Параметрические и непараметрические зависимости между силовыми и скоростными качествами

Скорость нарастания силы играет большую роль в быстрых движениях

С ростом спортивной квалификации время выполнения движений обычно сокращается и поэтому роль градиента силы становится более значимой.
Время, необходимое для достижения максимальной силы, составляет примерно 300 – 400 мс. Время проявления силы действия во многих движениях значительно меньше. Например,. отталкивание в беге у сильнейших спринтеров длится менее 100 мс, отталкивание в прыжках в длину – менее 150 – 180 мс, отталкивание в прыжках в высоту – менее 250 мс, финальное усилие в метании копья – примерно 150 мс и т. п. Во всех этих случаях спортсмены не успевают проявить свою максимальную силу и достигаемая скорость зависит в значительной степени от градиента силы. Например, между высотой прыжка вверх с места и коэффициентом реактивности очень большая корреляция (прыгает выше тот спортсмен, кто при том же собственном весе может развить большую силу отталкивания за наименьшее время).

Если спортсмен несколько раз выполняет одно и то же движение (например, толкание ядра с места), стремясь показать в каждой попытке наилучший результат, а параметры двигательного задания (в частности, вес ядра) при этом меняются, то величины силы действия, приложенной к ядру, и скорость вылета ядра будут связаны друг с другом параметрической зависимостью.
Под влиянием тренировки параметрическая зависимость "сила – скорость" может измениться по-разному. Это определяется тем, какие тренировочные средства и методы использовались спортсменом.
Существенно, что прирост скорости при движениях со средними сопротивлениями (а такими сопротивлениями в реальных спортивных условиях могут быть, например, вес и масса собственного тела или снаряда) может происходить при разном соотношении прироста силовых и скоростных качеств: в одних случаях – за счет роста скоростных качеств, в других – за счет роста силовых качеств.
Какой путь роста скоростных показателей является в тренировке более выгодным, зависит от многих причин (возраста спортсмена, стажа занятий, вида спорта и др.), и в частности от величины сопротивления, которое приходится преодолевать спортсмену: чем оно больше, тем более важно повышение силовых качеств. Это подтверждается, в частности, величинами непараметрических зависимостей между показателями силовых качеств спортсмена и скоростью выполнения движений при разных величинах сопротивления. Так, в одном из экспериментов (Ю. И. Смирнов) коэффициенты корреляции были равны: без отягощения – 0,131, с отягощением 1 кг – 0,327, с отягощением 3 кр – 0,630, с отягощением 8 кг – 0,824.
Поэтому чем больше величина преодолеваемого сопротивления, тем выгоднее в тренировке повышать скорость за счёт роста силовых показателей.

Биомеханические аспекты двигательных реакций

Различают простые и сложные двигательные реакции. П р о с т а я реакция – это ответ заранее известным движением на заранее известный (внезапно появляющийся) сигнал. Примером может быть скоростная стрельба из пистолета по силуэтам, старт в беге и т. п. Все остальные типы реакций – когда заранее не известно, что именно надо делать в ответ на сигнал и каким будет этот сигнал, – называются с л о ж н ы м и. В двигательных реакциях различают:

1. с е н с о р н у ю ф а з у – от момента появления сигнала до первых признаков мышечной активности (обычно они регистрируются по ЭМГ, т. е. по появлению электрической активности в соответствующих мышечных группах);
2. п р е м о т о р н у ю ф а з у (электромеханический интервал – ЭМИ) – от появления электрической активности мышц до начала движения. Этот компонент наиболее стабилен и составляет 25 – 60 мс;
3. м о т о р н у ю ф а з у – от начала движения до его завершения (например, до удара по мячу).

