UČBENIK ZA UNIVERZE.

V IN. DUBROVSKY, V.N. FEDOROVA

Moskva

Recenzenti:

Doktor bioloških znanosti, profesor A.G. Maxine; Doktor tehniških znanosti, profesor V.D. Kovalev;

Kandidat medicinskih znanosti, dobitnik državne nagrade ZSSR

I.L. Badnin

Risbe, ki jih je naredil umetnik N.M. Zamešajeva

Dubrovsky V.I., Fedorova V.N.

Biomehanika: učbenik. za srednje in višje šole, ustanove. M.: Založba VLADOS-PRESS, 2003. 672 str.: ilustr. ISBN 5-305-00101-3.

Učbenik je napisan v skladu z nov programštudij biomehanike na visokošolskih ustanovah. Veliko pozornosti namenjamo biomehanski utemeljitvi uporabe izdelkov fizična kultura in šport na primeru različnih športov. Prikazani so sodobni pristopi k ocenjevanju vpliva različnih fizičnih in podnebnih dejavnikov na športnikovo tehniko ter podane biomehanske značilnosti različnih športov. Prvič so predstavljeni razdelki medicinske biomehanike, biomehanika športnikov invalidov, biomehanski nadzor gibanja itd.

Učbenik je namenjen študentom oddelkov za telesno vzgojo univerz, inštitutov za telesno vzgojo in medicinskih univerz, pa tudi trenerjem, športnim zdravnikom, rehabilitatorjem, ki sodelujejo pri razvoju in napovedovanju usposabljanja, zdravljenja in rehabilitacije športnikov in drugih strokovnjakov.

© V. I. Dubrovsky, V. N. Fedorova, 2003 © Založba VLADOS-PRESS, 2003 © Oblikovanje naslovnice serije. ISBN 5-305-00101-3 “Založba VLADOS-PRESS”, 2003

PREDGOVOR

Vsaka veja človeškega znanja, vključno s takšno disciplino, kot je biomehanika, deluje z določenim nizom začetnih definicij, konceptov in hipotez. Na eni strani se uporabljajo temeljne definicije iz matematike, fizike in splošne mehanike. Po drugi strani pa biomehanika temelji na podatkih eksperimentalnih študij, med katerimi so najpomembnejše ocena različnih vrst človekove motorične aktivnosti in njihov nadzor; določanje lastnosti biomehanskih sistemov pri različnih metodah deformiranja; rezultati, pridobljeni pri reševanju medicinskih in bioloških problemov.

Biomehanika je na stičišču različnih ved: medicine, fizike, matematike, fiziologije, biofizike, ki vključuje različne strokovnjake na svojem področju, kot so inženirji, oblikovalci, tehnologi, programerji itd.

Biomehanika športa kot akademska disciplina preučuje, kako se človek giblje v procesu nastopanja psihične vaje, med tekmovanji in premikanje posamezne športne opreme.

Bistveno v sodobni športi in telesni kulturi je dana mehanska moč, stabilnost mišično-skeletnih tkiv mišično-skeletni sistem, organov, tkiv do ponavljajoče se telesne aktivnosti, še posebej pri treningu v ekstremne razmere(srednje gore, visoka vlažnost, nizke in visoke temperature, hipotermija, spremembe bioritmov) ob upoštevanju telesne zgradbe, starosti, spola in funkcionalnega stanja osebe. Vse te podatke lahko uporabimo za izboljšanje metodologije in tehnike izvajanja določenih vaj in sistemi usposabljanja, kot tudi pri izboljšanju zalog, opreme in drugih dejavnikov.

Telesna kultura in šport sta v zadnjem desetletju pri nas izgubila svoj vpliv. To nič ne izboljša zdravja ljudi. To vpliva tudi na sposobnost vzdržati negativne okoljske dejavnike.

Pomen športa je bil ves čas pomemben pri preprečevanju prezgodnjega staranja, pri obnavljanju funkcionalnost telesa po boleznih in poškodbah.

Z razvojem znanosti medicina aktivno uporablja svoje dosežke, razvija nove metode zdravljenja, ocenjuje njihovo učinkovitost in nove diagnostične tehnike. To pa bogati športno medicino in telesno vzgojo. Ta učbenik nudi znanje o fizikalnih osnovah številnih vprašanj. športna medicina, ki jih potrebuje učitelj športne vzgoje, trener, športni zdravnik, maser. To znanje ni nič manj pomembno kot poznavanje osnov trenažnega procesa. Glede na to, kako razumemo fizično bistvo posameznega področja športne medicine, v povezavi z medicinski vidiki možno je predvideti in odmeriti zdravstveni (terapevtski) učinek, pa tudi stopnjo športnih dosežkov.

V terapevtski telesni kulturi se uporabljajo različne telesne vaje, ki se izvajajo v enem ali drugem športu.

Ta učbenik je v primerjavi s predhodno izdanimi prvi za biomehaniko športa, ki predstavlja gradivo, ki prikazuje uporabo zakonov temeljne fizike na številnih specifičnih področjih te discipline. Obravnavana so: kinematika, dinamika materialne točke, dinamika translacijskega gibanja, vrste sil v naravi, dinamika rotacijskega gibanja, neinercialni referenčni sistemi, ohranitveni zakoni, mehanska nihanja, mehanske lastnosti. Predstavljen je velik del, ki prikazuje fizikalne osnove vpliva različnih dejavnikov (mehanskih, zvočnih, elektromagnetnih, radiacijskih, termičnih), katerih razumevanje fizikalnega bistva je nujno potrebno za racionalno reševanje številnih problemov v športni medicini.

Profesor V.I. Dubrovsky in profesor V.N. Fedorov je poleg biomehanskih metod spremljanja ljudi, ki se ukvarjajo s telesno vzgojo in športom, predstavil biomehanske kazalnike v normalnih pogojih in pri patologiji (poškodbe in bolezni mišično-skeletnega sistema).napravah, ob utrujenosti ipd.), pa tudi med treningom v ekstremnih razmerah, pri športnikih invalidih ipd.

Veliko tem avtorji obravnavajo z upoštevanjem razvoja športa najvišji dosežki, šport na invalidskih vozičkih, biomehanika športna poškodba, različna starostna obdobja razvoja, ob upoštevanju telesne zgradbe in tehnike izvajanja določenih vaj v različnih športih.

Knjiga prikazuje glavne smeri razvoja uporabe biomehanike sodobne metode krmiljenje: stacionarno in daljinsko vodenje gibanja; razvoj sodobne tehnologije inventar, oprema; tehnike izvajanja telesnih vaj pri različnih športih; spremljanje izvajanja vaj športnikov invalidov; biomehanski nadzor poškodb in bolezni mišično-skeletnega sistema itd.

V bistvu avtorji v vsakem poglavju učbenika poudarjajo, da mora športnik za uspešen nastop na tekmovanjih imeti racionalno tehniko izvajanja vaje, razumeti njeno medicinsko in fizično bistvo, mora biti opremljen s sodobno opremo, športno opremo, mora biti funkcionalno dobro pripravljen in zdrav.

Posebno mesto v učbeniku je namenjeno vplivu intenzivne telesne dejavnosti na strukturne (morfološke) spremembe v tkivih mišično-skeletnega sistema, zlasti če so tehnika izvajanja telesnih vaj in metode njene korekcije nepopolne. Ugotovljeno je bilo, da je reakcija mišično-skeletnega tkiva na telesno aktivnost v veliki meri odvisna od tehnike vadbe, telesne zgradbe, starosti, funkcionalnega stanja, podnebnih in geografskih dejavnikov itd.

Avtorji veliko pozornost posvečajo možnostim uporabe matematičnih in fizikalnih modelov za oboje različne vaje, ter za posamezna področja in sisteme človeškega telesa, zlasti športnika, pa tudi telesa kot celote, za napovedovanje odzivov telesa na telesno aktivnost in različne neugodne okoljske dejavnike. Tip telesa in starost sta pomembna za izračun in modelno oceno meja prenašanja teh učinkov ob upoštevanju vrste dodatnih dejavnikov.

Pri nas in v tujini še vedno nimamo učbenika, ki bi sistematiziral gradiva tako o teoretičnih fizikalnih in matematičnih osnovah biomehanike športa kot o biomehaniki v normalnih pogojih in v patologiji ob upoštevanju starosti, spola, telesne zgradbe. in funkcionalno stanje posameznikov, ki se ukvarjajo s telesno vzgojo in športom. To je še posebej pomembno pri ukvarjanju z vrhunskim športom, kjer so zahteve po tehniki izvajanja vaj izjemne, že najmanjša odstopanja pa vodijo v poškodbe, včasih invalidnost in upad športnih rezultatov.

Učbenik "Biomehanika" izpolnjuje sodobne zahteve za učbenike medicinskih in bioloških disciplin, enotne za pedagoške, medicinske univerze in inštitute za telesno vzgojo.

Veliko število informativnih tabel, slik, diagramov, enotna in jasna razdelitev gradiva glede na strukturo v vsakem poglavju, poudarjene jedrnate definicije naredijo predstavljeno gradivo zelo nazorno, zanimivo, lahko razumljivo in zapomniti.

Ta učbenik bo študentom, trenerjem, zdravnikom, metodistom vadbene terapije, učiteljem športne vzgoje omogočil, da bolje razumejo osnove športne biomehanike, športne medicine, fizikalne terapije in jih tako uspešno in aktivno uporabljajo pri svojem delu. Ta učbenik lahko priporočimo strokovnjakom za uporabno mehaniko, specializiranim za biomehaniko.

Vodja oddelka za teoretično mehaniko Permske državne tehnične univerze,

Doktor tehničnih znanosti, profesor, zaslužni znanstvenik Ruska federacija

Yu.I. Nyashin

UVOD

Biomehanika človeškega gibanja je del bolj splošne discipline, na kratko imenovane "biomehanika".

Biomehanika je veja biofizike, ki proučuje mehanske lastnosti tkiv, organov in sistemov živega organizma ter mehanske pojave, ki spremljajo življenjske procese. Z metodami teoretične in uporabne mehanike ta veda proučuje deformacijo strukturnih elementov telesa, pretok tekočin in plinov v živem organizmu, gibanje delov telesa v prostoru, stabilnost in nadzorljivost gibanja in druga vprašanja. dostopen tem metodam. Na podlagi teh študij je mogoče sestaviti biomehanske značilnosti organov in sistemov telesa, katerih poznavanje je najpomembnejši predpogoj za preučevanje regulacijskih procesov. Upoštevanje biomehanskih značilnosti omogoča domneve o strukturi sistemov, ki nadzorujejo fiziološke funkcije. Do nedavnega so bile glavne raziskave na področju biomehanike povezane s preučevanjem gibanja ljudi in živali. Vendar pa se obseg uporabe te znanosti postopoma širi; zdaj vključuje tudi študij dihalnega sistema, obtočil, specializiranih receptorjev itd. Zanimivi podatki so bili pridobljeni s študijo elastičnega in neelastičnega upora prsni koš, premiki plinov skozi Airways. Poskušajo se posplošiti analize gibanja krvi z vidika mehanike kontinuuma, preučujejo se zlasti elastična nihanja žilne stene. Dokazano je tudi, da je z mehanskega vidika zgradba žilnega sistema optimalna za opravljanje njegovih transportnih funkcij. Reološke študije v biomehaniki so odkrile specifično deformacijolastnosti številnih telesnih tkiv: eksponentna nelinearnost razmerja med napetostmi in deformacijami, pomembna odvisnost od časa itd. Pridobljeno znanje o deformacijskih lastnostih tkiv pomaga pri reševanju nekaterih praktičnih problemov, zlasti se uporabljajo pri izdelavi notranjih protez (zaklopke, umetno srce, ožilje itd.). Klasična mehanika trdnih snovi se še posebej plodno uporablja pri preučevanju človeških gibanj. Biomehanika se pogosto razume ravno kot ta aplikacija. Biomehanika pri preučevanju gibanja uporablja podatke iz antropometrije, anatomije, fiziologije živčnega in mišičnega sistema ter drugih bioloških disciplin. Zato pogosto morda v izobraževalne namene, biomehanika mišično-skeletnega sistema vključuje njegovo funkcionalno anatomijo in včasih fiziologijo živčno-mišičnega sistema, ki to povezavo imenujemo kineziologije.

