Скорость в перемещающих движениях

В перемещающих движениях необходимо сообщить скорость ра­бочему звену тела (вместе со снарядом — в действиях с разгоном или без снаряда — в ударных действиях).

Движение (и скорость) рабочего звена является результатом сум­мирования движений (и скорости) отдельных звеньев тела. Например, скорость кисти и ядра при толкании равна сумме скоростей плечевого сустава и разгибания руки. Движение, звеньев тела в неподвижной системе координат обычно можно" представить как сумму переносного и относительного движений. Например, движение плечевого сустава в пространстве можно рассматривать как переносное, а движение кисти и ядра по отношению к плечевому суставу — как относительное.

Естественно, что скорость рабочего звена будет самой высокой, если скорости переносного и относительного движений максимальны. Поэтому для достижения максимальной скорости рабочего звена. Поэтому для достижения максимальной скорости рабочего звена необходимо определенное сочетание во времени движений отдельных звеньев тела: каждое из звеньев участвует во вращательном движении относительно оси сустава и одновременно – в поступательном движении, которое можно рассматривать как переносное.

Движения с разгоном перемещаемых тел. Большинство движе­ний с разгоном перемещаемых тел выполняются с предваритель­ным разгоном всего тела человека. Поэтому вращение звеньев в суставах будет обусловлено двумя механизмами: действием мо­ментов сил, создаваемых мышцами-сгибателями и мышцами-раз­гибателями; движением самого сустава, т.е. движением оси вра­щения звена, что вызывает вращательное движение звена особен­но при резкой остановке (например, на этом механизме построе­но такое вращательное движение, как «выхлест голени» при тор­можении коленного сустава маховой ноги в беге). Выполнение движения «хлестом «основано том, что проксимальный сустав сначала быстро движется в направлении метания или удара, а затем резко тормозится. Это вызывает быстрое вращательное движение дистального звена тела. При выполнении движений «хлестом «максимумы переносной и относительной скорости не совпадают.

Любое бросковое движение условно состоит из двух фаз. В пер­вой фазе спортивный снаряд разгоняется в основном за счет дей­ствия ног. Во второй фазе разгон продолжается за счет действия мышц туловища и рук. Вторая фаза, дающая большее увеличение скорости снаряда, включает в себя последовательное возрастание угловых скоростей звеньев тела в такой последовательности: таз, верхняя часть туловища и верхняя часть руки, предплечье и кисть. Это означает, что пик кинетического момента (момента количе­ства движения) таза наступает раньше, чем верхней части туло­вища и плеча; пик кинетического момента верхней части тулови­ща и плеча наступает раньше, чем у предплечья и т.д.

Например, в финальной части броска гандбольного мяча дви­жение в плечевом суставе позволяет вывести плечо вперед так, чтобы предплечье и кисть с мячом отставали. При остановке пле­ча предплечье и кисть получают дополнительное ускорение по второму механизму броскового движения, что позволяет увели­чить скорость движения мяча (рис. 4).

Последовательное вовлечение звеньев в работу, построенное на том, что проксимальное звено обгоняет дистальное, важно не только с точки зрения более эффективного растяжения мышц и их активации для разгона звеньев. Сгиб руки при замахе уменьша­ет момент инерции всей кинематической цепи, что по закону сохранения кинетического момента (момента количества движе­ния) увеличивает угловую скорость вращения звена.

Если задача бросания предмета требует точности (например, выполнение штрафного броска в баскетболе), движения в этом случае приближаются к плоскостным, а стратегия заключается в сведении к минимуму числа звеньев тела, участвующих в движении.

Торможение проксимальных звеньев (например,.локтевого и лучезапястного суставов) снижает их скорость (рис 4). но это одновременно приводит к существенному повышению скорости дистальных звеньев. В итоге, несмотря на снижение переносной скорости,. абсолютная скорость конечного звена (дистальная фаланга среднего пальца) может оказаться выше. Доказано, что скорость дистального звена наибольшая, если каждое звено разгоняется поочередно, начиная со звеньев наибольшей массы. Разгон последующего звена начинается тогда, когда скорость предыдущего достигнет максимума (ускорение равно нулю)

Следует также отметить следующее обстоятельство.

Скорость вылета снаряда представляет собой сумму скоростей, приобретенных им на каждом из этих этапов. Однако векторы скоростей стартового и финального

Рис. 4. Изменение горизонтальных скоростей движения звеньев руки при броске гандбольного мяча: 1- дистальная фаланга среднего пальца;2- лучезапястный сустав; 3- локтевой сустав.

разгонов обычно не совпадают по направле­нию, поэтому их суммирование может быть только геометрическим (по правилу параллелограмма). Зна­чительная часть стартовой скорости теряется. Например, сильнейшие толкатели ядра могут толкнуть ядро сместа на 19 м, что соответствует скорости вылета снаряда около 13 м /с.. В скачке они сообщили ядру скорость до 2,5 м/с. Если бы эти скорости удалось сложить арифметиче­ски, то скорость вылета ядра была бы равна 13 + 2,5 —15,5 м/с, что дало бы результат около 26 м —примерно на 4 м выше мирового рекорда. Для увеличения скорости вылета снаряда стремятся увеличить путь воздейстаия__на__него в финальном усилии. Например, у сильнейших в мире толкателей ядра — финалистов олимпийских игр — расстояние между ядром и землей на старте уменьшилось со 105см в 1960г. до80см в 1976 г. Для увеличения пути воздействия на снаряд используют так называемый обгон звеньев

Биомеханика ударных действий..

