Biomechanical regularities of rotary movement of a sportsmans body model in connectionwith the changes of its power potential level and mass-inertial characteristics.pdf Рассмотрим понятие «техника упражнений». Обще-принятого и бесспорного определения этого понятия несуществует. В «Толковом словаре спортивных терми-нов» написано, что техника - это система движений,действий и приёмов спортсмена, наиболее приспособ-ленная для решения основной спортивной задачи с наи-меньшей затратой сил и энергии в соответствии с егоиндивидуальными особенностями [1]. По мнениюЮ.К. Гавердовского [2], это определение транслируетсуждение многих специалистов и чаще всего сводится кследующему: техника - это наилучший способ решениядвигательной задачи. И следует согласиться с автором,показывающим уязвимость этого положения по не-скольким позициям:- спортсмен, освоивший упражнение, независимо отуровня его исполнения, всегда использует определен-ную технику. При исполнении одного упражнения раз-ными исполнителями эта техника всегда различна, ин-дивидуальна. Даже спортсмен высокого класса в силуразных причин освоивший упражнение не лучшим об-разом, тоже имеет определенную технику, посколькуона позволяет ему выполнить упражнение. Иначе гово-ря, любая техника, даже если она плоха и несовершен-на, суть техника;- наилучшая техника всегда связана «с наименьшейзатратой сил и энергии». Обусловлено это тем, что невсякое двигательное действие нуждается в рациональ-ности и низкой энергоёмкости техники. Имеются имощностные двигательные действия, в которых именнопроявление максимальных силовых, энергетическихресурсов способствует улучшению спортивного ре-зультата. Немощностные действия (энергетически эко-номные), к примеру, не позволят улучшить мировойрекорд в плавании на 50 м или в беге на 100 м, в мета-нии молота или прыжке в длину (высоту).Учитывая сказанное, автор приводит достаточнопростое определение техники спортивных упражнений,взятой как объект изучения, а именно: «техника спор-тивного упражнения суть биомеханически обусловлен-ный способ индивидуального решения двигательнойзадачи» [2. С. 95]. Именно это определение и взято на-ми за основу.А теперь коснемся ряда аспектов термином «техни-ка» в контексте понимания закономерностей обученияс учётом педагогических, биомеханических и физиоло-гических позиций.Представление о технике двигательного действиядолжно основываться на объективной действительностис учетом научных основ построения спортивного уп-ражнения. Техника гимнастических и других спортив-ных упражнений целиком и полностью базируется нафизических и физиологических закономерностях, при-чем физические законы как объективная реальность не-преложны и однозначны. Физиологические законы ме-нее строги, носят вероятностный характер.В связи с этим следует знать и помнить, что в основеработы над упражнением лежит изменение физическогосостояния тела спортсмена, в научном смысле - обычногоматериального тела, обладающего массой, инертностью,свойствами динамического взаимодействия с внешнейсредой и поэтому полностью подчиняющегося всем безисключения законам механики [2]. Поэтому знание науч-ных основ техники спортивных упражнений, основаннойна законах механики, имеет огромное значение.Имеются многочисленные случаи ошибочных мненийи объяснений техники гимнастических упражнений, ко-торые не только тормозят процесс обучения, но и доволь-но часто заводят учебно-тренировочный процесс в тупик.Распространённый пример ошибки такого рода приведёмиз практики обучения упражнению «соскок сальто назад споворотом на 360. с верхней жерди на разновысокихбрусьях». Очень часто при выполнении этого упражнениягимнастку перед приземлением «складывает» в тазобед-ренных суставах, и она приземляется с опорой на руки иноги. И чтобы избежать этого тренер «подсказывает»:«подними плечи, плечи подними». При этом как-то «за-бывается», за счет чего поднимет плечи гимнастка, ведьона находится в безопорном состоянии. Отметим, чтотакая форма движения («плечами от ног» и пр.) невоз-можна, так как предопределяется начальным вращениемтела, полученным от опоры, и никак иначе. Если гимна-стка начнет «поднимать» плечи, т.