ВВЕДЕНИЕ. Назаров В.Т. Биомеханическая стимуляция: явь и надежды.-Мн., Полымя, 1986

Екзаменатор СОКОЛОВА О.В.

З БІОМЕХАНІКИ

ЕКЗАМЕНАЦІЙНІ БІЛЕТИ

Дополнительная

Назаров В.Т. Биомеханическая стимуляция: явь и надежды.-Мн., Полымя, 1986.

Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений.- М., Просвещение, 1989.

Сотский Н.Б., Козловская О.Н., Корнеева Ж.В. Курс лабораторных работ по биомеханике. Мн.: БГУФК, 2007.

32 шт.

2006/2007

Человеческое общество начала XX в. стоит перед проблемой больших и малых передвижений. Сравнительно быстро минул этап, когда конструкторы и изобретатели не скупились на затраты энергии, например, на вывод космического корабля на орбиту или на установление рекорда часовой езды на велосипеде. Наступили другие времена, когда перед каждым человеком стоит реальный образ энергетической проблемы, требующей решения задач повсеместной экономии энергии. В период всеобщего энергетического кризиса, наступающей на человечество гипоксии велосипед с его эмоциональным и физиологическим факторами признаётся панацеей от многих болезней и прекрасным дешёвым транспортным средством.

Общий мировой парк велосипедов в 1995 г. превысил 450 млн. единиц, в том числе в США 100 млн. На сегодняшний день выдано свыше 15 тыс. патентов на различные конструкции велосипедов.

Ни у кого нет сомнений в том, что велосипедная езда на работу или просто езда для отдыха является отличной эмоциональной разрядкой и одновременно тренировкой. Всех приверженцев езды прежде всего прельщают малые затраты энергии, значительная скорость, простота и надёжность конструкции, транспортабельность и удобство хранения, низкая стоимость велосипеда и возможность обслуживания собственными силами. И здесь на первый план выходит гоночный велосипед – последнее слово современного велостроения.

Велосипедный спорт относится к техническим видам спорта. И хотя физическая подготовка является определяющей, тем не менее в условиях жесткой спортивной борьбы, когда речь идет об установлении рекордов, важную роль играет техническая оснащённость спортсмена, под которой, в первую очередь, подразумевают конструкцию велосипеда и его отдельных узлов.

А также огромную роль в технике велосипедиста, играет его посадка.

2.ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСАДКИ ВЕЛОГОНЩИКА

Под термином «посадка» в велосипедном спорте понимают положение тела, в частности туловища, рук и ног велогонщика, относительно велосипеда.

В зависимости от условий гонки различают три характерных типа посадки: низкую, среднюю и высокую.

Низкую посадку велогонщики используют в экстремальные моменты гонки или в темповых гонках, когда требуется обеспечить минимальное лобовое сопротивление набегающему воздушному потоку, определяемое в грубом приближении миделем системы «гонщик – велосипед». Отдельные элементы посадки – такие, как положение рук, туловища, головы и, что особенно важно, профиль спины в грудной и поясничной областях, - имеют ярко выраженный характер и направлены на создание упруго замкнутого контура, образуемого гонщиком совместно с велосипедом. Такая посадка жёстоко фиксирует положение таза гонщика на седле, создаёт упор седалищных бугров в специальный профиль седла и позволяет создать условия для эффективного педалирования, исключающего движения таза относительно седла и раскачивание велосипеда в поперечных направлениях. При этом качество педалирования, а следовательно, и КПД всей системы отвечают наивысшим показателям. По приближённым расчётным данным мидель – сечения системы гонщик – велосипед при низкой посадке велогонщика среднестатистических размерений составляет около 0,3 м2.

Среднюю посадку используют чаще всего в такие моменты гонки, когда потенциальные возможности гонщика или сравнительно невысокие скорости позволяют вести гонку, предоставляя отдых мышцам спины, шеи, рук и т. д. Средняя посадка весьма эффективна при езде на подъёмах и спусках. На подъёмах при сравнительно низких скоростях сопротивление воздушного потока становится минимальным, а повышенное потребление кислорода требует расслабить мышцы грудной клетки и обеспечить более свободное дыхание. При этом улучшаются условия для варьирования методов педалирования в целях расслабления и включения в работу новых групп мышц. На спусках средняя посадка улучшает манёвренность системы «гонщик – велосипед», увеличивает обзор и обеспечивает хорошие условия для расслабления и кратковременного отдыха. По ориентировочным расчётным данным площадь мидель – сечения при средней посадке составляет около 0,4 м2.

