Биомеханика передвижений с механическими преобразованиями движений

Министерство образования  и науки Российской Федерации

НАЗВАНИЕ ВУЗА

 

НАЗВАНИЕ КАФЕДРЫ 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине

«Биомеханика»

на тему:

«Биомеханика передвижений с механическими преобразованиями движений (гребной спорт)»

 

 

 

 

 

Выполнил:

 

Преподаватель:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Название города 2012

 

Оглавление

 

 

Введение

Любой вид спорта сопряжен с преодолением спортсменом сил трения, тяготения  и других сил физической природы. Чтобы свести к минимуму паразитную или вредную часть этих сил  тренер должен разбираться в физике. Кроме того, движение крови в организме также подчиняется физическим законам. При изучении характера таких движений и возникла наука, которую принято называть биомеханика.

Термин биомеханика составлен из двух греческих слов: bios – жизнь и mechanike – наука о машинах. Эта наука характеризуется применением основных принципов механики, т.е. науки о механических движениях материальных тел и взаимодействиях, происходящих при этом между ними, к живым организмам. Область исследований, связанная с приложением механических и биомеханических закономерностей применительно к спорту, стала называться спортивная биомеханика в отличие от других разделов биомеханики, которые имеют скорее медицинское применение.

Самым характерным в академической  гребле является значительное перемещение  гребца относительно лодки посредством подвижного сиденья (банки), перемещающегося на роликах вдоль продольной оси лодки на полозках.

Выносные уключины увеличивают  плечо рычага (расстояние от оси  вращения весла до места хвата  рукой). Гребец прилагает усилия руками к рукоятке весла и ногами к подножке, укрепленной неподвижно.

При проводке весла лопасть встречает  сопротивление воды. Сначала подтягивая лодку веслом, а потом отталкивая ее от воды, захваченной лопастью, гребец продвигает лодку вперед. За время  проводки гребец перемещается на банке вперед, к носу лодки. Начало гребка выполняется одновременно с быстрым и ровным давлением ног на подножку в виде «прыжка» в сторону носа лодки. Этот «прыжок» как бы тормозится на рукоятке весла, что увеличивает силу, приложенную через весло к воде.

После окончания гребка следует  фаза заноса весел. Это движение является подготовительным для следующего гребка и совершается посредством перемещения  на банке к корме; весла в это  время заносятся лопастями к  носу. Однако в этой фазе усилия гребка, приложенные к лодке, направлены в сторону движения лодки. Подтягивая себя к подножке за носковые ремни, гребец этим выталкивает из-под себя лодку вперед. ОЦМ системы гребец–весла–лодка от перемещения назад свою скорость изменить не может (если не учитывать увеличения сопротивления воды в зависимости от скорости лодки). Но лодка относительно гребца и воды получает ускорение вперед. Наличие его уменьшает падение скорости лодки, скользящей по инерции. Это делает скорость хода лодки более равномерной, что выгодно для продвижения против сопротивления воды. Таким образом, активные усилия гребка приложены через весла к воде в одном направлении, а через подножку к лодке – поочередно в двух («прыжок» от подножки и перемещение).

 

 

1. Анализ последних исследований и публикаций. 

 

Постановка проблемы. На современном этапе развития гребного спорта техническая подготовленность спортсменов является одним из ведущих факторов в достижении высокого спортивного результата [6]. Анализ специальной литературы показал, что большинство авторов, исследуя технику гребли, уделяют большее внимание особенностям кинематической структуры двигательных действий спортсменов и по данному вопросу накоплен достаточно обширный объём информации [2, 1, 3]. Однако, следует отметить, что в связи с изменением правил соревнований и усовершенствованием инвентаря (например, в период с1996 г. по 2000 г. два раза кардинально менялась форма лодок), изменилась и техника гребли. Изучение и анализ кинематической структуры техники гребли в новых соревновательных условиях снова становятся актуальными.

Так как весло и лодка представляют собой механическую систему, предназначенную  для преобразования усилий гребца в  поступательное движение лодки, целесообразно  объединить гребца, весло и лодку  в единую биомеханическую гребную систему (БГС) - "гребец - весло - лодка"[3]. Основной целью БГС является перемещение лодки с максимально возможной скоростью. Действия гребца представляют ведущий компонент этой системы, в структуре которого можно выделить относительно самостоятельные элементы, в значительной мере определяющие результативность моторного акта:

- использование  массы тела спортсмена для  выполнения гребка;

- положение  и характер работы весла в  воде;

- реализация  усилий, возникающих во время  опоры весла на воду для продвижения лодки

Усовершенствование  формы гребных судов повышает возможность использования массы  тела спортсмена во время выполнения гребка [1]. Воздействие веса тела на весло находится в отрицательной  взаимосвязи с амплитудой работа туловища и характеристиками его движения по принципу маятника [4]. Увеличение амплитуды наклона туловища в свою очередь имеет отрицательную связь с характеристиками его разворота, хотя и позволяет более эффективно использовать инерционные силы [5].

