MĀCĪBU GRĀMATA UNIVERSITĀTIEM.

UN. DUBROVSKIS, V.N. FEDOROVA

Maskava

Recenzenti:

Bioloģijas zinātņu doktors, profesors A.G. Maksīne; Tehnisko zinātņu doktors, profesors V.D. Kovaļovs;

Medicīnas zinātņu kandidāts, PSRS Valsts prēmijas laureāts

I.L. Badnin

Mākslinieka veidoti zīmējumi N.M. Zamešajeva

Dubrovskis V.I., Fedorova V.N.

Biomehānika: mācību grāmata. vidējam un augstākam skolas, iestādes. M.: Izdevniecība VLADOS-PRESS, 2003. 672 lpp.: ill. ISBN 5-305-00101-3.

Mācību grāmata ir uzrakstīta saskaņā ar jauna programma studējot biomehāniku augstskolās. Liela uzmanība tiek pievērsta produktu izmantošanas biomehāniskajam pamatojumam fiziskā kultūra un sports, izmantojot dažādu sporta veidu piemēru. Tiek atspoguļotas mūsdienīgas pieejas dažādu fizisko un klimatisko faktoru ietekmes uz sportista tehniku ​​novērtēšanā, sniegtas dažādu sporta veidu biomehāniskās īpašības. Sekcijas par medicīnisko biomehāniku tiek prezentētas pirmo reizi, sportistu invalīdu biomehānika, pārvietošanās biomehāniskā kontrole u.c.

Mācību grāmata ir adresēta universitāšu fiziskās audzināšanas nodaļu, fiziskās audzināšanas institūtu un medicīnas augstskolu studentiem, kā arī treneriem, sporta ārstiem, rehabilitācijas speciālistiem, kas iesaistīti sportistu treniņu, ārstēšanas un rehabilitācijas izstrādē un prognozēšanā un citiem speciālistiem.

© V.I. Dubrovskis, V.N. Fedorova, 2003 © VLADOS-PRESS Izdevniecība, 2003 © Sērijas vāka dizains. ISBN 5-305-00101-3 “Izdevniecība VLADOS-PRESS”, 2003.g.

PRIEKŠVĀRDS

Jebkura cilvēka zināšanu nozare, ieskaitot tādu disciplīnu kā biomehānika, darbojas ar noteiktu sākotnējo definīciju, jēdzienu un hipotēžu kopumu. No vienas puses, tiek izmantotas pamata definīcijas no matemātikas, fizikas un vispārējās mehānikas. Savukārt biomehānikas pamatā ir eksperimentālo pētījumu dati, no kuriem svarīgākie ir dažāda veida cilvēka motoriskās aktivitātes novērtējums un to kontrole; biomehānisko sistēmu īpašību noteikšana pie dažādām deformācijas metodēm; iegūtos rezultātus medicīnisko un bioloģisko problēmu risināšanā.

Biomehānika ir dažādu zinātņu krustpunktā: medicīna, fizika, matemātika, fizioloģija, biofizika, iesaistot dažādus savas jomas speciālistus, piemēram, inženierus, dizainerus, tehnologus, programmētājus u.c.

Sporta biomehānika kā akadēmiska disciplīna pēta, kā cilvēks kustas izpildes procesā fiziski vingrinājumi, sacensību laikā, un individuālā sporta inventāra pārvietošanās.

Būtiski iekšā mūsdienu sporta veidi un fiziskajai kultūrai tiek piešķirta mehāniskā izturība, balsta un kustību aparāta audu stabilitāte muskuļu un skeleta sistēma, orgānu, audu atkārtotai fiziskai slodzei, īpaši trenējoties ekstremāli apstākļi(vidēji kalni, augsts mitrums, zema un augsta temperatūra, hipotermija, bioritmu izmaiņas), ņemot vērā cilvēka ķermeņa uzbūvi, vecumu, dzimumu un funkcionālo stāvokli. Visus šos datus var izmantot, lai uzlabotu noteiktu vingrinājumu veikšanas metodiku un tehniku ​​un apmācības sistēmas, kā arī inventāra, aprīkojuma un citu faktoru uzlabošanā.

Fiziskā kultūra un sports mūsu valstī pēdējā desmitgadē ir zaudējuši savu ietekmi. Tas nekādi neuzlabo cilvēku veselību. Tas ietekmē arī spēju izturēt negatīvus vides faktorus.

Sporta nozīme visos laikos ir bijusi nozīmīga priekšlaicīgas novecošanas novēršanā, atjaunošanā funkcionalitāteķermenis pēc slimības un traumas.

Attīstoties zinātnei, medicīna aktīvi īsteno savus sasniegumus, izstrādā jaunas ārstēšanas metodes, novērtē to efektivitāti, jaunas diagnostikas metodes. Tas savukārt bagātina sporta medicīnu un fizisko audzināšanu. Šī mācību grāmata piedāvā zināšanas par daudzu jautājumu fiziskajiem pamatiem. sporta medicīna, kas nepieciešami fiziskās audzināšanas skolotājam, trenerim, sporta ārstam, masāžas terapeitam. Šīs zināšanas ir ne mazāk svarīgas kā zināšanas par apmācības procesa pamatiem. Atkarībā no tā, kā tiek saprasta konkrētas sporta medicīnas jomas fiziskā būtība, saistībā ar medicīniskie aspekti iespējams prognozēt un dozēt veselības (ārstniecisko) efektu, kā arī sportisko sasniegumu līmeni.

Ārstnieciskajā fiziskajā kultūrā tiek izmantoti dažādi fiziskie vingrinājumi, kas tiek īstenoti vienā vai otrā sporta veidā.

Šī mācību grāmata, salīdzinot ar iepriekš publicētajām, ir pirmā sporta biomehānikai, kurā sniegts materiāls, kas parāda fundamentālās fizikas likumu pielietojumu daudzās konkrētās šīs disciplīnas jomās. Tiek aplūkoti šādi jautājumi: kinemātika, materiāla punkta dinamika, translācijas kustības dinamika, spēku veidi dabā, rotācijas kustības dinamika, neinerciālās atskaites sistēmas, saglabāšanas likumi, mehāniskās vibrācijas, mehāniskās īpašības. Tiek prezentēta liela sadaļa, kas parāda dažādu faktoru (mehānisko, skaņas, elektromagnētisko, starojuma, termisko) ietekmes fizisko pamatu, kuru fiziskās būtības izpratne ir absolūti nepieciešama daudzu sporta medicīnas problēmu racionālai risināšanai.

Profesors V.I. Dubrovskis un profesors V.N. Fjodorovs papildus fiziskajā izglītībā un sportā iesaistīto cilvēku uzraudzības biomehāniskajām metodēm iepazīstināja ar biomehāniskiem rādītājiem normālos apstākļos un patoloģijā (skeleta-muskuļu sistēmas traumas un slimības).aparāti, noguruma laikā utt.), kā arī treniņu laikā ekstremālos apstākļos, sportistiem invalīdiem u.c.

Daudzus jautājumus autori aplūko, ņemot vērā sporta attīstību augstākie sasniegumi, ratiņkrēslu sports, biomehānika sporta traumas, dažādi vecuma attīstības periodi, ņemot vērā ķermeņa uzbūvi un noteiktu vingrinājumu izpildes tehniku ​​dažādos sporta veidos.

Grāmatā parādīti galvenie virzieni biomehānikas izmantošanas attīstībā modernas metodes vadība: stacionāra un tālvadības pults; attīstību modernās tehnoloģijas inventārs, aprīkojums; paņēmieni fizisko vingrinājumu veikšanai dažādos sporta veidos; uzraudzīt sportistu invalīdu vingrinājumu izpildi; muskuļu un skeleta sistēmas traumu un slimību biomehāniskā kontrole u.c.

Būtībā katrā mācību grāmatas nodaļā autori uzsver, ka sportistam, lai sekmīgi veiktu sacensībās, ir jābūt racionālai vingrinājuma izpildes tehnikai, izprotot tā medicīnisko un fizisko būtību, jābūt aprīkotam ar modernu aprīkojumu, sporta inventāru, jābūt labi sagatavotam funkcionāli un veselīgam.

Īpaša vieta mācību grāmatā atvēlēta intensīvas fiziskās slodzes ietekmei uz strukturālām (morfoloģiskām) izmaiņām balsta un kustību aparāta audos, īpaši, ja fizisko vingrinājumu izpildes tehnika un tās korekcijas metodes ir nepilnīgas. Ir atzīmēts, ka muskuļu un skeleta audu reakcija uz fizisko aktivitāti lielā mērā ir atkarīga no vingrojumu tehnikas, ķermeņa uzbūves, vecuma, funkcionālā stāvokļa, klimatiskajiem un ģeogrāfiskajiem faktoriem u.c.

Autori lielu uzmanību pievērš matemātisko un fizisko modeļu izmantošanas iespējām abiem dažādi vingrinājumi, kā arī atsevišķām cilvēka ķermeņa zonām un sistēmām, jo ​​īpaši sportista, kā arī organismam kopumā, lai prognozētu organisma reakcijas uz fiziskām aktivitātēm un dažādiem nelabvēlīgiem vides faktoriem. Ķermeņa tips un vecums ir svarīgi, lai aprēķinātu un novērtētu šīs ietekmes panesamības robežas, ņemot vērā dažādus papildu faktorus.

Mūsu valstī un ārzemēs joprojām nav mācību grāmatas, kas sistematizētu materiālus gan par sporta biomehānikas teorētiskajiem fizikālajiem un matemātiskajiem pamatiem, gan par biomehāniku normālos apstākļos un patoloģijā, ņemot vērā vecumu, dzimumu, ķermeņa uzbūvi. fiziskajā izglītībā un sportā iesaistīto personu funkcionālais stāvoklis. Tas ir īpaši svarīgi, spēlējot elitāros sporta veidus, kur prasības vingrinājumu veikšanas tehnikai ir izņēmuma kārtā, un mazākās novirzes izraisa traumas, dažreiz invaliditāti un sporta rezultātu samazināšanos.

Mācību grāmata “Biomehānika” atbilst mūsdienu prasībām medicīnas un bioloģisko disciplīnu mācību grāmatām, vienota pedagoģijas, medicīnas augstskolām un fiziskās audzināšanas institūtiem.

Liels skaits informācijas tabulu, attēlu, diagrammu, vienots un pārskatāms materiāla sadalījums pēc struktūras katrā nodaļā, izceltas lakoniskas definīcijas padara prezentēto materiālu ļoti vizuālu, interesantu, viegli uztveramu un iegaumējamu.

Šī mācību grāmata ļaus skolēniem, treneriem, ārstiem, vingrošanas terapijas metodiķiem, fiziskās audzināšanas skolotājiem labāk izprast sporta biomehānikas, sporta medicīnas, fizikālās terapijas pamatus, līdz ar to veiksmīgi un aktīvi izmantot tos savā darbā. Šo mācību grāmatu var ieteikt lietišķās mehānikas ekspertiem, kas specializējas biomehānikā.

Permas Valsts tehniskās universitātes Teorētiskās mehānikas katedras vadītājs,

Tehnisko zinātņu doktors, profesors, godātais zinātnieks Krievijas Federācija

Yu.I. Ņašins

IEVADS

Cilvēka kustību biomehānika ir daļa no vispārīgākas disciplīnas, ko īsi sauc par "biomehāniku".

Biomehānika ir biofizikas nozare, kas pēta dzīva organisma audu, orgānu un sistēmu mehāniskās īpašības un dzīvības procesus pavadošās mehāniskās parādības. Izmantojot teorētiskās un lietišķās mehānikas metodes, šī zinātne pēta ķermeņa strukturālo elementu deformācijas, šķidrumu un gāzu plūsmu dzīvā organismā, ķermeņa daļu kustību telpā, kustību stabilitāti un vadāmību un citus jautājumus. pieejama šīm metodēm. Pamatojoties uz šiem pētījumiem, var apkopot ķermeņa orgānu un sistēmu biomehāniskos raksturlielumus, kuru zināšanas ir svarīgākais priekšnoteikums regulējošo procesu izpētei. Biomehānisko raksturlielumu ņemšana vērā ļauj izdarīt pieņēmumus par fizioloģiskās funkcijas kontrolējošo sistēmu struktūru. Vēl nesen galvenie pētījumi biomehānikas jomā bija saistīti ar cilvēku un dzīvnieku kustību izpēti. Tomēr šīs zinātnes pielietojuma joma pakāpeniski paplašinās; tagad tas ietver arī elpošanas sistēmas, asinsrites sistēmas, specializēto receptoru uc izpēti. Interesanti dati iegūti, pētot elastīgo un neelastīgo pretestību krūtis, gāzes kustības cauri Elpceļi. Tiek mēģināts vispārināt asins kustības analīzi no kontinuuma mehānikas viedokļa, jo īpaši tiek pētītas asinsvadu sienas elastīgās vibrācijas. Ir arī pierādīts, ka no mehāniskā viedokļa asinsvadu sistēmas struktūra ir optimāla tās transporta funkciju veikšanai. Reoloģiskie pētījumi biomehānikā ir atklājuši specifisku deformācijudaudzu ķermeņa audu īpašības: spriegumu un deformāciju saistību eksponenciāla nelinearitāte, būtiska atkarība no laika uc Iegūtās zināšanas par audu deformācijas īpašībām palīdz atrisināt dažas praktiskas problēmas, jo īpaši tās tiek izmantotas iekšējo protēžu izveidē. (vārstuļi, mākslīgā sirds, asinsvadi utt.). Cilvēka kustību pētījumos īpaši auglīgi tiek izmantota klasiskā cietvielu mehānika. Biomehānika bieži tiek saprasta tieši kā šis pielietojums. Pētot kustības, biomehānika izmanto datus no antropometrijas, anatomijas, nervu un muskuļu sistēmu fizioloģijas un citām bioloģiskām disciplīnām. Tāpēc bieži, iespējams, iekšā izglītības nolūkos, muskuļu un skeleta sistēmas biomehānika ietver tās funkcionālo anatomiju un dažreiz arī neiromuskulārās sistēmas fizioloģiju, nosaucot šo asociāciju kinezioloģija.