Сенсорный и премоторный компоненты образуют латентное время реагирования.
С ростом спортивного мастерства длительность как сенсорного, так и моторного компонента в сложных реакциях сокращается. Однако в первую очередь сокращается сенсорная фаза (спортсмену нужно меньше времени для принятия решения), что позволяет более точно, спокойно и уверенно выполнить само движение. Вместе с тем, как бы она ни сокращалась, нужно иметь возможность наблюдать объект реакции (мяч, противника и т. п.) достаточное время. Когда движущийся объект попадает в поле зрения, глаза начинают двигаться, как бы сопровождая его. Это движение глаз происходит автоматически и не может быть произвольно заторможено или ускорено (правда, на спортсменах высокого класса такие исследования пока не проводились; быть может, они и умеют это делать). Приблизительно через 120 мс после начала прослеживающего движения глаз происходит опережающий поворот головы примерно в то место пространства, куда передвигается объект и где он может быть "перехвачен". Поворот головы происходит также автоматически (даже у людей, плохо умеющих ловить мяч), но при желании может быть заторможен. Если поворот головы не успевает произойти и вообще если время наблюдения за движущимся объектом мало, успешность реакции уменьшается.
Большое значение в сложных реакциях приобретает умение предугадывать действия противника (например, направление, и характер удара или броска мяча или шайбы). Подобное умение называют антиципацией, а соответствующие реакции – антиципирующими.
Что касается моторной фазы реакции, то продолжительность ее при разных вариантах технических действий различна.
Например, для того чтобы поймать мяч, требуется больше времени, чем для того, чтобы его отбить. У вратарей-гандболистов скорости движений при защите разных углов ворот различны; различны поэтому и расстояния, с которых они могут успешно отражать броски в разные секторы ворот. Расстояния, с которых мяч уже не может быть пойман или отражен без антиципации, иногда называют "мертвой зоной".
Аналогичные закономерности существуют и в других спортивных играх.

Биомеханическая характеристика гибкости

Гибкостью называется способность выполнять движения с большой амплитудой. Слово "гибкость" используется обычно как более общий термин. Применительно к отдельным суставам говорят о подвижности в них. Для точного измерения гибкости (подвижности в суставах) надо измерить угол в соответствующем сочленении в крайнем возможном положении между сочленяющимися звеньями. Измерение углов движений в суставах, как известно, называется гониометрией (от греч. "гони" – угол и "метр" – мера). Поэтому говорят, что для измерения гибкости используются гиниометрические показатели. Наиболее детальный способ измерения гибкости – так называемый глобографический. При этом поверхность, очерчиваемая в пространстве дистальной точкой движущейся кости, рассматривается как "глобус", на котором определяют предельные значения "меридианов" и "параллелей". В спортивной практике для измерения гибкости нередко используют не угловые, а линейные меры. В этом случае на результате измерения могут сказаться размеры тела, например длина рук (при наклоне вперед или выполнении выкрута с палкой), длина туловища (при измерении расстояния между руками и ногами во время выполнения гимнастического моста). Поэтому линейные меры менее точны, и, применяя их, следует вводить поправки, устраняющие нежелательное влияние размеров тела.
Выделяют активную и пассивную гибкость. А к т и в н а я г и б к о с т ь – способность выполнять движения в каком-либо суставе с большой амплитудой за счет активности мышечных групп, проходящих через этот сустав (пример: амплитуда подъема ноги в равновесии "ласточка"). П а с с и в н а я г и б к о с т ь определяется наивысшей амплитудой, которую можно достичь за счет внешних сил. Показатели пассивной гибкости больше соответствующих показателей активной гибкости. Разница между ними называется дефицитом активной гибкости. Он определяется зависимостью "длина – сила тяги" активной мышцы, в частности величиной силы тяги, которую может проявить мышца при своем наибольшем укорочении. Если эта сила недостаточна для дальнейшего перемещения сочленяющихся звеньев тела, то говорят об активной недостаточности мышцы. Экспериментально показано, что активная недостаточность может быть уменьшена (соответственно уменьшен дефицит активной гибкости и повышена сама активная гибкость) за счет силовых упражнений, выполняемых
с большой амплитудой движения. Рост силовых качеств приводит в этом случае к увеличению показателей активной гибкости.
Гибкость зависит от ряда условий: температуры окружающей среды (повышение температуры приводит к повышению гибкости), времени суток (в середине дня она выше), разминки и др.
В спорте не следует добиваться предельного развития гибкости. Ее надо развивать лишь до такой степени, которая обеспечивает беспрепятственное выполнение необходимых движений. При этом величина гибкости должна несколько превосходить ту максимальную амплитуду, с которой выполняется движение ("запас гибкости"). Например, высококвалифицированные прыгуны на лыжах с трамплина используют в полете запас активного разгибания (тыльного сгибания) стопы в среднем на 93,5%. Нередко у спортсменов наблюдается прямая корреляция между показателями гибкости и амплитудой движений в основных упражнениях. Например, показатели активной гибкости при разгибании стопы следующим образом связаны с амплитудой соответствующих движений (по Ф. Л. Доленко):
- в прыжках на лыжах 0,93 (мастера)
- при рывке штанги (в «низкий сед») 0,94 (разная квалификация)
- в беге на коньках 0,85 (мастера), 0,36 (новички)
Высокая корреляция говорит о том, что спортсмены с большими показателями гибкости имеют преимущество в спортивной технике: они выполняют основное спортивное движение с большей амплитудой.