Število nadzornih vplivov v živčno-mišičnem sistemu je ogromno. Vendar pa ima živčno-mišični sistem neverjetno zanesljivost in široke kompenzacijske zmožnosti, sposobnost ne le ponavljanja istih standardnih sklopov gibov (sinergija) znova in znova, temveč tudi izvajanja standardnih prostovoljnih gibov, namenjenih doseganju določenih ciljev. Poleg sposobnosti organiziranja in aktivnega učenja potrebnih gibov živčno-mišični sistem zagotavlja prilagodljivost na hitro spreminjajoče se okoljske in notranje razmere telesa, spreminjanje običajnih dejanj v zvezi s temi pogoji. Ta variabilnost ni samo pasivne narave, ampak ima značilnosti aktivnega iskanja, ki ga izvaja živčni sistem, ko doseže najboljšo rešitev zadanih nalog. Naštete sposobnosti živčnega sistema zagotavlja procesiranje informacij o gibanju v njem, ki prihajajo po povratnih zvezah, ki jih tvori senzorična aferentacija. Delovanje živčno-mišičnega sistema se odraža v časovnih, kinematičnih in dinamičnih strukturah gibanja. Zahvaljujoč tej refleksiji postane mogoče z opazovanjem mehanike pridobiti informacije o regulaciji gibanja in njegovih motnjah. Ta možnost se pogosto uporablja pri diagnosticiranju bolezni, v nevrofizioloških študijah s posebnimi testi za spremljanje motoričnih sposobnosti in usposabljanja invalidov, športnikov, astronavtov in v številnih drugih primerih.

1. poglavje ZGODOVINA RAZVOJA BIOMEHANIKE

Biomehanika je ena najstarejših vej biologije. Njegov izvor so dela Aristotela in Galena, posvečena analizi gibanja živali in ljudi. Toda šele po zaslugi dela enega najbriljantnejših mož renesanse, Leonarda da Vincija (14521519), je biomehanika naredila naslednji korak. Leonarda je zanimala zlasti zgradba človeškega telesa (anatomija) v povezavi z gibanjem. Opisal je mehaniko telesa pri prehodu iz sedečega položaja v stoječi položaj, pri hoji gor in dol, pri skokih in očitno dal prvi opis hoje.

R. Descartes (1596-1650) je ustvaril osnovo refleksne teorije, ki je pokazala, da je vzrok gibanja lahko poseben okoljski dejavnik, ki vpliva na čutne organe. To je pojasnilo izvor nehotnih gibov.

Nadalje velik vpliv Na razvoj biomehanike je vplival Italijan D. Borelli (16081679) – zdravnik, matematik, fizik. V svoji knjigi "O gibanju živali" je v bistvu postavil temelje biomehanike kot veje znanosti. Na človeško telo je gledal kot na stroj in skušal razložiti dihanje, gibanje krvi in ​​delovanje mišic z mehanskega vidika.

Biološka mehanika kot veda o mehanskem gibanju v bioloških sistemih uporablja principe mehanike kot metodološki aparat.

Človeška mehanikaObstaja nova veja mehanike, ki proučuje namensko človeško gibanje.

Biomehanika to je veja biologije, ki preučuje mehanske lastnosti živih tkiv, organov in organizma kot celote ter mehanske pojave, ki se v njih dogajajo (med gibanjem, dihanjem itd.).

Leonardo DO Vinci I.P. Pavlov

P.F. Lesgaft N.E. Vvedenski

Prvi koraki v podrobnem študiju biomehanike gibov so bili narejeni šele na koncu XIX stoletja nemška znanstvenika Braun in Fischer(V. Braune, O. Fischer), ki je razvil popolno metodo za snemanje gibov, je podrobno preučil dinamično plat gibanja okončin in splošnega težišča (GCG) osebe med normalno hojo.

K.H. Kekcheev (1923) je proučeval biomehaniko patološke hoje z uporabo tehnike Brown in Fisher.

P.F. Lesgaft (18371909) je ustvaril biomehaniko telesnih vaj, razvito na podlagi dinamične anatomije. Leta 1877 je P.F. Lesgaft je o tej temi začel predavati na tečajih telesne vzgoje. Na Inštitutu za telesno vzgojo poimenovan po. P.F. Lesgaft je bil ta tečaj vključen v predmet " Športna vzgoja”, leta 1927 pa se je izločila v samostojen predmet z imenom “teorija gibanja” in leta 1931 preimenovala v predmet “Biomehanika telesnih vaj”.

K poznavanju interakcije ravni regulacije gibanja je veliko prispeval N.A. Bernstein (1880 1968). Podal je teoretične osnove za procese vodenja gibanja z vidika splošne teorije velikih sistemov. Raziskava N.A. Bernstein je omogočil vzpostavitev izjemno pomembnega danes splošno priznanega principa nadzora gibanja. Nevrofiziološki koncepti N.A. Bernstein je služil kot osnova za oblikovanje sodobne teorije biomehanike človeških gibanj.

Ideje N.M. Sechenov o refleksni naravi nadzora gibanja z uporabo občutljivih signalov je bil razvit v teoriji N.A. Bernstein o krožni naravi procesov upravljanja.

B.C. Gurfinkel in sodelavci (1965) so to smer klinično potrdili in opredelili princip sinergije v organizaciji dela. skeletne mišice pri urejanju navpična drža, in F.A. Severin in sodelavci (1967) so pridobili podatke o spinalnih generatorjih (motonevronih) lokomotornih gibov. R.Granit (1955) so analizirali mehanizme regulacije gibanja z vidika nevrofiziologije.

R.Granit (1973) je ugotovil, da je organizacija izhodnih odzivov na koncu določena z mehanskimi lastnostmi motoričnih enot (MU) in specifično hierarhijo aktivacijskih procesov, ki vključujejo počasne ali hitre MU, tonične ali fazne motonevrone, alfa motor ali alfa gama nadzor.

NA. Bernstein A.A. Uhtomski

NJIM. Sechenov A.N. Krestovnikov

Velik prispevek k biomehaniki športa je prispeval R.G. Osterhoud (1968); T. Duck (1970), R.M. Rjav; J.E. Svetnik (1971); S. Plagenhoef (1971); C. W. Buchan (1971); Dal Monte et al. (1973); M.Saito et al. (1974) in mnogi drugi.

Pri nas se proučevanje koordinacije gibanja človeka izvaja že od dvajsetih let. XX stoletja. Raziskovali smo celotno biomehansko sliko koordinacijske strukture človekovih prostovoljnih gibov, da bi ugotovili splošne vzorce, ki določajo tako centralno regulacijo kot aktivnost mišične periferije v tem najpomembnejšem življenjskem procesu. Od tridesetih XX stoletja na inštitutih za telesno vzgojo v Moskvi (N. A. Bernstein), v Leningradu (E. A. Kotikova, E. G. Kotelnikova), v Tbilisiju (L. V. Chkhaidze), v Harkovu (D. D. Donskoy) in v drugih mestih se je začelo razvijati znanstveno delo o biomehaniki. Leta 1939 je izšel učbenik E.A. Kotikova "Biomehanika telesnih vaj" in v naslednjih letih v učbenikih in učni pripomočki začel vključevati razdelek »Biomehanska utemeljitev Športna oprema v različnih športih."

Od bioloških znanosti je biomehanika bolj kot druge uporabljala znanstvene podatke o anatomiji in fiziologiji. V naslednjih letih so imele dinamična anatomija, fizika in fiziologija, zlasti nauk o živčnosti I.P., velik vpliv na nastanek in razvoj biomehanike kot znanosti. Pavlova in o funkcionalnih sistemih P.K. Anokhina.

K proučevanju fiziologije lokomotornega sistema je veliko prispeval N.E. Vvedenski (18521922). Izvedel je študije procesov vzbujanja in inhibicije v živčevju in mišično tkivo. Njegova dela o fiziološki labilnosti živih tkiv in vzdražljivih sistemov ter o parabiozi imajo dobra vrednost za sodobno športno fiziologijo. Velika vrednost so tudi njegova dela o koordinaciji gibov.

Po definiciji A.A. Ukhtomsky (18751942), biomehanika preučuje, "kako lahko nastala mehanska energija gibanja in stresa pridobi delovno uporabo." Pokazal je, da je mišična moč, če so ostale enake, odvisna od preseka. Večji kot je presek mišice, bolj je sposobna dvigniti breme. A.A. Ukhtomsky je odkril najpomembnejši fiziološki pojav - prevlado v dejavnosti živčni centri, zlasti med motoričnimi dejanji. Odlično mesto Njegova dela obravnavajo vprašanja fiziologije lokomotornega sistema.

Vprašanja fiziologije športa je razvil A.N. Krestovikov (18851955). Povezani so bili z razjasnitvijo mehanizma mišična aktivnost, zlasti koordinacija gibov, nastanek motoričnih pogojenih refleksov, etiologija utrujenosti med telesno aktivnostjo in druge fiziološke funkcije pri izvajanju telesnih vaj.

M.F. Ivanitsky (1895–1969) je razvil funkcionalno (dinamično) anatomijo v povezavi z nalogami telesne vzgoje in športa, tj. določil je povezavo med anatomijo in telesno vzgojo.

Uspehi sodobne fiziologije in predvsem dela akademika P.K. Anohin je dobil priložnost na nov način pogledati na biomehaniko gibov s položaja funkcionalnih sistemov.

Vse to je omogočilo povzetek fizioloških podatkov z biomehanskimi študijami in priti do rešitve pomembna vprašanja biomehanika gibov v sodobnem športu, vrhunski šport.

Sredi XX stoletja so znanstveniki ustvarili protetično roko, ki jo nadzirajo električni signali, ki prihajajo iz živčnega sistema. Leta 1957 je bil pri nas konstruiran model roke (dlanice), ki je izvajala bioelektrične ukaze, kot sta »stisni in sprosti«, leta 1964 pa je nastala proteza s povratno zvezo, torej proteza, iz katere neprekinjeno teče v informacije centralnega živčnega sistema o sili stiskanja ali sprostitve roke, smeri gibanja roke in podobnih znakih.

PC. Anohin

Ameriški specialisti(E.W. Schrader et al., 1964) ustvarili protetično nogo, amputirano nad kolenom. Za doseganje naravne hoje je bil izdelan hidravlični model kolenskega sklepa. Zasnova omogoča normalen dvig pete in izteg nog med abdukcijo, ne glede na hitrost hoje.

Hiter razvoj športa v ZSSR je služil kot osnova za razvoj športne biomehanike. Od leta 1958 je biomehanika postala obvezna v vseh zavodih za telesno vzgojo akademska disciplina, ustanovljeni so bili oddelki za biomehaniko, razviti so bili programi, izdani so bili učni pripomočki in učbeniki, potekale so znanstvene in metodološke konference ter se usposabljali specialisti.

Biomehanika ima kot akademski predmet več vlog. Najprej se z njegovo pomočjo študent seznani z najpomembnejšimi fizikalnimi in matematičnimi pojmi, ki so potrebni za izračun hitrosti, odbojnih kotov, telesne teže, lege težišča in njegove vloge v tehniki izvajanja športnih gibov. Drugič, ta disciplina ima samostojno uporabo v športna vadba, saj sistem motorične aktivnosti, predstavljen v njem, ob upoštevanju starosti, spola, telesne teže, postave omogoča razvoj priporočil za delo trenerja, učitelja telesne vzgoje, metodologa fizične terapije itd.

Biomehanske raziskave so omogočile ustvarjanje nove vrste čevljev, Športna oprema, opremo in tehnike vodenja (kolesa, alpske in skakalne smuči, tekmovalne smuči, čolni na vesla in še mnogo več).

Študija hidrodinamičnih lastnosti rib in delfinov je omogočila ustvarjanje posebnih oblek za plavalce in spremembo plavalnih tehnik, kar je pripomoglo k povečanju hitrosti plavanja.

