Comparative biomechanical analysis of hammer throwing athletes of different qualifications.pdf Поиск и обоснование наиболее рациональных способов выполнения физических упражнений и повышение их эффективности являются необходимыми условиями роста спортивного мастерства и результатов в соревновательной деятельности спортсменов. Поэтому проблема технической подготовки спортсменов является предметом биомеханических исследований многих специалистов [1-4]. К настоящему времени исследования, связанные с биомеханическим анализом техники спортивных упражнений, показали свою эффективность в гимнастике [2, 5-7], легкой атлетике [1, 2, 8]. Полученные результаты позволяют рассчитывать на эффективность использования такого подхода при изучении техники метания молота. В связи с этим определение пространственно-временных характеристик метания молота и использование полученных результатов в педагогическом процессе формирования ритмической структуры соревновательного упражнения могут существенно повысить эффективность учебно-тренировочного процесса метателей молота. Цель исследования: определить биомеханические параметры повышения технического мастерства метателей молота. Объект исследования: учебно-тренировочный и соревновательный процессы метателей молота. Предмет исследования: пространственно-временная и ритмическая структура метания молота. В соответствии с целью, объектом, предметом исследования поставлены следующие задачи исследования: 1. Определить биомеханические критерии рациональной организации пространственно-временной структуры соревновательного упражнения у метателей молота. 2. Разработать функциональные модели биомеханики движений высококвалифицированных спортсменов и выявить границы их применения. Решение поставленных задач обеспечивалось комплексом общепринятых методов исследований: 1. Метод теоретического анализа и обобщения специальной научно-методической литературы. 2. Педагогическое наблюдение. 3. Видеосъемка исследуемых соревновательных упражнений. 4. Экспериментально-аналитический метод определения координат общего центра масс тела человека. 5. Биомеханические методы расчета кинематических и динамических характеристик упражнений. Организация исследования. Исследования проводились в течение 2006-2010 гг. Первый этап исследования (2006-2007 гг.) включал в себя анализ существующей научно-методической литературы, а также выбор и разработку методов исследования, обобщение передового педагогического опыта тренеров. На втором этапе исследования (2008-2009 гг.) проводилась видеосъемка метателей молота в финальных соревнованиях первенств и чемпионатов Республики Беларусь. На третьем этапе исследования (2009-2010 гг.) проводились видеосъемки в лабораторных условиях в соответствии с требованиями, принятыми и регламентированными в биомеханических исследованиях. В эксперименте приняли участие 21 метатель молота. По материалам видеосъемки упражнений были рассчитаны кинематические и динамические характеристики, на основании которых был выполнен биомеханический анализ техники метания. Метатели молота были разделены на две группы: высокой и средней технической подготовленности. В группу спортсменов высокой квалификации включены атлеты, имеющие спортивную квалификацию не ниже мастера спорта Республики Беларусь. Спортсмены более низкой технической подготовленности, имеющие разряд кандидата в мастера спорта и I спортивный разряд, были отнесены к группе средней квалификации. Сравнительный биомеханический анализ техники метания молота спортсменами высокой и средней квалификации выполнялся по двум основным направлениям. В первом направлении наибольшее внимание было уделено выявлению: - различий в биомеханических параметрах пространственно-временной организации структурных компонентов метания молота у спортсменов различной квалификации; - корреляционной связи между дальностью полета молота и временными параметрами выполнения структурных элементов метания; - достоверности различий по длительности выполнения структурных компонентов метания молота у спортсменов различной квалификации. Во втором направлении рассматривались биомеханические и статистические параметры пространственно-временной структуры одноопорной, двухопорной фаз метания молота и ритмической организации структурных компонентов. Биомеханика поворотов системы «молот -спортсмен». Анализ временных характеристик кинематических структур вращательного режима биомеханической системы «молот - спортсмен» после предварительного раскручивания молота и входа спортсмена в поворот выявил типичные закономерности, определяющие биомеханику рациональной временной организации поворотов биомеханической системы «молот -спортсмен». На рис. 1 приведены количественные данные продолжительности выполнения поворотов системы «молот - спортсмен», включающие как одноопор-ную, так и двухопорную фазы метания спортивного снаряда. 