Лекция №3. Предмет, цель, задачи, содержание биомеханики

ТЕМА № 2 (2 лекции)

Предмет, цель, задачи, содержание биомеханики.

Предмет, цель, задачи, содержание биомеханики.

Движение лежит в основе жизнедеятельности человека. Разнообразные химические и физические процессы в клетках тела, работа сердца и течение крови, дыхание, пищеварение и выделение; перемещение тела в пространстве и частей тела относительно друг друга; сложнейшая нервная деятельность, являющаяся физиологическим механизмом психики, воспри­ятие и анализ внешнего и внутреннего мира - все это различ­ные формы движения материи.

Основным условием жизни вообще является взаимодей­ствие живого организма с окружающей средой. В этом взаи­модействии существенную роль играет двигательная деятель­ность. Только передвигаясь, животное может находить себе пишу, защищать свою жизнь, производить потомство и обес­печивать его существование. Только при помощи разнообраз­ных и сложных движений человек совершает трудовую дея­тельность, общается с другими людьми, говорит, пишет и пр. Определенным образом организованная двигательная дея­тельность является основой физического воспитания и основ­ным содержанием спорта.

Наиболее элементарной формой движения материи явля­ется механическое движение, т.е. перемещение тела в про­странстве. Закономерности механического движения изуча­ются механикой. Предметом механики как науки является изучение изменений пространственного расположения тел и тех причин, или сил, которые вызывают эти изменения.

Вскрывая и описывая условия, необходимые для осуще­ствления того или иного механического движения, механика является важной теоретической основой техники, в особенно­сти техники построения разнообразных механизмов. Меха­ническая точка зрения может быть использована и при изу­чении механических движений человека.

Двигательная деятельность человека практически осуще­ствляется при участии всех органов тела. Однако непосред­ственным исполнителем функции движения является двига­тельный аппарат, состоящий из костей, скелета, связок и мышц с их иннервацией и кровеносными сосудами. С механической точки зрения, двигательный аппарат совмещает в себе ра­бочую машину и машину-двигатель.

Устройство двигательного аппарата является предметом изучения анатомии. Изучение двигательного аппарата как машины-двигателя производится, главным образом, биохимией и физиологией. Изучение его как рабочей машины является задачей особой научной дисциплины - биомеханики.

Биомеханика - наука о законах механического движе­ния в живых системах. Она изучает движения с точки зре­ния законов механики, свойственных всем без исключения механическим движениям материальных тел. Специальных законов механики, особых для живых систем не существует.

Однако сложность движения и функций, живого организма требует тщательного учета анатомо-физиологических особенно­стей. Иначе нельзя правильно использовать законы механики в изучении сложных движений организмов. Нередко то, что вы­годно с точки зрения законов механики, нецелесообразно, если учесть особенности строения и функций живого организма.

Так, с точки зрения законов механики, для большей устой­чивости тела выгодно придать его центру тяжести более низкое положение. Но горнолыжник не станет применять на неровном склоне низкую стойку, т.к. она затрудняет амортизирующую работу уже растянутых мышц. Таким образом, законы механи­ки хотя и занимают главное место в биомеханике, но не могут использоваться без знания строения и функций организма.

Биомеханика возникла и развивается как наука о движе­ниях животных организмов, в частности человека.

У животных организмов движутся не только части тела -органы опоры и движения. Смещаются внутренние органы, жидкости в сосудах, воздух в дыхательной системе и т.п. Эти механические процессы в биомеханике еще почти не исследо­ваны. Поэтому объектом познания в ней принято считать только движения тела.

В норме человек производит не просто движения, а всегда действия (Н.А.Бернштейн); они ведут к известной цели, имеют определенный смысл. Поэтому человек выполняет их ак­тивно, целенаправленно, управляя ими, причем все движения тесно взаимосвязаны - объединены в системы.

Следует отметить, что двигательные действия человека существенно отличаются от движений животных. В первую очередь речь идет об осознанной целенаправленности движе­ний человека, о понимании их смысла, возможности контро­лировать их и планомерно совершенствовать. Поэтому сход­ство между движениями животных и человека завершается на чисто биологическом уровне.

В действиях человека движения выполняются обычно не все время и не всегда во всех суставах. Части его тела иногда сохраняют свое относительное положение почти неизменным. В активном сохранении положения, как и в активных движе­ниях, участвуют мышцы. Следовательно, человек совершает двигательные действия посредством активных движений и сохраняя при необходимости взаимное расположение тел или иных звеньев тела.

Системы активных движений, а также сохранение поло­жений тела при двигательных действиях изучаются в настоя­щем курсе биомеханики.

Область изучения биомеханики - механические и био­логические причины возникновения движений, особеннос­ти их выполнения в различных условиях.

Движения частей тела человека представляют собою пе­ремещения в пространстве и времени, которые выполняются во многих суставах одновременно и последовательно. Движе­ния в суставах по своей форме и характеру очень разнообраз­ны, они зависят от действия множества приложенных сил. Все движения закономерно объединены в целостные органи­зованные действия, которыми человек управляет при помо­щи мышц. Учитывая сложность движений человека, в биоме­ханике исследуют и механическую, и биологическую их сто­роны, причем обязательно в тесной взаимосвязи.

Поскольку человек выполняет всегда осмысленные дей­ствия, его интересует, как можно достичь цели, насколько хо­рошо и легко это получается в данных условиях. Чтобы ре­зультат был лучше и достичь его было легче, человек созна­тельно учитывает и использует условия, в которых надо действовать. Кроме того, учится более совершенно выполнять движения. Биомеханика человека учитывает эти его способ­ности, чем существенно отличается от биомеханики животных. Таким образом, биомеханика человека изучает также, какой способ и какие условия выполнения действий лучше и как овладеть ими.