Biomehanika se poučuje na visokošolskih ustanovah za telesno izobraževanje v mnogih državah po svetu. Ustanovljeno je bilo mednarodno društvo biomehanike, potekajo konference, simpoziji in kongresi o biomehaniki. Pri predsedstvu Ruske akademije znanosti je bil ustanovljen znanstveni svet za probleme biomehanike s sekcijami, ki pokrivajo probleme inženirske, medicinske in športne biomehanike.

2. poglavje TOPOGRAFIJA ČLOVEŠKEGA TELESA. SPLOŠNI PODATKI O ČLOVEŠKEM TELESU

Z mehanskega vidika je človeško telo objekt največje kompleksnosti. Sestavljen je iz delov, ki jih z visoko stopnjo natančnosti lahko štejemo za trdne (skelet), in deformabilnih votlin (mišice, krvne žile itd.), te votline pa vsebujejo tekočino in filtrirne medije, ki nimajo lastnosti navadnih tekočin.

Človeško telo na splošno ohranja strukturo, značilno za vse vretenčarje: bipolarnost (konice glave in repa), dvostransko simetrijo, prevlado parnih organov, prisotnost aksialnega skeleta, ohranitev nekaterih (reliktnih) znakov segmentacije (metamerizem) itd. (Slika 2.1).

Druge morfofunkcionalne značilnosti človeškega telesa so: zelo multifunkcionalna zgornja okončina; enakomerna vrsta zob; razviti možgani; pokončna hoja; podaljšano otroštvo itd.

V anatomiji je običajno preučevati človeško telo v pokončnem položaju z zaprtimi spodnjimi okončinami in spuščenimi zgornjimi okončinami.

V vsakem delu telesa se razlikujejo področja (slika 2.2, a, b) glave, vratu, trupa in dveh parov zgornjega in spodnjih okončin(glej sliko 2.1,6).

riž. 2.1. Segmentna delitev hrbtenjače. Nastanek pleksusov iz možganskih korenin (a). Segmentna inverzija organov in funkcionalnih sistemov (b)

Na človeškem telesu sta označena dva konca: kranialni ali lobanjski in kavdalni ali kavdalni in štiri površine: trebušna ali ventralna, hrbtna ali hrbtna in dve stranski: desno in levo (sl. 2: 3).

Na okončinah sta glede na telo določena dva konca: proksimalni, tj. bližji in distalni, tj. oddaljeni (glej sliko 2.3).

Sekire in letala

Človeško telo je zgrajeno po vrsti dvostranske simetrije (razdeljeno je s srednjo ravnino na dve simetrični polovici) in zanj je značilna prisotnost notranjega okostja. V notranjosti telesa je razkosanje v metameri, ali segmenti, tj. tvorbe, ki so homogene po strukturi in razvoju, ki se nahajajo v zaporednem vrstnem redu v smeri vzdolžne osi telesa (na primer mišice, živčni segmenti, vretenca itd.); osrednji živčni sistem leži bližje hrbtni površini telesa, prebavni sistem leži bližje trebušni površini. Kot vsi sesalci ima tudi človek mlečne žleze in poraščeno kožo, njegova telesna votlina je s prepono razdeljena na prsni in trebušni del (slika 2.4).

riž. 2.2. Področja človeškega telesa:

sprednja površina: 7 parietalna regija; 2 čelna regija; 3 orbitalno območje; 4 območje ust; 5 območje brade; b sprednji predel vratu; 7 stranski predel vratu; 8 območje ključnice; 9 dlan; 10 sprednji del podlakti; 11 sprednja ulnarna regija; 12 zadnji del rame; 13 aksilarna regija; 14 območje prsnega koša; 15 subkostalna regija; 16 epigastrij; 17 popkovna regija; 18 stransko območje trebuh; 19 območje dimelj; 20 sramni del; 21 medialni del stegna; 22 sprednji del stegna; 23 sprednji del kolena; 24 sprednji del noge; 25 zadnji del spodnjega dela noge; 26 sprednji predel gležnja; 27 hrbtna noga; 28 območje pete; 29 zadnji del dlani; 30 podlaket; 31 zadnji del podlakti; 32 zadnja ulnarna regija; 33 zadnje ramensko območje; 34 zadnji del podlakti; 35 območje prsi; 36 deltoidna regija; 37 klavipektoralni trikotnik; 38 subklavijska fosa; 39 sternokleidomastoidna regija; 40 območje nosu; 41 temporalna regija.

riž. 2.3. Relativni položaj delov v človeškem telesu

b hrbtna površina: 1 parietalna regija; 2 časovna regija; 3 čelna regija; 4 orbitalno območje; 5 zigomatična regija; b bukalni predel; 7 submandibularni trikotnik; 8 sternokleidomastoidna regija; 9 akromialna regija; 10 interskapularna regija; 11 lopatična regija; 12 deltoidna regija; 13 stranski torakalni predel; 14 zadnji del rame; 15 subkostalna regija; 16 zadnja ulnarna regija; 17 zadnji del podlakti; 18 sprednji del podlakti; 79 dlan; 20 območje pete; 21 podplat; 22 hrbtni del stopala; 23 sprednji del spodnjega dela noge; 24 zadnji del spodnjega dela noge; 25 zadnji del kolena; 26 zadnji del stegna; 27analna regija; 28 glutealno regijo; 29 sakralna regija; 30 stranski predel trebuha; 31 ledveni predel; 32 subskapularna regija; 33 vretenčna regija; 34 zadnje ramensko območje; 35 zadnja ulnarna regija; 36 zadnja podlaket; 37 zadnji del dlani; 38 sprednji predel ramen; 39 supraskapularna regija; 40 zadnji del vratu; 41 okcipitalni predel

riž. 2.4. Telesne votline

riž. 2.5. Diagram osi in ravnin v človeškem telesu:

1 navpična (vzdolžna) os;

2 čelna ravnina; 3 vodoravna ravnina; 4 prečna os; 5 sagitalna os; 6 sagitalna ravnina

Za boljšo navigacijo glede relativnega položaja delov v človeškem telesu izhajamo iz nekaterih osnovnih ravnin in smeri (slika 2.5). Izrazi "zgornji", "spodnji", "sprednji", "zadnji" se nanašajo na navpični položajČloveško telo. Ravnina, ki deli telo v navpični smeri na dve simetrični polovici, se imenuje mediana. Ravnine, ki so vzporedne z mediano, se imenujejo sagitalna (lat. sagitta puščica); razdelijo telo na segmente, ki se nahajajo v smeri od desne proti levi. Tečejo pravokotno na srednjo ravninočelni, vzporedno s čelom(fr. spredaj čelo) letalo; razrežejo telo na segmente, ki se nahajajo v smeri od spredaj nazaj. Narisane so pravokotno na srednjo in čelno ravnino horizontalno ali prečno ravnine, ki delijo telo na segmente, ki se nahajajo drug nad drugim. Narišemo lahko poljubno število sagitalnih (razen mediane), frontalnih in vodoravnih ravnin, torej skozi katero koli točko na površini telesa ali organa.

Izraza "medialni" in "lateralni" se uporabljata za označevanje delov telesa glede na srednjo ravnino: medialis nahaja se bližje srednji ravnini, lateralis dlje od nje. Teh izrazov ne smemo zamenjevati z izrazi "notranji" vmesni in »zunanji« eksternus, ki se uporabljajo le v odnosu do sten votlin. Besede "trebuh" ventralis, "hrbtni" dorsalis, "desni" desni, "levi" sinister, "površno" površinski, "globok" profundus ne potrebuje nobene razlage. Za označevanje prostorskih odnosov na okončinah izrazi"proximalis" in "distalis" tj. nahaja se bližje in dlje od stičišča okončine s trupom.

Za določitev projekcije notranjih organov se nariše vrsta navpičnih črt: sprednja in zadnja mediana, ki ustrezata odsekom srednje ravnine; desna in leva prsnica vzdolž stranskih robov prsnice; desno in levo srednjeklavikularno skozi sredino ključnice; desno in levo parasternalno na sredini med prsnico in srednjo klavikularno; desna in leva sprednja aksilarna oziroma sprednji rob aksilarne jame; desna in leva srednja aksilarna, ki izhajata iz globine fose z istim imenom; desna in leva posteriorna aksilarna fosa, ki ustrezata zadnjemu robu aksilarne fose; desna in leva lopatica skozi spodnji kot lopatice; desno in levo paravertebralno na sredini med lopatično in posteriorno srednjo črto (ki ustreza konicam prečnih procesov).

Kratke informacije o težišču človeškega telesa

Delovanje spodnjih okončin človeka, če izvzamemo številne telesne vaje, določata predvsem opora (stoječ položaj) in gibanje (hoja, tek). V obehV tem primeru na delovanje spodnjih okončin, za razliko od zgornjih okončin, pomembno vpliva splošno težišče (GC) človeškega telesa (slika 2.6).

riž. 2.6. Lokacija splošnega težišča za različne vrste stanja: 1 ko je napeto; 2 z antropometrijo; 3 v tišini

Pri številnih problemih mehanike je priročno in sprejemljivo upoštevati maso telesa, kot da bi bila koncentrirana v eni točki - težišče (CG). Ker moramo analizirati sile, ki delujejo na človeško telo med telesno vadbo in stanjem (v mirovanju), bi morali vedeti, kje se nahaja CG pri človeku normalno in pri patologiji (skolioza, koksartroza, cerebralna paraliza, amputacija uda, itd.).

V splošni biomehaniki je pomembno preučiti lokacijo težišča (CG) telesa, njegovo projekcijo na oporno površino, pa tudi prostorsko razmerje med vektorjem CG in različnimi sklepi (slika 2.7). To nam omogoča, da preučimo možnosti blokade sklepov in ocenimo kompenzacijske in prilagoditvene spremembe v mišično-skeletnem sistemu (MSA). Pri odraslih moških (v povprečju) se GCT nahaja 15 mm za anteriorno-spodnjim robom telesa V ledvenega vretenca. Pri ženskah se CG nahaja v povprečju 55 mm pred sprednjim spodnjim robom jaz sakralno vretence (slika 2.8).

V čelni ravnini je GCT nekoliko premaknjena v desno (za 2,6 mm pri moških in 1,3 mm pri ženskah), tj. desna noga prevzame več težka obremenitev kot leva.

riž. 2.7. Vrste stoječega položaja človeškega telesa: 1 antropometrični položaj; 2 miren položaj; 3 napet položaj: krog s piko v sredini, ki se nahaja v medeničnem predelu, prikazuje položaj splošnega težišča telesa; v predelu glave položaj težišča glave; v predelu roke položaj splošnega težišča roke. Črne pike prikazujejo prečne osi sklepov zgornjih in spodnjih okončin ter enako atlanto-okcipitalni sklep

riž. 2.8. Lokacija centra

resnost (CG): a pri moških; b pri ženskah

Splošno težišče (GCG) telesa je sestavljeno iz težišč posamezne dele telesa (delna težišča) (slika 2.9). Zato se pri premikanju in premikanju mase delov telesa premakne tudi splošno težišče, vendar za ohranitev ravnotežja njegova projekcija ne sme segati čez območje podpore.

riž. 2.9. Lokacija težišč posameznih delov telesa

riž. 2.10. Položaj splošnega težišča telesa: a pri moških enake višine, vendar različnih zgradb; uporabljeni moški različnih višin; za moške in ženske

Višina središčne gravitacijske lege različni ljudje močno razlikuje glede na vrsto dejavnikov, ki vključujejo predvsem spol, starost, tip telesa itd. (slika 2.10).

Pri ženskah je BCT običajno »nekoliko nižji kot pri moških (glej sliko 2.8).

Pri majhnih otrocih je težišče telesa višje kot pri odraslih.

Ko se relativni položaj delov telesa spremeni, se spremeni tudi projekcija njegove GCT (slika 2.11). Ob tem se spremeni tudi stabilnost telesa. V športni praksi (poučevanje vaj in trening) in pri izvajanju vaj terapevtske gimnastike je to vprašanje zelo pomembno, saj je z večjo stabilnostjo telesa mogoče izvajati gibe z večjo amplitudo brez motenj ravnotežja.

riž. 2.11. Položaj splošnega težišča za različne položaje telesa

Stabilnost telesa je določena z velikostjo podpornega območja, višino osrednjega težišča telesa in lokacijo navpičnice, spuščene od težišča, znotraj podpornega območja (glej sliko 2.7). Večja kot je oporna površina in nižje kot je centralno središče telesa, večja je stabilnost telesa.

