Инерционные характеристики

Свойство инертности тел раскрывается в первом законе Ньютона:

«Всякое тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного и

прямолинейного движения до тех пор, пока внешние приложенные силы

,не изменят это состояние».

Иначе говоря, всякое тело сохраняет скорость, пока ее не изменяв силы.

Понятие об инертности

Любые тела сохраняют скорость неизменной при отсутствии внешних воздействий одинаково. Это свойство, не имеющее меры, и предлагается называть инерцией 1. Разные тела изменяют скорость под действием сил по-разному. Это их свойство, следовательно, имеет меру: его называют инертностью. Именно инертность и представляет интерес, когда надо оценить, как изменяется скорость.

Инертность — свойство физических тел, проявляющееся в посте­пенном изменении скорости с течением времени под действием сил.

Сохранение скорости неизменной (движение как бы по инерции) в реальных условиях возможно только тогда, когда все внешние силы, приложенные к телу, взаимно уравновешены. В остальных случаях неуравновешенные внешние силы изменяют скорость тела в соответ­ствии с мерой его нертности.

Масса тела

Масса тела — это мера инертности тела при поступательном движении. Она измеряется отношением величины приложенной силы к вызываемому ею ускорению:

Измерение массы тела здесь основано на втором законе Ньютона: «Изменение движения прямо пропорционально извне действующей силе и происходит по тому направлению, по которому эта сила приложена».

Масса тела зависит от количества вещества тела и характеризует его свойство — как именно приложенная сила может изменить его движение. Одна и та же сила вызовет большее ускорение у тела с меньшей массой, чем у тела с большей массой 1.

При исследовании движений часто бывает необходимо учитывать не только величину массы, но и как говорится, ее распределение в теле.

На распределение материальных точек в теле указывает местоположение центра масс тела. В абсолютно твердом теле имеются три точки, положения которых совпадают: центр масс, центр инерции и центр тяжести. Однако это совершенно различные понятия. В ЦМ пересекаются направления сил, любая из которых вызывает поступательное движение тела.

Момент инерции тела

Момент инерции тела — это мера инертности тела при враща­тельном движении. Момент инерции тела относительно оси равен сумме произведений масс всех материальных точек тела на квадраты их расстояний от данной оси:

В деформирующейся системе тел, когда ее части отдаляются от оси вращения, момент инерции системы увеличивается. Инерционное со­противление увеличивается с отдалением частей тела от оси вращения пропорционально квадрату расстояния. Поскольку материальные точ­ки в теле расположены на разных расстояниях от оси вращения, для ряда задач удобно вводить понятие «радиус инерции».

Радиус инерции тела — это сравнительная мера инертности дан­ного тела относительно его разных осей. Он измеряется корнем квадратным из отношения момента инерции (относительно данной оси) к массе тела:

Найдя опытным путем момент инерции тела, можно рассчитать радиус инерции (R ин), величина которого характеризует распределение материальных точек в теле относительно данной оси.

Знать о моменте инерции очень важно для понимания движения, хотя точное количественное определение этой величины в конкретных случаях нередко затруднено.

Телосложение и моторика человека

Как двигательные возможности людей, так и многие индивидуальные черты спортивной техники в значительной степени зависят от особенностей телосложения. К ним в первую очередь относят:

а) тотальные размеры тела – основные размеры, характеризующие его величину (длина тела, вес, окружность грудной клетки, поверхность тела и т. п.);
б) пропорции тела – соотношение размеров отдельных частей тела (конечностей, туловища и др.);
в) конституциональные особенности.

Тотальные размеры тела у людей существенно различны. В одном и том же виде спорта (например, в борьбе или тяжелой атлетике) можно встретить спортсменов с весом тела менее 50 и свыше 150 кг. Двигательные возможности этих спортсменов будут разными.

При одинаковом уровне тренированности люди большего веса могут проявлять большую силу действия. С этим, в частности, связано деление на весовые категории в таких видах спорта, как борьба, бокс, тяжелая атлетика.