Высокая посадка характеризуется прежде всего приближающимся к вертикальному положению корпуса гонщика, руки гонщика могут удерживать горизонтальную трубу руля или стойки тормозных ручек. Высокую посадку используют при езде на малых скоростях на тренировке, в периоды затишья борьбы в гонках или в экстремальных ситуациях, когда в короткие интервалы времени требуется выполнить спурт с использованием малой передачи, как это часто делается на финишах, на стадионах. В этих условиях скорости въезда на стадионы сравнительно невелики и ещё больше понижаются при прохождении виража перед выходом на финишную прямую. Скорость прохождения виража на стадионе составляет 30 – 40 км/ч, и сопротивление воздушного потока невелико. Здесь первостепенное значение приобретает возможность обеспечения манёвра и удержание велосипеда от заноса. Это удобнее всего сделать при средней и высокой посадках. Финишная прямая обычно составляет около 50 м, и на этом отрезке необходимо развить максимальную скорость.

Тип посадки не является для гонщика чем – то неизменным, и как отмечалось, в первую очередь определяется условиями гонки: скоростью движения, положением гонщика в группе или в так называемой “струне”, необходимостью обеспечения быстрого манёвра, острой финишной ситуации. Во всех случаях гонщик понимает и ощущает необходимость и возможность экономии энергии за счет посадки для уменьшения сопротивления набегающему воздушному потоку. В отдельные моменты времени эта экономия энергии незначительна, и её практически невозможно оценить. Но если учесть, что гонка длится 4 – 5 ч и более и что этапы многодневной гонки ежедневно следуют один за другим, экономия энергии за счёт посадки может составить существенную величину.

Выбор посадки следует рассматривать как компромиссную задачу. Действительно, не вдаваясь в глубокий анализ, попытаемся априорно рассмотреть проблемы, возникающие при этом.

Исходя из желания максимально экономить энергию за счет посадки и снижать сопротивление набегающему воздушному потоку, гонщик проводит всю многочасовую гонку в низкой посадке. Это влечёт за собой целый ряд потерь энергии, связанных с худшей восстанавливаемостью закрепощенного низкой посадкой организма, затруднениями с питанием в гонке и усвоением пищи, плохим обзором, потерей общей ориентации в гонке и, как следствие, необходимостью постоянных лиликвидаций разрывов в группе. Возможны и другие многочисленные и значительные потери, которые сопровождают гонщика, утратившего гибкость тактики ведения гонки, т. е. Сохраняющего неизменной низкую посадку в течение всей гонки.

Разумеется, в арсенале велосипедного спорта имеются такие виды гонок, которые с самого старта в силу своей специфики и высоких скоростных требований предусматривают обязательное использование низкой посадки. К ним относятся практически все классические трековые и командные шоссейные гонки. В комадных шоссейных гонках время прохождение дистанций 50 – 100 км сравнительно невелико и составляет соответственно около 1 и 2 ч, однако темп гонки черезвычайно высок и требует обеспечение наивысшего аэродинамического качества посадки.

При анализе типа посадки с точки зрения участия в её формировании скелета и мышц велогонщика надо иметь в виду, что кроме лобового аэродинамического сопротивления, косвенно характеризуемого размерами миделя, имеют место сопротивление продольного обтекания тела гонщика воздушным потоком и сопротивление вихревого следа, вызванное возмущением масс окружающего воздуха. В общем виде сопротивление характеризуется коэффицентом С, который в свою очередь, может быть условно определен коэффицентами Сx при прдольном, Сy при вертикальном и Сz при поперечном обтекании велогонщика воздушным потоком.

Тело велогонщика, находящегося в посадке на велосипеде, представляет собой сложный аэродинамический объект с переменными параметрами, не имеющий таких классических аэродинамических аналогов, как шар, цилиндр, пластина конечных размеров и т. д., для которыхсуществуют теории, описывающие кинематику и динамику воздушных потоков, обтекающих эти предметы. Кроме того, необходимо помнить, что антропометрические размеры тела и параметры посадки являются сугубо индивидуальными характеристиками гонщика.

Не пытаясь доказывать или оспаривать оптимальность общего принципа организации посадки гонщика, выработанной столетним опытом многочисленных гонок, можно ещё раз сказать, что общепринятое положение тела гонщика на велосипеде позволяет реализовать главную задачу эффективного ведения гонки с непрерывными спуртами, темповой ездой, финишными бросками и ездой “танцовщицей”. Сам многообразный характер велогонки определил и отработал общие черты современной посадки. Однако параметры посадки у каждого гонщика индивидуальные, и эта индивидуальность находит своё выражение в конструкции деталей и узлов велосипеда и в их взаиморасположении на раме. К таким деталям и узлам относятся рама, руль и его вынос, седло и штырь для его установки, кривошипы, педали и цепной привод.