Рекуперация энергии в движениях человека осуществляется двумя способами

Во-первых, кинетическая энергия движения может переходить в потенциальную энергию гравитации (сил тяжести), Например, в обычной ходьбе наивысшему положению ЦМ тела (максимуму потенциальной энергии) соответствует минимум кинетической энергии, и наоборот, кинетическая энергия тела самая большая, когда его ОЦМ находится в самом низком положении. Образно можно себе представить, что ОЦМ движется как шарик, катящийся по неровной поверхности: на подъемах кинетическая энергия переходит в потенциальную, а на спусках – наоборот. Благодаря этому полная механическая энергия тела (т. е. сумма его кинетической и потенциальной энергии) сохраняется. Разумеется, это сохранение не стопроцентное - значительная часть энергии рассеивается. Но все же благодаря описанному явлению экономичность ходьбы значительно повышается.
Во-вторых, кинетическая энергия движения превращается в потенциальную энергию упругой деформации мышц, а накопленная потенциальная энергия частично снова превращается в работу – идет на сообщение скорости телу и его подъём. В модельных опытах (прыжки на месте) показано, что рациональное использование упругих сил мышц может повысить экономичность работы более чем в 2 раза.
Повышение экономичности спортивной техники - основное направление её совершенствования в видах спорта, требующих большой выносливости.

Биомеханическая характеристика выносливости

Основы эргометрии

Эргометрией называется совокупность количественных методов измерения физической работоспособности человека.
Когда человек выполняет какое-либо достаточно длительное двигательное задание (например, бег или плавание на заданную дистанцию, подъем или удержание какого-либо груза либо собственного тела), мы всегда имеем дело с тремя основными переменными:

1. Интенсивность выполняемого двигательного задания. Словами "интенсивность двигательного задания" обозначается одна из трех механических величин: а) скорость спортсмена (например, в беге; единица измерения – м/с); б) мощность (например, при педалировании на велоэргометре; единица измерения – ватты); в) сила (например, при статическом удержании груза; единица измерения – ньютоны).
2. Объем выполненного двигательного задания. Этими словами обозначается одна из следующих трех механических величин: а) пройденное расстояние (например, в беге; единица измерения – метры); б) выполненная работа (в физическом смысле, например, при вращении педалей велоэргометра; единица измерения – джоули); в) импульс силы (при статическом усилии; единица измерения – ньютон-секунды).
3. Время выполнения (единица измерения – секунды).

