Биомеханическая обусловленность бега.
В настоящее время уже достаточно ясно, что для биомеханического обоснования того или иного действия необходимо подключать основы механики, биологии и психологии. Причем трактовка всех спортивных движений должна рассматриваться с точки зрения строения двигательного действия, при котором необходимо соблюдать несколько условий.
Первое условие - рассмотреть действие как множество движений
Второе условие - попробовать понять механизм движения как процесс изменения движений в результате приложенных сил, то есть,рассмотреть куда силы приложены и куда результирующая их действия направлена.
Третье условие - выявить строение двигательного действия, определив кинематические, динамические и информационные состовляющие.
Четвертое условие - наполнить все состовляющие смыслом: о назначение всех состовляющих частей; оптимизирующие задачи, как надо изменить, чтобы лучше достичь результата; требование к движению: что и как надо сделать,чтобы добиться того или иного момента.
Пятое условие - обоснование путей овладения действием: а)обучающихся к овладению двигательным действием, б) вспомогательные упражнения, способствующие овладению техникой;в) определить путь изучения самого действия: расчлененный или целостный.
Очень важно выявить основные ошибки в движениях и построить процесс обучения так, чтобы не дать им закрепиться.
Современное состояние науки в области биомеханики позволяет анализировать технику бега с самых различных точек зрения, но выводы полезные практике все еще остаются в области предположений, поэтому по прежнему достаточно актуальным остается визуальный анализ. Данный подход позволяет специалистам в области бега, а также тренерам достаточно правомерно судить о таких параметрах бега как постановка ноги на опору, амортизация, момент вертикали, отталкивание, сведение и разведение бедер и т.д.. "Выхватывание" отдельных компонентов технического выполнения двигательного действия скорее помогает строить кинематическую структуру движения, частично (или опосредованно) влияя на изменение внутреннего отражения движения, в рамках построения управляемого действия. Полное же содержание, как отмечалось выше, требует смыслонаполнения любого двигательного действия.
|
|
|
В настоящее время более важным в биомеханическом аспекте тренировки в беге на средние и длинные дистанции считается создание широкого "биомеханического профиля" бегунов, ориентированного на практические результаты, а не на сам момент исследрования, который превалирует почти во всех работах в этой области.
С точки зрения применения обратной связи, биомеханические аспекты тренировки должны определять те негативные моменты техники бега, которые характерны для той или иной квалификации занимающихся, их состояния тренированности, характера предшествующей работы.
|
|
|
Выше отмечалось, что тренеры постоянно дают рекомендации по улучшению техники бега, а популярная литература (и часто научно-методическая), к которой они обращаются за помощью, дает довольно догматические утверждения о "правильной технике бега", которые не только противоречат друг другу, но и дают неверные предположения.
Предположение же о том, что спортсмены, особенно высокого класса, могут сами оптимизировать свои модели движений, остается по прежнему неверным. Важнейшее различие между сферой физиологии и биомеханики состоит в том, что спортсмены мирового класса не могут достичь успехов, не обладая превосходными физиологическими показателями, но в тоже время могут достичь успеха с довольно посредственными биомеханическими структурами бега.
Очевидно, что должна быть биомеханическая модель, на входе которой были бы индивидуальные характеристики спортсмена и требования по решению поставленной перед ним двигательной задачи, а на выходе - модели движения, необходимые для достижения оптимального выполнения действия.
|
|
|
Основная проблема в сфере биомеханики, это умение количественно определить понятие "эффективность" - выполненная работа соотнесенная с израсходованной энергией, в силу того, что нет способа точно измерить количество выполненной работы. В тоже время термин "экономичность" как субмаксимальная кислородная стоимость выполнения определенного задания, более предпочтителен для характеристики техники бега на средние и длинные дистанции.
Литературный обзор показал что, в настоящее время наиболее точные рекомендации даются по постановке причин, приводящих к травматизму, а также к повышению кислородной стоимости бега.
В практическом плане наиболее трудно приспособить понятие эффективности к двигательным действиям, немного подробнее остановимся на этой проблеме. Двигательная эффективность бегуна зависит от двух основных факторов - энергетического и технического. Считается, что рациональная техника в первую очередь определяется сохранением механической энергии звеньев тела за счет использования механизма перехода энергии. Какие же основные факторы способствуют продвижению спортсмена вперед, а какие тормозят?
|
|
|
На преодоление сопротивления воздуха при беге на средние дистанции расходуется 6-7%, при встречном ветре - 13% затраченной энергии. Поэтому с этой точки зрения тактика "отсиживания" за спиной у лидера в беге на средние и длинные дистанции считается наиболее приемлемой.