В механике ударом называ­ется явление изменения скоростей тел за очень малый промежу­ток времени их столкновения. В процессе удара изменяется коли­чество движения разгоняемого предмета под действием импульса силы, создаваемого активным сокращением мышц тела и руки, держащей спортивный снаряд:

Изменение ударных сил во времени происходит примерно так, как показано на рис. 5. Сначала сила быстро воз­растает до наибольшего значения, а затем падает до нуля. Максимальное ее значение может быть очень большим. Однако основной мерой удар­ ного взаимодействия является н е сила, а у да рный импуль с, численно равный заштрихованной площади под кривой. F(t) обычно имеет форму несимметричного пика, у которого сила от нулевого значения до максимума возрастает круче, чем от максимума до нуля..

Если рассмотреть идеализированный случай столкновения двух тел, имеющих массы т₁ и т₂ и соответственно начальные скорости V \ и V₂, то при предположении, что скорость одного из тел до удара равнялась нулю, после удара скорость этого тела будет иметь вид

Из формулы видно, что скорость предмета после удара будет тем больше, чем больше скорость и масса ударяющего тела (на­пример, рука со спортивным снарядом).

В физической культуре и спорте ударные действия встречаются в основном в спортивных играх: теннис, настольный теннис, во­лейбол, футбол, хоккей, хоккей на траве, гольф, бейсбол и т.д. Используются удары в боксе и восточных единоборствах.

Цель ударного действия состоит в том, чтобы сообщить снаря­ду (мячу, шайбе, шарику) определенную скорость, направление и вращение. В целом ряде видов спорта (теннисе, хоккее, гольфе, бейсболе и др.) для этого используют спортивный инвентарь — клюшку, ракетку, биту, кий.

При ударах в спорте линейной зависимости между скоростью ударяющего звена и скоростью тела, по которому нанесен удар, как правило. не сушествует.Например, при подаче в теннисе увеличение скорости движения ракетки может привести к снижению скорости вылета мяча. Это вызвано тем,что ударная масса при ударах непостоянна.Если выполнять удар за счет сгибания кисти или расслабленной кистью, то с мячом будет взаимоднйствовать только масса ракетки и кисти.Если же в момент удара ударяющее звено закреплено активностью мышц- атногонистов и представляет собой как бы единое целое твердое тело, то в ударном взаимодействии будет принимать участие масса всего тела. Поэтому величина ударной массы может использоваться как критерий эффективности удара. Поскольку рассчитать ударную массу довольно сложно, ее оценивают следующим образом:

Эффективность ударного взаимодействия =

скорость мяча после удара____

скорость ударяющего сегмента до удара.

Этот показатель различен в ударах разных типов. Например, в футболе он изменяется от 1,20 до 1,65. Зависит он и от веса спортсмена.

По этой причине некоторые спортсмены, владеющие очень сильным ударом.большой мышечной силой не обладают Но они способны сообщать большую скорость ударяющему сегменту и в момент удара взаимодействовать с ударяемым телом большой ударной массой

Многие ударные спортивные действия нельзя рассматривать как «чистый» удар: время ударного взаимодействия в них хотя и мало (таблица 1),но пренебрегать им нельзя. Путь ударного взаимодействия, по которому во время удара движутся вместе соударяемые тела, может достигать 20- 30 см. Поэтому в спортивных ударных действиях, можно изменить количество движения во время соударения за счет действия сил, не связанных с самим ударом

Если ударное звёно во_время__удара. дополнительно ускоряется., за счет активности мышц, ударный импульс и соответственно скорость вылета снаряд а увеличиваются Если оно произвольно тормозится, ударный импульс и скорость вылета уменьшаются (это бывает нужно при точных укороченных ударах, например при пере­дачах мяча партнеру). Некоторые ударные движения, в

Таблица 1.

которых дополнительный прирост количества движения во время соударения очень велик, вообще.являются чем-то средним между_метаниями и ударами..

Координаия_движений при максимально сильных ударах подчи­няется двум требованиям:.

,1) сообщение наибольшей скорости ударяющему звену к моменту соприкосновения с ударяемым телом. В этой фазе движения используются те же способы увеличения скорости, что и в других переме­щающих действиях;

2) увеличение_ударной массы в момент удара. Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего сегмента путем од­новременного включения мышц-антагонистов и увеличения радиуса вращения. На­пример, в боксе и карате сила удара правой рукой увеличивается примерно вдвое, если ось вращения проходит вблизи левого плечевого сустава, по сравнению с ударами, при которых ось вращения совпадает с центральной продольной осью тела.

Время удара настолько кратковременно, что исправить допущен­ные ошибки уже невозможно. Поэтому точ ность удара в решающей мере обеспечивается правильными действиями.при_замахе и ударном движении. Ударные действия относятся к программному типу управления. При выполнении таких движений быстрые и медленные двига­тельные единицы активируются в определенной последовательности.. Это означает, что быстрые движения выполняются по определенной программе и внезапное изменение внешних условий (например, теннисист неправильно предугадал точку прилета мяча) не дает возможности скорректи­ровать мышечные усилия, так как характер активности быстрых двигательных единиц не изменяется. Изменение частоты разрядов медленных двигательных единиц, возникающее при внезапном изменении внешних условий, носит рефлекторный характер и по отмеченным выше причинам тоже не повышает напряжения мышц во время удара. Отсюда следует вывод, что возможность влияния на ударное взаимодействие с целью его коррекции исключается.

С ростом квалификации, а значит, координационного совершенствования, увеличивается последовательная работа мышц- сгибателей и мышц- разгибателей. В идеале эти мышцы не мешают работе друг друга: их совместная работа важна для повышения тонности удара