Kvantitativni izraz stopnje stabilnosti telesa v določenem položaju jestabilnostni kot(UU). UU je kot, ki ga tvorita navpičnica, spuščena od središča težišča telesa, in premica, ki poteka od težišča telesa do roba podporne površine (slika 2.12). Večji kot je stabilnostni kot, večja je stopnja stabilnosti telesa.

riž. 2.12. Koti stabilnosti pri riž. 2.13. Ramena gravitacije

izvajanje vaje »razcepi«: glede na prečne osi

stabilnostni kot nazaj; rotacija v kolku, kolenu

p prednji stabilnostni kot; in podpiranje gležnjev

p gravitacija drsalčevih nog

(po M.F. Ivanitskem)

Navpičnica, spuščena iz osrednjega središča telesa, poteka na določeni razdalji od osi vrtenja sklepov. V zvezi s tem ima sila gravitacije v katerem koli položaju telesa določeno silo glede na vsak sklep.moment vrtenja,enak zmnožku velikosti gravitacije in njenega ramena.Rame gravitacijeje navpičnica, potegnjena od središča sklepa do navpičnice, spuščena iz težišča telesa (slika 2.13). kako več rame sila gravitacije, večji je rotacijski moment glede na sklep.

Maso delov telesa določamo na različne načine. Če se absolutna masa delov telesa med ljudmi močno razlikuje, potem je relativna masa, izražena v odstotkih, precej konstantna (glej tabelo 5.1).

Podatki o masi delov telesa ter lokaciji delnih težišč in vztrajnostnih momentov v medicini (za načrtovanje protez, ortopedski čevlji ipd.) in v športu (za oblikovanje športne opreme, obutve ipd.).

Organizem, organ, organski sistem, tkivo

po telesu Imenuje se vsako živo bitje, katerega glavne lastnosti so: stalna izmenjava snovi in ​​energije (znotraj in z okoljem); samoobnavljanje; premikanje; razdražljivost in reaktivnost; samoregulacija; rast in razvoj; dednost in variabilnost; prilagodljivost življenjskim razmeram. Bolj ko je organizem kompleksen, bolj vzdržuje stalnost notranjega okolja - homeostazo (telesno temperaturo, biokemijsko sestavo krvi itd.) ne glede na spreminjajoče se okoljske razmere.

Evolucija je potekala v znamenju dveh nasprotujočih si trendov: diferenciacije oziroma delitve telesa na tkiva, organe, sisteme (z ustrezno in sočasno delitvijo in specializacijo funkcij) ter integracije oziroma združevanja delov v celoto organizma.

Avtoriteta imenujemo bolj ali manj ločen del telesa (jetra, ledvica, oko itd.), ki opravlja eno ali več funkcij. Pri nastanku organa sodelujejo tkiva različnih struktur in fizioloških vlog, ki so nastala v dolgi evoluciji kot sklop prilagoditvenih mehanizmov. Nekateri organi (jetra, trebušna slinavka itd.) Imajo zapleteno strukturo, pri čemer vsaka komponenta opravlja svojo funkcijo. V drugih primerih sestavni deli določenega organa (srce, ščitnica, ledvice, maternica itd.) so celične strukture podrejene opravljanju ene same kompleksne funkcije (krvni obtok, uriniranje itd.).

1 . Biomehanske značilnosti kot koncept

Če opazujete človeška gibanja, lahko opazite, da se mnoge njihove značilnosti ves čas spreminjajo. Spreminja se položaj členkov telesa, hitrost gibanja in še marsikaj. Značilnosti (ali znaki) gibanja nam omogočajo, da kompleksno gibanje razdelimo na sestavne dele, opazimo, kako vplivajo drug na drugega in kako pomagajo pri doseganju cilja. V ta namen se proučujejo značilnosti človeških gibov.

Značilnosti človeških gibov - to so tiste značilnosti ali znaki, po katerih se gibi razlikujejo med seboj.

Obstajajo kvalitativne in kvantitativne značilnosti.

Kvalitativne značilnosti - lastnosti, ki so opisane samo z besedami in nimajo točnega kvantitativnega merila (npr.: napeto, prosto, gladko, mehko ipd.).

Kvantitativne značilnosti - značilnosti, ki merijo ali računajo, imajo kvantitativno mero.

Pri izvajanju pouka učitelj nima ničesar in nima časa za merjenje in beleženje kvantitativnih značilnosti. Uporabljati mora kvalitativne značilnosti, opraviti kvalitativno biomehansko analizo gibov vsakega učenca.

S preučevanjem gibanja z uporabo merilne in snemalne opreme pridobimo kvantitativne značilnosti. Obdelajo se in izvedejo izračuni za kvantitativno biomehansko analizo. Seveda mora potem slediti kvalitativna analiza, da bi razumeli zakonitosti gibanja in jih uporabili pri športni vzgoji. Če dobro obvladate veščine kvantitativne analize, lahko v vsakdanjem praktičnem delu uspešno uporabljate le kvalitativno analizo.

Celotna kompleksnost razmerja med značilnostmi, ki se uporabljajo za preučevanje človeških gibov, se odraža v diagramu.

Kaže, da so najpomembnejše tiste, ki označujejo spremembe položaja in gibanja telesa. Ti vključujejo kinematične in dinamične značilnosti. Opozoriti je treba, da je gibanje osebe in predmetov, ki jih premika, mogoče opaziti in izmeriti le s primerjavo njihovih položajev s položajem telesa, izbranega za primerjavo (referenčno telo). Zato se vsa človeška gibanja v biomehaniki obravnavajo kot relativna.

Gibanje se izraža v spreminjanju medsebojnega položaja teles skozi čas. Lahko ga opazujemo in merimo le glede na druga resnična telesa (na primer med skokom v daljino - glede na palico) ali pogojno (na primer na štartu jahte - glede na ciljno črto).

Odvisno od pogojev naloge, s katero se sooča preučevanje motoričnega delovanja, je izbran en ali drug referenčni sistem. Običajno je poudariti:

Inercialni referenčni sistem (Zemlja, steza, smučka) - njihova gibanja v tem sistemu so med meritvami nevidna, t.j. pri reševanju tega problema lahko zanemarimo spremembe hitrosti in pospeška;

Neinercialni referenčni sistem je gibljivo telo (drsna smučka, nihajoči obroči), katerega gibanje poteka z opaznim pospeškom, kar bistveno vpliva na merjenje razdalje;

Somatski referenčni sistem (človeško telo) - gibanje povezav se upošteva glede na telo.

2 . Kinematične značilnosti

Ob opazovanju samega dejstva gibanja, njihove zunanje slike, razlikujejo med prostorsko obliko (vzorec, vzorec) gibanja in njihovo naravo (spreminjanje skozi čas - hitreje, pogosteje itd.).

Kvantitativne značilnosti, ki razkrivajo obliko in naravo gibanja, se imenujejo kinematična .

Opisujejo premike v prostoru in času. V skladu s tem se razlikujejo značilnosti:

prostorsko;

Začasno;

Prostorsko-časovni.

Prostorske značilnosti omogočajo določitev začetnih in končnih položajev pri premikanju

(koordinata), kakšna je razlika med njima, koliko sta se spremenila (gibanje) in skozi katere vmesne položaje je bilo gibanje izvedeno (trajektorija), t.j. prostorske značilnosti na splošno določajo prostorsko obliko človekovih gibanj.

Koordinata točke je prostorska mera lokacije točke glede na referenčni sistem.

Z vidika mehanike opisati gibanje pomeni določiti položaj v katerem koli trenutku, določiti koordinate identifikacijskih točk telesa, s katerimi preučujemo potek gibanja v prostoru.

Koordinate določajo, kje se točka, ki se preučuje, nahaja glede na izhodišče, merijo njene linearne koordinate. Položaj točke vklopljen črte, določa eno koordinato, na ravnini - dve, v prostoru - tri.

Pri preučevanju gibanja morate določiti: 1) začetni položaj, iz katerega se gibanje začne; 2) končni položaj, v katerem se gibanje konča; 3) niz trenutnih vmesnih položajev, ki jih telo zavzame pri izvajanju giba.

Premikanje točke je prostorska mera spremembe lokacije točke v danem referenčnem sistemu.

Premikanje - vektorska količina. Zanj je značilna številčna vrednost (modul) in smer, tj. določa obseg in smer gibanja. Če se po premiku točka vrne v prvotni položaj, je premik enak nič. Tako premik ni gibanje samo, temveč le njegov končni rezultat - razdalja v ravni liniji in smer od začetnega do končnega položaja.

Gibanje (linearno, v translacijskem gibanju) se meri z razliko v koordinatah v trenutkih začetka in konca gibanja (glej tabelo 2).

Premik telesa med rotacijskim gibanjem se meri z rotacijskim kotom - razliko v kotnih koordinatah v istem referenčnem sistemu razdalje.

Pot točke je prostorska mera gibanja (namišljena sled gibanja točke). Pot se določi z določitvijo njene dolžine, ukrivljenosti in orientacije v prostoru.

Prostorski vzorec gibanja točke je podan z njeno trajektorijo. Dolžina poti kaže, kakšna je pot točke.

Pot točke pri linearnem gibanju je enaka razdalji od začetne do končne lege.

Pri krivočrtnem gibanju je pot točke enaka aritmetični vsoti modulov njenih elementarnih pomikov.

Ukrivljenost trajektorije kaže, kakšna je oblika gibanja v prostoru. Za določitev ukrivljenosti trajektorije se izmeri polmer ukrivljenosti. Če je pot krožni lok, je polmer ukrivljenosti konstanten. Ko se ukrivljenost poveča, se njen polmer zmanjša, in obratno, ko se ukrivljenost zmanjša, se polmer poveča.

Orientacija trajektorije v prostoru z enako obliko je lahko različna. Orientacija se za ravno pot določi s koordinatami točk začetne in končne lege; za krivočrtno trajektorijo - glede na koordinate teh dveh točk in tretje točke, ki ne leži na isti premici z njima.

Orientacija, dolžina in ukrivljenost trajektorije skupaj omogočajo določitev smeri, obsega in oblike gibanja točke, pa tudi začetnega položaja, končnega položaja in vsega vmes.

Časovne značilnosti razkrivajo gibe v času: kdaj se je začelo in končalo (točka v času), kako dolgo je trajalo (trajanje giba), kako pogosto se je gib izvajal (tempo), kako so bili gibi zgrajeni v času (ritem). Skupaj s prostorsko-časovnimi značilnostmi določajo naravo človekovih gibanj.

Trenutek časa - to je začasna mera položaja točke telesa in sistema, določena s časovnim obdobjem pred njim od začetka odštevanja.

Časovni trenutek ni določen le za začetek in konec gibanja, temveč tudi za druge pomembne trenutne položaje. Najprej so to trenutki bistvene spremembe gibanja: en del (faza) gibanja se konča in začne naslednji (npr. dvig stopala iz opore pri teku je trenutek konca potiska, faza izklopa in začetek faze leta). Trajanje gibanja je določeno s časovnimi trenutki.

Trajanje gibanja - to je njegovo začasno merilo, ki se meri z razliko med trenutki konca in začetka gibanja.

Trajanje gibanja je količina časa, ki je pretekla med dvema časovnima trenutkoma, ki ga omejujeta. Sami trenutki (kot meje med dvema sosednjima časovnima obdobjema) nimajo trajanja. Jasno je, da pri merjenju trajanja uporabljajo isti časovni referenčni sistem. Ko poznate pot točke in trajanje njenega gibanja, lahko določite njeno hitrost. Ob poznavanju trajanja gibov se določi tudi njihov tempo in ritem.

Tempo gibanja je začasen ukrep ponavljanja gibov. Meri se s številom ponovljenih gibov na časovno enoto (frekvenca gibanja).

Tempo je recipročna vrednost trajanja gibov. Daljši kot je vsak gib, počasnejši je tempo in obratno. Pri cikličnih gibih lahko tempo služi kot pokazatelj popolnosti tehnike.