Таким образом, биомеханические особенности отдельных элементов двигательной структуры техники гребцов-байдарочников требуют экспериментальной проверки в новых условиях соревновательной деятельности.

Цель работы - изучить особенности кинематической структуры поз гребца и техники гребковых движений у квалифицированных спортсменов и их влияния на эффективность гребли на байдарках (скорость движения лодки).

Методы  исследования: теоретический анализ и обобщение данных специальной научно-методической литературы.

 

2. Результаты аналитического исследования. 

Под позой понимают взаимное расположение звеньев тела, их ориентацию относительно системы  отсчёта и отношение к опоре. Технику гребли на байдарках можно  рассматривать как последовательность поз [3, 7].

Анализ биомеханических  характеристик техники гребли квалифицированных спортсменов, базировался на изучении граничных поз- положений тела спортсмена в момент перехода от одной фазы гребного цикла к другой. Гребок можно условно разделить на следующие фазы: две опорных с правого и левого бортов и две безопорных. Опорная в свою очередь делится на три фазы: захват, проводка и вынос весла [5]. Характеристики поз тела спортсмена в различные моменты гребного цикла представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Кинематические  характеристики техники гребли в  разные моменты гребка

№ харак-ки	Углы в суставах, град.	Фазы гребка
		Начало  захвата справа	Начало  проводки справа	Начало  выноса справа	Окончание  выноса справа	Начало  захвата слева	Начало  проводки слева	Начало  выноса слева	Окончание  выноса слева
1	Туловище-  вертикаль	21,5	21	17,25	16,25	20,75	20	18	17
	σ	3,41	1,83	3,125	2,42	2,81	1,16	2	2,83
	V%	15,89	8,73	18,11	14,9	15,88	5,83	11,11	16,6
2	Весло-  Вода	44,5	67,25	-38,25	-26,75	46,75	75	-43,75	-26,75
	σ	3,125	3,67	3,66	4,84	0,843	4,2	1,09	2,46
	V%	7,02	5,46	-9,59	-18,1	1,8	5,6	-2,5	-9,22
3	Туловище-  Бедро	58,5	68	66,75	70,5	58,25	66,5	69,5	70,25
	σ	14,02	6,75	5,61	7,02	7,36	4,22	5,27	7,81
	V%	23,97	9,92	8,41	9,96	12,65	6,35	7,58	11,12
4	Туловище-  Плечо	85,5	71,25	0,75	-7,75	85,75	65,5	-1,25	-10,75
	σ	27,63	9,047	0,04	0,64	21,58	8,25	0,007	0,5
	V%	32,31	12,69	6,333	-8,35	25,17	12,59	-0,6	-4,72
5	Плечо-  Предплечье	179,25	175,5	97,75	89,25	180	174,75	94,5	80
	σ	0,84	8,85	8,5	18,77	0	5,84	5,9	9,7
	V%	0,47	5,04	8,70	21,03	0	3,34	6,24	12,125
6	Бедро-  Голень	119,25	127,75	129,5	133,75	116,75	112,75	111,25	108,25
	σ	0,18	1,18	2,75	3,18	0,68	0,68	4,68	5,18
	V%	0,15	0,92	2,12	2,38	0,58	0,60	4,21	4,79

 

Некоторые авторы [1, 3, 5] считают оптимальной прямую посадку спортсмена в лодке, когда  туловище приближено к вертикали, или же с наклоном вперед на 10-15º.

Анализ поз  тела спортсмена в разные моменты  гребного цикла позволил определить, что положение туловища относительно вертикали (табл. 1, показатель 1) колеблется в пределах от 21,5º во время захвата  до 16,25º к окончанию опорной фазы. Увеличение наклона вперед позволяет максимализировать длину проводки, а также уменьшить плечо приложения силы, переданной на плечевые суставы с древка весла относительно оси вращения туловища, увеличивая при этом жесткость всей биомеханической системы. Растягивание длинных мышц спины при наклоне вперед стимулирует проявление их сократительных возможностей. В связи с изменением формы лодок стало возможным увеличение наклона туловища, что позволяет более эффективно использовать массу тела при воздействии на весло.

Рис. 1 Скорость и ускорение лопасти  весла и скорость лодки в опорной  фазе.

