Анализ положений и движений тела человека
Анатомический анализ положений и движений тела человека, в том числе и физических упражнений, в практике физического воспитания имеет очень важное значение. Он позволяет глубже понять сущность упражнений, оценить качество и эффективность их выполнения, определить особенности функционирования двигательного аппарата, т. е. обеспечить научный подход к воспитанию гармонически развитого человека.
Анатомический анализ положений и движений человека как самостоятельный курс был впервые создан П. Ф. Лесгафтом и назывался «Курс теории телесных движений». Он состоял из анализа общих законов строения тела человека, движений в суставах и некоторых положений и движений тела. Большая заслуга в систематизации материалов этого курса и дополнений их новыми данными принадлежит М. Ф. Иваницкому. Он предложил производить анализ положений и движений в определенной последовательности по специальному плану.
1. Морфология положения или движения. На основании визуального ознакомления с выполняемым упражнением описываются поза исполнителя, положение в пространстве тела и его отдельных частей туловища, головы, конечностей.
2. Механика положений тела. Анализируемое упражнение рассматривается с точки зрения законов механики. Здесь рассматриваются: действующие силы;
общий центр тяжести (ОЦТ) тела и центры тяжести (ЦТ) его отдельных звеньев; площадь опоры; виды равновесия; степень устойчивости.
Действующие силы. Каждое движение, производимое человеком, любое положение, которое занимает его тело, упражнение, которое он выполняет, обусловлены взаимодействием внешних и внутренних сил.
Внешние силы - это силы, действующие на человека извне или возникающие при взаимодействии его с внешними телами (землей, физкультурными снарядами, любыми другими предметами). Из этих сил наибольшее значение имеют сила тяжести, сила реакции опоры и сила сопротивления среды. Сила тяжести - это сила, с которой тело человека притягивается к земле. Она равна весу (массе) тела, приложена в его центре тяжести и направлена вниз. Сила реакции опоры - это сила, действующая на тело человека со стороны площади опоры при давлении на нее. При вертикальном положении тела сила реакции опоры равна силе тяжести, но противоположна по направлению. При ходьбе, беге, прыжках в длину с места она направлена под некоторым углом к площади опоры и может быть по правилу параллелограмма сил разложена на две составляющие: вертикальную и горизонтальную. Вертикальная составляющая силы реакции опоры (сила нормального давления) направлена вверх и взаимодействует с силой тяжести, горизонтальная (сила трения) - является силой, способствующей перемещению тела. Сила сопротивления среды, может быть тормозящей движение или способствующей ему. Уменьшение тормозящего влияния сопротивления среды достигается созданием наиболее выгодной позы (обтекаемой). Для увеличения силы сопротивления среды, наоборот, увеличивается поверхность, которой производят отталкивание (кисть пловца и т. п.).
Внутренние силы - это силы, возникающие внутри организма. Они подразделяются на пассивные и активные. К внутренним пассивным силам относятся: сила эластической тяги связок, суставных сумок и т. п., сила сопротивления хрящей, костей, а также сила молекулярного сцепления синовиальной жидкости, находящейся в полости суставов. Одной из основных активных внутренних сил является сила мышечной тяги. Она возникает в результате активного напряжения (сокращения) скелетных мышц и зависит от анатомических и физиологических факторов. Направление действия этой силы определяется направлением равнодействующей.
Общим центром тяжести (ОЦТ) тела человека или общим центром массы называется точка приложения равнодействующей всех сил тяжести составляющих его частей (звеньев тела). Каждая часть тела человека, имея определенный вес (массу), специфическое расположение массы, имеет и свою точку приложения этой массы, т. е. свой центр тяжести. Так, центр тяжести головы расположен на 7 мм позади турецкого седла; центр тяжести туловища отстоит от головного конца на 3/5 его длины и находится на уровне верхнего края I поясничного позвонка; центр тяжести бедра, голени, плеча и предплечья находится в точке, которая делит длину каждого из этих участков тела на части, относящиеся как 4 : 5, т. е. несколько ближе к их проксимальному концу; центр тяжести кисти расположен на 1 см проксимальнее головки III пястной кости, а центр тяжести стопы - на 0,93 части дистальнее заднего ее края. Зная положение центра тяжести каждой из двух частей тела, сочленяющихся между собой (плеча и предплечья, бедра и голени и др.), можно определить положение общего для них центра тяжести. Он находится на прямой, соединяющей центры тяжести каждого из звеньев, и делит эту прямую в отношении, обратно пропорциональном их массам. Посредством преобразования двухзвеньевых систем можно определить положение ОЦТ тела.
Звенья тела человека даже при обычном положении не располагаются вертикально друг над другом, между ними в области суставов образуются углы. В связи с этим вертикаль их центра тяжести, а также вертикаль ОЦТ тела проходит на некотором расстоянии от центра сустава, поэтому возникает момент вращения силы тяжести.
Моментом вращения силы тяжести называется произведение величины силы тяжести на длину плеча ее действия. Плечом силы тяжести является перпендикуляр, проведенный из центра сустава к вертикали, опущенной из ОЦТ тела. Чем больше плечо силы тяжести, тем больший момент вращения она имеет по отношению к суставу.
Определение положения ОЦТ тела играет важную роль при решении различных вопросов механики движений. Он позволяет определить вид равновесия, устойчивость тела, степень напряжения мышц и распределение массы тела.