Ritem gibov je začasno merilo razmerja delov gibov. Določen je z razmerjem časovnih obdobij, porabljenih za ustrezne dele gibanja.

Ritem je definiran kot razmerje dveh časovnih obdobij (na primer: opora in let v teku) ali trajanje dveh faz obdobja (na primer: faza amortizacije in faza odriva v obdobju opore). Lahko govorimo tudi o ritmu več faz (npr.: razmerje trajanja petih faz drsnega koraka v zaveslaju). Ritem je lahko stalen ali spremenljiv.

Prostorsko-časovne značilnosti ugotoviti, kako se položaji in gibi osebe spreminjajo skozi čas.

Hitrost točke je prostorsko-časovna mera gibanja. Določa hitrost spreminjanja položaja točke v prostoru s spremembo časa.

Pri gibanju naprej se hitrost meri z razmerjem med prevoženo razdaljo (ob upoštevanju njene smeri) in porabljenim časom; pri rotacijskem gibanju - razmerje med kotom vrtenja in časom, v katerem je prišlo do vrtenja.

Točkovni pospešek - to je prostorsko-časovna mera spremembe gibanja, ki označuje hitrost sprememb hitrosti v velikosti in smeri.

Pospešek se meri z razmerjem med spremembo hitrosti (kotne hitrosti) in časom, ki ga porabi.

Ločimo točkovne pospeške: a) pozitivne, ki imajo isto smer kot hitrost - hitrost narašča; b) negativna, ki ima smer nasprotno smeri hitrosti - hitrost se zmanjša; c) normalno - hitrost je enaka, smer se spreminja.

3 . Dinamične lastnosti

Vsa gibanja človeka in teles, ki jih premika, pod vplivom sil spreminjajo velikost in smer hitrosti. Da bi razkrili mehanizem gibanj (vzroke za njihov nastanek in potek njihovih sprememb), preučujemo dinamične značilnosti. Sem spadajo inercialne značilnosti (značilnosti samih gibajočih se teles), sila (značilnosti medsebojnega delovanja teles) in energija (stanja in spremembe delovanja, biomehanski sistemi).

Inercialne lastnosti razkrivajo, kakšne so značilnosti človeškega telesa in teles, ki jih premika, v medsebojnem delovanju. Ohranjanje in spreminjanje hitrosti je odvisno od inercijskih karakteristik.

Vse fizična telesa imajo lastnost vztrajnosti (ali vztrajnosti), ki se kaže v ohranjanju gibanja, pa tudi v posebnostih njegove spremembe pod vplivom sil.

Koncept vztrajnosti je razkrit v prvem Newtonovem zakonu: "Vsako telo ohranja svoje stanje mirovanja ali enakomernega in linearnega gibanja, dokler ga zunanje sile ne prisilijo, da spremeni to stanje."

Poenostavljeno povedano: telo svojo hitrost ohranja, a jo pod vplivom zunanjih sil tudi spreminja.

Utež je merilo za vztrajnost telesa med translacijskim gibanjem. Meri se z razmerjem med velikostjo uporabljene sile in pospeškom, ki ga povzroči.

Masa telesa označuje, kako natančno lahko uporabljena sila spremeni gibanje telesa. Enaka sila bo pri telesu z manjšo maso povzročila večji pospešek kot pri telesu z večjo maso.

Vztrajnostni moment je merilo za vztrajnost telesa med rotacijskim gibanjem. Vztrajnostni moment telesa glede na os je enak vsoti produktov mas pahljačev njegovih delcev in kvadratov njihovih razdalj od dane osi vrtenja.

Iz tega je razvidno, da je vztrajnostni moment telesa večji, če so njegovi delci dlje od vrtilne osi, kar pomeni, da je kotni pospešek telesa pod vplivom istega momenta sile manjši; če so delci bližje osi, je kotni pospešek večji in vztrajnostni moment manjši. To pomeni, da če telo približate osi, lažje povzročite kotni pospešek, lažje pospešite telo pri vrtenju in ga lažje ustavite. To se uporablja pri premikanju okoli osi.

Značilnosti moči. Znano je, da se lahko gibanje telesa pojavi tako pod vplivom pogonske sile, ki deluje nanj, kot brez pogonske sile (po vztrajnosti), ko deluje samo zavorna sila. Gonilne sile niso vedno uporabljene; Brez zavornih sil ni gibanja. Spremembe gibanja nastanejo pod vplivom sil. Sila ni vzrok gibanja, ampak vzrok spremembe gibanja; značilnosti sile razkrivajo povezavo med delovanjem sile in spremembo gibanja.

Sila je merilo mehanskega učinka enega telesa na drugo v danem trenutku. Numerično je določena z zmnožkom mase telesa in njegovega pospeška, ki ga povzroči dana sila.

Najpogosteje govorijo o sili in rezultatu njenega delovanja, vendar to velja le za najpreprostejše translacijsko gibanje telesa. Pri gibanju človeka kot sistema teles, kjer so vsa gibanja delov telesa rotacijska, sprememba rotacijskega gibanja ni odvisna od sile, ampak od momenta sile.

Trenutek moči je merilo za rotacijski učinek sile na telo. Določen je z zmnožkom sile in njenega ramena.

Trenutek sile običajno velja za pozitivnega, ko sila povzroči, da se telo vrti v nasprotni smeri urinega kazalca, in za negativnega, če se vrti v smeri urinega kazalca.

Da bi sila imela svoj rotacijski učinek, mora imeti ramo. Z drugimi besedami, ne sme iti skozi os vrtenja.

Določitev sile ali momenta sile, če je znana masa ali vztrajnostni moment, vam omogoča, da ugotovite le pospešek, tj. kako hitro se spreminja hitrost. Ugotoviti moramo še natančno, koliko se bo hitrost spremenila. Za to je treba vedeti, kako dolgo je bila sila uporabljena. Z drugimi besedami, določiti je treba impulz sile (ali njen moment).

Impulzna sila je merilo vpliva sile na telo v določenem časovnem obdobju (pri translacijskem gibanju). Enak je zmnožku sile in trajanja njenega delovanja.

Vsaka sila, ki deluje celo v majhnih delčkih sekunde (na primer: udarec žoge), ima zagon. Impulz sile določa spremembo hitrosti, medtem ko sila določa le pospešek.

Pri rotacijskem gibanju trenutek sile, ki deluje določen čas, ustvari impulz momenta sile.

Zagonski impulz - to je merilo vpliva momenta sile glede na dano os za določeno časovno obdobje (pri rotacijskem gibanju).

Zaradi impulza tako sile kot momenta sile nastanejo spremembe gibanja, ki so odvisne od vztrajnostnih lastnosti telesa in se kažejo v spremembi hitrosti (količina gibanja, kinetični moment).

Količina gibanja je merilo translacijskega gibanja telesa, ki označuje njegovo sposobnost, da se prenese na drugo telo v obliki mehanskega gibanja. Gibalna količina telesa se meri z zmnožkom mase telesa in njegove hitrosti.

Kinetični moment (moment) je merilo rotacijskega gibanja telesa, ki označuje njegovo sposobnost, da se prenese na drugo telo v obliki mehanskega gibanja. Kinetični moment je enak produktu vztrajnostnega momenta glede na vrtilno os in kotne hitrosti telesa.

Pod delovanjem impulza sile pride do ustrezne spremembe gibalne količine, pod vplivom momenta impulza sile pa pride do določene spremembe kinetičnega momenta (moment količine).

Tako se prej obravnavanim kinematskim meram sprememb gibanja (hitrost in pospešek) dodajajo še dinamične mere sprememb gibanja (količina gibanja in kinetični navor). Skupaj z merami delovanja sil odražajo razmerje med silami in gibanjem. Njihovo preučevanje pomaga razumeti fizične osnove človeških motoričnih dejanj.

Energijske lastnosti. Ko se človek premika, sile, ki delujejo na njegovo telo po določeni poti, delujejo in spremenijo položaj in hitrost delov telesa, s čimer se spremeni njegova energija. Delo označuje proces, v katerem se spreminja energija sistema. Energija označuje stanje sistema, ki se spreminja zaradi dela. Energijske značilnosti kažejo, kako se med gibanjem spreminjajo vrste energije in kako poteka sam proces spreminjanja energije.

Delo sile - to je merilo učinka sile na telo med gibanjem pod vplivom te sile. Enak je zmnožku modula sile in premika točke delovanja sile.

Če je sila usmerjena v smeri gibanja (ali pod ostrim kotom v tej smeri), potem opravi pozitivno delo in poveča energijo gibanja telesa. Ko je sila usmerjena proti gibanju (ali pod topim kotom na njegovo smer), je delo sile negativno in energija gibanja telesa upada.

Delo momenta sile - to je merilo vpliva momenta sile na telo vzdolž določene poti (pri rotacijskem gibanju). Enak je zmnožku modula momenta sile in rotacijskega kota.

Koncept dela je merilo zunanjih vplivov, ki delujejo na telo po določeni poti in povzročajo spremembe v mehanskem stanju telesa.

Energija - to je zmogljivost delovanja sistema. Mehansko energijo določajo hitrosti gibanja teles v sistemu in njihove medsebojne lege; To pomeni, da je to energija gibanja in interakcije.

Kinetična energija telesa - to je energija njegovega mehanskega gibanja, ki določa sposobnost opravljanja dela. Pri translacijskem gibanju se meri s polovico produkta mase telesa na kvadrat njegove hitrosti, pri rotacijskem gibanju pa s polovico produkta vztrajnostnega momenta na kvadrat njegove kotne hitrosti.

Potencialna energija telesa je energija njegovega položaja, določena z medsebojnim relativnim položajem teles ali delov istega telesa in naravo njihovega medsebojnega delovanja. Potencialna energija v gravitacijskem polju je določena z zmnožkom gravitacije in razlike med nivoji začetne in končne lege nad tlemi (glede na katere je določena energija).

Energija kot merilo gibanja snovi prehaja iz ene vrste v drugo. Tako se kemična energija v mišicah pretvori v mehansko (notranji potencial elastično deformiranih mišic). Vlečna sila mišice, ki jo ustvarja slednja, deluje in pretvarja potencialno energijo v kinetično energijo gibajočih se delov telesa in zunanjih teles. Mehanska energija zunanjih teles (kinetična), ki se prenaša med njihovim delovanjem na človeško telo na njegove povezave, se pretvori v potencialno energijo raztegnjenih antagonističnih mišic in razpršeno toplotno energijo.

4 . Porazdelitev mase delov telesa

Veliko uporov, ki se soočajo s silami, ki delujejo na telo, je odvisno od porazdelitve mase delov telesa. Te upore določajo gravitacija in vztrajnostni momenti delov telesa.

večina splošni indikator služi porazdelitev mas v telesu splošno težišče telesa (GC) . Kot je znano, težišče je točka telesa, na katero deluje rezultanta vseh sil teže telesa. V vseh smereh od te točke, v kateri koli smeri, so gravitacijski momenti medsebojno uravnoteženi. Rezultanta vzporednih sil, ki delujejo na vse delce telesa v kateri koli smeri, deluje na središčno težo; zato se v tem primeru težišče imenuje tudi masno središče ali vztrajnostno središče.

Lokacija osrednjega težišča mora biti znana pri proučevanju statike za oceno pogojev ravnotežja telesa. Pot gibanja - trajektorija GCT - v mnogih primerih daje dragocene informacije o značilnostih gibanja telesa, saj odraža delovanje zunanjih sil na telo. Težišče se ne more premikati, razen pod vplivom zunanjih sil. Samo notranje sile ne morejo nikoli spremeniti položaja in poti osrednjega telesa v prostoru.

Celotno težišče telesa je odvisno od telesne zgradbe osebe. Pri ljudeh z bolj razvitimi nogami je GCT relativno nižji kot pri ljudeh z močnejšimi mišicami trupa in rok. Pri dolgonogih je GCT anatomsko nameščen nižje, vendar je dlje od tal kot pri kratkonogih.

