совершенно определённые физические причины. При нанесении любого удара весьма важно превратить мягкую кинематическую цепь ноги в «единый жёсткий рычаг» — (сделать её стержнем). В этом случае в ударе примет участие не только масса конечного звена цепи, но и массы всех остальных звеньев (ударяющей по мячу ноги) – это заметно повышает массу всего ударного звена. Превратившись в жёсткую систему, кинематическая цепь конечности не будет в момент удара амортизировать и, следовательно, передаст ударяемому предмету максимально возможное количество кинетической энергии.
Таким образом, координация движений при максимально сильных ударах подчиняется двум требованиям:
1) сообщение наибольшей скорости ударяющему звену в момент соприкосновения с ударным телом;
2) увеличение ударной массы в момент удара.
Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего звена в момент удара, путём одновременного включения мышц-антагонистов, а также увеличением радиуса вращения ударного звена. Например, в боксе сила удара правой рукой увеличивается, если ось вращения ударного звена правой руки проходит вблизи левого плечевого сустава.
Время удара настолько кратковременно, что исправить допущенные ошибки уже невозможно (таблица 1).
Время соударения при спортивных ударных действиях
Вид удара Время, с
Удар в гольфе 0,001 – 0,002
Удар в теннисе 0,005 – 0,010
Удар в настольном теннисе 0,005 – 0,010
Нападающий удар в волейболе 0,012 – 0,020
Нижняя передача в волейболе Около 0,030
Удар клюкой по шайбе в хоккее 0,040 – 0,060
Отталкивание в спринтерском беге 0,080 – 0,120
Так как время соударения кратковременно, поэтому точность удара в решающей мере обеспечивается правильными действиями при замахе и ударном движении. Например, в футболе место постановки опорной ноги определяет у начинающих целевую точность примерно на 60 – 80%.
При точных укороченных ударах (например, при передаче мяча партнёру) скорость ударного звена произвольно тормозится, поэтому ударный импульс и скорость вылета мяча уменьшаются.
Тактика спортивных игр нередко требует неожиданных для противника «скрытых» ударов. Это достигается выполнением ударов без подготовки (иногда даже без замаха), после обманных движений и финтов. Биомеханические характеристики ударов при этом меняются, так как они выполняются в таких случаях обычно за счёт действия лишь дистальных сегментов (кисти руки, стопы).

27 дайте характеристику биомеханическим процессам при сохранении позы, устойчивости и равновесии.
Равновесием называется такое положение тела, которое сохраняется без дополнительных воздействий извне. Существует несколько видов равновесий, которые определяются по действию силы тяжести, приводящей к возможно малому отклонению в определенном положении тела (рис. 15).

Рис. 15. Виды равновесия. А — устойчивое: Б — неустойчивое; В — безразличное;
Г — ограниченно-устойчивое: Н — высота ОЦМ; Р — сила тяжести тела; АВ — проекция площади опоры; а, р — углы устойчивости тела
Равновесия подразделяются на: устойчивое, при котором тело возвращается в прежнее положение при любом отклонении (например, вис на перекладине, кольцах); неустойчивое, при котором тело обязательно опрокидывается при малейшем отклонении (например, стойка на руках на перекладине, как ситуация остановки при выполнении большого оборота); безразличное равновесие характеризуется средними представлениями об устойчивом и неустойчивом видах (кувырки вперед, назад, в сторону, потерять равновесие в которых практически невозможно); ограниченно-устойчивое равновесие характеризуется удержанием проекции центра тяжести в пределах, предварительно заданной и по замыслу эффективной для устойчивости опоры (например, различные равновесия в вольных упражнениях). Для большинства упражнений в спорте характерно ограниченно- устойчивое равновесие, которое в свою очередь содержит в себе все признаки других, приведенных выше, видов равновесий.

Решение двигательных задач, сопряженных с проявлением ограниченноустойчивого равновесия, зависит (по Л. Элиоту и У. Уилкоксу) от ряда механических причин (рис. 15). Особенности свойств и условий, в которых находятся тела (условно конусы), позволяют говорить, что:
• — устойчивость тела тем больше при равновесиях, чем больше его масса (А, Б), ниже расположен ОЦМ (Б, В), больше площадь опоры (В, Г);
• — чем ближе проекция центра тяжести тела расположена к границе опоры, тем больше вероятность потери равновесия в случае смещения ОЦМ в сторону вероятной потери равновесия;
• — в случае выхода проекции ОЦМ за пределы эффективной площади опоры равновесие нарушается и падение тела неизбежно.
При анализе двигательных действий, сопряженных с выполнением телеснодвигательных упражнений, не следует отождествлять вид равновесия со степенью устойчивости. Вид равновесия характеризует основу сохранения положения тела, а показатели устойчивости определяют меру возможного сохранения определенного положения тела.