Kontroles ietekmju skaits neiromuskulārajā sistēmā ir milzīgs. Tomēr neiromuskulārajai sistēmai ir pārsteidzoša uzticamība un plašas kompensācijas iespējas, spēja ne tikai atkārtot vienus un tos pašus standarta kustību kopumus (sinerģiju) atkal un atkal, bet arī veikt standarta brīvprātīgas kustības, kuru mērķis ir sasniegt noteiktus mērķus. Papildus spējai organizēt un aktīvi apgūt nepieciešamās kustības, neiromuskulārā sistēma nodrošina spēju pielāgoties strauji mainīgajiem vides un ķermeņa iekšējiem apstākļiem, mainot ierastās darbības saistībā ar šiem apstākļiem. Šai mainīgumam ir ne tikai pasīvs raksturs, bet tai piemīt nervu sistēmas aktīvas meklēšanas iezīmes, kad tā sasniedz vislabāko noteikto uzdevumu risinājumu. Uzskaitītās nervu sistēmas spējas nodrošina informācijas apstrāde par kustībām tajā, kas nonāk caur sensorās aferentācijas veidotiem atgriezeniskās saites savienojumiem. Neiromuskulārās sistēmas darbība atspoguļojas kustību temporālajā, kinemātiskajā un dinamiskajā struktūrā. Pateicoties šai refleksijai, kļūst iespējams, novērojot mehāniku, iegūt informāciju par kustību regulējumu un tās traucējumiem. Šo iespēju plaši izmanto slimību diagnostikā, neirofizioloģiskos pētījumos, izmantojot īpašus testus, lai uzraudzītu invalīdu, sportistu, astronautu motoriku un treniņu, kā arī vairākos citos gadījumos.

1. nodaļa BIOMEHĀNIKAS ATTĪSTĪBAS VĒSTURE

Biomehānika ir viena no vecākajām bioloģijas nozarēm. Tās pirmsākumi bija Aristoteļa un Galēna darbi, kas veltīti dzīvnieku un cilvēku kustību analīzei. Bet tikai pateicoties viena no izcilākajiem renesanses cilvēkiem Leonardo da Vinči (14521519) darbam, biomehānika spēra nākamo soli. Leonardo īpaši interesēja cilvēka ķermeņa uzbūve (anatomija) saistībā ar kustību. Viņš aprakstīja ķermeņa mehāniku, pārejot no sēdus stāvokļa uz stāvu, ejot uz augšu un uz leju, lecot, un, acīmredzot, sniedza pirmo gaitu aprakstu.

R. Dekarts (15961650) radīja refleksu teorijas pamatu, parādot, ka kustību cēlonis var būt specifisks vides faktors, kas ietekmē maņu orgānus. Tas izskaidroja piespiedu kustību izcelsmi.

Tālāk liela ietekme Biomehānikas attīstību ietekmēja itālis D. Borelli (16081679) - ārsts, matemātiķis, fiziķis. Savā grāmatā “Par dzīvnieku kustībām” viņš būtībā lika pamatus biomehānikai kā zinātnes nozarei. Viņš uzlūkoja cilvēka ķermeni kā mašīnu un mēģināja izskaidrot elpošanu, asins kustību un muskuļu darbību no mehāniskā viedokļa.

Bioloģiskā mehānika kā zinātne par mehānisko kustību bioloģiskajās sistēmās izmanto mehānikas principus kā metodisku aparātu.

Cilvēka mehānikaIr jauna mehānikas nozare, kas pēta mērķtiecīgas cilvēka kustības.

Biomehānika šī ir bioloģijas nozare, kas pēta dzīvo audu, orgānu un organisma mehāniskās īpašības kopumā, kā arī tajos notiekošās mehāniskās parādības (kustību, elpošanas u.c. laikā).

Leonardo DO Vinči I.P. Pavlovs

P.F. Lesgaft N.E. Vvedenskis

Pirmie soļi detalizētā kustību biomehānikas izpētē tika veikti tikai beigās XIX gadsimtiem vācu zinātnieki Brauns un Fišers(V. Braune, O. Fišers), kurš izstrādāja perfektu kustību reģistrēšanas metodi, detalizēti pētīja ekstremitāšu kustību dinamisko pusi un cilvēka vispārējo smaguma centru (GCG) normālas pastaigas laikā.

K.H. Kečejevs (1923) pētīja patoloģisko gaitu biomehāniku, izmantojot Brauna un Fišera tehniku.

P.F. Lesgafts (18371909) radīja fizisko vingrinājumu biomehāniku, kas izstrādāta, pamatojoties uz dinamisko anatomiju. 1877. gadā P.F. Lesgaft sāka lasīt lekcijas par šo tēmu fiziskās audzināšanas kursos. vārdā nosauktajā Fiziskās audzināšanas institūtā. P.F. Lesgaft šis kurss tika iekļauts priekšmetā " fiziskā audzināšana”, un 1927. gadā tas tika sadalīts patstāvīgā priekšmetā ar nosaukumu “kustību teorija”, un 1931. gadā tas tika pārdēvēts par kursu “Fizisko vingrinājumu biomehānika”.

N.A sniedza lielu ieguldījumu zināšanās par kustību regulēšanas līmeņu mijiedarbību. Bernsteins (1880.1968.). Viņš sniedza teorētisko bāzi kustību kontroles procesiem no lielo sistēmu vispārējās teorijas viedokļa. Pētījums, ko veica N.A. Bernsteins ļāva izveidot ārkārtīgi svarīgu kustības kontroles principu, kas mūsdienās ir vispāratzīts. Neirofizioloģiskie jēdzieni N.A. Bernsteins kalpoja par pamatu mūsdienu cilvēka kustību biomehānikas teorijas veidošanai.

Idejas N.M. Sečenovs par kustību kontroles reflekso raksturu, izmantojot jutīgus signālus, tika izstrādāts N.A. teorijā. Bernsteins par vadības procesu cirkulāro raksturu.

B.C. Gurfinkel et al. (1965) klīniski apstiprināja šo virzienu un identificēja sinerģijas principu darba organizācijā skeleta muskuļi regulējot vertikāla poza, un F.A. Severin et al. (1967) ieguva datus par lokomotorisko kustību mugurkaula ģeneratoriem (motoneuroniem). R.Granīts (1955) analizēja kustību regulēšanas mehānismus no neirofizioloģijas viedokļa.

R.Granīts (1973) atzīmēja, ka izejas reakciju organizēšanu galu galā nosaka motoru vienību (MU) mehāniskās īpašības un aktivizācijas procesu īpašā hierarhija, kas ietver lēnus vai ātrus MU, tonizējošus vai fāzes motoneuronus, alfa motoru vai alfa gamma vadību.

UZ. Bernstein A.A. Uhtomskis

VIŅI. Sečenovs A.N. Krestovņikovs

Lielu ieguldījumu sporta biomehānikā sniedza R.G. Osterhoud (1968); T. Duck (1970), R.M. brūns; J.E. domnieks (1971); S. Plagenhoef (1971); C. W. Buchan (1971); Dal Monte u.c. (1973); M.Saito u.c. (1974) un daudzi citi.

Mūsu valstī cilvēka kustību koordinācijas izpēte tiek veikta kopš divdesmitajiem gadiem. XX gadsimtiem. Tika veikti pētījumi par visu cilvēka brīvprātīgo kustību koordinācijas struktūras biomehānisko ainu, lai izveidotu vispārīgus modeļus, kas nosaka gan centrālo regulējumu, gan muskuļu perifērijas darbību šajā vissvarīgākajā dzīves procesā. Kopš trīsdesmitajiem gadiem XX gadsimtā fiziskās audzināšanas institūtos Maskavā (N.A.Bernšteins), Ļeņingradā (E.A.Kotikova,E.G.Kotelņikova),Tbilisi (Ļ.V.Čhaidze), Harkovā (D.D.Donskojs) un Citās pilsētās sāka attīstīties zinātniskais darbs par biomehāniku. 1939. gadā tika izdota E.A. mācību grāmata. Kotikova “Fizisko vingrinājumu biomehānika” un turpmākajos gados mācību grāmatās un mācību līdzekļi sāka iekļaut sadaļu “Biomehāniskais pamatojums sporta aprīkojums dažādos sporta veidos."

No bioloģijas zinātnēm biomehānikā vairāk nekā pārējās izmantoja zinātniskos datus par anatomiju un fizioloģiju. Turpmākajos gados dinamiskajai anatomijai, fizikai un fizioloģijai, īpaši I. P. nervisma doktrīnai, bija liela ietekme uz biomehānikas kā zinātnes veidošanos un attīstību. Pavlovs un par funkcionālajām sistēmām P.K. Anokhina.

N.E. sniedza lielu ieguldījumu kustību sistēmas fizioloģijas izpētē. Vvedenskis (18521922). Viņš veica pētījumus par ierosmes un kavēšanas procesiem nervu un muskuļu audi. Ir bijuši viņa darbi par dzīvo audu un uzbudināmo sistēmu fizioloģisko labilitāti un parabiozi liela vērtība mūsdienu sporta fizioloģijai. Liela vērtība ir arī viņa darbiem par kustību koordināciju.

Saskaņā ar definīciju A.A. Ukhtomsky (18751942), biomehānika pēta, "kā rezultātā kustības un spriedzes mehāniskā enerģija var iegūt darba pielietojumu". Viņš parādīja, ka muskuļu spēks, ja citas lietas ir vienādas, ir atkarīgas no šķērsgriezuma. Jo lielāks ir muskuļa šķērsgriezums, jo vairāk tas spēj pacelt slodzi. A.A. Ukhtomsky atklāja vissvarīgāko fizioloģisko parādību - dominējošo aktivitāti nervu centri, jo īpaši motorisko darbību laikā. Lieliska vieta Viņa darbi skar kustību sistēmas fizioloģijas jautājumus.

Sporta fizioloģijas jautājumus izstrādāja A.N. Krestovikovs (18851955). Tie bija saistīti ar mehānisma noskaidrošanu muskuļu aktivitāte, jo īpaši kustību koordinācija, motoriski kondicionētu refleksu veidošanās, noguruma etioloģija fiziskās aktivitātes laikā un citas fizioloģiskas funkcijas, veicot fiziskus vingrinājumus.

M.F. Ivanitskis (1895–1969) attīstīja funkcionālo (dinamisko) anatomiju saistībā ar fiziskās audzināšanas un sporta uzdevumiem, t.i., noteica anatomijas un fiziskās audzināšanas saistību.

Mūsdienu fizioloģijas panākumi un, pirmkārt, akadēmiķa P.K. Anokhinam tika dota iespēja no funkcionālo sistēmu pozīcijām no jauna paskatīties uz kustību biomehāniku.

Tas viss ļāva apkopot fizioloģiskos datus ar biomehāniskiem pētījumiem un nonākt pie risinājuma svarīgiem jautājumiem kustību biomehānika mūsdienu sporta veidos, elitārajos sporta veidos.

XX vidus gadsimtā zinātnieki ir izveidojuši protēžu roku, ko kontrolē elektriskie signāli, kas nāk no nervu sistēmas. 1957. gadā mūsu valstī tika uzbūvēts rokas (rokas) modelis, kas izpildīja tādas bioelektriskās komandas kā “saspiest un atvilkt”, bet 1964. gadā tika izveidota protēze ar atgriezenisko saiti, t.i., protēze, no kuras nepārtraukti ieplūst centrālās nervu sistēmas informācija par rokas saspiešanas vai atlaišanas spēku, rokas kustības virzienu un līdzīgām pazīmēm.

PC. Anokhin

Amerikāņu speciālisti(E. V. Šrāders et al., 1964) izveidoja kāju protēzi, kas amputēta virs ceļa. Lai panāktu dabisku staigāšanu, tika izveidots ceļa locītavas hidrauliskais modelis. Konstrukcija nodrošina normālu papēža pacelšanu un kāju pagarināšanu nolaupīšanas laikā neatkarīgi no iešanas ātruma.

Straujā sporta attīstība PSRS kalpoja par pamatu sporta biomehānikas attīstībai. Kopš 1958. gada biomehānika ir kļuvusi obligāta visās fiziskās audzināšanas iestādēs akadēmiskā disciplīna, tika izveidotas biomehānikas nodaļas, izstrādātas programmas, izdoti mācību līdzekļi un mācību grāmatas, notika zinātniskās un metodiskās konferences, apmācīti speciālisti.

Kā akadēmisks priekšmets biomehānikai ir vairākas lomas. Pirmkārt, ar tās palīdzību skolēns tiek iepazīstināts ar svarīgākajiem fiziskajiem un matemātiskajiem jēdzieniem, kas nepieciešami ātruma, atgrūšanas leņķu, ķermeņa svara, centrālās gravitācijas atrašanās vietas un tā lomas sporta kustību izpildes tehnikā aprēķināšanai. Otrkārt, šai disciplīnai ir neatkarīgs pielietojums sporta prakse, jo tajā uzrādītā motoriskās aktivitātes sistēma, ņemot vērā vecumu, dzimumu, ķermeņa svaru, ķermeņa uzbūvi, ļauj izstrādāt ieteikumus trenera, fiziskās audzināšanas skolotāja, fiziskās terapijas metodiķa u.c.

Biomehāniskās izpētes rezultātā ir iespējams izveidot jauna veida apavus, sporta aprīkojums, ekipējums un vadības tehnika (velosipēdi, kalnu un tramplīna slēpes, sacīkšu slēpes, airu laivas un daudz kas cits).

Zivju un delfīnu hidrodinamisko īpašību izpēte ļāva izveidot īpašus peldētāju tērpus un mainīt peldēšanas paņēmienus, kas palīdzēja palielināt peldēšanas ātrumu.

Biomehāniku māca augstākās fiziskās izglītības iestādēs daudzās pasaules valstīs. Ir izveidota starptautiska biomehānikas biedrība, notiek konferences, simpoziji, kongresi par biomehāniku. Krievijas Zinātņu akadēmijas Prezidija pakļautībā ir izveidota Biomehānikas problēmu zinātniskā padome ar sekcijām, kas aptver inženierzinātņu, medicīnas un sporta biomehānikas problēmas.