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 □ Высокой квалификации СШ Средней квалификации а PQ 0,62 0,50 0,50 0,40 0,64 0,78 0,64 0,51 Поворот 1 Поворот 2 Поворот 3 Поворот 4 Рис. 1. Время выполнения поворотов системы «молот - спортсмен» у метателей высокой и средней квалификации Формульное выражение, связывающее длительность (Y) выполнения поворота с его номером (л), в кинематических структурах вращательного типа «молот-спортсмен» у атлетов высокой квалификации имеет вид Y = -0,0079л3 + 0,0962л2 - 0,3625л + 0,9117. (1) Аналогичной математической структурой определяется длительность выполнения поворотов у спортсменов средней квалификации: Y = 0,0302л3 - 0,1572л2 + 0,097л + 0,8089. (2) Изменения среднего времени поворотов системы «молот - спортсмен» показано на рис. 2. 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 □ Высокой квалификации Ш1 Средней квалификации Поворот 1 Поворот 2 Поворот 3 Поворот 4 Рис. 2. Среднее время выполнения поворотов метателями молота высокой и средней квалификации а PQ Длительность выполнения поворотов (см. рис. 2) и дальность полета молота в группе спортсменов высокой квалификации имеют слабую корреляционную связь, численные значения которой для каждого поворота соответственно равны: первый поворот - r = 0,01; второй поворот - r = -0,42; третий поворот - r = -0,36; 4-й поворот - r = -0,07. В группе атлетов средней квалификации рассматриваемые показатели соответственно равны -0,61; 0,18; -0,08; -0,35. Здесь только в первом повороте проявляется значимая обратная корреляционная связь между временем его выполнения и дальностью полета молота (r = -0,61). В остальных поворотах такой значимой связи нет. Отсюда следует логический вывод о том, что круговая скорость системы «молот - спортсмен» не оказывает сильного влияния на дальность полета молота, что противоречит законам механики. Следовательно, статистические параметры рассматриваемого соревновательного упражнения в данном случае не являются надежными информативными показателями и не отражают объективно взаимосвязь между скоростью вращения молота и дальностью его полета. Сравнивая фазы метания молота по длительности их выполнения между спортсменами высокой и средней квалификации, отметим, что они имеют статистически достоверные отличия в первом, втором и четвертом поворотах. Так, в первом вращении биомеханической системы «молот - спортсмен» t-критерий Стьюдента равен 4,90 (Р < 0,05); во втором - 4,22 (Р < 0,05); в четвертом -2,79 (Р < 0,05); в третьем - 1,11 (Р > 0,05). Следовательно, длительность выполнения только третьего поворота не имеет достоверных различий у спортсменов высокой и средней квалификации. Отклонения от среднестатистического показателя времени выполнения поворотов у спортсменов высокой квалификации можно представить в виде верхней (Ymax) и нижней (Ymin) границ коридора (рис. 3), представляющего диапазон отклонений, и описать уравнениями: Ymax= 0,0355л2 - 0,2252л + 0,9464, (3) Ymin = 0,0382л2 - 0,2354л + 0,7106. (4) В рамках модельных характеристик длительности поворотов (рис. 3) возможны отклонения по времени их выполнения, не приводящие к серьезным искажениям техники метания и выступающие в качестве критериев рациональной организации временной структуры движений. 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 о « S (D а И •— _ - - _ 1шал '— Y ---" 1111111 12 3 4 Номер поворота Рис. 3. Модельные характеристики длительности поворотов у спортсменов высокой квалификации: верхняя (Ymax) и нижняя (УщП) границы возможного отклонения от средних параметров Сравнительный анализ свидетельствует о том, что спортсмены средней квалификации затрачивают больше времени на выполнение всех четырех поворотов (см. рис. 1). У спортсменов высокой квалификации суммарное время четырех поворотов составляет 2,13 с, у метателей молота средней квалификации - 2,51 с, или на 18% больше. Отметим нарастающий характер длительности двух фаз с первого по третий повороты и существенный спад в четвертом повороте (рис. 4). 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 — — □ Высокой — в 1 2 в 2 в со в со в 4 в 4 в — квалификации - 1п о 1 о оо в о оо в о со в о со в о ч. ^ в о -Э в о - □ Средней квалификации 1 2 3 4 Номер поворота Рис. 4. Отношение длительности в различных поворотах одноопор-ной (оп1) и двухопорной (дп2) фаз метания молота у спортсменов высокой и средней квалификации Для спортсменов средней квалификации характерно: - неярко выраженное нарастание отношения длительности одноопорной фазы к двухопорной от первого к третьему повороту; - отсутствие резкого спада в четвертом повороте. Полученные данные свидетельствуют: - о более размытой и неточной дифференцировке пространственно-временных соотношений у спортсменов, не достигших технического совершенства; - о более акцентированной и активной работе в двухопорной фазе спортсменов высокой квалификации, направленной на повышение угловой скорости биомеханической системы «молот -спортсмен»; - о большей продолжительности двухопорной фазы в заключительном повороте и финальном усилии у спортсменов высокой квалификации. Отношение длительности одноопорной фазы к дву-хопорной фазе поворота (Y) у спортсменов высокой квалификации в математической форме имеет вид: Y = -0,0683л3 + 0,399л2 - 0,5803л + 1,0742. (5) Отклонения от среднестатистического показателя отношения длительности одноопорной фазы к дву-хопорной фазе поворота у спортсменов высокой квалификации можно представить в виде верхней (Y^x) и нижней (Ymin) границ коридора. Диапазон отклонения для всех поворотов описывается уравнениями: Ymax = -0,2275л3 + 1,4466л2 - 2,4357л + 2,4545, (6) Ymin = 0,091л3 - 0,6486л2 + 1,2751л - 0,3061. (7) В рамках модельных характеристик отношение длительности одноопорной фазы к двухопорной фазе поворота показано на рис. 5. Для спортсменов средней квалификации характерным является более равномерное изменение отношения длительности одноопорной и двухопорной фаз поворотов в процессе метания молота. 