 

На рис. 1 можно  наблюдать, что скорость лодки значительно  изменяется за цикл гребка. Наименьшая скорость отмечена в момент начала захвата, а наибольшая - в момент окончания опорной фазы, что является естественным, так как при отсутствии пропульсивной силы скорость снижается за счёт действия гидродинамического и аэродинамического сопротивления. Для минимизации потерь скорости БГС необходимо выполнять гребковые движения с интенсивным увеличением скорости лопасти весла, которая должна превосходить скорость лодки. На рис. 1 наблюдается значительное увеличение скорости и ускорения лопасти весла во время окончания опорной фазы.

Для определения  влияния отдельных параметров кинематической структуры поз гребца и техники гребковых движений у квалифицированных спортсменов на эффективность гребли на байдарках был проведен корреляционный анализ. В качестве критерия эффективности техники гребли была взята скорость лодки.

В результате анализа  были получены значения коэффициентов  корреляции между скоростью лодки  и различными элементами техники  гребли.

На скорость лодки в значительной мере влияет ускорение весла в опорной  фазе (r = 0,9), скорость лопасти весла в опорной фазе (r = 0,62), угол между туловищем и бедром (r = 0,52). В меньшей мере на скорость лодки влияет: угол между плечом и предплечьем (r = 0,32), перемещение весла (r = -0,41), угол наклона туловища (r = -0,32). По нашим данным отсутствует связь между скоростью лодки и углом весло - вода (r = 0,01), и углом бедро - голень (r = -0,01).

 

Выводы

1. Характерной  особенностью структуры поз квалифицированных  спортсменов при гребле на  судах новой конструкции является  величина наклона туловища относительно  вертикали в граничные моменты, которая составляет в момент захвата - 21,5º и в момент окончания проводки -16,25º.

Увеличение  наклона туловища относительно вертикали  связано с изменением формы лодок  и более эффективным использованием массы тела спортсмена для выполнения гребка.

2. На рационализацию  построения поз и эффективность  гребковых действий в гребле  у спортсменов высших разрядов  наибольшее влияние оказывают  такие элементы техники гребли, как: ускорение весла в опорной  фазе, скорость лопасти весла  в опорной фазе, динамика угла между туловищем и бедром, а также между плечом и предплечьем, перемещение лопасти весла за время опорной фазы, угол наклона туловища в моменты захвата и окончания проводки.

3. Полученные  данные могут быть использованы  при разработке критериев оценки эффективности техники гребли на байдарках у квалифицированных спортсменов.

Дальнейшие  исследования предполагается направить  на изучение других проблем техники  гребковых движений у квалифицированных  байдарочников.

 

Литература.

 

1. Бернштейн,  Н.А.  Биомеханика и физиология  движений [Текст] :  избранные психологические труды / Н.А. Бернштейн; под ред. В.П. Зинченко. – 2-е изд. – М.: Изд-во МПСИ ; Воронеж : Изд-во НПО «МОДЭК», 2004. 688 с.
2. Гамалий В.В., Жирнов А.В. Биомеханический анализ кинематической структуры поз и техники гребковых движений у квалифицированных байдарочников. М. : Издательский центр «Академия», 2004. – 164с.
3. Гребной спорт : учебник для студ. высш. пед. учеб. заведений / Т. В. Михайлова, А.Ф. Комаров, Е. В. Долгова, И. С. Епищев; под ред. Т. В. Михайловой. – М. : Издательский центр «Академия», 2006. – 400 с.
4. Дольник Ю.А., Пылаев С.М. Анализ стартовых действий гребцов на байдарках и каноэ // Гребной спорт - ежегодник.- М.: Физкультура и спорт, 1986.- С.27-31.
5. Дубровский, В.И. Биомеханика [Текст] : учеб. для сред. и высш. учеб. заведений / В.И. Дубровский, В.Н. Федорова. – М. : Владос, 2004. 672 с.
6. Жмарев Н.В. Тренировка гребцов.- М.: Физкультура и спорт, 1981.- 111 с.
7. Иссурин В.Б. Биомеханика гребли на байдарках и каноэ. - М.: Физкультура и спорт, 1986.- 122 с.
8. Мищенко В.С., Бегунов В.Н., Писаный В.С. Особенности функциональных компонентов специальной выносливости гребцов-байдарочников - К.: КГИФК, 1991.- 23 с.
9. Никоноров А.Н. Использование массы тела как биомеханического критерия эффективности движений.// Научно-методические основы подготовки спортсменов высокого класса. К.:КГИФК, 1981. 61 с.
10. Попов,  Г.И.  Биомеханика [Текст] :  учеб.  для  студ.  высш.  учеб.  заведений / Г.И. Попов. – М. : Изд. центр «Академия», 2005. 256 с.
11. Стеценко Ю.Н., Никаноров А.Н. Подготовка гребцов на байдарках. - К.: Здоровье, 1985.- 120 с.