2. nodaļa CILVĒKA ĶERMEŅA TOPOGRĀFIJA. VISPĀRĪGI DATI PAR CILVĒKA ĶERMENI

No mehāniskā viedokļa cilvēka ķermenis ir vislielākās sarežģītības objekts. Tas sastāv no daļām, kuras var uzskatīt par cietām (skeletu) ar augstu precizitātes pakāpi un deformējamiem dobumiem (muskuļiem, asinsvadiem utt.), un šajos dobumos ir šķidras un filtrējamas vides, kurām nav parasto šķidrumu īpašības.

Cilvēka ķermenis kopumā saglabā visiem mugurkaulniekiem raksturīgo struktūru: bipolaritāti (galvas un astes gali), divpusēju simetriju, pāru orgānu pārsvaru, aksiālā skeleta klātbūtni, dažu (reliktu) segmentācijas pazīmju (metamērisma) saglabāšanos utt. (2.1. attēls).

Citas cilvēka ķermeņa morfofunkcionālas pazīmes ir: ļoti daudzfunkcionāla augšējā ekstremitāte; vienmērīga zobu rinda; attīstītas smadzenes; staigāšana stāvus; ilgstoša bērnība utt.

Anatomijā ir pieņemts pētīt cilvēka ķermeni vertikālā stāvoklī ar aizvērtām apakšējām un nolaistām augšējām ekstremitātēm.

Katrā ķermeņa daļā izšķir zonas (2.2. att., a, b) galvas, kakla, rumpja un divus pārus augšējo un apakšējās ekstremitātes(skat. 2.1.,6. att.).

Rīsi. 2.1. Muguras smadzeņu segmentālais dalījums. Pinumu veidošanās no smadzeņu saknēm (a). Orgānu un funkcionālo sistēmu segmentāla inversija (b)

Uz cilvēka ķermeņa ir apzīmēti divi gali: galvaskausa jeb galvaskausa un astes, vai astes, un četras virsmas: vēdera, jeb ventrālā, dorsālā vai dorsālā un divas sānu puses: labā un kreisā (2. att.: 3).

Uz ekstremitātēm attiecībā pret ķermeni nosaka divus galus: proksimālo, t.i., tuvāko un distālo, t.i., attālo (sk. 2.3. att.).

Cirvji un plaknes

Cilvēka ķermenis ir veidots atbilstoši divpusējās simetrijas veidam (to vidusplakne sadala divās simetriskās daļās), un to raksturo iekšēja skeleta klātbūtne. Ķermeņa iekšpusē notiek sadalīšana metamēri, vai segmenti, t.i., pēc uzbūves un attīstības viendabīgi veidojumi, kas atrodas secīgā secībā ķermeņa garenass virzienā (piemēram, muskuļi, nervu segmenti, skriemeļi u.c.); centrālā nervu sistēma atrodas tuvāk ķermeņa muguras virsmai, gremošanas sistēma atrodas tuvāk vēdera virsmai. Tāpat kā visiem zīdītājiem, arī cilvēkiem ir piena dziedzeri un mataina āda, viņu ķermeņa dobums caur diafragmu ir sadalīts krūšu kurvja un vēdera daļā (2.4. att.).

Rīsi. 2.2. Cilvēka ķermeņa zonas:

priekšējā virsma: 7 parietālais reģions; 2 frontālais reģions; 3 orbitālais laukums; 4 mutes zona; 5 zoda zona; b priekšējā kakla zona; 7 sānu kakla zona; 8 atslēgas kaula zona; 9 plaukstas; 10 apakšdelma priekšējā zona; 11 elkoņa kaula priekšējais reģions; 12 pleca aizmugure; 13 paduses reģions; 14 krūšu zona; 15 zemribu reģions; 16 epigastrijā; 17 nabas apvidus; 18 sānu zona vēders; 19 cirkšņa zona; 20 kaunuma zona; 21 augšstilba mediālā zona; 22 augšstilba priekšējā daļa; 23 priekšējā ceļa zona; 24 kājas priekšējā zona; 25 apakšstilba aizmugurējā daļa; 26 priekšējā potītes reģions; 27 muguras pēda; 28 papēža zona; 29 rokas aizmugure; 30 apakšdelms; 31 apakšdelma aizmugurējā daļa; 32 aizmugures elkoņa kaula reģions; 33 aizmugures plecu zona; 34 apakšdelma aizmugurējā daļa; 35 krūšu zona; 36 deltveida reģions; 37 klavipectoral trīsstūris; 38 subclavian fossa; 39 sternocleidomastoid reģions; 40 deguna zona; 41 laika reģions.

Rīsi. 2.3. Daļu relatīvais novietojums cilvēka ķermenī

b aizmugurējā virsma: 1 parietālais reģions; 2 laika reģions; 3 frontālais reģions; 4 orbitālais laukums; 5 zigomātiskais reģions; b vaigu reģions; 7 submandibular trīsstūris; 8 sternocleidomastoid reģions; 9akromiālais reģions; 10 starplāpstiņu reģions; 11 lāpstiņas reģions; 12 deltveida reģions; 13 krūšu kurvja sānu reģions; 14 pleca aizmugure; 15 zemribu reģions; 16 aizmugures elkoņa kaula reģions; 17 apakšdelma aizmugurējā daļa; 18 apakšdelma priekšējā zona; 79 delnas; 20 papēža zona; 21 pēdas zole; 22 pēdas mugura; 23 apakšstilba priekšējā daļa; 24 apakšstilba aizmugurējā daļa; 25 ceļgala aizmugure; 26 aizmugurējā augšstilba zona; 27 anālais reģions; 28 sēžas reģions; 29 sakrālais reģions; 30 sānu vēdera zona; 31 jostasvieta; 32 sublāpstiņu reģions; 33 mugurkaula reģions; 34 aizmugurējā plecu zona; 35 aizmugures elkoņa kaula reģions; 36 aizmugurējais apakšdelms; 37 rokas aizmugure; 38 priekšējā plecu zona; 39 suprascapular reģions; 40 kakla aizmugure; 41 pakauša reģions

Rīsi. 2.4. Ķermeņa dobumi

Rīsi. 2.5. Cilvēka ķermeņa asu un plakņu diagramma:

1 vertikālā (gareniskā) ass;

2 frontālā plakne; 3 horizontālā plakne; 4 šķērsass; 5 sagitālā ass; 6 sagitālā plakne

Lai labāk orientētos detaļu relatīvajā novietojumā cilvēka ķermenī, mēs sākam no dažām pamatplaknēm un virzieniem (2.5. att.). Termini "augšējais", "apakšējais", "priekšējais", "aizmugurējais" attiecas uz vertikālā pozīcija cilvēka ķermenis. Tiek saukta plakne, kas sadala ķermeni vertikālā virzienā divās simetriskās daļās mediāna. Tiek sauktas plaknes, kas ir paralēlas mediānai sagitāls (lat. sagitta bultiņa); tie sadala ķermeni segmentos, kas atrodas virzienā no labās uz kreiso pusi. Tie ir perpendikulāri vidējai plaknei frontāls, i., paralēli pierei(fr. front pieres) plakne; viņi sagriež ķermeni segmentos, kas atrodas virzienā no priekšpuses uz aizmuguri. Perpendikulāri mediānai un frontālajai plaknei ir novilktas horizontāli vai šķērsvirzienā plaknes, kas sadala ķermeni segmentos, kas atrodas viens virs otra. Var novilkt patvaļīgu skaitu sagitālās (izņemot vidējo), frontālās un horizontālās plaknes, t.i., caur jebkuru ķermeņa vai orgāna virsmas punktu.

Terminus “mediāls” un “sānu” lieto, lai apzīmētu ķermeņa daļas attiecībā pret vidusplakni: medialis atrodas tuvāk vidusplaknei, lateralis tālāk no viņas. Šos terminus nevajadzētu jaukt ar terminiem “iekšējais” pagaidu un “ārējais” ārējais, kuras lieto tikai attiecībā pret dobumu sienām. Vārdi "vēders" ventralis, “dorsālais” dorsalis, “labais” deksters, “kreisais” draudīgs, "virspusējs" virspusējs, “dziļš” dziļums nevajag nekādu skaidrojumu. Lai apzīmētu telpiskās attiecības uz ekstremitātēm, termini"proximalis" un "distalis" i., atrodas tuvāk un tālāk no ekstremitātes savienojuma vietas ar rumpi.

Lai noteiktu iekšējo orgānu projekciju, tiek novilkta virkne vertikālu līniju: priekšējā un aizmugurējā mediāna, kas atbilst vidusplaknes griezumiem; labā un kreisā krūšu kaula gar krūšu kaula sānu malām; labais un kreisais midclavicular caur atslēgas kaula vidu; labā un kreisā parasternālā vidū starp krūšu kauli un vidusklavikulu; attiecīgi labā un kreisā priekšējā paduses, paduses dobuma priekšējā mala; labās un kreisās puses paduses vidus, kas izplūst no tāda paša nosaukuma bedrītes dziļuma; labā un kreisā aizmugures paduses bedre, kas atbilst paduses dobuma aizmugurējai malai; labā un kreisā lāpstiņa caur lāpstiņas apakšējo leņķi; labais un kreisais paravertebrāls vidū starp lāpstiņu un aizmugurējo viduslīniju (atbilst šķērsenisko procesu virsotnēm).

Īsa informācija par cilvēka ķermeņa smaguma centru

Cilvēka apakšējo ekstremitāšu funkciju, ja izslēdzam daudzus fiziskus vingrinājumus, nosaka galvenokārt atbalsts (stāvvieta) un kustība (staigāšana, skriešana). AbosŠajā gadījumā apakšējo ekstremitāšu darbību atšķirībā no augšējo ekstremitāšu būtiski ietekmē cilvēka ķermeņa vispārējais smaguma centrs (GC) (2.6. att.).

Rīsi. 2.6. Vispārējā smaguma centra atrašanās vieta dažādiem stāvēšanas veidiem: 1 kad saspringts; 2 ar antropometrisko; 3 klusumā

Daudzās mehānikas problēmās ir ērti un pieņemami uzskatīt ķermeņa masu tā, it kā tā būtu koncentrēta vienā punktā - smaguma centrā (CG). Tā kā mums ir jāanalizē spēki, kas iedarbojas uz cilvēka ķermeni fiziskās slodzes un stāvēšanas (miera stāvoklī) laikā, ir jāzina, kur cilvēkam parasti un patoloģijā (skolioze, koksartroze, cerebrālā trieka, ekstremitāšu amputācija) atrodas CG, utt.).

Vispārējā biomehānikā ir svarīgi pētīt ķermeņa smaguma centra (CG) atrašanās vietu, tā projekciju uz atbalsta laukumu, kā arī telpiskās attiecības starp CG vektoru un dažādām locītavām (2.7. att.). Tas ļauj izpētīt locītavu bloķēšanas iespējas un novērtēt kompensējošās un adaptīvās izmaiņas muskuļu un skeleta sistēmā (MSA). Pieaugušiem vīriešiem (vidēji) GCT atrodas 15 mm aiz ķermeņa priekšējās-apakšējās malas V jostas skriemelis. Sievietēm CG atrodas vidēji 55 mm priekšā no priekšējās apakšējās malas es krustu skriemelis (2.8. att.).

Frontālajā plaknē GCT ir nedaudz nobīdīts pa labi (par 2,6 mm vīriešiem un 1,3 mm sievietēm), t.i., labā kāja aizņem vairākus liela slodze nekā kreisais.

Rīsi. 2.7. Cilvēka stāvoša ķermeņa stāvokļa veidi: 1 antropometriskā pozīcija; 2 mierīga pozīcija; 3 saspringta pozīcija: aplis ar punktu centrā, kas atrodas iegurņa zonā, parāda ķermeņa vispārējā smaguma centra stāvokli; galvas smaguma centra galvas zonas stāvoklī; rokas zonā rokas vispārējā smaguma centra stāvoklis. Melni punkti parāda augšējo un apakšējo ekstremitāšu locītavu šķērseniskās asis, kā arī tas pats atlanto-pakauša locītava

Rīsi. 2.8. Centra atrašanās vieta

smaguma pakāpe (CG): a vīriešiem; b sievietēm

Ķermeņa vispārējo smaguma centru (GCG) veido smaguma centri atsevišķas daļasķermeņi (daļējie smaguma centri) (2.9. att.). Tāpēc, pārvietojot un kustinot ķermeņa daļu masu, kustas arī kopējais smaguma centrs, taču, lai saglabātu līdzsvaru, tā projekcija nedrīkst izstiepties tālāk par atbalsta laukumu.

Rīsi. 2.9. Atsevišķu ķermeņa daļu smaguma centru izvietojums

Rīsi. 2.10. Ķermeņa vispārējā smaguma centra stāvoklis: a vienāda auguma, bet atšķirīgas miesasbūves vīriešiem; lietoti dažāda auguma vīrieši; vīriešiem un sievietēm

Centrālās gravitācijas pozīcijas augstums dažādi cilvēki ievērojami atšķiras atkarībā no vairākiem faktoriem, kas galvenokārt ietver dzimumu, vecumu, ķermeņa tipu utt. (2.10. att.).

Sievietēm BCT parasti ir “nedaudz zemāks nekā vīriešiem (sk. 2.8. att.).

Maziem bērniem ķermeņa smaguma centrs atrodas augstāk nekā pieaugušajiem.

Mainoties ķermeņa daļu relatīvajam stāvoklim, mainās arī tā GCT projekcija (2.11. att.). Tajā pašā laikā mainās arī ķermeņa stabilitāte. Sporta praksē (mācību vingrinājumi un treniņi) un veicot ārstnieciskās vingrošanas vingrinājumus šis jautājums ir ļoti svarīgs, jo ar lielāku ķermeņa stabilitāti ir iespējams veikt kustības ar lielāku amplitūdu, neizjaucot līdzsvaru.