В биомеханике область изучения определяется ее задача­ми. Общая задача охватывает всю область знания в целом; частные задачи важны при изучении конкретных вопросов движений.

Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения постав­ленной цели. Всякое изучение движений в конечном счете направлено на то, чтобы помочь лучше выполнять их. Прежде, чем при­ступить к разработке лучших способов действий, необходимо оценить уже существующие. Отсюда вытекает общая задача биомеханики, сводящаяся к оценке эффективности способов выполнения изучаемого движения. При таком подходе сопо­ставляют то, что есть в движениях с тем, что требуется.

Биомеханика исследует, каким образом полученная ме­ханическая энергия движения и напряжения может приобре­сти рабочее применение (А.А.Ухтомский). Рабочий эффект измеряется тем, как используется затраченная энергия. Для этого определяют, какие силы совершают полезную работу, каковы они по происхождению, когда и где приложены. То же самое должно быть известно о силах, которые производят вредную работу, снижающую эффективность полезных сил. Такое изучение дает возможность сделать выводы о том, как повысить эффективность действия. Это общая задача. По ходу ее решения возникают многие частные задачи, не только пре­дусматривающие непосредственную оценку эффективности, но и вытекающие из общей задачи и ей подчиненные.

Частные задачи биомеханики состоят в изучении и объяснении: а) самих движений человека в той или иной об­ласти его двигательной деятельности; б) движений физиче­ских объектов, перемещаемых человеком, в) результатов ре­шения двигательной задачи; г) условий, в которых они осу­ществляются; д) развития движений человека (с учетом названных сторон) в результате обучения и тренировки.

1. На основе кинематики описывают движения (простран­ственную форму и характер движений), изучая динамику дви­жений, влияние сил на их изменение, дают объяснение, нахо­дят причины особенностей движения.

2. Таким же образом описывают и объясняют движения снарядов, зависящие от движений человека.

3. Необходимо сопоставлять разные варианты исполне­ния, сложившиеся в практике, разную степень совершенства, зависящую от квалификации исполнения и др.

4. Движения часто исполняются в переменных условиях, характер изменения последних также влияет на движения. Учитывая условия внешние (все факторы внешнего окруже­ния) и внутренние (уровень подготовленности, возрастные осо­бенности и др.), с одной стороны выявляют, какие условия благоприятствуют эффективности, иначе говоря, какие нужно создавать условия. С другой стороны, определяют, как лучше приспособиться к заданным условиям, как их использовать.

5. На основе описания и объяснения движений необходи­мо указать путь их совершенствования: не только изучать действительность, но и преобразовывать ее.

Содержание науки составляет совокупность накоплен­ных знаний, складывающихся в определенную систему - тео­рию науки, а также пути получения этих знаний - метод науки. И теория и метод выражаются в понятиях и законах науки, характерных для нее, раскрывающих ее содержание.

В основе современного понимания двигательных дей­ствий заложен системно-структурный подход, который позволяет рассматривать тело человека как движущую­ся систему, а сами процессы движения - как развивающие­ся системы движений.

Теория биомеханики в настоящее время охватывает три большие проблемы.

Особенности строения и свойства животных организмов оказывают существенное влияние на закономерности их дви­жений. Исходя из этого, тело человека рассматривается как биомеханическая система. С давних пор органы опоры и дви­жения сравнивают с рычагами.

Ранее указывали лишь на то, что, изучая движения таких рычагов, надо учитывать анатомо-физиологические особенности тела человека. Следующим этапом в понимании природы движений было признание спе­цифики биомеханических систем, отличных в принципе от твердых тел или систем твердых тел. Эта специфика застав­ляет изучать такие свойства биомеханических систем, кото­рых нет в искусственных конструкциях, машинах, создавае­мых человеком. Поэтому в теории биомеханики возникла про­блема изучения строения и свойства биомеханических систем, а также их развития.

Для решения общей задачи биомеханики необходимо изучение специфических особенностей самих процессов

достижения живого организма и условий, обеспечивающих эф­фективность приложения сил. Для движений животных харак­терно сочетание множества движений в суставах в единое целое -систему движений. С этим связано возникновение в теории био­механики проблемы изучения эффективности двигательных дей­ствий, как систем движений, их особенностей и развития.

Чрезвычайно важно изучение изменения движений в про­цессе овладения двигательными действиями как системами движений (двигательными актами, приемами выполнения дей­ствий). С этим связана проблема изучения закономерностей формирования и совершенствования движений.

Метод биомеханики - системный анализ и синтез дви­жений на основе количественных характеристик, в час­тности кибернетическое моделирование движений.

Биомеханика, как наука экспериментальная, эмпириче­ская, опирается на опытное изучение движений. При помощи приборов регистрируются количественные характеристики, например траектории скорости, ускорения и др., позволяю­щие различать движения, сравнивать их между собой. Рас­сматривая характеристики, мысленно расчленяют систему движений на составные части - устанавливают ее состав. В этом проявляется системный анализ.

Система движений как целое - не просто сумма ее состав­ляющих частей. Части системы объединены многочисленны­ми взаимосвязями, придающими ей новые, не содержащиеся в ее частях качества (системные свойства). Необходимо мыс­ленно представлять это объединение, устанавливать способ взаимосвязи частей в системе - ее структуру. В этом прояв­ляется системный синтез.

Системный анализ и системный синтез неразрывно свя­заны друг с другом, они взаимно дополняются в системно-струк­турном исследовании.

При изучении движений в процессе развития системного анализа и синтеза в последние годы все шире применяется метод кибернетического моделирования - построение управ­ляемых моделей (электронных, математических, физических и др.) движений и моделей тела человека.

Дата добавления: 2015-06-04