3. АНАТОМО – АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСАДКИ ВЕЛОГОНЩИКА

Многочисленные исследования, проведенные в различных видах спорта, показали, что в выполнении основного функционального движения спортсмена принимает участие большинство мышц, обеспечивая ориентацию тела в пространстве и точность выполнения движений. Под функциональным движением спортсмена следует понимать основное движение (комплекс движений), направленное непосредственно на достижение спортивного результата. Так, основным функциональным движением велогонщика является педалирование, штангиста – рывок и толчок штанги, бегуна – движение ног во время бега и т.д. Эффективность (по спортивному результату) и экономичность (по затратам энергии) функционального движения в велосипедном спорте достигается в первую очередь за счет посадки. Чем удобнее, комфортабельнее и выше уровень эргономических показателей посадки, тем рациональнее и с меньшими потерями используется работы мышц, с меньшими затратами энергии обеспечиваются устойчивость, требуемые скорости и ускорения системы «гонщик – велосипед».

Каждый гонщик и его тренер имеют определенные навыки подбора посадки, исходя из индивидуальных особенностей антропометрических данных. Методов и приемов такого подбора известно достаточно много, и они широко освещены в литературе по велосипедному спорту. Все специалисты сходятся на том, что посадку следует подбирать индивидуально и в два этапа: установку седла и установку руля. Второй этап выполняется после завершения первого, причем коррекция на установку седла и руля может вноситься в процессе тренировки или участия в соревнованиях.

3.1 Известные приёмы формирования посадки .

Некоторые приёмы установки седла и руля, рекомендуемые в различных литературных источниках, показаны на рис. 1.1. Можно легко убедиться, что эти рекомендации носят сугубо индивидуальный и априорный характер, зависят в основном от опыта гонщика и не содержат объективной информации, основанной на методах научного расчёта и оптимизации. Действительно, на рис. 1.1, а, б не учитываются высота каблука велотуфеля и подъём ступни. На рис. 1.1, в, г не учитываются отдельные размеры велосипеда, в частности длина и профиль седла. На рис 1.1. д не учитывается длина плеча гонщика. На рис. 1.1, е рассматривается только фаза установки седла в продольном направлении.

3.2Расчёт параметров посадки

Известны рекомендации подбора параметров посадки на основе статической обработки антропометрических данных спортсменов различного роста и имеющих достаточно высокую спортивную квалификацию. По измеренному росту А гонщика (рис. 1.2) с помощью графика выбирают параметры установки седла h и руля i. Для практического выбора параметров установки седла и руля и длины выноса i1 предлагаются следующие корреляционные зависимости:

H = 13,667+0,697А1;

I= -23,538-0,456А3+1,333А2;

I1= -32,972+0,572i, где А1, А2, А3 – размеры, показанные на рис.1.2.

Итак, мы видим, что посадка велогонщика на велосипеде зависит от многих факторов и в первую очередь от геометрических размеров элементов системы нижних конечностей гонщика (СНКГ), геометрических размеров рамы велосипеда и биомеханических характеристик СНКГ, определяемых наиболее эффективными углами взаимного перемещения элементов СНКГ. Теория велосипедного спорта в настоящее время делает огромные шаги на пути своего развития и уже располагает достаточно надежным методом описания и комплексной оценки посадки гонщика.

3.3Метод комплексной оценки посадки.

Сформированная и принятая к реализации посадка гонщика может быть оценена процентным параметром П на рис. 1.3. Расстояние от точки М на поверхности седла 1 до точки N на поверхности педали 2 при условии совпадения продольной линии кривошипа 3 с осью подседельной трубы 4 рамы принимается за высоту седла: М N = h (рис.1.3, а). Различные варианты посадки на высоте седла h оцениваются соотношением [27], % (h/H) 100 = П (рис.1) где Н – длина вертела СНКГ, определяемого расстоянием от оси большого вертела скелета гонщика до подошвы стопы при полном выпрямлении ноги (рис.1.3,б).

Очевидно, что при П=100% посадка является близкой и оптимальной.

Предлагаемый метод оценки посадки гонщика является комплексным, т.е. оценивающим процесс в совокупности посредством расчёта соотношения, характеризующего посадку в процентах. Вместе с тем метод практически не учитывает ряда параметров СНКГ (размера стопы, размеров бедра и голени, мышечную активность СНКГ), а также конструктивных параметров кривошипно – педального механизма гоночного велосипеда. Эти замечания сделаны не в порядке критики, а в порядке критического обсуждения потенциальных возможностей метода, предназначенного во всей совокупности охватить проблему посадки гонщика на велосипеде.

Все существующие методы не охватывают в достаточно полном объёме проблемы формирования посадки гонщика, её описания, оценки и выбора параметров установки седла и руля для каждого конкретного гонщика, так как каждый из этих методов является лишь некоторым статическим обобщением опыта выбора посадки без указаний на антропометрических и биомеханических особенностей гонщика. Работа по созданию комплексного метода оценки посадки гонщика является, по-видимому, делом ближайшего будущего.