е. разгибаться в тазо-бедренных суставах, то изменится момент инерции (всторону увеличения) и уменьшится скорость вращениятела, тогда спортсменка приземлится не на ноги с опоройруками о место приземления, а упадет плашмя на маты,что ещё хуже, чем приземление на ноги и руки. Такимобразом, тренер в данном случае говорит не о причинеошибки, а об её следствии. Ориентация на такую «рабо-ту» - напрасная трата сил.Следовательно, проблема объективного и субъек-тивного в трактовании техники спортивных упражне-ний, как и понимание закономерностей построениятехники движений вообще, очень важна [2]. Это отно-сится к тем видам спорта, в которых освоение новыхупражнений, различных по структуре и техническимприемам, - постоянный, часто преобладающий эле-мент тренировочного процесса. Знание техники иособенностей построения спортивных упражненийрезко увеличивает эффективность процесса обучения,сокращает сроки мучительной и бесполезной трени-ровочной работы.А теперь зададимся некоторыми вопросами, кото-рые или мало изучены, или не изучены совсем:- каким образом изменится траектория звеньев теласпортсмена, если силовой потенциал исполнителя уве-личится (уменьшится) на 10%, 30% и т.д.?- каким образом изменится траектория звеньев теласпортсмена, если масса исполнителя увеличится (умень-шится) на 10%, 30% и т.д. при одном силовом потенциале?Подобные вопросы имеют самое непосредственноеотношение к обучению. Попытаемся ответить на них спозиций биомеханики, применив метод математиче-ского моделирования движений спортсмена на ЭВМ.Этот метод в настоящее время является практическиединственным инструментом исследований, позво-ляющим синтезировать движения человека с заранеезаданными свойствами. Однако реализация на практи-ке этого весьма перспективного направления научногопоиска сдерживалась до последнего времени рядомфакторов, в частности, таких как:- высочайшая сложность используемого механико-математического аппарата;- методологическая фрагментарность разработкипроблемы построения математических моделей синтезадвижений биомеханических систем;- трудоемкость создания программного продуктадля ЭВМ.С появлением современных ЭВМ в области биоме-ханики, механики управляемого тела, оптимальногоуправления и программирования возникла возмож-ность практической реализации идеи имитационногомоделирования движений человека.Решим поставленные задачи на примере враща-тельного движения на перекладине. Большой оборотназад взят нами в качестве модельного упражнения.Рассмотрим движение биомеханической системы водной плоскости, эволюция которой описывается ма-тематической моделью с управляющей функцией, за-данной в форме числовой последовательности измене-ния суставных углов по времени.В соответствии с поставленной задачей построимкинематическую схему трехзвенной модели опорно-двигательного аппарата тела человека (рис. 1), где ру-ки - первое звено, туловище с головой - второе, ноги -третье звено.На принятую модель наложены ограничения:1. Звенья тела человека и гриф перекладины счита-ются абсолютно твердыми телами.2. Суставы, посредством которых звенья тела чело-века соединяются друг с другом, моделируются цилин-дрическими шарнирами.3. Трение в шарнирах отсутствует.4. Центры масс звеньев модели расположены напрямой, соединяющей их оси вращения в шарнирах (напродольной оси звена).Введем в кинематическую схему модели обозначе-ния: Li - длина i-го звена; Si - расстояние от оси враще-ния (проксимальный сустав, для первого звена - опора)i-го звена до его центра масс.Примем следующие идентификаторы для обозначе-ния масс-инерционных характеристик звеньев биосис-темы: Pi - вес i-го звена; mi - масса i-го звена; Ji - цен-тральный момент инерции i-го звена.УОАХ ОУБХLLL123S1S2S3123Рис. 1. Кинематическая схема трехзвенной модели опорно-двигательного аппарата тела человекаДля построения математической модели целена-правленных движений человека с программным управ-лением в виде изменения суставных углов по временивоспользуемся уравнениями движения биомеханиче-ской системы, изложенными в работе [3]. Для i-гоуравнения системы имеемcos .cos( ) sin( )121 1== =+ ϕ = −Σ ϕ ϕ − ϕ − Σ ϕ ϕ − ϕ +i i i ij j iNjj j i ijNjijY М MA

Скачать электронную версию публикации