Для сравнения силовых качеств людей различного веса обычно пользуются понятием «относительная сила», под которым понимают величину силы действия, приходящейся на 1 кг собственного веса. Силу действия, которую спортсмен проявляет в каком-либо движении безотносительно к собственному весу, иногда называют абсолютной силой:

Абсолютная сила
Относительная сила = ---------------------------------
Собственный вес

У людей примерно одинаковой тренированности, но разного веса абсолютная сила с увеличением веса возрастает, а относительная падает (рис.). Аналогичные закономерности наблюдаются и в отношении некоторых других функциональных показателей (например, максимального потребления кислорода – МПК). В то же время, скажем, высота подъема ОЦТ в прыжках или дистанционная скорость бега не зависят от тотальных размеров тела, а максимальная частота движений и стартовое ускорение уменьшаются с их увеличением.

Биомеханическая основа этих явлений заключается в следующем.

Предположим, что два спортсмена (А и Б) одинаково тренированы и во всех отношениях равны друг другу, но один из них в 1,5 раза крупнее нее другого: у одного из них рост 140 см, а у другого – 210 см. Сопоставим линейные (h – длина, ширина, глубина), поверхностные (h 2 – площадь сечений, поверхность тела) и объемные (h 3 – объем и вес тела) размеры этих людей:

	А	Б
Линейные размеры		1,5
Поверхностные размеры (площади)	1 2 = 1	1,5 2 = 2,25
Объемные размеры	1 3 = 1	1,5 3 = 3,375

Видно, что если длина тела возрастает в 1,5 раза, то площади сечений (h 2, например, физиологические поперечники мышц) увеличатся в 2,25 раза, а, скажем, вес тела – в 3,375 раза. Поскольку при прочих равных условиях сила тяги мышц определяется величиной их физиологического поперечника, то Б будет в 2,25 раза сильнее, чем А (например, поднимет вес в 2,25 раза больше). Но если этим людям надо поднимать собственное тело (т. е. проявлять относительную, а не абсолютную силу), то преимущество будет у А: ведь он легче в 3,375 раза.

Величина механической работы пропорциональна одновременно силе (т. е. физиологическому поперечнику h 2) и пути действия силы (h). Поэтому она пропорциональна линейным размерам тела в третьей степени (h 3).

Высота подъема ОЦМ тела при прыжке вверх (высота прыжка) прямо пропорциональна той максимальной работе, которую мышцы могут совершить при отталкивании (h 3) и обратно пропорциональна весу тела (h -3). В результате высота прыжка не зависит от размеров тела, а высота планки, которую может преодолеть спортсмен, зависит.

При оценке максимальных показателей мощности людей разных тотальных размеров тела надо учитывать, что время выполнения движения (например, одного шага или выпрямления ноги при отталкивании или даже время дыхательного или сердечного цикла) при прочих равных условиях зависит от размеров тела. Это выводится из второго закона Ньютона (F=ma). Рассмотрим, например, шаг при ходьбе. Длина шага (l), очевидно, пропорциональна линейным размерам тела (h); средняя скорость ноги l / t, где t – время одного шага; ускорение (а) пропорционально l / t 2. Подставляя это в формулу второго закона Ньютона, получим: F=ml/t 2.

Поскольку мышечная сила пропорциональна h 2, вес тела h 3, а длина шага h, имеет место следующая пропорциональность: h 2» h 3 h / t 2.

Отсюда следует, что t 2» h 2 и t» h, т. е. с увеличением линейных размеров тела время отдельных движений увеличивается. Следствием этого является то, что максимальная мощность (т. е. работа, деленная на время) пропорциональна h 3 / h = h 2. Максимальная частота движений обратно пропорциональна времени выполнения движений, и, следовательно, максимальная частота» h -1. Поскольку максимальная скорость бега равна произведению длины и частоты шагов, то она пропорциональна h h -1 = h 0 = 1, т. е. не зависит от размеров тела.

Другие показатели, характеризующие двигательные возможности человека, могут быть проанализированы подобным образом (табл.1).

