Цель биомеханических исследований конспект для студентов
план-конспект занятия по физкультуре по теме

Цель биомеханических исследований - создание спортивного инвентаря и техники (велосипеды, лодки, весла, спортивная обувь и многое другое), разработка техники движений в том или ином виде спорта, а также профилактика и лечение травм и т. д.

^ Измерение гибкости позвоночника. Гибкостью называется способность выполнять движения с большой амплитудой. Мерой гибкости является максимум амплитуды движений. Различают активную и пассивную гибкость. Активная выполняется самим испытуемым, пассивная - под влиянием внешней силы. Гибкость зависит от состояния суставов, эластичности (растяжимости) связок, мышц, возраста, температуры окружающей среды, биоритмов, времени суток и др. Обычно гибкость определяется по способности человека наклониться вперед, стоя на простейшем устройстве. Перемещающаяся планка, на которой в сантиметрах нанесены деления, показывает уровень гибкости.

 Для исследования вестибулярного аппарата проводят специальные координационные пробы и пробы с вращением: вращение в кресле Барани, проба Ромберга и др. От состояния вестибулярного анализатора в большой мере зависит ориентирование в пространстве, а также устойчивость тела. Это особенно важно в некоторых сложных видах спорта (акробатика, гимнастика, батут, прыжки в воду, фигурное катание и др.).

^ Проба Ромберга. Тест для определения изменения проприорецепции. Проба Ромберга проводится в четырех режимах при постепенном уменьшении площади опоры. Во всех случаях руки у обследуемого подняты вперед, пальцы разведены и глаза закрыты. По секундомеру засекается время сохранения равновесия в течение 15 с. При этом фиксируются все изменения - пошатывание тела, дрожание рук или век (тремор).

^ Тест Яроцкого. Тест позволяет определить порог чувствительности вестибулярного анализатора. Тест выполняется в положении стоя с закрытыми глазами, при этом спортсмен по команде начинает вращательные движения головой в быстром темпе. Фиксируется время вращения головой до потери спортсменом равновесия. У здоровых людей время сохранения равновесия в среднем 28 с, у тренированных спортсменов - 90 с и более, особенно у тех, кто занимается акробатикой, гимнастикой, прыжками в воду и др.

^ Исследование мышечной силы. Функциональные возможности опорно-двигательного аппарата (ОДА) в значительной степени зависят от состояния мышц. Для определения мышечной силы используют динамометры, тонусометры, электромиграфию и др.

 Для определения силы кисти обычно используют динамометр Коллена. Силу разгибателей туловища измеряют с помощью станового динамометра. Для измерения силы мышц плеча и плечевого пояса, разгибателей бедра и голени, а также сгибателей туловища используют универсальные динамометрические установки.

 Мужчины достигают максимума изометрической силы в возрасте около 30 лет, потом сила уменьшается. Этот процесс идет быстрее в крупных мышцах нижних конечностей и туловища. Сила рук сохраняется дольше.

^ Локомоции организма – одно из проявлений жизнедеятельности, обеспечивающие возможность активного взаимодействия с окружающей средой.

Локомоции – совокупность согласованных движений человека (животных), вызывающих активное перемещение в пространстве, что является важнейшим приспособлением к разнообразным условиям среды обитания.

 К локомоциям человека относят ходьбу, бег, прыжки, плавание. Каждый вид локомоций имеет множество разновидностей. ^ Так, например, различают ходьбу обычную и спортивную: бег на короткие, средние, длинные дистанции и т.д.

 Локомоции представляют собой результат сокращения скелетных мышц, обеспечивающих поддержание позы, перемещение отдельных частей тела или всего тела в пространстве. Локомоции человека контролируются ЦНС, которая направляет деятельность органов движения на выполнение определенной задачи, реализуемой в последовательных мышечных сокращениях. Эту форму двигательной активности называют произвольными (сознательными) движениями, а согласованную деятельность мышечных групп при осуществлении двигательного акта – координацией движений.

 Двигательные реакции: простые (одергивание руки при прикосновении к горячему), сложные (серия последовательных движений, направленных на решение двигательных задач – ходьба, бег, плавание). В формировании произвольных двигательных реакций участвуют все уровни нервной системы (спинной мозг, образования головного мозга, периферические нервы) и ОДА.