V simetričnih položajih osebe, ki stoji s spuščenimi rokami, je GCT na ravni prvega do petega sakralnega vretenca (po Ivanitskem), približno 4-5 cm nad prečno osjo kolčnih sklepov. Anteroposteriorna ravnina, ki poteka skozi GCT, deli telo skoraj simetrično. Nekoliko je premaknjena v desno od srednje ravnine, saj je desna polovica človeškega telesa 400-500 g težja od leve zaradi asimetrične razporeditve notranjih organov in neenakomernega razvoja motoričnega sistema. Pri desničarjih je desna polovica telesa bolje razvita in ima velika masa. V anteroposteriorni smeri se GCT nahaja med križnico in pubisom, odvisno od položaja telesa pri stoji.

Samoumevno je, da s spremembo oblike telesa, zaradi drugačne razporeditve njegovih delov, središče teže spremeni svoj položaj. Ko premaknete kateri koli del telesa, bo težišče mešano v isti smeri. Če ima gibljivi del telesa veliko maso, potem je premik centralne gravitacije večji.

Mase delov telesa so ugotavljali z razrezom zamrznjenih trupel, pa tudi z merjenjem prostornine delov telesa in uravnovešanjem živih ljudi v različnih položajih. Povprečni podatki, pridobljeni s temi različne metode, se je izkazalo, da sta blizu drug drugemu. Če torej težo telesa osebe vzamemo za 100%, bo teža glave 7%; trup - 43%; boki - 12%; golenice - 5%; stopala - 2%; rama - 3%; podlakti - 2% in roke 1%.

Če so povprečni podatki bolj ali manj blizu, potem se lahko podatki posameznih ljudi bistveno razlikujejo od teh povprečij glede na njihovo postavo.

Mase posameznih delov telesa ne ostanejo konstantne. Tu lahko pride do precejšnjih sprememb v zvezi z usposabljanjem. Športniki imajo manj maščobnih oblog na trupu in bolje razvite mišice udov. Zato je lahko njihovo masno razmerje drugačno kot pri ljudeh, ki se ne ukvarjajo s športom.

Telesna teža se lahko spreminja tudi v kratkem času. Na primer, vnos hrane in vode lahko poveča težo trupa; po ogrevanju ali tekmovanju lahko naval krvi v razširjene žile mišic poveča maso okončin.

Tako se lahko relativne mase delov človeškega telesa v posameznih primerih močno razlikujejo od natančno izračunanih povprečnih podatkov. Zato pri izračunih za praktične namene ni potrebe po zelo visoki natančnosti. Dovolj je, da te vrednosti zaokrožimo v odstotke, saj so posamezna odstopanja od njih lahko veliko večja od stotink in desetink odstotka.

Za lego težišča ni pomembna le masa delov telesa, ampak tudi njena porazdelitev v posameznem delu telesa. Indikatorji tega so težišča delov telesa. Težišča dolgih delov telesa ležijo približno na njihovi vzdolžni osi, bližje proksimalnemu sklepu. Tako je razdalja od proksimalnega sklepa do težišča (polmer težišča) 0,44 njegove dolžine za stegno, 0,42 za spodnji del noge, 0,47 za ramo in 0,42 za podlaket. Ta porazdelitev mase je posledica velike mase mišic, ki obdajajo proksimalne sklepe, zlasti za stegno, spodnji del noge in podlaket. Podlakti in spodnji del nog imajo mišice z izrazitim trebuhom in tanko kito. In na stegnu v območju kolčnega sklepa so velike mase kratkih mišic - glutealne, adduktorne, obturatorne itd. Te značilnosti določajo neenakomerno porazdelitev mase v teh delih telesa.

Strogo gledano, ko se spremeni mišična napetost in prekrvavitev, se nekoliko spremeni tudi porazdelitev mase v okončinah. Veliko bolj pa se spremeni v telesu, ki je sposobno močno spremeniti svojo obliko.

Splošno sprejeto je, da se težišče telesa nahaja pri črte, povezuje središča prečnih osi, narisanih skozi središča ramenskega in kolčnega sklepa. Težišče telesa deli to linijo na segmente, ki so med seboj povezani kot 4:5, šteto od konca glave. Pravzaprav trup ni ločen člen, temveč sistem povezav z veliko mobilnostjo. Poleg tega je treba upoštevati spremembo porazdelitve telesne mase med vdihom, ko notranji organi trebušna votlina so potisnjeni navzdol, prsi, napolnjene z zrakom, pa imajo manj specifična težnost. V nekaterih položajih se lahko posamezni organi trebušne votline premaknejo na precejšnjo razdaljo (do 20 cm)(Jafarov).

To pomeni, da so pri vseh izračunih položaja osrednjega telesa zelo velike napake, povezane s tem, da se gibljivo povezani deli telesa in deli telesa, v katerih se spreminja porazdelitev mase, jemljejo kot nespremenljiva telesa. Le pri glavi je lega težišča za turcično sedlo sphenoidne kosti precej konstantna, lahko pa se tudi spreminja z gibi spodnje čeljusti.

Lokacija ČDO je določena glede na spolne in starostne značilnosti. Pri otrocih z veliko maso telesa in glave je GCT višja kot pri odraslih. Pri ženskah je GCT zaradi lastnega telesnega razmerja, zlasti z masivnejšim medeničnim obročem, nižji kot pri moških.

Za določitev vpliva okoljskih sil pri preučevanju gibanja ljudi v vodnem okolju, pa tudi med letom v zraku pri visoki hitrosti, je treba poznati lokacijo prostorninsko središče(CO) in središče površine (CPE) .

Središče prostornine telesa se nahaja na presečišču ravnin, ki delijo telo na dve enako prostorninski polovici. Pri potopitvi v vodo na telo delujejo sile vodnega pritiska. Točko delovanja rezultante vseh sil vodnega tlaka na površino telesa imenujemo središče prostornine telesa. CO lahko obravnavamo na enak način kot BCT prostornine vode, izpodrinjene s potopitvijo človeškega telesa v vodo in ima obliko potopljenih delov telesa.

Hkrati na telo delujejo sile težnosti, katerih enaka sila deluje na težišče. Ko se CO in BCT nahajata na isti navpičnici, potem, odvisno od razmerja med velikostmi gravitacije in tlaka vode, telo lebdi, se potopi ali ostane negibno v vodi. Če CO in BCT nista na isti navpičnici, potem nastane tudi nekaj sil, ki povzročijo rotacijo telesa.

Pri ljudeh se CO nahaja nekoliko višje od GCT. To je razloženo z dejstvom, da zrak v prsnem košu naredi zgornjo polovico telesa lažjo, zato se osrednja gravitacija premakne nekoliko proti nogam. V zvezi s tem se oseba v položaju za počitek na vodi med vdihavanjem začne obračati in spušča noge navzdol. Če premaknete roke ob strani glave, lahko kombinirate CO in gravitacijsko linijo; potem bo telo uravnoteženo.

Po Ivanitskyju se CO nahaja 2-6 cm nad GC, odvisno od tipa telesa. Seveda se s spremembo telesne drže spremeni tudi lokacija CO.

Ko se oseba premika s precejšnjo hitrostjo po zraku, nastanejo sile upora zračno okolje odvisno od površine čelne površine telesa. Rezultanta vseh upornih sil medija deluje na sredino površine. Meja uporne površine je določena s projekcijo meje telesa na ravnino, pravokotno na smer gibanja telesa glede na medij.

V telesu osebe, ki stoji v pokončnem položaju, se CP telesa pri gibanju v anteroposteriorni smeri nahaja nad GCP.

V nepodprtem položaju pri gibanju v zraku, na primer pri smučarskih skokih z odskočne deske, sprememba drže povzroči spremembe na čelni površini telesa (skupaj s smučmi) in posledično v CP. Ko je CP pod GCG, se smučar zarotira z glavo naprej. Če se izkaže, da je CP višji od GCT, telo prejme rotacijo z glavo nazaj. Ko se GCT in CP nahajata na isti liniji, vzporedno s smerjo leta, se rotacija ne zgodi.

Kontrolna vprašanja

1. Zakaj so določene značilnosti človeških gibov?

2. Kakšna je razlika med kinematičnimi in motoričnimi lastnostmi?

3. Zakaj morate izbrati referenčni sistem in kako ga uporabljati?

4. Opredeliti glavne prostorske in časovne značilnosti gibov, hitrost in pospešek točk telesa in delov telesa.

5. Kakšna je mera za vztrajnost telesa pri translacijskem in rotacijskem gibanju?

6. Kaj povzroča spremembo gibanja? Katere lastnosti so povezane z močjo?

7. Razkrijte energijske značilnosti.

Zakaj potrebujemo biomehaniko? V svetu napačnih predstav o fitnesu in bodybuildingu (in teh je veliko in se po njih vodijo) je treba narediti tisti temeljni korak, ki vam bo omogočil znanstveno dokazovanje delovanja. mišične skupine pri različnih vajah.

Po drugi strani pa nam bo to omogočilo pravilno izvajanje vaj in izgradnjo našega proces usposabljanja spremljati okrevanje mišičnih skupin in dajati ustrezna obremenitev, imajo uravnotežene mišice, zdravo držo. Risbe bodo izdelane v barvah ročno z ustrezno kakovostjo.

Za razumevanje delovanja mišic je v idealnem primeru potrebno poznavanje funkcionalne anatomije. Da bi to naredil, bom dal informacije o tem, vendar brez slik. Vse, kar bom napisal v zvezi z anatomijo, je mogoče najti v knjigah o anatomiji in preveriti pristnost. Vsa anatomska imena tuberkul, hrapavosti, procesov, kosti itd. Najdete na slikah na internetu.

Oglejmo si nekaj konceptov kinematike, dinamike in biomehanike.

1. Translacijsko gibanje je gibanje telesa, pri katerem se vse njegove točke gibljejo z enako hitrostjo in trajektorijo.
   2. Rotacijsko gibanje je gibanje, pri katerem se različne točke premikajo po krogu, točke, ki ležijo na osi vrtenja, pa ostanejo mirujoče
   3. Sila je merilo mehanskega medsebojnega delovanja teles pri translacijskem gibanju.
   4. Moment sile je merilo mehanskega medsebojnega delovanja teles pri rotacijskem gibanju. Moment sile je številčno enak zmnožku sile na njen krak.
   5. Krak sile - najkrajša razdalja od vrtilne osi do premice, po kateri deluje sila.
   6. Masa je merilo za vztrajnost telesa pri translacijskem gibanju.
   7. Vztrajnostni moment - merilo vztrajnosti telesa pri rotacijskem gibanju. Njegova vrednost je določena z zmnožkom mase telesa in kvadrata krožnega polmera.
   8. Kinematični par sta dva medsebojno gibljivo povezana člena. Primer bi bili dve kosti, povezani s sklepom.
   9. Kinematična veriga - zaporedna ali razvejana povezava kinematičnih parov. Obstajajo zaprti in nezaprti tokokrogi.
   10. Stopnja svobode - število neodvisnih kotnih in linearnih gibov telesa. na primer komolčni sklep ima dve stopnji svobode - fleksijo in ekstenzijo, supinacijo in pronacijo, tukaj kotno gibanje telesa.
   11. Ročica je togo telo, ki se lahko vrti pod vplivom uporabljenih sil (ramo in podlaket, vlečna sila se uporablja z delom bicepsa)
   Za poenostavitev koncepta si predstavljajmo človeško okostje in sklepe, v katerih se vrtijo kosti. V biomehaniki bodo mišice vrvi, ki so pritrjene na kosti in povzročajo premikanje kinematičnih parov in verig. Mišice ne morejo potiskati, vlečejo le s krčenjem.
   

Zunanje sile, ki delujejo na kosti in mišice so uteži v obliki prostih uteži in trenažerji, blok naprave. Notranje aktivne sile so mišične kontrakcije (premagovalne, popuščajoče, izotonične itd.). Notranje pasivne sile so moč vezivnega tkiva, elastičnost moč mišic, fascij, tetiv, kože.

Notranje aktivne sile porabljajo energijo ATP, vse druge sile se pojavljajo brez porabe ATP. Zunanje sile v strojih in proste uteži delujejo zaradi gravitacije ali preko hidravlike, zračnega pritiska, odvisno od zasnove stroja. Za zunanjo silo se šteje tudi lastna telesna teža.