При определении степени устойчивости тела важное значение имеет площадь его опоры. Площадью опоры тела называют площадь опорных поверхностей и площадь пространства, заключенного между ними. Чем больше площадь опоры тела, тем больше степень его устойчивости. Так, устойчивость в положении «стоя» больше, если ноги находятся на ширине плеч, чем если они сомкнуты. В положении «стоя на двух ногах» площадь опоры больше, чем в положении «стоя на одной ноге», на лыже — больше, чем на коньке.
Виды равновесия. По соотношению ОЦТ тела и площади опоры можно определить вид его равновесия. Различают четыре вида равновесия тела: устойчивое, ограниченно-устойчивое, неустойчивое и безразличное.
Устойчивым равновесием тела называется такое равновесие, при котором ОЦТ тела расположен ниже площади опоры. Примером могут служить упражнения с верхней опорой, например при упражнении на турнике, когда спортсмен «висит» на перекладине. Ограниченно-устойчивое равновесие—это такое равновесие, при котором ОЦТ тела находится выше площади опоры и тело может отклоняться до тех пор, пока вертикаль общего центра тяжести тела не дойдет до края площади опоры (все виды стояния, мост, упор лежа и т. п.). Неустойчивое равновесие характеризуется тем, что нижняя опора представлена линией или точкой, и достаточно отклонить тело в любую сторону от нее, как момент силы тяжести оказывается опрокидывающим и тело падает. Такого равновесия в природе не существует. Безразличным равновесием называется такое, когда при любом перемещении тела ОЦТ не меняет высоты расположения (шар). У человека этот вид равновесия встречается редко.
Устойчивость тела определяется величиной площади опоры, высотой расположения ОЦТ тела и местом прохождения внутри площади опоры опущенной из него вертикали. Чем ниже расположен ОЦТ тела и чем больше площадь опоры, тем больше устойчивость тела.
Количественным выражением степени устойчивости тела является угол устойчивости. Углом устойчивости называют угол, образованный вертикалью, опущенной из общего центра тяжести тела, и касательной, проведенной из него к краю площади опоры. Чем больше угол устойчивости, тем степень устойчивости больше.
В живом организме человека ОЦТ не является строго фиксированной точкой. В зависимости от процессов кровообращения, дыхания, пищеварения в каждый момент времени положение отдельных элементов тела изменяется, что сказывается и на положении его ОЦТ.
Обычно считают, что ОЦТ тела человека в положении стоя расположен в срединной плоскости в среднем на 2,5 см ниже мыса крестца и на 4—5 см выше поперечной оси тазобедренных суставов, примерно на середине расстояния между крестцом и лобковым симфизом. Проекция ОЦТ тела на позвоночный столб колеблется от I до V крестцового позвонка. Высота положения ОЦТ у разных людей значительно варьирует в зависимости от целого ряда факторов, к числу которых относятся пол, возраст, развитие мускулатуры, массивность скелета, жироотложение и пр. У мужчин в положении стоя ОЦТ тела находится на 1,5 см кзади от передненижнего края тела V поясничного позвонка, а у женщин — на 0,5 см кпереди от передненижнего края тела I крестцового позвонка и на 3 см ниже, чем у мужчин.
У детей раннего возраста ОЦТ расположен выше, чем у взрослых людей. Так, у новорожденных он лежит на уровне V—VI грудных позвонков, к двум годам — на уровне I поясничного позвонка, к 16—18 годам он постепенно перемещается не только вниз, достигая области крестцовых позвонков, но и кзади. Высота положения ОЦТ тела зависит и от спортивной специализации.
При анализе работы опорно-двигательного аппарата рассматривается состояние пассивной и активной его частей. При характеристике пассивной части опорно-двигательного аппарата необходимо учитывать: положение звеньев тела в суставах (сгибание, разгибание, отведение, приведение, пронация, супинация); расположение вертикали действия силы тяжести по отношению к осям вращения в суставах. В зависимости от ее смещения вперед, назад или в стороны возрастает напряжение противоположной группы мышц.
При анализе состояния активной части опорно-двигательного аппарата необходимо: представить направление и расположение равнодействующей силы мышцы или группы мышц по отношению к осям вращения в суставах; определить функциональные группы мышц, обеспечивающие данное положение или движение; установить состояние мышцы или группы мышц (напряжена, расслаблена, растянута, укорочена); проанализировать характер опоры мышц (проксимальная или дистальная); дать характеристику работы, выполняемой мышцей (группой мышц): преодолевающая, уступающая, удерживающая.
Особенности механизма внешнего дыхания. Этот вопрос рассматривается лишь при нарушении нормального состояния компонентов данного механизма внешнего дыхания (грудной клетки и диафрагмы). Особенностями механизма внешнего дыхания являются: состояние грудной клетки (сдавлена, растянута); состояние межреберных мышц; положение и возможности экскурсии диафрагмы; состояние мышц живота (при напряженных мышцах движения диафрагмы при вдохе затруднены); тип дыхания: грудной, брюшной, смешанный.
При анализе положения и движений тела нельзя не учитывать особенности расположения и функции органов системы обеспечения (желудка, печени, почек, сердца), а также влияние данного упражнения на организм: на скелет; на мышцы; на внутренние органы; на сердце; на координацию движений; на осанку тела и рессорные свойства стопы.