Показатели интенсивности, объема и времени выполнения двигательного задания называются эргометрическими показателями. Один из них всегда задается как параметр двигательного задания; два других – измеряются. Например, при беге на 5000 м дистанция задается заранее, а время бега и средняя скорость измеряются; при часовом беге задается время, а измеряются дистанция и скорость; при беге с заданной скоростью "до отказа" измеряются дистанция и время, скорость же определяется заранее и т. д.
Если величины времени, интенсивности и объема двигательных заданий соответствуют друг другу, то, как экспериментально показано, при разных вариантах заданий получаются совпадающие результаты. Например, если спортсмены пробегают дистанцию 3 км за 12,0 мин (средняя скорость - 4,1 м/с), то при задании пробежать наибольшую дистанцию за 12 мин (так называемый тест Купера) они пробегут тоже 3 км, а если им предложить бежать с постоянной скоростью 4,1 м/с, то они будут в состоянии поддерживать ее в среднем лишь 12 мин (это для них предельная длительность данного двигательного задания – и пробегут за это время те же 3 км. Таким образом, конкретный вариант задания (что именно – дистанция, скорость или время – задается, а что измеряется) для эргометрических показателей не имеет значения. Поэтому результаты, полученные в заданиях одного типа (например, в беге с заданной скоростью), можно переносить на задания другого типа (например, бег на определенную дистанцию), если только задаваемые или регистрируемые значения вре
мени, интенсивности и объема двигательных заданий совпадают. Это так называемое правило обратимости двигательных заданий.
Как уже говорилось, двигательные задания могут отличаться по задаваемым условиям (параметрам) выполнения. В видах спорта циклического характера параметром является длина дистанции (гораздо реже задается время работы – часовой бег, часовая езда на велосипеде и т. п.). В результате возникают три зависимости: дистанция – время, скорость – время и дистанция – скорость.
В действительности эти зависимости усложняются рядом дополнительных факторов (например, возможностью локального утомления отдельных мышечных групп, замедленностью развертывания аэробных процессов в начале мышечной работы, неодинаковой экономичностью мышечной работы разной продолжительности).

Утомление и его биомеханические проявления

Утомлением называется вызванное работой временное снижение работоспособности.
Существуют, как известно, несколько основных типов утомления: умственное, сенсорное, эмоциональное, физическое (вызванное мышечной деятельностью). В биомеханике рассматривается только физическое утомление.
Утомление при мышечной работе проходит через две фазы:

1. фазу компенсированного утомления – в ней, несмотря на возрастание затруднения, спортсмен сохраняет интенсивность выполнения двигательного задания на прежнем уровне;
2. фазу декомпенсированного утомления - в ней спортсмен, несмотря на все старания, не может сохранить необходимую интенсивность выполнения задания.

В фазе компенсированного утомления скорость передвижения не снижается, но происходят изменения в технике движений. Снижение одних показателей компенсируется ростом других. Частота шагов компенсирует уменьшение длины "шага".
Под влиянием утомления снижаются скоростно - силовые показатели утомлённых мышц. Такое снижение может до определённой степени компенсироваться сознательным или бессознательным изменением техники движения (барьерный бег).
Наблюдаемые в состоянии утомления изменения в технике движений имеют двоякую природу: изменения, вызванные утомлением, и приспособительные реакции, которые должны компенсировать эти изменения, а также снижение функциональных возможностей спортсмена.
В результате далеко не всегда ясно, полезным или вредным является то или иное изменение в технике движений при утомлении (например, меньшее сгибание ноги в коленном суставе при беге: надо ли с ним бороться или именно такой вариант исполнения в утомленном состоянии лучше других?). Эго решается в каждом конкретном случае на основе практического опыта и специальных биомеханических исследований.
Повышение устойчивости спортивной техники по отношению к утомлению – одна из важных задач во многих видах спорта. Это достигается длительной специальной тренировкой (в том числе и в состоянии утомления). Например, у сильнейших велосипедистов - шоссейников техника в состоянии утомления практически не меняется. Подсчитано, что они делают в год около 5 миллионов оборотов педалей. (Для сравнения: за все время обучения в школе ученик пишет лишь около 1 миллиона букв).

Дата добавления: 2014-01-03