Устойчивость тела спортсмена определяется величиной площади опоры, высотой расположения ОЦТ тела и местом прохождения вертикали, опущенной из ОЦТ на опору. Чем больше площадь опоры, тем больше устойчивость тела. Высота положения ОЦТ различна у спортсменов разного возраста, конституции и пола. У женщин, как уже отмечалось, ОЦТ расположен несколько ниже, чем у мужчин, разумеется, при относительно близкой по значениям антропометрии. У детей раннего возраста ОЦТ расположен выше, чем у взрослых, что, наряду с еще недостаточной физической подготовленностью, затрудняет сохранение телом необходимой устойчивости.
Степень устойчивости тела спортсмена во многих случаях выражается в количественном аспекте — углом устойчивости, который образуется вертикалью, опущенной из ОЦТ тела, и прямой, проведенной из ОЦТ к краю площади опоры, в сторону которой возможна потеря равновесия тела (рис. 16).
Два таких угла, но образованные прямыми, проведенными из ОЦТ к противоположным краям опоры и находящиеся водной плоскости, образуют угол равновесия. При этом, чем больше угол устойчивости, тем более устойчиво тело в конкретном положении относительно опоры.

Рис. 16. Углы устойчивости при различных положениях тела в гимнастике.
А — угол устойчивости назад в стойке на руках;
Б — угол устойчивости вперед в стойке на голове и руках;
В — углы устойчивости при выполнении упражнения «шпагат»: а — угол устойчивости назад; (i — угол устойчивости вперед; Р — сила тяжести (по М.Ф. Иваницкому)
Устойчивость спортсмена при выполнении определенного упражнения тем выше, чем ниже находится его ОЦТ и чем больше расстояние между краями опоры. К примеру, в положении стойки ноги врозь, устойчивость выше, чем в основной стойке, и ниже, чем в широкой стойке ноги врозь. Но все это относится к устойчивости во фронтальной плоскости. А устойчивость тела определяется и величинами углов устойчивости, и равновесия во взаимно перпендикулярных плоскостях. Ясно, что в приведенных примерах устойчивость в сагиттальной плоскости тела будет очень низкой, так как угол устойчивости здесь образован вертикалью из ОЦТ и линией, проведенной от центра тяжести тела к границе опоры. Следует различать понятия поверхности опоры и эффективной опоры. Так, в стойке на руках поверхность опоры обозначена кривой, охватывающей общие границы опоры на две кисти. Эффективная опора — это суммарная площадь опоры каждой кисти. Следовательно, устойчивость тела зависит от расстояния между краями эффективной опоры и, конечно, от характера опоры, на одну или две точки (руки, ноги). Устойчивость в стойке ноги врозь или в стойке на голове и руках всегда выше, чем в любом боковом равновесии.
Трудность сохранения равновесия во многих упражнениях, в частности гимнастических, заключается в том, что человек — сложнейшая биологическая, биокинематическая многозвенная система с огромным количеством суставных сочленений и связей. В отличие от твердого физического тела на спортсмена в упражнениях, связанных с равновесием, действует множество внешних и внутренних возмущающих воздействий. Это и характер опоры, и различная переменчивая тонизация мышц, суставных сочленений, и физические особенности работы жизнеобеспечивающих систем организма. В целом устойчивость тела спортсмена характеризуется равновесием колебательного типа. А управление сохранением равновесного состояния тела достигается управлением уравновешивающими и восстанавливающими движениями посредством компенсаторных, амортизирующих и восстанавливающих движений частями и звеньями тела спортсмена.
Компенсаторные движения, как правило, предупреждают выход центра массы тела за пределы общей поверхности опоры. Они часто применяются спортсменами в процессе приземлений посредством различного рода наклонов тела в сторону возмущающих воздействий, однократного или многократного вращения руками, как вторичной коррекции, что сопряжено уже с явлениями балансирования и рядом затухающих или активизирующихся колебаний в биокинематической цепи тела спортсмена.
Под балансированием понимается устранение вредного влияния динамических нагрузок с целью уравновешивания тела, сохранения равновесия. Сохранение заданного положения тела во многих упражнениях связано с постоянным в той или иной степени активным балансированием, с непрерывными управляющими движениями в биокинематической цепи тела спортсмена. Причем, чем меньше диапазон движений, сопровождающих балансирование, чем меньше они заметны, тем выше мастерство исполнения упражнения. Общепринятые в спорте статические упражнения, по сути, называются так условно, поскольку их исполнитель постоянно в разной степени активности осуществляет восстанавливающие балансирующие движения, рсфлекторно или целенаправленно управляемые.
Амортизирующие движения направлены на уменьшение воздействия возмущающих сил. Это практически всегда встречается в приземлениях в фазе амортизации или, к примеру, как незначительные сгибания рук в стойке на руках с последующим их выпрямлением.