Таблица 1
Теоретически предсказанные изменения двигательных возможностей и некоторых морфофункциоиальных показателей человека при увеличении тотальных размеров тела (h)

Показатель	Пропорционален
Абсолютная сила	h 2
Относительная сила	h -1
Механическая мощность	h 2
Частота движений	h -1
Высота прыжка	h 0
Скорость бега	h 0
Стартовое ускорение	h -1
Жизненная емкость легких	h 3
Максимальная легочная вентиляция	h 2
Максимальное потребление кислорода	h 2
Систолический объем крови	h 3

Часто за основу такого анализа берут не линейные размеры, а вес тела, который сам пропорционален кубу этих размеров. Тогда, например, для мышечной силы можно записать: F = k w -2/3, где F – максимальная сила действия, которую может проявить спортсмен, w – его вес, k– параметр, характеризующий подготовленность спортсмена.

Разумеется, подобного рода уравнения и зависимости типа приведенных в табл. 1 не могут быть идеально точными. Ведь они очень многое не учитывают. Например, люди больших тотальных размеров геометрически не вполне подобны людям маленького роста и веса (скажем, если один человек тяжелее другого в 2 раза, вес его головы или кистей не обязательно будет в 2 раза больше). Не учтены физиологические различия этих людей (скажем, различная активность гипофиза, что, возможно, и было одной из причин больших различий в размерах тела), а также психологические факторы (замечено, что дети, отличающиеся по тотальным размерам от своих сверстников, меньше участвуют в играх и, следовательно, имеют меньше возможностей для развития моторики). Тем не менее многочисленные проверки показали, что данные, приведенные в табл. 1, в принципе справедливы.

Пропорции и конституциональные особенности тела, как и тотальные размеры, влияют на выбор вида спорта, узкой специализации в рамках данного вида, используемого варианта спортивной техники, а также тактики действий на соревнованиях (например, в единоборствах).

Так, техника подъема штанги различна у тяжелоатлетов одной и той же весовой категории и примерно с одной и той же длиной тела, но разными пропорциями (длинные ноги–короткое туловище или короткие ноги–длинное туловище и т. п.). В борьбе спортсмены более низкого роста (по сравнению со своим противником) не показывают высокой результативности, применяя, скажем, такие приемы, как броски прогибом; броски через спину и подхватом в этом случае, как правило, более эффективны.

У спортсменов высокого класса даже отдельные мелкие особенности телосложения могут иметь значение. Например, у тяжелоатлетов длинная кисть позволяет захватить штангу при рывке всеми пальцами; при короткой кисти захват выполняется лишь тремя пальцами, что снижает его силу. Поэтому у большинства рекордсменов мира в рывке длина кистей выше средних размеров.

В практической работе тренеры должны учитывать неодинаковые двигательные возможности людей с различным строением тела.

Основные средства воспитания гибкости.

В качестве средств развития гибкости используют упражнения, которые можно выполнять с максимальной амплитудой. Их иначе называют упражнениями на растягивание.

Основными ограничениями размаха движений являются мышцы-антагонисты. Растянуть соединительную ткань этих мышц, сделать мышцы податливыми и упругими (подобно резиновому жгуту) — задача упражнений на растягивание.

Среди упражнений на растягивание различают активные, пассивные и статические.

Активные движения с полной амплитудой (махи руками и ногами, рывки, наклоны и вращательные движения туловищем) можно выполнять без предметов и с предметами (гимнастические крилей, обручи, мячи и т.д.).

Пассивные упражнения на гибкость включают: движения, выполняемые с помощью партнера; движения, выполняемые с отягощениями; движения, выполняемые с помощью резинового эспандера или амортизатора; пассивные движения с использованием собственной силы (притягивание туловища к ногам, сгибание кисти другой рукой и т.п.); движения, выполняемые на снарядах (в качестве отягощения используют вес собственного тела).

Статические упражнения, выполняемые с помощью партнера, собственного веса тела или силы, требуют сохранения неподвижного положения с предельной амплитудой в течение определенного времени (6—9 с). После этого следует расслабление, а затем повторение упражнения.

Дата добавления: 2015-06-04