Rīsi. 2.11. Vispārējā smaguma centra pozīcija dažādām ķermeņa pozīcijām

Ķermeņa stabilitāti nosaka atbalsta laukuma lielums, ķermeņa centrālā smaguma centra augstums un vertikāles novietojums, nolaižot no smaguma centra, atbalsta laukuma iekšpusē (sk. 2.7. att.). Jo lielāks atbalsta laukums un zemāk atrodas ķermeņa centrālais centrs, jo lielāka ir ķermeņa stabilitāte.

Ķermeņa stabilitātes pakāpes kvantitatīvā izpausme noteiktā stāvoklī irstabilitātes leņķis(UU). UU ir leņķis, ko veido vertikāle, kas nolaista no ķermeņa centrālā smaguma centra, un taisne, kas novilkta no ķermeņa smaguma centra līdz atbalsta laukuma malai (2.12. att.). Jo lielāks ir stabilitātes leņķis, jo lielāka ir ķermeņa stabilitātes pakāpe.

Rīsi. 2.12. Stabilitātes leņķi pie Rīsi. 2.13. Gravitācijas pleci

izpildot vingrinājumu “šķelšanās”: attiecībā pret šķērsasīm

atpakaļgaitas stabilitātes leņķis; rotācija gūžā, ceļgalā

p uz priekšu stabilitātes leņķis; un potīšu locītavas atbalsta

P slidotāja kāju smagums

(pēc M. F. Ivanitska domām)

Vertikālā, kas nolaista no ķermeņa centrālā centra, iet noteiktā attālumā no locītavu rotācijas asīm. Šajā sakarā gravitācijas spēkam jebkurā ķermeņa stāvoklī ir noteikts spēks attiecībā pret katru locītavu.rotācijas moments,vienāds ar gravitācijas lieluma un tā pleca reizinājumu.Gravitācijas plecsir perpendikuls, kas novilkts no savienojuma centra uz vertikāli, nolaists no ķermeņa smaguma centra (2.13. att.). Kā vairāk plecu gravitācijas spēks, jo lielāks ir tā griešanās moments attiecībā pret savienojumu.

Ķermeņa daļu masu nosaka dažādi. Ja dažādu cilvēku ķermeņa daļu absolūtā masa ievērojami atšķiras, tad relatīvā masa, izteikta procentos, ir diezgan nemainīga (skat. 5.1. tabulu).

Dati par ķermeņa daļu masu, kā arī daļējo smaguma centru atrašanās vietu un inerces momentiem medicīnā (protēžu projektēšanai, ortopēdiskie apavi u.c.) un sportā (sporta inventāra, apavu u.c. projektēšanai).

Organisms, orgāns, orgānu sistēma, audi

pēc ķermeņa Tiek saukta jebkura dzīva radība, kuras galvenās īpašības ir: pastāvīga vielu un enerģijas apmaiņa (sevī un ar vidi); pašatjaunošanās; kustība; aizkaitināmība un reaktivitāte; pašregulācija; izaugsme un attīstība; iedzimtība un mainīgums; pielāgošanās dzīves apstākļiem. Jo organisms ir sarežģītāks, jo vairāk tas uztur iekšējās vides – homeostāzes (ķermeņa temperatūra, asins bioķīmiskais sastāvs u.c.) noturību neatkarīgi no vides apstākļiem.

Evolūcija norisinājās divu pretēju tendenču zīmē: diferenciācija jeb ķermeņa sadalīšana audos, orgānos, sistēmās (ar atbilstošu un vienlaicīgu funkciju sadalīšanu un specializāciju) un daļu integrācija jeb apvienošana veselā organismā.

Autoritāte sauc vairāk vai mazāk atsevišķu ķermeņa daļu (aknas, nieres, acs utt.), kas veic vienu vai vairākas funkcijas. Organa veidošanā piedalās dažādas struktūras un fizioloģisko lomu audi, kas radušies ilgstošas ​​evolūcijas laikā kā adaptīvo mehānismu kopums. Dažiem orgāniem (aknām, aizkuņģa dziedzerim u.c.) ir sarežģīta struktūra, un katra sastāvdaļa veic savu funkciju. Citos gadījumos noteikta orgāna sastāvdaļas (sirds, vairogdziedzeris, nieres, dzemdes u.c.) šūnu struktūras ir pakārtotas vienas sarežģītas funkcijas (asinsrites, urinēšanas u.c.) veikšanai.

1 . Biomehāniskās īpašības kā jēdziens

Vērojot cilvēku kustības, var pamanīt, ka daudzas viņu pazīmes visu laiku mainās. Mainās ķermeņa saišu stāvoklis, kustību ātrums un daudz kas cits. Kustības pazīmes (vai pazīmes) ļauj sadalīt sarežģītu kustību tā sastāvdaļās, pamanīt, kā tās ietekmē viena otru un palīdz sasniegt mērķi. Šim nolūkam tiek pētītas cilvēka kustību īpašības.

Cilvēka kustību raksturojums - tās ir tās pazīmes vai pazīmes, ar kurām kustības atšķiras viena no otras.

Ir kvalitatīvās un kvantitatīvās īpašības.

Kvalitatīvās īpašības - raksturlielumi, kas aprakstīti tikai vārdos un kuriem nav precīza kvantitatīvā mēra (piemēram: saspringts, brīvs, gluds, mīksts utt.).

Kvantitatīvās īpašības - raksturlielumi, kas mēra vai aprēķina, tiem ir kvantitatīvs mērs.

Vadot stundu, skolotājam nav nekā un nav laika izmērīt un fiksēt kvantitatīvos raksturlielumus. Viņam jāizmanto kvalitatīvās īpašības, viņš veic katra skolēna kustību kvalitatīvu biomehānisko analīzi.

Pētot kustības, izmantojot mērīšanas un reģistrācijas iekārtas, tiek iegūti kvantitatīvie raksturlielumi. Tos apstrādā un veic aprēķinus kvantitatīvās biomehāniskās analīzes veikšanai. Protams, tad jāseko kvalitatīvai analīzei, lai izprastu kustības likumus un izmantotu tos fiziskajā izglītībā. Labi pārvaldot kvantitatīvās analīzes prasmes, ikdienas praktiskajā darbā var veiksmīgi izmantot tikai kvalitatīvo analīzi.

Visa sarežģītība attiecībās starp īpašībām, ko izmanto, lai pētītu cilvēka kustības, ir atspoguļota diagrammā.

Tas liecina, ka svarīgākie ir tie, kas raksturo ķermeņa stāvokļa un kustību izmaiņas. Tie ietver kinemātiskās un dinamiskās īpašības. Jāpiebilst, ka cilvēka un viņa pārvietoto priekšmetu kustības var pamanīt un izmērīt, tikai salīdzinot to pozīcijas ar salīdzināšanai izvēlētā ķermeņa (references ķermeņa) stāvokli. Tāpēc visas cilvēka kustības biomehānikā tiek uzskatītas par relatīvām.

Kustība izpaužas kā ķermeņu relatīvā stāvokļa maiņa laika gaitā. To var novērot un izmērīt tikai attiecībā pret citiem reāliem ķermeņiem (piemēram, tāllēkšanas laikā - attiecībā pret stieni) vai nosacītajiem (piemēram, jahtas startā - attiecībā pret mērķa līniju).

Atkarībā no motora darbības izpētes uzdevuma apstākļiem tiek izvēlēta viena vai cita atskaites sistēma. Ir ierasts izcelt:

Inerciālā atskaites sistēma (Zeme, trase, slēpe) - to kustības šajā sistēmā mērījumu laikā ir neredzamas, t.i. risinot šo problēmu, var neņemt vērā izmaiņas ātrumā un paātrinājumā;

Neinerciāla atskaites sistēma ir kustīgs ķermenis (slīdoša slēpe, šūpojošie riņķi), kura kustība notiek ar jūtamu paātrinājumu, būtiski ietekmējot distances mērīšanu;

Somatiskā atskaites sistēma (cilvēka ķermenis) - saišu kustība tiek uzskatīta attiecībā pret ķermeni.

2 . Kinemātiskās īpašības

Vērojot pašu kustību faktu, to ārējo ainu, viņi izšķir kustību telpisko formu (rakstu, rakstu) un to raksturu (laika izmaiņas - ātrāk, biežāk utt.).

Tiek saukti kvantitatīvie raksturlielumi, kas atklāj kustību formu un raksturu kinemātiskā .

Tie apraksta kustības telpā un laikā. Attiecīgi tiek izdalītas īpašības:

Telpiskais;

Pagaidu;

Telpiski-laiks.

Telpiskās īpašības ļauj noteikt sākotnējās un beigu pozīcijas, pārvietojoties

(koordināta), kāda ir atšķirība starp tām, cik tie ir mainījušies (kustība) un caur kādām starppozīcijām kustība tika veikta (trajektorija), t.i. telpiskās īpašības parasti nosaka cilvēka kustību telpisko formu.

Punkta koordināte ir punkta atrašanās vietas telpiskais mērs attiecībā pret atskaites sistēmu.

No mehānikas viedokļa aprakstīt kustību nozīmē noteikt stāvokli jebkurā laika momentā, noteikt ķermeņa identifikācijas punktu koordinātas, pēc kurām tiek pētīta kustības gaita telpā.

Koordinātas nosaka, kur pētāmais punkts atrodas attiecībā pret sākumpunktu, mērot tā lineārās koordinātas. Punkta pozīcija ieslēgta līnijas, nosaka vienu koordinātu, plaknē - divas, telpā - trīs.

Pētot kustību, jānosaka: 1) sākuma pozīcija, no kuras sākas kustība; 2) gala pozīcija, kurā kustība beidzas; 3) virkne momentānu starpstāvokļu, ko ķermenis ieņem, veicot kustību.

Punkta pārvietošana ir telpisks mērs punkta atrašanās vietā noteiktā atskaites sistēmā.

Pārvietojas - vektora daudzums. To raksturo skaitliskā vērtība (modulis) un virziens, t.i. nosaka kustības apjomu un virzienu. Ja pēc kustības punkts atgriežas sākotnējā stāvoklī, kustība ir nulle. Tādējādi nobīde nav pati kustība, bet tikai tās gala rezultāts – attālums taisnā līnijā un virziens no sākuma līdz gala pozīcijai.

Kustību (lineāru, translācijas kustībā) mēra pēc koordinātu starpības kustības sākuma un beigu momentos (sk. 2. tabulu).

Ķermeņa pārvietojumu rotācijas kustības laikā mēra ar griešanās leņķi - leņķisko koordinātu starpību vienā un tajā pašā attāluma atskaites sistēmā.

Punkta trajektorija ir telpisks kustības mērs (iedomāta punkta kustības pēda). Trajektoriju nosaka, nosakot tās garumu, izliekumu un orientāciju telpā.

Punkta kustības telpisko modeli nosaka tā trajektorija. Ceļa garums parāda, kāds ir punkta ceļš.

Punkta ceļš lineārā kustībā ir vienāds ar attālumu no sākuma līdz gala pozīcijai.

Līklīnijas kustībā punkta ceļš ir vienāds ar tā elementāro pārvietojumu moduļu aritmētisko summu.

Trajektorijas izliekums parāda, kāda ir kustības forma telpā. Lai noteiktu trajektorijas izliekumu, tiek mērīts izliekuma rādiuss. Ja ceļš ir apļveida loks, izliekuma rādiuss ir nemainīgs. Palielinoties izliekumam, tā rādiuss samazinās, un, gluži pretēji, izliekumam samazinoties, rādiuss palielinās.

Trajektorijas orientācija telpā ar vienādu formu var būt atšķirīga. Orientāciju nosaka taisnam ceļam, izmantojot sākuma un beigu pozīciju punktu koordinātas; līknes trajektorijai - saskaņā ar šo divu punktu koordinātām un trešo punktu, kas neatrodas vienā taisnē ar tiem.

Kopā trajektorijas orientācija, garums un izliekums ļauj noteikt punkta kustības virzienu, apjomu un formu, kā arī sākotnējo pozīciju, galīgo pozīciju un visu, kas atrodas pa vidu.

Laika raksturlielumi atklāj kustības laikā: kad tā sākās un beidzās (laika punkts), cik ilgi tā ilga (kustības ilgums), cik bieži kustība tika veikta (temps), kā kustības tika uzbūvētas laikā (ritms). Kopā ar spatiotemporālajām īpašībām tie nosaka cilvēka kustību raksturu.

Laika mirklis - tas ir ķermeņa un sistēmas punkta stāvokļa pagaidu mērs, ko nosaka laika periods pirms tā no atpakaļskaitīšanas sākuma.

Laika moments tiek noteikts ne tikai kustības sākumam un beigām, bet arī citām svarīgām momentānām pozīcijām. Pirmkārt, tie ir būtisku kustības izmaiņu brīži: viena kustības daļa (fāze) beidzas un sākas nākamā (piemēram: pēdas pacelšana no atbalsta skrienot ir grūdiena beigu brīdis) izslēgšanas fāze un lidojuma fāzes sākums). Kustības ilgumu nosaka laika momenti.

Kustības ilgums - tas ir tā pagaidu pasākums, ko mēra ar starpību starp kustības beigu un sākuma momentiem.

Kustības ilgums ir laiks, kas pagājis starp diviem laika momentiem, kas to ierobežo. Pašiem momentiem (kā robežām starp diviem blakus esošiem laika periodiem) nav ilguma. Ir skaidrs, ka, mērot ilgumu, viņi izmanto vienu un to pašu laika atskaites sistēmu. Kad zināt punkta ceļu un tā kustības ilgumu, varat noteikt tā ātrumu. Zinot kustību ilgumu, tiek noteikts arī to temps un ritms.

Kustību temps ir kustību atkārtošanās pagaidu pasākums. To mēra pēc kustību skaita, kas atkārtojas laika vienībā (kustības biežums).

Temps ir kustību ilguma apgrieztais lielums. Jo garāks katras kustības ilgums, jo lēnāks temps un otrādi. Cikliskās kustībās temps var kalpot kā tehnikas pilnības rādītājs.

Kustību ritms ir kustību daļu attiecības pagaidu mērs. To nosaka attiecīgajām kustības daļām pavadīto laika periodu attiecība.