^ Энергетика локомоций. Энергетический обмен осуществляется в результате преобразования питательных веществ в энергию. Энергия используется для обеспечения функции мышц. Интенсивность энергопродукции организма в целом зависит от количества выделенной энергии (внешняя работа, тепло) и от количества запасенной энергии (депонирование питательных веществ) в единицу времени: общее количество выработанной энергии – это сумма внешней работы, тепловых потерь и запасенной энергии.

 Энергетический обмен выражается в килокалориях на единицу времени. Однако в Международной системе единиц (СИ) в качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж): 1 Дж = 1 Вт. 1 секунда = 2,39 х 10-4 ккал; 1 ккал = 4187 Дж = 4, 187 кДж.

 Работа, выполняемая мышцами в определенный отрезок времени, соответствует изменению механической энергии тела, которая, в свою очередь, состоит из кинетической и потенциальной энергии тела. Кинетическую и потенциальную энергию при расчете определяют приблизительно по кинематике тела или по движению общего центра тяжести (ОЦТ) тела.

^ Развитие двигательной активности и координации движений. Новорожденные – эти процессы несовершенны, набор движений ограничен и носит безусловно-рефлекторный характер. Выражен плавательный рефлекс (максимально к 40 дню, держится на воде 10-15 минут). В дальнейшем безусловные рефлексы угасают и формируются различные двигательные навыки. В первые недели жизни появляются условные рефлексы, еще неустойчивые и слабые. К 2 месяца ребенок поднимает и долго держит голову, к 3 месяцам развивается направленное движение рук к предмету (оканчивается к 6 месяцам). К этому возрасту развиваются движения перевертывания со спины на бок, на живот и с живота на спину. К 6 месяцам ребенок начинает ползать, к 10-12 месяцам – ходить.

^ Ранее детство, первое детство. Естественные локомоции (ходьба, бег, лазание, прыжки) и их координация формируются у детей от 2 до 5 лет. К 5 годам ребенку доступны сложные и разнообразные движения. В этом возрасте ребенок осваивает движения, связанные с развитием мелкой моторики. Большое значение имеют занятие гимнастикой, играми. Но координационные механизмы в этом возрасте еще несовершенны. К 6-7 годам увеличивается сила мышц разгибателей туловища, бедра и голени. Важнейшим в формировании двигательных факторов является ходьба, игры, бег в сочетании с ходьбой, прыжки.

 Формирование координационных механизмов движений заканчивается к подростковому возрасту (при систематических тренировках). В старшем школьном возрасте пропорции тела уже приближаются к показателям взрослых. К 14-16 годам появляются зоны окостенения в эпифизарных хрящах, в межпозвоночных дисках. В 16 лет замедляется рост у девушек, а у юношей – в 17-18 лет.

 В период от 8 до 12 лет продолжается совершенствование двигательных навыков, особенно в беге, ходьбе, прыжках, метании, гимнастике и акробатических упражнениях. Вместе с тем, у школьников увеличивается время вынужденной неподвижности (гиподинамия) и растет влияние статического напряжения. В это время двигательная активность является важным фактором сохранения здоровья.

^ Развитие быстроты. Под быстротой понимают двигательные действия, выполняемые за минимальный отрезок времени. Быстрота зависит от скорости мышечных сокращений. Мощности мобилизации химической энергии в мышечном волокне и ее превращении в механическую энергию сокращения.

 Наибольший эффект в развитии быстроты достигается в возрасте от 8 до 16 лет. Быстрота развивается с помощью упражнений, выполняемых в максимально быстром темпе. К таким упражнениям относятся:

 бег на короткие дистанции (20 – 30 – 50 метров);

 прыжки в длину, высоту, прыжки с места, прыжки – подскоки на ровном месте и в горку;

 метание;

 «боксирование» с гантелями в руках (5-10 секунд)

Развитие ловкости. Ловкость – способность быстро овладевать новыми движениями и перестраивать двигательную деятельность в соответствии с требованиями внезапно меняющейся обстановки. Ее критериями служат координация и точность движений.