Osnovni načini mišičnega dela.

Premagovalni, dinamični, koncentrični način je kontrakcija, pri kateri se dolžina mišice zmanjšuje. Z glavnimi delujočimi mišičnimi skupinami v vadbi mislimo na agoniste.
Popustljiv, ekscentrični način je kontrakcija, pri kateri se dolžina mišice poveča
Izometrični ali statični način - dolžina mišice se ne spremeni, vendar obstaja napetost
Izotonični način - dolžina mišice se spremeni, napetost ostane.
Stabilizatorji - mišice, ki stabilizirajo segmente telesa, kot je lopatica, glede na hrbtenico, ki delujejo v statičnem načinu.
Agonisti so mišice, ki igrajo glavno vlogo pri gibanju s skrajšanjem svoje dolžine.
Sinergisti - mišice, ki pomagajo agonistom pri glavnem gibanju
Antagonisti so mišice, ki se raztegnejo, ko se agonisti skrčijo. Agonisti skozi živčni sistem ugasni dinamično delo antagonisti, tako da je gibanje možno brez motenj. Primer: - pri krčenju tricepsa na zgornjem bloku (izteg rok v zgornjem bloku) se bicepsi ne morejo dinamično krčiti, sprostijo in raztegnejo.

Mehanizem za nadzor človeških motoričnih dejanj (v fazi oblikovanja novih motoričnih sposobnosti) je bil utemeljen že v 30-ih in 40-ih letih prejšnjega stoletja. XX. stoletje N.A. Bernstein. Nato je akademik P.K. Anohin je razvil teoretična načela o funkcionalnem sistemu, ki pojasnjujejo delovanje tega mehanizma (diagram 15.2).

Lahko se opiše takole. Pri izvajanju novega giba si človek ustvari (glede na njegov namen in vsebino) določeno podobo prihodnjega giba. Med izvajanjem giba se primerja z nadzornim programom in se izvajajo zaporedne korekcije (ti senzorične korekcije).

Nadzorni mehanizem nam omogoča, da ločimo tri stopnje oblikovanja gibanja.

Prva stopnja- splošna predstava o gibanju se oblikuje s sodelovanjem mišic, ki izvajajo gibanje, mišic antagonistov in drugih mišic (katerih sodelovanje pri obvladanem gibanju ni potrebno); torej oseba izvaja gib(e) preveč intenzivno in s tem bistveno zmanjša hitrost njegove izvedbe. Če se na tej stopnji gibi izvajajo s hitrim tempom, potem so senzorične korekcije težke ali nemogoče.

Druga stopnja- napetost izgine in se dokaj jasno mišična koordinacija pri izvajanju stalnih gibov. Gibanje še ni izvedeno prosto in samodejno.

Tretja stopnja- uporabljajo se reaktivne sile in vztrajnostne sile, gibi postanejo bolj ekonomični, njihova izvedba je avtomatizirana.

Na podlagi splošnih teoretičnih idej o oblikovanju gibanja v teoriji telesne vzgoje (za vse športe) ločimo tri stopnje v procesu učenja.

Prva stopnja- začetno učenje gibanja (razvije se sposobnost reprodukcije tehnike v splošni, "grobi" obliki).

Druga faza- poglobljeno, podrobno učenje giba(ov).

Tretja stopnja- nadaljnje izboljšanje motoričnih sposobnosti.

V praksi športa, izobraževanja in usposabljanja motorična spretnost vključujejo večkratno ponavljanje istovrstnega (istovrstnega) gibanja (vaje) ob upoštevanju starosti, spola in tehnične pripravljenosti, koordinacije in gibljivosti športnika. V zadnjih letih se vedno bolj uporabljajo tehnični pripomočki za vadbo (dolge, bloki, pasovi, ogledala, razni simulatorji itd.). Pri nekaterih športih ( gimnastika, akrobatika, skoki z odskočne deske itd.) uporabljajo metodo fiksnega položaja, ko ustavijo gibanje in ga fiksirajo v določenem položaju. Ta metoda je najbolj dostopna za začetno obdobje usposabljanja, omogoča hitro in učinkovito učenje kinematike gibov, razjasnitev položaja delov telesa, nadzor nad dinamiko in splošnim ritmom gibanja (gibov).

Pri poučevanju in usposabljanju je pomembno upoštevati dejavnike, kot je prilagajanje. Prilagajanje na telesno aktivnost (vadba) je v vseh primerih reakcija celotnega organizma, vendar pa so lahko specifične spremembe v določenih funkcionalnih sistemih izražene v različni meri.

Na podlagi naukov P.K. Anohinov koncept funkcionalnih sistemov pomeni, da se telo odziva na vpliv zunanjega okolja kot celote, aktivnost nekaterih organov in sistemov je tesno povezana s funkcijo drugih (glej diagram 15.2).

Hoja je normalna

Hoditi- avtomatsko motorično dejanje, ki se pojavi kot posledica kompleksne usklajene aktivnosti skeletnih mišic trupa in okončin.

Z odrivom od tal noga spravi telo v gibanje - naprej in rahlo navzgor ter spet zaniha v zraku.

Zaporedje položaja okončine odrasle osebe pri hoji je prikazano na sl. 15.16. Pri hoji se telo izmenično naslanja na desno in nato na levo nogo.

Akt hoje odlikuje izredno natančna ponovitev njegovih posameznih komponent, tako da vsaka od njih predstavlja natančno kopijo prejšnjega koraka.

Aktivno sodelujejo tudi pri hoji. zgornjih udov oseba: pri prenosu naprej desna noga desna roka se premakne nazaj, leva pa naprej. Človekove roke in noge se med hojo premikajo v nasprotnih smereh.

Gibanje posameznih delov proste noge (stegno, spodnji del noge in stopalo) ni odvisno samo od mišične kontrakcije, temveč tudi od vztrajnosti. Bližje ko je povezava telesu, manjša je njena vztrajnost in prej lahko sledi telesu. Tako se stegno proste noge najprej pomakne naprej, saj je najbližje medenici. Spodnja noga, ki je dlje od medenice, zaostaja, kar vodi do upogiba noge v kolenu. Na enak način zamik stopala od golenice povzroči upogibanje skočni sklep(Glej sliko 15.16).

Dosledno vključevanje mišic v delo in natančno usklajevanje njihovih kontrakcij med hojo pri človeku zagotavlja centralni živčni sistem in predvsem možganska skorja. Z vidika živčnega mehanizma je hoja avtomatiziran verižni refleks, pri katerem aferentni impulz, ki spremlja vsak prejšnji element gibanja, služi kot signal za začetek naslednjega.

Funkcionalna analiza hoje. Hoja je zapleteno ciklično lokomotorno delovanje, katerega glavni element je korak (slika 15.17).

Pri hoji, tako kot pri drugih vrstah lokomotornega gibanja, gibanje telesa v prostoru nastane zaradi interakcije notranjih (krčenje mišic) in zunanjih (telesna teža, upor podporne površine itd.) Sil. V vsakem koraku desne in leve noge ločimo obdobje opore in obdobje nihanja. Najznačilnejša lastnost vseh vrst hoje v primerjavi s tekom in skoki je konstantnost podporni položaj ena noga (obdobje enojne podpore) ali dve nogi (obdobje dvojne podpore). Razmerje teh obdobij je običajno 4:1. Tako obdobje podpore kot obdobje nihanja lahko razdelimo na dve glavni fazi, in sicer: obdobje podpore - na fazi sprednjega potiska in zadnjega potiska, ločeni z navpičnim momentom; zamah - fazi zadnjega koraka in sprednjega koraka, med katerima je tudi navpični moment.

Faza potiska spredaj. Po zadnji fazi koraka naprej stopalo začne sedeti na tleh s skoraj zravnano, vendar ne fiksirano kolenski sklep in upognjen, rahlo abduciran in supiniran kolk. Noga položi peto na podlago, nato pa izvede dvojni kotak: od pete proti prstom in od zunaj navznoter. To zvijanje nastane pod vplivom gravitacije telesa in zaporedno aktivacijo kratke peroneusne mišice, ki dvigne rob stopala navzven in nato mišice - dolga fibularna, posteriorna tibialna, dolga upogibalka nožnega palca in dolga. fleksor prstov, ki podpira vzdolžni lok (lok) stopala. To gibanje stopala ima dvojni pomen: poveča dolžino koraka in raztegne mišice zadnjega dela spodnjega dela noge, ki sodelujejo pri odrivu od telesa. V začetnem obdobju opore postane vzmetna funkcija, ki jo opravljajo sklepi stopala in ohlapni sklep kolena, zelo pomembna. Nadalje se pod vplivom gravitacije in vztrajnosti telesa noga rahlo upogne v kolenskem sklepu in razširi v gležnju s slabšim delom štiriglave stegenske mišice in mišic zadnjega dela noge, kar dodatno poveča blažilnik. lastnosti uda.

Navpični trenutek. V trenutku navpičnice je noga zravnana in odmaknjena zaradi kontrakcije večine stegenskih mišic in delno pod vplivom gravitacije. Stopalo je v tem času s celim podplatom naslonjeno na podlago, večina njegovih mišic pa s svojim krčenjem pomaga vzdrževati loke in sodeluje pri funkciji vzdrževanja ravnotežja telesa.

Faza zadnjega potiska(odboj od podlage). Pri tem se okončina v stiku s tlemi podaljša zaradi iztegovanja v vseh sklepih. V kolčnem sklepu se ponovno pojavi nekaj abdukcije, vendar jo v nasprotju s sprednjim sunkom spremlja rahla rotacija kolka (navznoter). Vodilna vloga v tej fazi pripada kvadricepsu, semitendinozusu, semimembranozusu, dolgi glavi bicepsa in predvsem glutealnim mišicam.

Faza zadnjega koraka. Na začetku te faze (takoj po koncu zadnjega potiska) je nihalna noga v položaju iztegnjenosti, nekoliko abdukcije in rotacije navznoter, kar vodi do rotacije medenice skupaj s trupom v nasprotni smeri. Iz tega položaja se noga, ki naredi korak, začne upogniti v kolčnem in kolenskem sklepu,

dopolnjeno z rahlo rotacijo navzven, ki je povezana z rotacijo medenice proti nihalni nogi. V tem času glavna obremenitev pade na mišice: iliopsoas, adduktorje, zadnji del stegna in delno na ekstenzorje stopala.

Navpični trenutek. Nihajna noga je zravnana v kolčnem sklepu in doseže največjo fleksijo (v primerjavi z drugimi fazami) v kolenskem sklepu. Zakrčene so predvsem zadnje stegenske mišice.

Med fazo koraka naprej mišice zadnjega dela stegna se sprostijo in zaradi vztrajnostne sile in kratkotrajne balistične kontrakcije štiriglave stegenske mišice se spodnji del noge vrže naprej. Po tem se začne nov cikel gibanja.

Težišče telesa (CG) pri hoji (slika 15.18, a) skupaj s translacijskimi gibi (naprej) izvaja tudi stranske in navpične gibe. Pri slednjem dosega razpon (gor in dol) 4 cm (pri odraslem), telo pa se najbolj natančno spusti, ko je ena noga podprta s celim podplatom, druga pa je pomaknjena naprej. Bočni premiki (nihanja na straneh) težišča dosežejo 2 cm.

Nihanja osrednje teže telesa na straneh so povezana s premikom celotne teže telesa na oporno nogo, zaradi česar pot osrednje teže telesa poteka neposredno nad območjem opore. Hitreje ko hodiš, manj je teh nihajnih gibov, kar je razloženo z vplivom vztrajnosti telesa.

Povprečna velikost koraka je 66 cm, pri mirni hoji pa traja približno 0,6 sekunde.

Poleg mišic spodnjih okončin so pri hoji v dinamično delo vključene skoraj vse mišice trupa, vratu in zgornjih okončin.