Ritms tiek definēts kā divu laika periodu attiecība (piemēram: atbalsts un lidojums skriešanas laikā) vai divu perioda fāžu ilgums (piemēram, amortizācijas fāze un izspiešanas fāze atbalsta periodā). Var runāt arī par vairāku fāžu ritmu (piemēram: slēpošanas gājiena slīdēšanas soļa piecu fāžu ilgumu attiecība). Ritms var būt nemainīgs vai mainīgs.

Telpiskā laika raksturlielumi noteikt, kā laika gaitā mainās cilvēka pozīcija un kustības.

Punkta ātrums ir telpas un laika kustības mērs. Tas nosaka telpas punkta pozīcijas izmaiņu ātrumu, mainoties laikam.

Kustībā uz priekšu ātrumu mēra pēc nobrauktā attāluma (ņemot vērā tā virzienu) attiecību pret pavadīto laiku; rotācijas kustībā - rotācijas leņķa attiecība pret laiku, kurā notika rotācija.

Punkta paātrinājums - tas ir kustības izmaiņu telpiskais un laika mērs, kas raksturo ātruma lieluma un virziena izmaiņu ātrumu.

Paātrinājumu mēra ar ātruma (leņķiskā ātruma) izmaiņu attiecību pret nepieciešamo laiku.

Punktu paātrinājumus izšķir: a) pozitīvus, kuriem ir vienāds virziens ar ātrumu - ātrums palielinās; b) negatīvs, kura virziens ir pretējs ātruma virzienam - ātrums samazinās; c) normāls - ātrums ir vienāds, virziens mainās.

3 . Dinamiskās īpašības

Visas cilvēka kustības un ķermeņi, kurus viņš pārvieto spēku ietekmē, mainās pēc lieluma un ātruma virziena. Lai atklātu kustību mehānismu (to rašanās cēloņus un izmaiņu gaitu), tiek pētītas dinamiskās īpašības. Tie ietver inerces raksturlielumus (pašu kustīgo ķermeņu īpašības), spēku (ķermeņu mijiedarbības pazīmes) un enerģiju (stāvokli un darbības izmaiņas, biomehāniskās sistēmas).

Inerciālās īpašības atklāt, kādas ir cilvēka ķermeņa īpašības un ķermeņi, kurus tas kustas savstarpējā mijiedarbībā. Ātruma saglabāšana un maiņa ir atkarīga no inerces raksturlielumiem.

Visi fiziskajiem ķermeņiem piemīt inerces (vai inerces) īpašība, kas izpaužas kustības saglabāšanā, kā arī tās maiņas īpatnībās spēku ietekmē.

Inerces jēdziens ir atklāts pirmajā Ņūtona likumā: "Katrs ķermenis saglabā savu miera stāvokli vai vienmērīgu un lineāru kustību, līdz ārējie pielietotie spēki piespiež to mainīt šo stāvokli."

Vienkārši sakot: ķermenis saglabā savu ātrumu, bet arī maina to ārējo spēku ietekmē.

Svars ir ķermeņa inerces mērs translācijas kustības laikā. To mēra ar pieliktā spēka lieluma attiecību pret tā izraisīto paātrinājumu.

Ķermeņa masa raksturo to, kā tieši pieliktais spēks var mainīt ķermeņa kustību. Tas pats spēks radīs lielāku paātrinājumu ķermenī ar mazāku masu nekā ķermenī ar lielāku masu.

Inerces moments ir ķermeņa inerces mērs rotācijas kustības laikā. Ķermeņa inerces moments attiecībā pret asi ir vienāds ar tā daļiņu ventilatoru masu reizinājumu un to attāluma kvadrātu summu no dotās rotācijas ass.

No tā var redzēt, ka ķermeņa inerces moments ir lielāks, kad tā daļiņas atrodas tālāk no rotācijas ass, kas nozīmē, ka ķermeņa leņķiskais paātrinājums viena un tā paša spēka momenta ietekmē ir mazāks; ja daļiņas atrodas tuvāk asij, tad leņķiskais paātrinājums ir lielāks un inerces moments mazāks. Tas nozīmē, ka, tuvinot ķermeni asij, ir vieglāk izraisīt leņķisko paātrinājumu, vieglāk paātrināt ķermeni rotācijas laikā un vieglāk to apturēt. To izmanto, pārvietojoties ap asi.

Jaudas raksturlielumi. Zināms, ka ķermeņa kustība var notikt gan tam pieliktā dzinējspēka ietekmē, gan bez dzinējspēka (pēc inerces), pieliekot tikai bremzēšanas spēku. Ne vienmēr tiek piemēroti virzošie spēki; Bez bremzēšanas spēkiem nav kustības. Kustību izmaiņas notiek spēku ietekmē. Spēks nav kustības cēlonis, bet gan kustības izmaiņu cēlonis; spēka raksturlielumi atklāj saistību starp spēka darbību un kustības izmaiņām.

Spēks ir viena ķermeņa mehāniskās ietekmes uz otru mērs noteiktā laika momentā. Skaitliski to nosaka ķermeņa masas un tā paātrinājuma reizinājums, ko rada noteikts spēks.

Visbiežāk viņi runā par spēku un tā darbības rezultātu, bet tas attiecas tikai uz visvienkāršāko ķermeņa translācijas kustību. Cilvēka kustībās kā ķermeņu sistēmā, kur visas ķermeņa daļu kustības ir rotējošas, rotācijas kustības izmaiņas ir atkarīgas nevis no spēka, bet gan no spēka momenta.

Spēka mirklis ir spēka rotējošās ietekmes uz ķermeni mērs. To nosaka spēka un tā pleca reizinājums.

Spēka moments parasti tiek uzskatīts par pozitīvu, ja spēks liek ķermenim griezties pretēji pulksteņrādītāja virzienam, un par negatīvu, kad tas griežas pulksteņrādītāja virzienā.

Lai spēks iedarbotu savu rotējošo efektu, tam ir jābūt ar plecu. Citiem vārdiem sakot, tam nevajadzētu iziet cauri rotācijas asij.

Spēka vai spēka momenta noteikšana, ja ir zināma masa vai inerces moments, ļauj noskaidrot tikai paātrinājumu, t.i. cik ātri mainās ātrums. Mums vēl jānoskaidro, cik precīzi mainīsies ātrums. Lai to izdarītu, ir jāzina, cik ilgi spēks tika pielietots. Citiem vārdiem sakot, ir jānosaka spēka impulss (vai tā moments).

Impulsa spēks ir spēka ietekmes uz ķermeni mērs noteiktā laika periodā (translācijas kustībā). Tas ir vienāds ar spēka un tā darbības ilguma reizinājumu.

Jebkurš spēks, kas tiek pielikts pat nelielās sekundes daļās (piemēram, sitiens ar bumbu), ir impulss. Tas ir spēka impulss, kas nosaka ātruma izmaiņas, savukārt spēks nosaka tikai paātrinājumu.

Rotācijas kustībā spēka moments, iedarbojoties uz noteiktu laiku, rada spēka momenta impulsu.

Impulss impulss - tas ir spēka momenta ietekmes mērs attiecībā pret noteiktu asi noteiktā laika periodā (rotācijas kustībā).

Gan spēka, gan spēka momenta impulsa rezultātā rodas kustības izmaiņas, kas ir atkarīgas no ķermeņa inerciālajām īpašībām un izpaužas ātruma (kustības daudzuma, kinētiskā momenta) izmaiņās.

Kustības daudzums ir ķermeņa translācijas kustības mērs, kas raksturo tā spēju mehāniskas kustības veidā pārnest uz citu ķermeni. Ķermeņa impulsu mēra ar ķermeņa masas un tā ātruma reizinājumu.

Kinētiskais moments (impulss) ir ķermeņa rotācijas kustības mērs, kas raksturo tā spēju mehāniskas kustības veidā pārnest uz citu ķermeni. Kinētiskais moments ir vienāds ar inerces momenta reizinājumu attiecībā pret griešanās asi un ķermeņa leņķisko ātrumu.

Spēka impulsa ietekmē notiek atbilstoša impulsa maiņa, un spēka impulsa momenta ietekmē notiek noteiktas kinētiskā momenta (impulsa momenta) izmaiņas.

Tādējādi iepriekš aplūkotajiem kustības izmaiņu kinemātiskajiem mēriem (ātrums un paātrinājums) tiek pievienoti kustības izmaiņu dinamiskie rādītāji (kustības daudzums un kinētiskais griezes moments). Kopā ar spēku darbības mēriem tie atspoguļo spēku un kustības attiecības. To izpēte palīdz izprast cilvēka motorisko darbību fizisko pamatu.

Enerģētiskās īpašības. Kad cilvēks pārvietojas, viņa ķermenim pa noteiktu ceļu pielikti spēki iedarbojas un maina ķermeņa daļu stāvokli un ātrumu, kas maina tā enerģiju. Darbs raksturo procesu, kurā mainās sistēmas enerģija. Enerģija raksturo sistēmas stāvokli, kas mainās darba rezultātā. Enerģijas raksturlielumi parāda, kā kustību laikā mainās enerģijas veidi un notiek pats enerģijas maiņas process.

Spēka darbs - tas ir spēka ietekmes mērs uz ķermeni, veicot kādu kustību šī spēka ietekmē. Tas ir vienāds ar spēka moduļa un spēka pielikšanas punkta nobīdes reizinājumu.

Ja spēks ir vērsts kustības virzienā (vai akūtā leņķī pret šo virzienu), tad tas veic pozitīvu darbu, palielinot ķermeņa kustības enerģiju. Kad spēks ir vērsts pret kustību (vai strupā leņķī pret tās virzienu), tad spēka darbs ir negatīvs un ķermeņa kustības enerģija samazinās.

Spēka momenta darbs - tas ir spēka momenta ietekmes mērs uz ķermeni pa noteiktu ceļu (rotācijas kustībā). Tas ir vienāds ar spēka momenta moduļa un griešanās leņķa reizinājumu.

Darba jēdziens ir ārējās ietekmes mērs, kas tiek pielietots ķermenim pa noteiktu ceļu, izraisot izmaiņas ķermeņa mehāniskajā stāvoklī.

Enerģija - tā ir sistēmas darbības jauda. Mehānisko enerģiju nosaka ķermeņu kustības ātrumi sistēmā un to relatīvās pozīcijas; Tas nozīmē, ka šī ir kustības un mijiedarbības enerģija.

Ķermeņa kinētiskā enerģija - tā ir tā mehāniskās kustības enerģija, kas nosaka darba spēju. Translācijas kustībā to mēra ar pusi no ķermeņa masas reizinājuma ar tā ātruma kvadrātu un rotācijas kustībā ar pusi no inerces momenta reizinājuma ar tā leņķiskā ātruma kvadrātu.

Ķermeņa potenciālā enerģija ir tās pozīcijas enerģija, ko nosaka viena un tā paša ķermeņa ķermeņu vai daļu savstarpējais relatīvais novietojums un to mijiedarbības raksturs. Potenciālo enerģiju gravitācijas laukā nosaka gravitācijas reizinājums un starpība starp sākotnējās un beigu pozīcijas līmeņiem virs zemes (attiecībā pret kuru tiek noteikta enerģija).

Enerģija kā matērijas kustības mērs pāriet no viena veida uz otru. Tādējādi ķīmiskā enerģija muskuļos tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā (elastīgi deformētu muskuļu iekšējais potenciāls). Muskuļu vilces spēks, ko rada pēdējais, darbojas un pārvērš potenciālo enerģiju kustīgo ķermeņa daļu un ārējo ķermeņu kinētiskajā enerģijā. Ārējo ķermeņu mehāniskā enerģija (kinētiskā), kas tiek pārraidīta to iedarbības laikā uz cilvēka ķermeni uz tā saitēm, tiek pārvērsta izstieptu antagonistu muskuļu potenciālajā enerģijā un izkliedētajā siltumenerģijā.

4 . Ķermeņa daļu masu sadalījums

Daudzas pretestības, kas atbilst spēkiem, kas iedarbojas uz ķermeni, ir atkarīgas no ķermeņa daļu masu sadalījuma. Šīs pretestības nosaka smaguma spēks un ķermeņa daļu inerces momenti.

Lielākā daļa kopējais rādītājs kalpo masu sadalījums organismā vispārējais ķermeņa smaguma centrs (GC) . Kā zināms, smaguma centrs ir ķermeņa punkts, uz kuru tiek pielikts visu ķermeņa smaguma spēku rezultants. Visos virzienos no šī punkta jebkurā virzienā gravitācijas momenti ir savstarpēji līdzsvaroti. Paralēlo spēku rezultants, kas iedarbojas uz visām ķermeņa daļiņām jebkurā virzienā, tiek piemērots centrālajai gravitācijai; tāpēc šajā gadījumā smaguma centru sauc arī par masas centru jeb inerces centru.

Pētot statiku, lai novērtētu ķermeņa līdzsvara apstākļus, ir jāzina centrālā smaguma centra atrašanās vieta. Kustības ceļš - GCT trajektorija - daudzos gadījumos sniedz vērtīgu informāciju par ķermeņa kustības īpašībām, jo ​​atspoguļo ārējo spēku darbību uz ķermeni. Smaguma centrs nevar pārvietoties, izņemot ārēju spēku ietekmē. Iekšējie spēki vien nekad nevar mainīt centrālā ķermeņa stāvokli un ceļu telpā.

Ķermeņa kopējais smaguma centrs atrodas atkarībā no cilvēka ķermeņa uzbūves. Cilvēkiem ar vairāk attīstītām kājām GCT ir salīdzinoši zemāks nekā cilvēkiem ar spēcīgākiem rumpja un roku muskuļiem. Garkājainiem GCT anatomiski atrodas zemāk, bet atrodas tālāk no zemes nekā īskājainiem.

