ОБЩИЙ ЦЕНТР МАСС (ОЦМ) ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
Центр масс – геометрическая точка, характеризующая движение тела или системы частиц как целого.
Центром масс называется точка, где пересекаются линии действия всех сил, приводящих тело к поступательному движению и не вызывающих вращения тела.
Геометрия масс тела (распределение масс тела) характеризуется такими показателями, как вес (масса) отдельных звеньев тела, положение центров масс отдельных звеньев и всего тела, моменты инерции и др.
Вес отдельных звеньев тела зависит от веса тела в целом.
В биомеханике различают центры масс отдельных звеньев тела (например, голени или предплечья) и центр масс всего тела. У человека, стоящего в основной стойке, горизонтальная плоскость, проходящая через ОЦМ, находится примерно на уровне второго крестцового позвонка. В положении лежа ОЦМ смещается в сторону головы примерно на 1%; у женщин он расположен в среднем на 1-2% ниже, чем у мужчин; у детей-дошкольников он существенно выше, чем у взрослых (например, у годовалых детей в среднем на 15%).
При изменении позы ОЦМ тела, естественно, смещается и в некоторых случаях, в частности при наклонах вперед и назад, может находиться вне тела человека.
К основным факторам, влияющим на местоположение ОЦМ, относятся:
— пол – в среднем относительная высота центров у женщин на 0,5-2% ниже, чем у мужчин;
— возраст – в первые годы жизни у ребенка относительная высота центра масс значительно выше, чем у взрослых (до 10-15%), к пяти годам она достигает величин, сравнимых с высотой у взрослых;
|
|
|
— спортивная специализация – у спортсменов со значительной гипертрофией мышц нижних конечностей (конькобежцы, футболисты) положение центра масс ниже;
— конституция – различия между людьми с различными типами телосложения значительны.
Чтобы определить положение ОЦМ тела, используют либо экспериментальные, либо расчетные методы. Одним из наиболее простых экспериментальных методов является взвешивание человека в избранной позе на специальной платформе, имеющей три точки опоры.
Гораздо чаще, чем экспериментальные, используют расчетные методы. Чтобы определить расчетным путем координаты ЦМ тела в любой позе, надо знать: 1) положение отдельных звеньев тела; 2) вес отдельных звеньев тела; 3) положение ЦМ отдельных звеньев тела.
Положение отдельных звеньев тела определяют по кинограммам, фотографиям или каким-либо другим способом (например, с экрана видеомагнитофона); вес - по уравнениям. Что касается ЦМ отдельных звеньев, то считают, что они расположены на продольных осях, соединяющих центры суставов.
Распределение массы в теле человека:
темные кружки, обозначенные буквами, показывают соединения суставов;
|
|
|
светлые квадраты, отмеченные номерами, показывают центры масс различных частей тела;
темные квадраты показывают положение центра масс всего тела
ОЦМ не является тождественным понятию центра тяжести (ОЦТ) (хотя чаще всего совпадает).
Центром тяжести тела называется точка, относительно которой суммарный момент сил тяжести, действующих на все частицы тела, равен нулю. Если поле тяжести однородно, то центр тяжести совпадает с центром масс.
Центр тяжести — точка, к которой приложена равнодействующая сила тяжести всех частей тела. Положение общего центра массы тела определяется тем, где находятся центры масс отдельных звеньев. А это зависит от позы, т.е. от того, как части тела расположены друг относительно друга в пространстве.
Расположение центров тяжести отдельных частей тела
Положение ОЦТ тела: А – у мужчин одинакового роста, но различного телосложения; Б – у мужчин разного роста; В – у мужчин и женщин
Положение ОЦТ при различных положениях тела
Факторы, влияющие на положение ОЦТ:
· возраст (у новорожденного ОЦТ находится на уровне 5-6 грудных позвонков; в 2 года - на уровне первого поясничного позвонка и постепенно опускается и смещается кзади до 16-18 лет);
|
|
|
· пол (у женщин он расположен ниже, чем у мужчин; у женщин на уровне 5 поясничного - 1 копчикового, у мужчин на уровне 3 поясничного - 5 крестцовых позвонков);
· конституция (соматотип);
· осанка;
· время суток (утром человек выше на 2-3 см, а значит ОЦТ несколько выше).
· положения тела;
· спортивная специализация (например, у пловцов ОЦТ расположен выше, чем у теннисистов).
Виды равновесия
Вид равновесия тела определяется по действию силы тяжести при случае малого отклонения тела относительно опоры.
Различают следующие виды равновесия: безразличное, устойчивое, ограниченно устойчивое, неустойчивое.
1. Безразличное равновесие характеризуется тем, что при любых отклонениях сохраняется равновесие. Положение ОЦТ не меняется. В спортивной практике этот вид равновесия практически не встречается.
2. Устойчивое равновесие. Это такое равновесие, при котором ОЦТ находится ниже площади опоры и тело, выведенное из данного положения, возвращается в него под действием собственной силы (например, гимнаст в висе на кольцах). Причины возврата тела спортсмена в исходное положение: 1) ОЦТ поднимается выше, повышается потенциальная энергия; 2) линия силы тяжести не проходит через опору, возникает момент силы (момент устойчивости), возвращающий тело в исходное положение.
|
|
|
3. Неустойчивое равновесие характеризуется тем, что сколь угодно малое отклонение вызывает еще большее отклонение и тело само не может вернуться в прежнее положение. Нижней опорой служит точка или линия опоры. Причины возникновения неустойчивого равновесия: ОЦТ опускается ниже, убывает потенциальная энергия; линия силы тяжести удаляется от точки опоры, возникает момент опрокидывания. Неустойчивое равновесие в природе практически неосуществимо. Пример: жонглеры, цирковые гимнасты, эквилибристы только благодаря быстроте реакции способны удержать свое тело в этом положении очень короткий промежуток времени. В процессе спортивной тренировки часто используется это положение.
4. Ограниченно устойчивое равновесие. Чаще всего встречается в спортивной практике. Здесь имеется нижняя площадь опоры. Это равновесие, при котором ОЦТ находится выше площади опоры и тело, выведенное из состояния равновесия, без действия внешних или внутренних сил, не может вернуться в исходное положение. Причины ограниченно устойчивого равновесия: при незначительном отклонении тела ОЦТ поднимается; возникает момент устойчивости, но это продолжается лишь до момента, когда линия силы тяжести не дойдет до края площади опоры.
Равновесие тела при выполнении стойки на кистях на параллельных брусьях
Практическая работа 1
Дата добавления: 2019-08-31; просмотров: 4926; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!