12 3 4 Номер поворота Рис. 5. Отношение длительности одноопорной и двухопорной фаз поворотов у спортсменов высокой (-----) и средней (........) квалификации и граница возможного отклонения (---) от средних параметров 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 По рассматриваемому биомеханическому показателю (рис. 5) спортсмены средней квалификации не выходят за границу технических погрешностей и ошибок и достаточно близки к атлетам высокой квалификации. Скоростные параметры метания молота в сравнительном сопоставлении у спортсменов высокой и средней квалификации использовались при анализе трех биомеханических характеристик: угловой скорости, углового ускорения спортивного снаряда и горизонтальной составляющей линейной скорости общего центра масс (ОЦМ) спортсменов. Начиная со второго структурного компонента метания молота происходит постепенный разрыв между угловой скоростью молота у спортсменов высокой и средней квалификации. К концу третьего поворота разница в угловой скорости молота достигает 2 рад/с, что составляет около 15% от результатов спортсменов высокой квалификации. Таким образом, спортсмены средней квалификации выполняют метание молота по скоростным характеристикам на уровне 85% от результатов спортсменов высокой квалификации. Для спортсменов высокой квалификации характерно наличие глобального максимума по угловому ускорению молота между первым и вторым поворотом метателя, который приближается к отметке 5 рад/с2. У спортсменов средней квалификации такого ярко выраженного глобального максимума углового ускорения молота нет. После завершения второго раскручивания и по окончании третьего поворота максимум углового ускорения молота имеет форму плато, значения которого варьируются в пределах 2,8-3,2 рад/с2. Следовательно, по угловому ускорению молота спортсмены средней квалификации реализуют 6070% от результатов, показанных атлетами высокой квалификации. Если у спортсменов высокой квалификации с каждым последующим поворотом биомеханической системы «молот - спортсмен» отмечается возрастающий характер горизонтальной составляющей линейной скорости ОЦМ, то у атлетов средней квалификации на третьем повороте достигается максимум значения анализируемой биомеханической характеристики с последующим снижением к четвертому повороту. Отмечаемые различия являются довольно существенными, так как в заключительной части четвертого поворота у спортсменов средней квалификации горизонтальная составляющая линейной скорости ОЦМ выходит за границы диапазона, в рамках которого техника метания молота считается эталонной для атлетов групп спортивного совершенствования. Исследование кинематической структуры метания молота у спортсменов различной спортивной квалификации позволило сделать следующие выводы о биомеханических закономерностях построения рациональной техники соревновательного упражнения: 1. Общая тенденция временной организации движений предварительного раскручивания и поворотов молота заключается в уменьшении времени выполнения каждого последующего структурного компонента метания. 2. С приближением к финальному усилию существенно уменьшается диапазон вариативности выполнения отдельных структурных компонентов метания молота по их длительности, и технический «сбой» на любом из них уже невозможно компенсировать в дальнейших поворотах. 3. Верхнюю и нижнюю границы воронки вариативности структурных компонентов длительности метания молота можно описывать математическими уравнениями, что позволяет определять оптимальные параметры длительности поворотов. 4. Выявлено, что выполнение технических действий метателя в границах воронки вариативности не ведет к техническому нарушению системы движений. 5. Функциональная модель временного ритма структурных компонентов вращательных движений биомеханической системы «молот - спортсмен» в математическом описании имеет вид полиномиальной зависимости. 6. С первого по третий поворот биомеханической системы «молот - спортсмен» отмечается нарастающий характер длительности отношения одноопорной фазы к двухопорной и существенный спад в четвертом повороте, что является характерным для спортсменов высокой квалификации. 7. Большая длительность выполнения поворотов биомеханической системы «молот - спортсмен» приводит к потере линейной скорости вылета молота. У спортсменов высокой квалификации суммарное время четырех поворотов составляет 2,13 с, у метателей молота средней квалификации - 2,51 с, или на 18% больше.

Скачать электронную версию публикации