Simetriskās pozīcijās, kad cilvēks stāv ar nolaistām rokām, GCT atrodas pirmā līdz piektā sakrālā skriemeļa līmenī (pēc Ivanitska domām), aptuveni 4-5 cm virs gūžas locītavu šķērsass. Anteroposterior plakne, kas iet caur GCT, sadala ķermeni gandrīz simetriski. Tas ir nedaudz nobīdīts pa labi no vidusplaknes, jo cilvēka ķermeņa labā puse ir par 400–500 g smagāka nekā kreisā iekšējo orgānu asimetriskā izvietojuma un nevienmērīgas motora sistēmas attīstības dēļ. Labročiem labā ķermeņa puse ir labāk attīstīta un ir liela masa. Anteroposterior virzienā GCT atrodas starp krustu un kaunumu atkarībā no ķermeņa stāvokļa stāvot.

Pats par sevi saprotams, ka, mainoties ķermeņa formai, tā daļu atšķirīga izvietojuma dēļ centrālā gravitācija maina savu pozīciju. Pārvietojot jebkuru ķermeņa daļu, smaguma centrs tiks sajaukts tajā pašā virzienā. Ja kustīgajai ķermeņa daļai ir liela masa, tad centrālā gravitācijas nobīde ir lielāka.

Ķermeņa daļu masas tika noteiktas, sagriežot sasalušus līķus, kā arī mērot ķermeņa daļu tilpumu un balansējot dzīvus cilvēkus dažādās pozās. Vidējie dati, kas iegūti ar šiem dažādas metodes, izrādījās tuvu viens otram. Tātad, ja cilvēka ķermeņa svaru ņem par 100%, tad galvas svars būs 7%; rumpis - 43%; gurni - 12%; apakšstilbi - 5%; pēdas - 2%; plecs - 3%; apakšdelmi - 2% un rokas 1%.

Ja vidējie dati ir vairāk vai mazāk tuvi, tad atsevišķu cilvēku dati var būtiski atšķirties no šiem vidējiem atkarībā no viņu ķermeņa uzbūves.

Atsevišķu ķermeņa daļu masas nepaliek nemainīgas. Šeit var notikt ievērojamas izmaiņas saistībā ar apmācību. Sportistiem ir mazāk tauku nogulsnes uz rumpja un labāk attīstīti ekstremitāšu muskuļi. Tāpēc to masas attiecība var atšķirties no cilvēkiem, kuri nenodarbojas ar sportu.

Ķermeņa svars var mainīties arī īsā laika periodā. Piemēram, ēdiena un ūdens uzņemšana var palielināt rumpja svaru; pēc iesildīšanās vai sacensībām asiņu pieplūdums paplašinātajos muskuļu traukos var palielināt ekstremitāšu masu.

Tādējādi cilvēka ķermeņa daļu relatīvās masas konkrētos gadījumos var ievērojami atšķirties no precīzi aprēķinātajiem vidējiem datiem. Tāpēc praktiskiem aprēķiniem nav nepieciešama ļoti augsta precizitāte. Pietiek, ja šīs vērtības tiek noapaļotas procentos, jo atsevišķas novirzes no tām var būt daudz lielākas par procenta simtdaļām un desmitdaļām.

Centrālās gravitācijas pozīcijai ir nozīme ne tikai ķermeņa daļu masai, bet arī tās sadalījumam katrā ķermeņa daļā. Indikatori tam ir ķermeņa daļu smaguma centri. Ķermeņa garo daļu smaguma centri atrodas aptuveni uz to gareniskās ass, tuvāk proksimālajai locītavai. Tādējādi attālums no proksimālās locītavas līdz smaguma centram (smaguma centra rādiuss) ir 0,44 no tā garuma augšstilbam, 0,42 apakšstilbam, 0,47 plecam un 0,42 apakšdelmam. Šāds masu sadalījums ir saistīts ar lielo muskuļu masu, kas ieskauj proksimālās locītavas, īpaši augšstilbā, apakšstilbā un apakšdelmā. Apakšdelmiem un apakšstilbiem ir muskuļi ar izteiktu vēderu un plānu cīpslu. Un uz augšstilba gūžas locītavas apvidū ir lielas īsu muskuļu masas - sēžas muskulatūra, adduktors, obturators utt. Šīs pazīmes nosaka nevienmērīgu masas sadalījumu šajās ķermeņa daļās.

Stingri sakot, kad mainās muskuļu sasprindzinājums un asins piegāde, nedaudz mainās arī masu sadalījums ekstremitātēs. Bet tas daudz vairāk mainās ķermenī, kas spēj ievērojami mainīt savu formu.

Ir vispārpieņemts, ka ķermeņa smaguma centrs atrodas plkst līnijas, savienojot caur plecu un gūžas locītavu centriem novilkto šķērsenisko asu viduspunktus. Ķermeņa smaguma centrs sadala šo līniju segmentos, kas ir saistīti viens ar otru kā 4:5, skaitot no galvas gala. Faktiski rumpis nav atsevišķa saite, bet gan saišu sistēma ar lielu mobilitāti. Turklāt ir jāņem vērā ķermeņa masu sadalījuma izmaiņas iedvesmas laikā, kad iekšējie orgāni vēdera dobums tiek nospiesti uz leju, un krūtīs, piepildītas ar gaisu, ir mazāk īpaša gravitāte. Dažās pozīcijās atsevišķi vēdera dobuma orgāni var novirzīties ievērojamā attālumā (līdz 20 cm)(Jafarovs).

Tas nozīmē, ka visos centrālā ķermeņa stāvokļa aprēķinos ir ļoti lielas kļūdas, kas saistītas ar to, ka kustīgi savienotās ķermeņa daļas un ķermeņa daļas, kurās mainās masu sadalījums, tiek ņemtas par nemainīgiem ķermeņiem. Tikai galvā smaguma centra atrašanās vieta aiz sphenoid kaula sella turcica ir diezgan nemainīga, taču tā var mainīties arī ar apakšžokļa kustībām.

AZT atrašanās vietu nosaka dzimuma un vecuma īpatnības. Bērniem ar lielu ķermeņa un galvas masu GCT atrodas augstāk nekā pieaugušajiem. Sievietēm raksturīgo ķermeņa proporciju dēļ, jo īpaši ar masīvāku iegurņa jostu, GCT atrodas zemāk nekā vīriešiem.

Lai noteiktu vides spēku ietekmi, pētot cilvēka kustības ūdens vidē, kā arī lidojot gaisā lielā ātrumā, ir jāzina atrašanās vieta skaļuma centrs(CO) Un virsmas centrs (PROCESORS) .

Ķermeņa tilpuma centrs atrodas plakņu krustpunktā, kas sadala ķermeni divās vienāda tilpuma daļās. Iegremdējot ūdenī, uz ķermeni iedarbojas ūdens spiediena spēki. Visu ūdens spiediena spēku rezultāta pielikšanas punktu uz ķermeņa virsmu sauc par ķermeņa tilpuma centru. CO var uzskatīt tāpat kā BCT ūdens tilpumam, kas izspiests, iegremdējot cilvēka ķermeni ūdenī un kam ir iegremdēto ķermeņa daļu forma.

Tajā pašā laikā uz ķermeni iedarbojas gravitācijas spēki, kuru vienāds spēks tiek pielikts smaguma centram. Ja CO un BCT atrodas uz vienas vertikāles, tad atkarībā no gravitācijas lieluma un ūdens spiediena attiecības ķermenis vai nu peld, grimst vai paliek nekustīgs ūdenī. Ja CO un BCT neatrodas vienā vertikālē, tad rodas arī pāris spēki, kas izraisa ķermeņa rotāciju.

Cilvēkiem CO atrodas nedaudz augstāk par tā GCT. Tas izskaidrojams ar to, ka krūtīs esošais gaiss padara ķermeņa augšējo daļu vieglāku, tāpēc centrālais gravitācijas spēks ir nedaudz novirzīts uz kājām. Šajā sakarā cilvēks, atrodoties atpūtas stāvoklī uz ūdens, ieelpošanas laikā sāk griezties, nolaižot kājas uz leju. Ja pārvietojat rokas uz galvas pusi, varat apvienot CO un gravitācijas līniju; tad ķermenis būs līdzsvarots.

Pēc Ivanitska domām, CO atrodas 2-6 cm virs GC atkarībā no ķermeņa tipa. Protams, mainoties ķermeņa pozai, mainās arī CO atrašanās vieta.

Kad cilvēks pārvietojas ar ievērojamu ātrumu pa gaisu, rodas pretestības spēks gaisa vide ir atkarīgi no ķermeņa priekšējās virsmas laukuma. Visu barotnes pretestības spēku rezultāts tiek piemērots virsmas centram. Pretestības virsmas robežu nosaka ķermeņa robežas projekcija uz plakni, kas ir perpendikulāra ķermeņa kustības virzienam attiecībā pret vidi.

Cilvēka ķermenī, kas stāv vertikālā stāvoklī, ķermeņa KP, pārvietojoties anteroposteriorā virzienā, atrodas virs GCP.

Neatbalstītā stāvoklī, pārvietojoties gaisā, piemēram, lecot ar slēpēm no tramplīna, stājas maiņa izraisa izmaiņas ķermeņa frontālajā virsmā (kopā ar slēpēm), un līdz ar to arī KP. Kad KP ir zem GCG, slēpotājs griežas ar galvu pa priekšu. Ja KP izrādās augstāks par GCT, tad ķermenis ar galvu saņem griešanos atpakaļ. Kad GCT un CP atrodas uz vienas līnijas, paralēli lidojuma virzienam, rotācija nenotiek.

Kontroles jautājumi

1. Kāpēc tiek noteiktas cilvēka kustību īpašības?

2. Kāda ir atšķirība starp kinemātiskajiem un motoriskajiem raksturlielumiem?

3. Kāpēc ir jāizvēlas atsauces sistēma un kā to lietot?

4. Definēt galvenos ķermeņa punktu un ķermeņa daļu kustību telpiskos un laika raksturlielumus, ātrumu un paātrinājumu.

5. Kāds ir ķermeņa inerces mērs translācijas un rotācijas kustības laikā?

6. Kas izraisa kustības izmaiņas? Kādas īpašības ir saistītas ar jaudu?

7. Atklāt enerģijas raksturlielumus.

Kāpēc mums ir vajadzīga biomehānika? Fitnesa un kultūrisma nepareizo priekšstatu pasaulē (un tādu ir daudz, un viņi vadās pēc tiem) ir jāsper tas ļoti fundamentālais solis, kas ļaus zinātniski pierādīt darbu. muskuļu grupas dažādos vingrinājumos.

Savukārt tas ļaus mums pareizi veikt vingrinājumus un veidot mūsu apmācības process uzraudzīt muskuļu grupu atjaunošanos un dot atbilstoša slodze, ir līdzsvaroti muskuļi, veselīgu stāju. Zīmējumi tiks veikti ar krāsu ar rokām atbilstošā kvalitātē.

Lai saprastu, kā darbojas muskuļi, ideālā gadījumā ir nepieciešamas zināšanas par funkcionālo anatomiju. Lai to izdarītu, es sniegšu informāciju par to, bet bez attēliem. Visu, ko es rakstīšu par anatomiju, var atrast anatomijas grāmatās un pārbaudīt to autentiskumu. Internetā bildēs ir atrodami visi bumbuļu anatomiskie nosaukumi, raupjums, procesi, kauli utt.

Apskatīsim dažus kinemātikas, dinamikas un biomehānikas jēdzienus.

1. Translācijas kustība ir ķermeņa kustība, kurā visi tā punkti pārvietojas ar tādu pašu ātrumu un trajektoriju.
   2. Rotācijas kustība ir kustība, kurā dažādi punkti pārvietojas ap apli, un punkti, kas atrodas uz rotācijas ass, paliek nekustīgi.
   3. Spēks ir ķermeņu mehāniskās mijiedarbības mērs translācijas kustībā.
   4. Spēka moments ir ķermeņu mehāniskās mijiedarbības mērs rotācijas kustībā. Spēka moments ir skaitliski vienāds ar spēka reizinājumu uz tā roku.
   5. Spēka plecs - īsākais attālums no rotācijas ass līdz līnijai, pa kuru iedarbojas spēks.
   6. Masa ir ķermeņa inerces mērs translācijas kustībā.
   7. Inerces moments - ķermeņa inerces mērs rotācijas kustībā. Tās vērtību nosaka ķermeņa masas un griešanās rādiusa reizinājums kvadrātā.
   8. Kinemātiskais pāris ir divas viena ar otru kustīgi savienotas saites. Piemērs varētu būt divi kauli, kas savienoti ar locītavu.
   9. Kinemātiskā ķēde - secīgs vai sazarots kinemātisko pāru savienojums. Ir slēgtas un neslēgtas ķēdes.
   10. Brīvības pakāpe - neatkarīgu ķermeņa leņķisko un lineāro kustību skaits. Piemēram, elkoņa locītava ir divas brīvības pakāpes - locīšana un izstiepšana, supinācija un pronācija, šeit ķermeņa leņķiskā kustība.
   11. Svira ir stingrs korpuss, kas var griezties pieliktu spēku ietekmē (plecs un apakšdelms, vilces spēks tiek pielikts caur bicepsa darbu)
   Lai vienkāršotu jēdzienu, iedomāsimies cilvēka skeletu un locītavas, kurās kauli griežas. Biomehānikā muskuļi būs virves, kas ir piestiprinātas pie kauliem un izraisa kinemātisko pāru un ķēžu pārvietošanos. Muskuļi nevar spiest, tie velk tikai saraujoties.
   

Ārējie spēki, kas iedarbojas uz kauliem un muskuļiem, ir svari brīvo svaru un trenažieru veidā, blokierīces. Iekšējie aktīvie spēki ir muskuļu kontrakcijas (pārvarēšana, piekāpšanās, izotoniska utt.). Iekšējie pasīvie spēki ir spēks saistaudi, muskuļu, fasciju, cīpslu, ādas elastības spēks.

Iekšējie aktīvie spēki patērē ATP enerģiju, visi pārējie spēki rodas bez ATP izdevumiem. Ārējie spēki mašīnās un brīvie atsvari darbojas gravitācijas dēļ vai caur hidrauliku, gaisa spiedienu, atkarībā no mašīnas konstrukcijas. Arī jūsu ķermeņa svars tiek uzskatīts par ārēju spēku.

