3

Лекция 2 биомеханические характеристики тела человека и его движений

Исследуя движения человека, измеряют количественные показа­тели механического состояния и двигательной функции его тела и самих движений. Иначе говоря, регистрируют биомеханические характеристики тела (размеры, пропорции, распределение масс, подвижность в суставах и др.) и движений всего тела и его частей (звеньев).

Биомеханические характеристики — это меры механического со­стояния биосистемы и его изменения (поведения).

Механическое состояние и поведение биосистемы отличаются пере­менным характером. Биомеханические характеристики описывают тело человека как объект механического движения. Для системного анализа (установление состава системы движений) характеристики позволяют различать разные движения. Для системного синтеза (определение структуры движений) биомеханические характеристики дают возможность установить изменения одних движений под воздействием других.

Количественные характеристики измеряются, или вычисляются; они имеют численное значение и выражают связи одной меры с другой (скорость — пример связи пройденного пути со временем, затраченным на него). Изучая количественные характеристики, дают определение (что это такое) и устанавливают способ измерения (чем измеряется). Качественные характеристики описываются обычно словесно, без точной количественной меры (например, напряженно, свободно, плав­но, рывком).

Кинематические характеристики

Кинематика движений человека определяет геометрию (простран­ственную форму) движений и их изменения во времени (характер) без учета масс и действующих сил. Она дает в целом только внешнюю картину движений. Причины же возникновения и изменения движений (их механизм) раскрывает уже динамика.

Кинематические характеристики тела человека и его движений — это меры положения и движения человека в пространстве и во времени: пространственные, временные и пространственно-вре­менные.

Кинематические характеристики дают возможность сравнивать размеры тела и его звеньев, а также кинематические особенности движений у разных спортсменов. От учета этих характеристик во многом зависит индивидуализация техники спортсменов, поиск опти­мальных именно для них особенностей движений.

§ 5. Системы отсчета расстояния и времени

Движения человека и спортивных снарядов можно измерить, только сравнивая их положения с положением выбранного для сравнения тела (тело отсчета), т. е. все движения рассматриваются как относитель­ные.

5.1. Системы отсчета расстояния

Система отсчета (расстояния) — условно выбранное твердое тело, по отношению к которому определяют положение других тел в разные моменты времени.

В мире не существует абсолютно неподвижных тел, все тела движутся. Но одни из них движутся так, что изменения их скорости (ускорения) несущественны для решения данной задачи и ими можно пренебречь, — это инерциальные системы отсчета. Такие тела — Земля и тела, связанные с нею неподвижно (дорожка, лыжня, гимнасти­ческий снаряд). В подобной системе покоящиеся тела не испытывают действия сил; значит, в ней ни одно движение не начинается без действия силы.

Другие тела движутся с ускорениями, которые существенно влияют на решение данной задачи, — это неинерциальные системы отсчета (скользящая лыжа, раскачивающиеся кольца)1 . В таких случаях спо­собы расчета и объяснения особенностей движений уже иные, что надо обязательно учитывать.

С телом отсчета связывают начало и направление измерения расстояния и устанавливают единицы отсчета. Для точного опреде­ления спортивного результата правила соревнований предусматрива­ют, по какой точке (пункт отсчета) ведется отсчет (по уровню лыжных креплений, по выступающей точке грудной клетки спринтера, по заднему краю следа приземляющегося прыгуна и т. п.).

Движущееся тело рассматривают либо как материальную точку, положение которой определяют, либо на нем выделяют пункты отсчета (определенная точка на теле человека). В случае враща­тельного движения выбирают линию отсчета. Для описания (задания)

движения применяют естественный, векторный и координатный способы.

При естественном способе положение точки — дуго­вую координату s — отсчитывают от начала отсчета 0, выбранного на заранее известной траектории (рис. 1, а). При векторном спо­собе положения точки определяют радиус-вектором г (рис. 1, б), проведенным из центра 0 данной системы координат к интересующей точке (А).

.

При способе прямоугольных координат (на плоскости и в пространстве) точку пересечения взаимно перпендикулярных ко­ординатных осей О (начало координат) принимают за начало отсчета (рис. 1, в, г). Чтобы определить положение некоторой точки А (пункт отсчета) относительно начала отсчета, находят ее проекции (А_х , А_у , А_z ) на оси координат. Расстояния от начала координат до проекций этих точек на осях координат (координаты в пространстве: ОАх — абсцисса, ОАу — ордината и ОАz — аппликата) определяют положе­ние точки А в данной системе отсчета Oxyz. Когда точка А перемеща­ется в пространстве, то изменяются численные значения координат.

Устанавливают единицы измерения расстояния — линейные и уг­ловые. В международной системе единиц (СИ) принята основная линейная единица — метр (м), кратная ей — километр (1 км= 1000 м), дольные — сантиметр (1 см = 0,01 м), миллиметр (1 мм = 0,001 м) и др1. Из угловых единиц применяются: а) градус, минута, секунда — при измерении углов (окружность = 360°, градус = 6О' , минута = 60"); б) оборот — при приближенном подсчете поворотов вокруг оси (обо­рот =360°, пол-оборота =180° и т.д.); в) радиан (для расчетов по формулам) — угол между двумя радиусами круга, вырезающими на окружности дугу, равную по длине радиусу (радиан =57° 17 44',8" ; 1° = 0,01745 рад.).