3.4 Предлагаемый вариант организации посадки.

Принимая рассмотренные рекомендации в качестве исходных предпосылок, сформулируем и подробно опишем эмпирический метод подбора посадки гонщика, с помощью которого в какой – то мере можно одновременно учесть особенности антропометрических данных гонщика, конструкции рамы велосипеда и параметров кривошипно – педального механизма.

Посадка подбирается в шесть последовательных этапов (рис. 1.4).

1. Предварительная установка седла в продольном направлении (рис 1.4, а). Эта операция производится с помощью отвеса а – а так, чтобы передняя оконечность седла находилась на вертикали, проходящей через ось каретки. Опытный гонщик обычно исключает этот этап, так как он уже имеет достаточное представление о положении седла на велосипеде исходя из знаний размеров своего тела, в частности верхних и нижних конечностей.

2. Предварительная установка седла по вертикали (рис. 1.4, б). Гонщик, сидя в седле велосипеда, выполняет медленное педалирование в обратном направлении, поставив босые ноги средней частью ступни на педали, Высота седла устанавливается с таким расчётом, чтобы при медленном педалировании указанным способом гонщик, выпрямляя полностью ноги, не переваливался на седле, его таз оставался неподвижным и линии корпуса не изменяли своей формы. Согласно уравнению (рис.1.), параметр посадки П = 100 %. Предварительное положение седла по вертикали фиксируется отметкой на подседельной трубе, выполняемой краской или изоляционной лентой на некоторой высоте от торца узла рамы. Это делается с таким расчётом, чтобы при последующей регулировки седла по вертикали имелась возможность контроля его перемещения.

3. Продольная установка седла (рис. 1.4, в). Операция выполняется с помощью отвеса а – а, опускаемого через ось коленного сустава и проходящего через ось педали. Ступня обутая в велосипедную обувь, фиксируется на педали с помощью шипа, закрепленного на подметке туфель, так, чтобы ось педали проходила под осью сустава большого пальца ноги, как показано на рис. 1.4, г. Замеры выполняются несколько раз, пока не будет полной уверенности в правильности установки седла.

4. Коррекция установки седла. Коррекция производится повторением второго и третьего этапов. Опытные гонщики весьма чувствительны к малейшим изменениям параметров посадки. Например, подъём или опускание седла на 1 – 2 мм уже вызывает заметные ощущения неудобства педалирования. В заключение седло надёжно закрепляют на подседельной трубе, а трубу - на раме.

5. Установка руля по высоте и продольном положении. Ситуация зависит от положения уже установленного седла, длины верхней трубы рамы, длины верхних конечностей и корпуса гонщика, конструкции руля. Предварительно руль устанавливают с таким расчётом (рис.1.3), чтобы горизонтальная линия с – с, проходящая над горизонтальным участком трубы руля, находилась ниже горизонтальной линии b – b, проходящей по поверхности седла на величину z (для шоссейного велосипеда z = 30 – 50 мм; для трекового велосипеда z = 50 и более мм). Указанные величины сугубо ориентировочные и приведены только для общего сведения. Окончательная подборка выноса по длине и установка руля производятся с таким расчётом, чтобы при самой низкой посадке линия плеча приближалась к вертикальному положению и была перпендикулярной к линии корпуса. Предплечье должно составлять с горизонталью угол около 15 градусов.

6. Окончательная коррекция посадки. Этот этап выполняется в процессе тренировок. Гонщику рекомендуется отработать индивидуальные приёмы определения положения седла и руля на своём велосипеде, как, например, показано на рис. 1.1, и пользоваться этими приёмами при необходимости контроля или при смене седла, руля и т.д.

Подробная описанным методом посадка не должна быть единственным и окончательным решением для гонщика, так как каждый гонщик в силу специфики телосложения, особенности работы мышц, гибкости и строения корпуса может и должен внести коррекции в параметры своей посадки, если он испытывает определённые и ясно осознанные неудобства и если приложение сил в процессе педалирования не будет достаточно эффективным. В таком случае описанный принцип так называемого центрового педалирования может быть нарушен. Из индивидуальных соображений посадка может быть изменена так, чтобы отвес а – а (рис. 1.4, в) проходил спереди или сзади оси педали. При этом педалирование будет называться соответственно «под себя» или «от себя». На рис. 1.5 представлен наиболее распространенный вариант центрового педалирования, когда вертикаль одновременно проходит через центр коленного сустава и центр сустава большого пальца ступни при переднем горизонтальном положении кривошипа. На основе этого варианта дана разметка посадки велогонщика с обозначением стержневого замещающего контура.

Дата добавления: 2015-06-04