Muskuļu darba pamatrežīmi.

Pārvarošs, dinamisks, koncentrisks režīms ir kontrakcija, kurā muskuļa garums samazinās. Ar galvenajām darba muskuļu grupām vingrinājumā mēs domājam agonistus.
Padevīgais, ekscentriskais režīms ir kontrakcija, kurā muskuļu garums palielinās
Izometriskais jeb statiskais režīms – muskuļu garums nemainās, bet ir sasprindzinājums
Izotoniskais režīms - mainās muskuļu garums, saglabājas sasprindzinājums.
Stabilizatori - muskuļi, kas stabilizē ķermeņa segmentus, piemēram, lāpstiņu, attiecībā pret mugurkaulu, strādājot statiskā režīmā
Agonisti ir muskuļi, kuriem ir liela nozīme kustībā, saīsinot to garumu.
Sinerģisti - muskuļi, kas palīdz agonistiem galvenajā kustībā
Antagonisti ir muskuļi, kas stiepjas, kad agonisti saraujas. Agonisti cauri nervu sistēma izslēgt dinamisks darbs antagonistus, lai kustība būtu iespējama bez traucējumiem. Piemērs: - savelkot tricepsu uz augšējā bloka (roku pagarināšana pie augšējā bloka), bicepss nevar dinamiski sarauties, tie atslābinās un stiepjas.

Cilvēka motorisko darbību kontroles mehānisms (jaunu motorisko prasmju veidošanās stadijā) tika pamatots 30.–40. XX gadsimts N.A. Bernšteins. Tad akadēmiķis P.K. Anokhins izstrādāja funkcionālās sistēmas teorētiskos principus, kas izskaidro šī mehānisma darbību (15.2. diagramma).

To var aprakstīt šādi. Veicot jaunu kustību, cilvēks rada sev (pamatojoties uz tās mērķi un saturu) noteiktu nākotnes kustības priekšstatu. Veicot kustību, tā tiek salīdzināta ar kontroles programmu, un tiek veiktas secīgas korekcijas (tā sauktās sensorās korekcijas).

Vadības mehānisms ļauj izšķirt trīs kustību veidošanās posmus.

Pirmais posms- veidojas vispārējs priekšstats par kustību, piedaloties muskuļiem, kas veic kustību, antagonistu muskuļiem un citiem muskuļiem (kuru līdzdalība apgūtajā kustībā nav nepieciešama); tāpēc cilvēks kustību(s) veic pārāk intensīvi, tādējādi būtiski samazinot tās izpildes ātrumu. Ja šajā posmā kustības tiek veiktas ātrā tempā, tad sensorās korekcijas ir apgrūtinātas vai neiespējamas.

Otrais posms- spriedze pazūd un diezgan skaidrs muskuļu koordinācija veicot pastāvīgas kustības. Kustība vēl netiek veikta brīvi un automātiski.

Trešais posms- tiek izmantoti reaktīvie spēki un inerces spēki, kustības kļūst ekonomiskākas, to izpilde tiek novadīta līdz automātiskumam.

Balstoties uz vispārīgām teorētiskām idejām par kustību veidošanos fiziskās audzināšanas teorijā (visiem sporta veidiem), mācību procesā tiek izdalīti trīs posmi.

Pirmais posms- kustības sākotnējā apguve (tiek attīstīta spēja atveidot tehniku ​​vispārīgā, “rupjā” formā).

Otrā fāze- padziļināta, detalizēta kustības(-u) apguve.

Trešais posms- turpmāka motorisko prasmju uzlabošana.

Sporta, izglītības un apmācības praksē motoriku ietver atkārtotu viena veida (vienāda veida) kustību (vingrinājuma) atkārtošanu, ņemot vērā sportista vecumu, dzimumu un tehnisko sagatavotību, koordināciju un lokanību. Pēdējos gados arvien vairāk tiek izmantoti tehniskie mācību palīglīdzekļi (garenes, kluči, jostas, spoguļi, dažādi simulatori u.c.). Dažos sporta veidos ( vingrošana, akrobātika, niršana ar tramplīnu u.c.) izmanto fiksētās pozīcijas metodi, kad aptur kustību un nofiksē to noteiktā pozīcijā. Šī metode ir vispieejamākā apmācības sākuma periodam, tā ļauj ātri un efektīvi apgūt kustību kinemātiku, noskaidrot ķermeņa daļu stāvokli, kontrolēt dinamiku un vispārējo kustību (kustību) ritmu.

Mācot un apmācot, ir svarīgi ņemt vērā tādus faktorus kā adaptācija. Pielāgošanās fiziskajai aktivitātei (vingrošanai) visos gadījumos ir visa organisma reakcija, tomēr specifiskas izmaiņas atsevišķās funkcionālajās sistēmās var izteikties dažādā mērā.

Pamatojoties uz mācībām P.K. Anokhina funkcionālo sistēmu koncepcija nozīmē, ka ķermenis reaģē uz ārējās vides ietekmi kopumā, dažu orgānu un sistēmu darbība ir cieši saistīta ar citu darbību (sk. 15.2. diagrammu).

Staigāšana ir normāla

Pastaiga- automatizēta motora darbība, kas rodas stumbra un ekstremitāšu skeleta muskuļu sarežģītas koordinētas darbības rezultātā.

Nospiežoties no zemes, kāja iekustina ķermeni - uz priekšu un nedaudz uz augšu un atkal šūpojas gaisā.

Pieauguša ekstremitātes stāvokļa secība ejot ir parādīta attēlā. 15.16. Ejot ķermenis pārmaiņus balstās uz labo un pēc tam uz kreiso kāju.

Pastaigas darbība izceļas ar ārkārtīgi precīzu tā atsevišķo komponentu atkārtošanos, tāpēc katrs no tiem ir precīza iepriekšējā soļa kopija.

Viņi arī aktīvi piedalās pastaigā. augšējās ekstremitātes persona: kad tiek pārnesta labā kāja labā roka virzās atpakaļ, bet kreisā roka virzās uz priekšu. Cilvēka rokas un kājas ejot pārvietojas pretējos virzienos.

Brīvās kājas atsevišķu daļu (augšstilba, apakšstilba un pēdas) kustību nosaka ne tikai muskuļu kontrakcija, bet arī inerce. Jo tuvāk saite ir ķermenim, jo ​​mazāka ir tā inerce un ātrāk var sekot ķermenim. Tādējādi brīvās kājas augšstilbs vispirms virzās uz priekšu, jo tas ir vistuvāk iegurnim. Apakšstilbs, atrodoties tālāk no iegurņa, atpaliek, kas noved pie kājas saliekšanas pie ceļa. Tādā pašā veidā pēdas atpalicība no apakšstilba izraisa ieliekšanos potītes locītava(Skat. 15.16. att.).

Konsekventu muskuļu iesaisti darbā un precīzu to kontrakciju koordināciju staigāšanas laikā cilvēkam nodrošina centrālā nervu sistēma un galvenokārt smadzeņu garoza. No nervu mehānisma viedokļa staigāšana ir automatizēts ķēdes reflekss, kurā aferentais impulss, kas pavada katru iepriekšējo kustības elementu, kalpo kā signāls nākamās sākumam.

Staigāšanas funkcionālā analīze. Iešana ir sarežģīta cikliska kustību darbība, kuras viens no galvenajiem elementiem ir solis (15.17. att.).

Ejot, tāpat kā ar citiem lokomotorisko kustību veidiem, ķermeņa kustība telpā notiek iekšējo (muskuļu kontrakcijas) un ārējo (ķermeņa svars, atbalsta virsmas pretestība utt.) spēku mijiedarbības dēļ. Katrā labās un kreisās kājas solī tiek izdalīts atbalsta periods un šūpošanās periods. Visu veidu iešanas raksturīgākā iezīme salīdzinājumā ar skriešanu un lēkšanu ir konstante atbalsta pozīcija viena kāja (viena atbalsta periods) vai divas kājas (dubultā atbalsta periods). Šo periodu attiecība parasti ir 4:1. Gan atbalsta periodu, gan šūpošanās periodu var iedalīt divās galvenajās fāzēs, proti: atbalsta periods - priekšējā un aizmugures grūdiena fāzēs, kas atdalītas ar vertikālo momentu; šūpoles - aizmugurējā pakāpiena un priekšējā pakāpiena fāzes, starp kurām ir arī vertikāls moments.

Priekšējā stumšanas fāze. Pēc soļa uz priekšu pēdējās fāzes pēda sāk stādīt uz zemes ar gandrīz iztaisnotu, bet ne fiksētu. ceļa locītava un saliekts, nedaudz nolaupīts un supinēts gurns. Pēda novieto papēdi uz atbalsta virsmas, pēc tam tā veic dubultu ripināšanu: no papēža līdz pirkstam un no ārpuses uz iekšpusi. Šis ritiens notiek ķermeņa gravitācijas ietekmē un secīgi aktivizējoties īsajam peroneusam muskulim, kas paceļ pēdas malu uz āru un pēc tam muskuļus – garo fibulāro, aizmugurējo stilba kauli, lielā pirksta garo saliecēju un garo. pirkstu saliecējs, atbalstot pēdas garenisko arku (arku). Šai pēdas kustībai ir divējāda nozīme: tā palielina soļa garumu un izstiepj apakšstilba aizmugures muskuļus, kas ir iesaistīti ķermeņa atgrūšanā. Sākotnējā atbalsta periodā liela nozīme kļūst atsperīgajai funkcijai, ko veic pēdas locītavas un ceļa locītava. Turklāt ķermeņa smaguma spēka un inerces ietekmē kāja nedaudz saliecas ceļa locītavā un izstiepjas potītes locītavā ar vājāku četrgalvu muskuļa un kājas aizmugurējās daļas muskuļu darbu, kas vēl vairāk palielina buferi. ekstremitāšu īpašības.

Vertikālais moments. Līdz vertikāles brīdim kāja ir iztaisnota un pievilkta, jo saraujas lielākā daļa augšstilbu muskuļu un daļēji gravitācijas ietekmē. Šajā laikā pēda ar visu zoli balstās uz zemi, un lielākā daļa muskuļu ar to kontrakcijas palīdzību palīdz uzturēt velves un piedalās ķermeņa līdzsvara uzturēšanas funkcijā.

Aizmugurējās vilces fāze(atgrūšana no atbalsta virsmas). Šajā sakarā ekstremitāte, kas saskaras ar zemi, tiek pagarināta, pateicoties pagarinājumam visās tās locītavās. Zināma nolaupīšana atkal notiek gūžas locītavā, bet atšķirībā no priekšējās vilces to pavada neliela gūžas rotācija (uz iekšu). Vadošā loma šajā fāzē pieder četrgalvu, pusšķidrumu, pusmembranozai, garai bicepsa galvai un galvenokārt sēžas muskuļiem.

Aizmugurējā pakāpiena fāze.Šīs fāzes sākumā (tūlīt pēc aizmugures stumšanas beigām) šūpošanās kāja atrodas izstiepšanas pozīcijā, nedaudz nolaupa un pagriežas uz iekšu, kas noved pie iegurņa rotācijas kopā ar rumpi pretējā virzienā. No šīs pozīcijas kāja, kas veic soli, sāk saliekties gūžas un ceļa locītavās,

papildināta ar nelielu pagriešanos uz āru, kas ir saistīta ar iegurņa pagriešanos šūpošanās kājas virzienā. Šajā laikā galvenā slodze attiecas uz muskuļiem: iliopsoas, adductors, augšstilba aizmugurējie un daļēji uz pēdas ekstensoriem.

Vertikālais moments.Šūpošanās kāja tiek iztaisnota gūžas locītavā un sasniedz maksimālo izliekumu (salīdzinājumā ar citām fāzēm) ceļa locītavā. Galvenokārt saraujas augšstilba aizmugurējās daļas muskuļi.

Uz priekšu soļa fāzē augšstilba aizmugurējās daļas muskuļi atslābinās un, pateicoties inerces spēkam un īslaicīgai četrgalvu muskuļa ballistiskai kontrakcijai, apakšstilbs tiek izmests uz priekšu. Pēc tam sākas jauns kustību cikls.

Ķermeņa smaguma centrs (CG) ejot (15.18. att., a), kopā ar translācijas kustībām (uz priekšu) veic arī sānu un vertikālas kustības. Pēdējā gadījumā diapazons (augšup un lejup) sasniedz 4 cm (pieaugušam cilvēkam), savukārt ķermenis visprecīzāk nokrīt, kad vienu kāju atbalsta visa zole, bet otru virza uz priekšu. Smaguma centra sānu kustības (šūpošanās uz sāniem) sasniedz 2 cm.

Ķermeņa centrālās gravitācijas svārstības uz sāniem ir saistītas ar visa ķermeņa svara pārvietošanos uz atbalsta kāju, kuras dēļ ķermeņa centrālās gravitācijas trajektorija iet tieši virs atbalsta laukuma. Jo ātrāk staigājat, jo mazāk ir šo svārstīgo kustību, kas izskaidrojams ar ķermeņa inerces ietekmi.

Vidējais soļa izmērs ir 66 cm, mierīgi ejot, tā ilgums ir aptuveni 0,6 sekundes.

Papildus apakšējo ekstremitāšu muskuļiem, ejot, dinamiskā darbā tiek iesaistīti gandrīz visi stumbra, kakla un augšējo ekstremitāšu muskuļi.

Tā kā staigāšanas laikā notiek secīga dažādu muskuļu grupu stiepšanās, kontrakcijas un relaksācijas maiņa, ievērojama slodze visai muskuļu sistēmai parasti neizraisa būtisku nogurumu. Tas lielā mērā saistīts arī ar to, ka visa ķermeņa ritmiskas kustības veicina normālu plaušu ventilāciju un uzlabo asinsriti visos orgānos, tostarp centrālajā nervu sistēmā (CNS). Tādējādi pastaigas ir labākais fizisko vingrinājumu veids.