Zaradi zaporednega menjavanja raztezanja, krčenja in sproščanja različnih mišičnih skupin, ki se pojavi med hojo, znatna obremenitev celotnega mišičnega sistema običajno ne povzroča pomembne utrujenosti. To je v veliki meri tudi posledica dejstva, da ritmični gibi celega telesa omogočajo normalno prezračevanje pljuč in izboljšajo prekrvavitev vseh organov, tudi centralnega živčnega sistema (CŽS). Zato je hoja najboljša oblika telesne vadbe.

Kinematična in dinamične lastnosti oseba med vzdolžnima osema sosednjih segmentov okončin

je mogoče izmeriti (tako imenovani medsebojni koti). Vklopljeno riž. 15.18 med normalno hojo so prikazani grafi medenotnih kotov v kolčnem sklepu (HJ), kolenskem sklepu (KJ), gleženjskem sklepu (AMF) in metatarzofalangealnem sklepu (MTP).

Značilnost grafov teh kotov (angulogramov) je dokaj stabilna periodičnost. Samo trajanje obdobja in razpon sprememb kota (amplituda) se razlikujeta od osebe do osebe. Običajno so te amplitude: v kolčnem sklepu 26-30°; v CS v referenčnem obdobju koraka 12-15°; v obdobju prenosa - 55-62 °; v GSS je plantarna fleksija 17-20°; nazaj - 8-10 °. Pri prenosu (10-12°) vedno pride dorzalna fleksija v MCP sklepu, pri opori najprej pride do ravnanja do 0°, pri zadnjem odrivu (iz zadnjega potiska oporne noge telo rine naprej) v MCP. sklepa, ponovno pride do fleksije do 10-12°.

Pri hoji oseba komunicira s podporno površino in nastanejo dejavniki sile, imenovani glavni vektor in glavni moment reakcijskih sil podpore. Tipični grafi navpične in vzdolžne komponente glavnega vektorja sile reakcije tal pri hoji s poljubno hitrostjo so običajno predstavljeni na sl. 15.18. Za graf navpične komponente glavnega vektorja reakcije na tla je značilna prisotnost dveh tock, ki ustrezata sprednjemu (opora na peti) in zadnjemu (odriv s prednjim delom) potiska. Amplitude teh vrhov presegajo maso osebe in dosegajo 1,1 - 1,25 R (R- masa osebe).

Vzdolžna komponenta glavnega vektorja reakcijskih sil nosilcev ima tudi dve točki različnih znakov: prva, ki ustreza sprednjemu potisku, je usmerjena naprej; drugi, ki ustreza zadnjemu potisku, je usmerjen nazaj. Tako bi moralo biti - odrivanje s podporno nogo, oseba usmeri celotno telo naprej. Največja vzdolžna komponenta glavnega vektorja reakcije tal doseže 0,25Р.

Obstaja še ena komponenta glavnega vektorja podporne reakcije - prečna. Pojavi se pri prestopanju z ene noge na drugo in doseže največ 8-10% teže osebe.

Časovna struktura koraka.Človeško gibanje je periodičen proces, pri katerem se podobni položaji telesa ponavljajo v približno enakih intervalih. Najkrajši čas, ki preteče od določenega položaja do njegove ponovitve, je čas cikla. Pri hoji in teku se čas cikla prikliče z

število opravljenih korakov "dvojni čas korak." Vsaka noga noter V svojem cikličnem gibanju se bodisi podpre ali prenese na novo mesto opore (sl. 15.19).

Pri teku je trenutek podpore manjši od trenutka prenosa; obstaja obdobje prostega leta nad oporo (glej sl. 15.19).

Opis predstavitve po posameznih diapozitivih:

1 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Oddelek za biomehaniko naravne znanosti, ki na podlagi modelov in metod mehanike preučuje mehanske lastnosti živih tkiv, posameznih organov in sistemov ali organizma kot celote ter mehanske pojave, ki se v njih dogajajo.Biomehanika človeka je kompleksna veda, vključuje najrazličnejša znanja iz drugih ved, kot so: mehanika in matematika, funkcionalna anatomija in fiziologije, starostne anatomije in fiziologije, pedagogike in teorije telesne kulture.

2 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Biomehanske raziskave zajemajo različne nivoje organizacije žive snovi: biološke makromolekule, celice, tkiva (bioheologija), organe, organske sisteme, pa tudi celotne organizme in njihove združbe. Najpogosteje je predmet preučevanja te znanosti gibanje živali in ljudi, pa tudi mehanski pojavi v tkivih, organih in sistemih. Mehansko gibanje se nanaša na gibanje celotnega biosistema kot celote, pa tudi na gibanje posameznih delov sistema relativno drug glede na drugega – deformacija sistema. Vse deformacije v bioloških sistemih so tako ali drugače povezane z biološkimi procesi, ki igrajo odločilno vlogo pri gibanju živali in ljudi. To je krčenje mišice, deformacija tetive, kosti, ligamenta, fascije in gibanje v sklepih.

3 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Ločeno področje biomehanike je biomehanika dihalni aparat, njegova elastična in neelastična odpornost, kinematika (to je geometrijske značilnosti gibanja) in dinamika dihalnih gibov, pa tudi drugi vidiki delovanja dihalnega aparata kot celote in njegovih delov (pljuča, prsni koš); biomehanika krvnega obtoka proučuje elastične lastnosti krvnih žil in srca, hidravlični upor žil proti pretoku krvi, širjenje elastičnih nihanj po žilni steni, gibanje krvi, delovanje srca itd.

4 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Premiki delov človeškega telesa so gibi v prostoru in času, ki se izvajajo v več sklepih hkrati in zaporedno. Gibanja v sklepih so po obliki in naravi zelo raznolika, odvisna so od delovanja številnih uporabljenih sil. Vsi gibi so naravno združeni v celostna, organizirana dejanja, ki jih človek nadzoruje s pomočjo mišic. Glede na kompleksnost človeških gibov biomehanika proučuje tako njihovo mehansko kot biološko plat, vedno v tesni medsebojni povezanosti. Biomehanika preučuje, kako lahko mehansko energijo, ki izhaja iz gibanja in stresa, uporabimo za delo. Delovni učinek se meri s tem, kako se porabi porabljena energija. Da bi to naredili, določijo, katere sile opravljajo koristno delo, kakšen je njihov izvor ter kdaj in kje delujejo. Enako je treba vedeti o silah, ki povzročajo škodljivo delo, ki zmanjšuje učinkovitost koristnih sil. Takšna študija omogoča sklepanje o tem, kako povečati učinkovitost ukrepanja.

5 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Klinična biomehanika Klinična (medicinska) biomehanika je sestavni del medicinske vede: ortopedija, travmatologija, protetika, (rehabilitacija (fizikalna terapija), pediatrija, fiziologija in mnoge druge. Klinična biomehanika je znanstvena smer, v kateri se s stališča mehanike in splošne teorije vodenja z uporabo specializiranih raziskovalnih metod proučuje telesna aktivnostčlovek v normalnih in patoloških stanjih Glavni sklopi: Biomehanika normalne in patološke hoje. Biomehanika poškodbe skeleta Biomehanika velikih sklepov. Biomehanika hrbtenice Biomehanika stopala

6 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Biomehanika telesnih vaj (biomehanika športa) preučuje značilnosti tehnike izjemni športniki; določena je racionalna organizacija dejanj; razvijajo se metodološke tehnike za obvladovanje gibov, metode tehnične samokontrole in izboljšanje tehnike. Biomehanika zavzema posebno mesto med vedami v telesni vzgoji in športu. Temelji na anatomiji, fiziologiji in temeljnih znanstvenih disciplin- fizika (mehanika), matematika, teorija vodenja. Interakcija biomehanike z biokemijo, psihologijo in estetiko je rodila nove znanstvene smeri, ki, komaj rojene, že prinašajo velike praktična korist. Ti vključujejo "psihobiomehaniko", energijsko-statične in estetske vidike biomehanike.

7 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Antropometrija Pri kliničnem in biomehanskem pregledu se z antropometričnimi metodami pridobivajo podatki o spolnem in starostne značilnosti teme o strukturnih značilnostih mišično-skeletnega sistema v normalnih pogojih in pri patologiji, pomembne informacije o drži. Običajno se pred izvajanjem posebnih biomehanskih študij izmeri bolnikova višina v stoječem in sedečem položaju, dolžina okončin, obseg gibanja v velikih sklepih in določi njegova telesna teža. Z navpičnimi črtami se nariše stoječi diagram - projekcija na vodoravno ravnino osi sklepov spodnjih okončin in medenice. To vam omogoča, da dobite predstavo o arhitektoniki spodnjih okončin, ko udobno stojite, določite količino vrtenja osi sklepov v projekciji na vodoravno ravnino, kot vrtenja stopal, razdaljo med notranje površine noge na različnih nivojih itd.

8 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Biomehanika je ena najstarejših vej biologije. Njegov izvor so bila dela Aristotela, Galena, Leonarda da Vincija. Aristotel je v svojih naravoslovnih delih »Deli gibanja in gibanje živali« postavil temelje temu, kar se bo kasneje, 2300 let pozneje, imenovalo znanost biomehanika. V svojih znanstvenih razpravah s svojim značilnim razmišljanjem opisuje živalski svet in vzorce gibanja živali in ljudi. Pisal je o delih telesa, ki so potrebni za gibanje v prostoru (lokomocija), o hotenih in nehotnih gibih, o motivaciji gibanja živali in človeka, o odpornosti okolja, o cikličnosti hoje in teka, o sposobnosti živih bitij. da se spravijo v pogon...

Diapozitiv 9

Opis diapozitiva:

Poleg dela na področju fizike, astronomije in fiziologije je razvijal vprašanja anatomije in fiziologije s stališča matematike in mehanike. Pokazal je, da je gibanje okončin in delov telesa pri človeku in živalih pri dvigovanju uteži, hoji, teku, plavanju mogoče razložiti z načeli mehanike, prvi je gibanje srca interpretiral kot krčenje mišic, ob preučevanju mehanike gibanja prsnega koša je ugotovil pasivnost širjenja pljuč. Najbolj znano delo znanstvenika je "Gibanje živali" ("De Motu Animalium"). Njegovo učenje temelji na trdnih biomehanskih principih, v svojem delu je opisal principe mišične kontrakcije in prvič predstavil matematične vzorce gibanja.Giovanni Borelli upravičeno velja za utemeljitelja znanosti o biomehaniki. Profesor na univerzah v Messini (1649) in Pisi (1656). Je prvi, ki je z biomehanskim modelom razložil gibanje v biomehanskem sistemu.

10 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Francoski fiziolog, izumitelj in fotograf Etienne Marey (1830–1904) je prvi uporabil filmsko fotografijo za preučevanje gibanja ljudi. Bil je tudi prvi, ki je uporabil metodo nanašanja markerjev na človeško telo - prototip bodoče ciklografije. Zelo pomembna je bila serija fotografij E. Muybridgea (1830-1904) (ZDA), posnetih z več fotoaparati iz različnih zornih kotov. Od takrat se filmska fotografija uporablja za analizo gibov kot ena glavnih metod biomehanike. Analiza gibanja ljudi se je začela z bratoma Weber (1836) v Nemčiji. Prvo tridimenzionalno matematično analizo človeške hoje sta izvedla Wilhelm Braun in njegov študent Otto Fischer leta 1891. Metodologija analize hoje se do danes ni spremenila.

11 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Nikolaja Aleksandroviča Bernsteina (1896-1966) lahko upravičeno štejemo za ustvarjalca teoretične osnove sodobne biomehanike - doktrine motorične aktivnosti ljudi in živali. Bernsteina o motorični nalogi kot mentalni osnovi človekovih dejanj je odprla poti za preučevanje višjih ravni zavesti v človekovi motorični dejavnosti. Vprašanja oblikovanja, strukture in rešitve motorične naloge so bila podrobno razvita. Ta vprašanja so se začela obravnavati v tesni povezavi s strukturo motorične sestave delovanja kot sistema gibov. Številna Bernsteinova dela so posvečena preučevanju dinamike mišičnih sil in inervacijske strukture motoričnih dejanj. Temeljito je izboljšal tehniko beleženja in analiziranja gibov (kimociklogram, ciklogrammetrija). Nekatere ideje, ki jih je izrazil Bernstein v tridesetih letih 20. stoletja, so predvidevale osnovna načela kibernetike.