Восстанавливающие движения спортсмена направлены на возвращение центра масс его тела в зону (площадь) сохранения равновесного положения путем перемещения точки опоры. Они часто встречаются и применяются гимнастами в ходе приземления выполнением стопорящего шага в направлении возмущающих воздействий, и таким образом нейтрализующих эти силы. Каждому гимнасту, выполняющему стойку на руках в вольных упражнениях или на брусьях, известно чувство восстанавливающих движений при нежелательном наклоне тела вперед. Для предотвращения потери равновесия спортсмен активно напрягает сгибатели кисти, пальцев и таким образом создает восстанавливающий момент силы, способствующий возвращению центра масс тела в зону сохранения устойчивого положения тела.
Наиболее простыми и распространенными моделями индивидуального и комплексного проявления равновесия, устойчивости и балансирования являются различные виды стоек и осанок. В теории и практике телесно-двигательных упражнений различают симметричные и асимметричные виды стоек. Признаком симметричной стойки является равномерное распределение давления на обе нижние конечности. Асимметричная стойка отличается преимущественным распределением тяжести на одну из ног. И в том, и в другом случае удержание тела в состоянии равновесия возможно, если вертикаль, опущенная из центра тяжести тела, будет находиться в пределах площади опоры.
В группе симметричных стоек различают нормальную, основную и свободную. Для основной стойки (схожей с военной) характерно расположение вертикали, проходящей через ОЦТ тела, спереди от поперечных осей, проходящих через центры тазобедренных, коленных и голеностопных суставов. При этом туловище выпрямлено, голова в естественном относительно туловища положении, живот подтянут, грудная клетка слегка расширена. Поясничный лордоз и наклон таза при этом увеличены до 80-90° при норме 50-65°.
Нормальная стойка в определенной степени схожа с типичной осанкой и принимается, как правило, при антропометрических измерениях, включая биомеханические исследования. При такой стойке ОЦТ тела и поперечная ось тазобедренных суставов находятся в одной фронтальной плоскости, туловище и голова выпрямлены при наклоне таза 50-65°. Равновесное положение тела при нормальной стойке обеспечивается незначительным балансирующим напряжением мышц, окружающих тазобедренные, коленные и голеностопные суставы. В случае необходимости увеличение устойчивости равновесного положения в нормальной стойке может быть обеспечено незначительным разведением ног в стороны.
Стойка в положении «вольно» практически схожа по характеристикам с нормальной стойкой и является переходной для начала передвижения, к примеру, при выполнении общеразвивающих упражнений в процессе групповой формы занятий.
Для спортивных видов гимнастики характерны две специфичные разновидности стоек, демонстрируемых в условиях соревнований. Стойка готовности выполнять упражнение — это та же нормальная стойка с одной рукой, поднятой вверх и несколько в сторону-вперед выпрямленной ладонью. Таким способом спортсмен сигнализирует судьям о своей готовности выполнять упражнение. Стойка завершения упражнения характерна тремя, переходящими одна в другую позами. Первая принимается сразу после приземления и представляет собой незначительный полуприсед, со скругленным туловищем с полунаклоном вперед и естественным относительно туловища положением головы, с руками, выведенными вперед-вверх и в стороны. Такая поза обеспечивает спортсмену при прочих условиях устойчивое равновесное положение тела при приземлении. После удержания этой позы не более 2 с, гимнаст переходит во вторую — выпрямляется в стойку, схожую с основной, с выведением рук вверх — в стороны, с акцентированным выпрямлением головы и удержанием такого положения тела в течение одной секунды с последующим поворотом в сторону судейской бригады, сохраняя прежнюю позу и опуская руки вниз, слегка назад и в стороны. Часто спортсмены индивидуально стилизуют все три отмеченные позы приземления и завершения упражнения, что отражает индивидуальность гимнаста и, как правило, не считается ошибкой.
С позиций биомеханики и основной гимнастики следует отличать рассмотренные стойки от осанки. Осанка — это привычная поза тела, не вынужденное ее удержание, обусловленная индивидуальными особенностями человека; подразделяется на статическую и динамическую.
Статическая осанка характерна удержанием определенной позы тела в различных положениях (стоя, сидя, лежа и др.). Динамическая осанка сохраняется в переменных условиях, в движении, в процессе выполнения упражнения. Часто динамическая осанка, характерная для конкретного упражнения, определяет его форму и название. Так, в сальто назад в группировке динамической осанкой является положение группировки.
В упражнениях различных спортивных видов гимнастики, в комбинациях элементов могут проявляться несколько разновидностей осанок. Соскоки со снарядов, опорные прыжки, как правило, называют по более характерной и более длительно удерживаемой осанке, и таким образом определяемой форме элемента. Например, характерной динамической осанкой для упражнений на коне является слегка скругленное в верхнем грудном отделе положение тела с максимально поднятым относительно опоры (ручки, тело снаряда) плечевым поясом и подконтрольной умеренной тонизацией мышц задней поверхности туловища. Отмеченное во многом обеспечивает оптимально высокое положение О ЦТ тела спортсмена над опорой и выполнение упражнений без ее касания ногами и тазом.