 Для развития ловкости используют спортивные игры, борьбу, спортивную гимнастику. Развитие ловкости связано с возрастом, полом и типом телосложения.

^ Развитие выносливости. Выносливость – способность человека выполнять работу длительное время без снижения работоспособности. Основным фактором, лимитирующим продолжение работы, является утомление. Раннее наступление утомления свидетельствует о недостаточном развитии выносливости. Более позднее развитие утомления - следствие повышения уровня развития выносливости.

 Различают общую и специальную выносливость. Общая выносливость приобретается при разносторонней физической подготовке, но обязательно должны включаться тренировки (бег по пересеченной местности, ходьба на лыжах).

 Выносливость имеет специфические особенности в определенном виде спорта. Например, легкоатлеты – стайеры (лыжники-гонщики) обладают значительно большей выносливостью в беге на длинные дистанции, чем тяжелоатлеты и борцы. В то же время легкоатлеты в подъеме тяжестей менее выносливы. Мышечная деятельность легкоатлетов происходит в аэробном режиме, а у тяжелоатлетов – в близких к анаэробным условиям.

^ Развитие гибкости. Гибкость (подвижность суставов) – определяют как способность человека выполнять движения с большей или меньшей по величине предельной амплитудой. Если доступна большая амплитуда движений, значит мышцы-антагонисты легко растягиваются и оказывают меньшее сопротивление мощным агонистам, сокращение которых обеспечивает выполнение упражнений. Отмечено, что с ростом мышечной силы значительно уменьшается подвижность в суставах. Кроме того, на гибкость влияет генетическая предрасположенность к гибкости, к ее развитию. Не у всех можно развивать гибкость. В связи с этим, при отборе в спортивные секции используют тест на гибкость.

^ Биомеханика различных видов спорта

Плавание. При плавании в движение вовлекаются все части тела. Биомеханика плавания связана с тем, что силы, тормозящие продвижение, значительны, переменны и действуют непрерывно. «Опора» на воду создается во время гребковых движений и остается переменной по величине.

 Спортивное плавание включает 4 вида: вольный стиль, плавание на спине, брасс, баттерфляй.

^ Энергетика пловца. Когда человек плывет, он сообщает некоторое количество энергии воде, чтобы продвинуться в ней. Это создает волну, которая, в конечном счете потеряет свою сообщенную ей энергию в виде тепла, и поверхность воды снова станет спокойной. Затраченная таким образом при плавании энергия представляет собой совершенную работу и тепло, потерянное телом пловца.

^ Лыжный спорт. На лыжных гонках происходит сочетание свободного скольжения, отталкивания лыжами и палками от снега, маховых движений рук и ног и броска (перемещения) тела вперед и вверх. Основой лыжной техники является переменный шаг с постановкой палок при каждом шаге. Он способствует нормальному бегу, который переходит в ритмичное скольжение. Отталкивание всегда начинается тогда, когда ноги находятся приблизительно рядом.

Прыжки. При прыжках обе ноги после сгибания в главных суставах (тазобедренном, коленных и голеностопных) выпрямляются быстрым и сильным сокращением разгибателей и отрываются от земли толчком, который передается телу.

^ Прыжки в длину с разбега. Чем быстрее человек бежит, тем дальше он может прыгнуть. Кинетическая энергия бега может также использоваться при прыжках в высоту (на этом основаны прыжки с шестом). Когда прыжок осуществляется с места, каждая из участвующих при этом мышц сокращается только один раз. Максимальная сила, развиваемая мышцей, пропорциональна площади ее поперечного сечения. Возможное укорочение мышцы пропорционально ее длине. Следовательно, работа, которую может совершить мышца при одном сокращении, пропорциональна произведению ее длины на площадь поперечного сечения (ее объему).

Прыжки в воду. Эти прыжки относятся к технико-композиционным видам спорта и включают в себя прыжки с трамплина и с вышки. Главным элементом техники прыжка с трамплина и вышки является разбег, толчок, фаза полета и вход в воду. Выполнение прыжка зависит от толчка. Направлением толчка определяется траектория полета, которую спортсмен не может изменить в фазе полета.