Биомеханические аспекты устойчивости

Всякое положение биологического тела является процессом колебательного характера. Точка общего центра тяжести (ОЦТ) тела при статическом положении испытывает колебания в диапазоне 2-3 см, вследствие кровообращения, лимфотока, дыхания, мышечного тремора и т. д. биологического тела; это управляемый процесс. Человек может изменять устойчивость своего тела за счет варьирования факторов устойчивости, которыми являются: 1. Величина площади опоры. Это площадь, заключенная между граничными точками опоры. Она включает в себя активную площадь опоры, возникшую при контакте биологического тела с опорой, и пассивную. 2. Высота расположения точки ОЦТ. Чем ниже точка ОЦТ тела, тем более устойчиво тело. 3. Прохождение линии тяжести. Линия тяжести — это перпендикуляр, опущенный из ОЦТ тела на площадь опоры. Прохождение линии тяжести позволяет оценить устойчивость тела в разных направлениях (для плоского изображения — в передне-заднем направлении). Если линия тяжести проходит через центр площади опоры, то степень устойчивости тела одинакова во всех направлениях; если она смещена в какую-то сторону -в этом направлении степень устойчивости снижена. 4. Величина углов устойчивости. Угол устойчивости — это угол, образованный линией тяжести, и линией, соединяющей ОЦТ с краем площади опоры.Угол устойчивости — это динамический фактор устойчивости, он соединяет в себе три предыдущих — статических. Попробуйте изменить один из предыдущих факторов устойчивости, это сразу же отразится на углах устойчивости. Смысл такого угла заключается в следующем: это угол, при повороте на который тело возвращается в исходное положение. Если тело будет повернуто на угол, превышающий величину угла устойчивости, то потеряет устойчивость и перейдет в другое положение. Углы устойчивости тела при рассмотрении плоского изображения характеризуют устойчивость в переднем и заднем направлении. Чем больше углы устойчивости, тем более устойчиво тело в данном направлении. 5. Коэффициент устойчивости тела — характеризует способность тела сохранять устойчивость при действии опрокидывающей силы. Уметь управлять коэффициентом устойчивости (изменяя позу, менять момент устойчивости) — это задача каждого обучающегося рукопашному бою.

С точки зрения биомеханики, в рукопашной схватке мы преследуем следующие цели: • сохранение и использование своего равновесия; • выведение из равновесия противника и использование его потери устойчивости в своих целях.

В рамках данной статьи для простоты объяснения остановимся на первых трех факторах — величине площади опоры, высоте расположения центра тяжести и прохождении линии тяжести — и обсудим понятие «устойчивость» с позиций использования его в рукопашном бою.

Понятно, что не существует особых законов движения для живых организмов. Все они подчиняются законам классической механики. Поэтому с точки зрения механики рукопашный бой представляет собой физическое явление, сущность которого проявляется во взаимном механическом силовом противодействии физических объектов (противников) друг с другом. Это для успешного и более наглядного понимания иллюстрируется упрощенными схемами и уравнениями механики. Теоретические этапы рукопашного боя могут выражаться формой расчетных схем раздела сопротивления материалов как сложное сопротивление сжатия-растяжения, сдвига, кручения и изгиба в виде: изгиб со сжатием, изгиб с кручением, косой изгиб, изгиб с растяжением.

На рис. схематически изображена фигура человека, которую условно назовем «противник». Представим себе, что мы нападаем и наша задача — свалить противника.

Фаза 1. Ситуация (рис. 4а, 46). В данном случае положение противника устойчивое, статичное. Вся система находится в равновесии. Противник в стойке опирается на обе ноги. Площадь опоры максимальная или близка к таковой. Вектор силы тяжести С направлен по центру опорной площадки.

Вывод: система находится в равновесии — положение устойчивое. Фаза 2а. Выведение из равновесия (рис. 4в, 4г).

Начинаем выводить систему из равновесия. Сместившись слегка назад, мы нарушаем устойчивость опоры в точке А. Противник вынужден приподняться на носок, площадь опоры сократилась и приобрела треугольную форму, однако вектор силы тяжести С по-прежнему находится в пределах площади опоры. Усилие, выводящее систему из равновесия мини-мально — система испытывает действие только собственного веса, помноженного на плечо. Система не уравновешена, появился опрокидывающий момент. Вывод: система динамична — положение неустойчиво.

Фаза. Потеря устойчивости

Наши дальнейшие действия направлены на усиление нестабильности системы. При нарушенной опоре системы в точке А действие силой Р на плечо Ь намного облегчает опрокидывание системы. Вывод: система динамична — положение системы неустойчиво. Фаза 2в. Решение (рис. 4 е).

Вывод: система динамична, положение системы крайне неустойчиво. Фаза 3. Финиш (рис. 4ж).

Осознанное применение законов механики при изучении движений человека, в конечном счете, направлено на изыскание способов совершенствования двигательных действий.

Суммируя сказанное в этом разделе, надо акцентировать внимание на том, что знание анатомо-биомеханических основ необходимо для ясного понимания внутренней структуры и смысла двигательных актов, происходящих в процессе рукопашного боя, а это, в свою очередь, является единственным надежным фундаментом для правильной организации и проведения занятий по подготовке к рукопашному бою.

Еще одним промежуточным выводом из изложенного материала является необходимость использования при ведении рукопашного боя принципа минимума энергозатрат. Он заключается в следующем: психически нормальное живое существо произвольно организует свою двигательную деятельность так, чтобы свести к минимуму затраты энергии. Следует избегать излишних, непроизводительных мышечных сокращений и напряжений, а также уменьшать лишние непроизводительные движения. И хотя в следующем разделе мы будем излагать эргономические основы рукопашного боя, обоснование принципа минимума энергозатрат вытекает именно из изложенного выше материала. Дальнейшим развитием этого принципа является использование рекуперации энергии, т. е.: • выбирать наименее энергоемкое сочетание проявляемой силы и быстроты; • использовать энергию, переходящую от одного сегмента тела к другому (например, выхлест голени за счет энергии, накопленной при махе бедром); • использовать энергию упругой деформации, накопленную в мышцах в предыдущих фазах двигательного действия. Из того же принципа минимума энергозатрат вытекает и необходимость в рукопашном бою для управления противником и его поражения использовать рычаги, инерцию, набранную противником, крутящий момент. Использование этих элементов позволяет значительно уменьшить энергозатраты бойца, ведущего рукопашный бой. Следует осуществлять оптимальные двигательные переключения, а именно: • изменение интенсивности мышечной работы (например, скорости передвижения); • изменение, проявляемое в двигательном действии силы и скорости (например, длины и частоты шагов); • переход с одного способа выполнения двигательного действия на другой (например, атакующие или защитные попеременные действия руками, ногами). Привлечение внимания читателя к этим положениям позволяет еще раз подчеркнуть важность теоретических основ рукопашного боя и логичность извлечения из них практических выводов.