Kinemātiskā un dinamiskās īpašības persona starp blakus esošo ekstremitāšu segmentu gareniskajām asīm

var izmērīt (tā sauktie starpsavienojuma leņķi). Ieslēgts rīsi. 15.18 Normālas pastaigas laikā tiek parādīti starpvienību leņķu grafiki gūžas locītavā (HJ), ceļa locītavā (KJ), potītes locītavā (AMF) un metatarsofalangeālajā locītavā (MTP).

Šo leņķu grafiku (angulogrammu) raksturīga iezīme ir diezgan stabila periodiskums. Tikai perioda ilgums un leņķa izmaiņu diapazons (amplitūda) atšķiras no cilvēka uz cilvēku. Parasti šīs amplitūdas ir: gūžas locītavā 26-30°; CS 12-15° pakāpiena atskaites periodā; pārvietošanas periodā - 55-62°; GSS plantāra fleksija ir 17-20°; aizmugure - 8-10°. MCP locītavā vienmēr ir dorsifleksija pārvietošanas laikā (10-12°), balsta laikā iztaisnošana vispirms notiek līdz 0°, bet aizmugures grūdiena laikā (no atbalsta kājas aizmugures grūdiena ķermenis steidzas uz priekšu) MCP. locītava, fleksija atkal notiek līdz 10-12°.

Ejot, cilvēks mijiedarbojas ar atbalsta virsmu, un rodas spēka faktori, ko sauc par galveno vektoru un atbalsta reakcijas spēku galveno momentu. Tipiski zemes reakcijas spēka galvenā vektora vertikālo un garenisko komponentu grafiki, ejot patvaļīgā tempā, parasti ir parādīti attēlā. 15.18. Zemes reakcijas galvenā vektora vertikālās komponentes grafiku raksturo divu virsotņu klātbūtne, kas atbilst priekšējā (balsts uz papēža) un aizmugures (atgrūšanās ar priekšējo pēdu) grūdieniem. Šo virsotņu amplitūdas pārsniedz cilvēka masu un sasniedz 1,1 - 1,25R (R- personas masa).

Arī balstu reakcijas spēku galvenā vektora garenvirziena komponentei ir divas dažādu zīmju virsotnes: pirmā, kas atbilst priekšējam grūdienam, ir vērsta uz priekšu; otrais, kas atbilst aizmugures grūdienam, ir vērsts atpakaļ. Tā tam arī jābūt - atstumjoties ar atbalsta kāju, cilvēks visu ķermeni virza uz priekšu. Zemes reakcijas galvenā vektora gareniskās komponentes maksimums sasniedz 0,25Р.

Ir vēl viena galvenā atbalsta reakcijas vektora sastāvdaļa - šķērsvirziena. Tas rodas, kāpjot no vienas kājas uz otru un sasniedz maksimums 8-10% no cilvēka svara.

Soļa temporālā struktūra. Cilvēka kustība ir periodisks process, kurā līdzīgas ķermeņa pozīcijas atkārtojas aptuveni vienādos intervālos. Īsākais laiks, kas pagājis no noteiktās pozīcijas līdz atkārtojumam, ir cikla laiks. Ejot un skrienot cikla laiku sauc par

veikto soļu skaits "dubultlaiks solis." Katra kāja iekšā Savā cikliskajā kustībā tas tiek atbalstīts vai pārvietots uz jaunu atbalsta vietu (att. 15.19).

Skrienot atbalsta moments ir mazāks par nodošanas brīdi; virs balsta ir brīvā lidojuma periods (skat. att.). 15.19).

Prezentācijas apraksts pa atsevišķiem slaidiem:

1 slaids

Slaida apraksts:

Biomehānikas sadaļa dabas zinātnes, kurā, pamatojoties uz mehānikas modeļiem un metodēm, tiek pētītas dzīvo audu, atsevišķu orgānu un sistēmu vai organisma kopumā mehāniskās īpašības, kā arī tajos notiekošās mehāniskās parādības.Cilvēka biomehānika ir sarežģīta zinātne, tas ietver plašu zināšanu klāstu no citām zinātnēm, piemēram: mehānikas un matemātikas, funkcionālā anatomija un fizioloģija, ar vecumu saistītā anatomija un fizioloģija, pedagoģija un fiziskās kultūras teorija.

2 slaids

Slaida apraksts:

Biomehāniskie pētījumi aptver dažādus dzīvās vielas organizācijas līmeņus: bioloģiskās makromolekulas, šūnas, audus (bioheoloģija), orgānus, orgānu sistēmas, kā arī veselus organismus un to kopienas. Visbiežāk šīs zinātnes izpētes objekts ir dzīvnieku un cilvēku kustība, kā arī mehāniskās parādības audos, orgānos un sistēmās. Mehāniskā kustība attiecas uz visas biosistēmas kustību kopumā, kā arī atsevišķu sistēmas daļu pārvietošanos attiecībā pret otru - sistēmas deformāciju. Visas deformācijas bioloģiskajās sistēmās vienā vai otrā veidā ir saistītas ar bioloģiskiem procesiem, kuriem ir izšķiroša nozīme dzīvnieku un cilvēku kustībās. Tā ir muskuļu kontrakcija, cīpslas, kaula, saišu, fasciju deformācija un locītavu kustība.

3 slaids

Slaida apraksts:

Atsevišķa biomehānikas joma ir biomehānika elpošanas aparāts, tā elastīgā un neelastīgā pretestība, kinemātika (tas ir, kustību ģeometriskie raksturlielumi) un elpošanas kustību dinamika, kā arī citi elpošanas aparāta kopumā un tā daļu (plaušu, krūškurvja) darbības aspekti; asinsrites biomehānika pēta asinsvadu un sirds elastīgās īpašības, asinsvadu hidraulisko pretestību asins plūsmai, elastīgo vibrāciju izplatīšanos pa asinsvadu sieniņu, asins kustību, sirds darbību u.c.

4 slaids

Slaida apraksts:

Cilvēka ķermeņa daļu kustības ir kustības telpā un laikā, kas tiek veiktas daudzās locītavās vienlaicīgi un secīgi. Kustības locītavās ir ļoti dažādas pēc formas un rakstura, tās ir atkarīgas no daudzu pielietoto spēku darbības. Visas kustības dabiski tiek apvienotas holistiskās, organizētās darbībās, kuras cilvēks kontrolē ar muskuļu palīdzību. Ņemot vērā cilvēka kustību sarežģītību, biomehānika pēta gan to mehāniskās, gan bioloģiskās puses un vienmēr ciešā savstarpējā saistībā. Biomehānika pēta, kā iegūto kustību un stresa mehānisko enerģiju var izmantot. Darbības efektu mēra pēc tam, kā tiek izmantota iztērētā enerģija. Lai to izdarītu, viņi nosaka, kuri spēki veic noderīgu darbu, kāda ir to izcelsme un kad un kur tie tiek piemēroti. Tas pats būtu jāzina par spēkiem, kas rada kaitīgu darbu, kas samazina lietderīgo spēku efektivitāti. Šāds pētījums ļauj izdarīt secinājumus, kā palielināt darbības efektivitāti.

5 slaids

Slaida apraksts:

Klīniskā biomehānika Klīniskā (medicīniskā) biomehānika ir neatņemama sastāvdaļa medicīnas zinātnes: ortopēdija, traumatoloģija, protezēšana, (rehabilitācija (fizikālā terapija), pediatrija, fizioloģija un daudzas citas. Klīniskā biomehānika ir zinātnes virziens, kurā no mehānikas un vispārējās vadības teorijas viedokļa, izmantojot specializētas pētniecības metodes, tiek pētīts fiziskā aktivitāte cilvēki normālos un patoloģiskos apstākļos Galvenās sadaļas: Normālas un patoloģiskas pastaigas biomehānika. Skeleta traumu biomehānika Lielo locītavu biomehānika. Mugurkaula biomehānika Pēdas biomehānika

6 slaids

Slaida apraksts:

Fizisko vingrinājumu biomehānika (sporta biomehānika) pēta tehnikas īpatnības izcili sportisti; noteikta racionāla rīcības organizācija; tiek izstrādāti metodiskie paņēmieni kustību apgūšanai, tehniskās paškontroles un tehnikas pilnveidošanas metodes. Biomehānika ieņem īpašu vietu fiziskās audzināšanas un sporta zinātņu vidū. Tas ir balstīts uz anatomiju, fizioloģiju un fundamentāliem zinātnes disciplīnās- fizika (mehānika), matemātika, vadības teorija. Biomehānikas mijiedarbība ar bioķīmiju, psiholoģiju un estētiku ir radījusi jaunus zinātnes virzienus, kas, tik tikko piedzimuši, jau nes lieliskus praktisks labums. Tie ietver "psihobiomehāniku", biomehānikas energostatiskos un estētiskos aspektus.

7 slaids

Slaida apraksts:

Antropometrija Klīniskās un biomehāniskās izmeklēšanas laikā tiek izmantotas antropometrijas metodes, lai iegūtu informāciju par seksuālo un vecuma īpašības mācību priekšmeti par muskuļu un skeleta sistēmas uzbūves īpatnībām normālos apstākļos un patoloģijā, svarīga informācija par stāju. Parasti pirms īpašu biomehānisko pētījumu veikšanas tiek mērīts pacienta augums stāvot un sēdus, ekstremitāšu garums, kustību amplitūda lielajās locītavās un noteikts ķermeņa svars. Izmantojot svērtās līnijas, tiek uzzīmēta stāvoša diagramma - projekcija uz apakšējo ekstremitāšu un iegurņa locītavu asu horizontālo plakni. Tas ļauj gūt priekšstatu par apakšējo ekstremitāšu arhitektoniku, ērti stāvot, noteikt locītavu asu griešanās apjomu projekcijā uz horizontālo plakni, pēdu griešanās leņķi, attālumu. starp iekšējās virsmas kājas dažādos līmeņos utt.

8 slaids

Slaida apraksts:

Biomehānika ir viena no vecākajām bioloģijas nozarēm. Tās pirmsākumi bija Aristoteļa, Galēna, Leonardo da Vinči darbi. Savos dabaszinātņu darbos “Parts of Motion and the Movement of Animals” Aristotelis lika pamatus tam, ko vēlāk, 2300 gadus vēlāk, nosauks par biomehānikas zinātni. Savos zinātniskajos traktātos ar sev raksturīgo domāšanu viņš apraksta dzīvnieku pasauli un dzīvnieku un cilvēku kustības modeļus. Viņš rakstīja par ķermeņa daļām, kas nepieciešamas, lai pārvietotos telpā (pārvietošanās), par brīvprātīgām un piespiedu kustībām, par dzīvnieku un cilvēku kustību motivāciju, par vides pretestību, par staigāšanas un skriešanas cikliskumu, par dzīvo būtņu spējām. lai iekustinātu sevi...

9. slaids

Slaida apraksts:

Papildus darbam fizikas, astronomijas un fizioloģijas jomā viņš attīstīja anatomijas un fizioloģijas jautājumus no matemātikas un mehānikas viedokļa. Viņš parādīja, ka ekstremitāšu un ķermeņa daļu kustība cilvēkiem un dzīvniekiem, ceļot svarus, ejot, skrienot, peldot, ir izskaidrojama ar mehānikas principiem, viņš pirmais interpretēja sirds kustību kā muskuļu kontrakciju, pētot krūškurvja kustību mehāniku, viņš noteica plaušu paplašināšanās pasivitāti. Zinātnieka slavenākais darbs ir “Dzīvnieku kustība” (“De Motu Animalium”). Viņa mācība ir balstīta uz stabiliem biomehāniskiem principiem, viņa darbā viņš aprakstīja muskuļu kontrakcijas principus un pirmo reizi iepazīstināja ar matemātisko kustību modeļiem. Džovanni Borelli pamatoti tiek uzskatīts par biomehānikas zinātnes pamatlicēju. Mesīnas (1649) un Pizas (1656) universitāšu profesors. Viņš ir pirmais, kurš izmanto biomehānisko modeli, lai izskaidrotu kustību biomehāniskā sistēmā.

10 slaids

Slaida apraksts:

Franču fiziologs, izgudrotājs un fotogrāfs Etjēns Marijs (1830–1904) bija pirmais, kas cilvēku kustību pētīšanai izmantoja filmu fotogrāfiju. Viņš arī bija pirmais, kurš izmantoja marķieru uzlikšanas metodi cilvēka ķermenim - nākotnes ciklogrāfijas prototipu. Liela nozīme bija E. Muibridža (1830-1904) (ASV) uzņemtajām fotogrāfiju sērijām, kas uzņemtas ar vairākām kamerām no dažādiem skatu punktiem. Kopš tā laika filmu fotogrāfija ir izmantota kustību analīzei kā viena no galvenajām biomehānikas metodēm. Cilvēku kustības analīze sākās ar brāļiem Vēberiem (1836) Vācijā. Pirmo trīsdimensiju matemātisko cilvēka gaitas analīzi veica Vilhelms Brauns un viņa students Otto Fišers 1891. gadā. Gaitas analīzes metodoloģija nav mainījusies līdz mūsdienām.

11 slaids

Slaida apraksts:

Nikolaju Aleksandroviču Bernšteinu (1896-1966) var pamatoti uzskatīt par mūsdienu biomehānikas teorētiskā pamata - doktrīnas par cilvēku un dzīvnieku motorisko aktivitāti - radītāju. Bernsteins par motorisko uzdevumu kā cilvēka darbību garīgo pamatu pavēra veidus, kā pētīt augstākos apziņas līmeņus cilvēka motoriskajā darbībā. Detalizēti tika izstrādāti motora uzdevuma veidošanas, struktūras un risināšanas jautājumi. Šos jautājumus sāka aplūkot ciešā saistībā ar darbības motora sastāva struktūru kā kustību sistēmu. Vairāki Bernsteina darbi ir veltīti muskuļu spēku dinamikas un motorisko darbību inervācijas struktūras izpētei. Viņš veica būtiskus uzlabojumus kustību ierakstīšanas un analīzes tehnikā (kimociklogramma, ciklogrammetrija). Dažas Bernsteina 1930. gados izteiktās idejas paredzēja kibernētikas pamatprincipus.