Исследования показывают, что чтобы бежать быстрее нужно больше производить продольной работы, затрачиваемой на разгон тела в фазе отталкивания. Такому условию соответствует несколько предпосылок. Какие же основные отличия более тренированных спортсменов от менее тренированных, отвечающих приведенным условиям?:
Большей внешней работой за счет ее продольного компонента, совершаемой за единицу пути и времени.
2.Меньшей вертикальной работой, производимой за единицу пути и времени.
3.Большей мощностью взаимодействия с опорой как в фазе отталкивания, так и в фазе торможения.
Изменения в технике бега от спринта до длинных дистанций под воздействием утомления в первую очередь вызвано не координационными изменениями беговых движений, а переходом на низкую скорость бега, вследствие снижения сократительной способности мышц. Так, еще Чхаидзе Л.В.(1948) отметил, что локальное утомление мышц задней поверхности бедра делает самым затруднительным момент опускания бедра маховой ноги в конце бега на 400м, при этом сила в центре масс ноги снижается на 70%. Это лишает возможности использовать механизм перехода энергии от опускаемой ноги к выносимой ноге, вследствие чего она поднимается вперед-вверх за счет метаболической энергии сокращения мышц бедра, что и приводит к их излишнему утомлению. Закономерно и соотношение внутренней и внешней энергии, характерных для разных скоростей бега.
Из таблицы 3. видно, что скорость бега лимитируется внутренней работой, производимой для разгона и торможения конечностей, относительно ОЦМТ. С этой точки зрения, рациональной техникой бега следует считать ту, при которой в максимальной степени используется запасенная механическая энергия и в минимальной - метаболическая энергия.
Таблица 3.
Зависимость компонентов полной механической работы от скорости бега.
| Скорость бега | км/ч | 7,5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 33 |
| Полная работа | дж/кг/м | 1,972 | 2,058 | 2,312 | 2,580 | 2,926 | 3,219 | 3,886 |
| Внешняя работа | % | 77 | 70 | 58 | 50 | 42 | 38 | 37 |
| Внутренняя работа | % | 23 | 30 | 42 | 50 | 58 | 62 | 63 |
Чтобы до конца понять условия высокой эффективности бега, необходимо более подробно рассмотреть механизмы переходов энергии.
Многочисленные исследования показывают, что основными условиями высокой эффективности бега являются:
- переход кинетической энергии в потенциальную и обратно;
- переход энергии от звена к звену;
- переход энергии с использованием упругих свойств мышц.
Полный вклад этих источников еще не ясен. Ряд данных показывает, что в беге максимально возможная величина сохранения внешней энергии равна всего 3-4%, хотя по другим данным видно, что если определять переход кинетической энергии в потенциальную и наоборот по движеньям звеньев тела, то максимальная граница сохранения энергии находится в пределах 15%. По другим исследованиям, с ростом скорости бега переход кинетической энергии в потенциальную падает с 19,5% до 6,2%. Максимальные величина сохранения энергии тела бегуна равна примерно 80%, при этом энергии происходит преимущественно благодаря переходу энергии между звеньями тела.
Новыми исследованиям в последнее время подвержен переход энергии с использованием упругих свойств мышц. Способ превращения механической энергии в энергию упругой деформации мышц с последующим освобождением ее в виде механической энергии требует еще многих объяснений, но уже ясно, что появление механизма рекуперации связано с биомеханическими свойствами мышц, а именно, с их жесткостью и временем их релаксации. Чем меньше пауза между растяжением и последующим сокращением мышцы, тем больше может утилизироваться накопленная энергия. Поэтому переход на высокую скорость бега с неизбежным уменьшением фазы торможения и с ростом мощности торможения более выгоден для проявления механизма рекуперации энергии. Положительный эффект предварительного растяжения мышц может объясняться не (или не только) рекуперацией энергии, а и дополнительной активацией мышц по стретч-рефлексу. Рефлекс проявляется при том условии, если время растяжения напряженной мышцы находится в пределах 20-50 мс. Т.о., с ростом скорости бега обмен энергией растет и за счет механизма рекуперации энергии с использованием упругой деформации мышц. Кроме того, хорошо известно, что предварительное растяжение мышц увеличивает мощность сокращения на 10-20%. Такое положение не наблюдается у утомленной мышцы.
Рост рекуперации механической энергии при возросших скоростях бега предполагает повышение жесткости мышц, что должно приводить к увеличению жесткости всей ноги в момент опоры. Последнее может осуществляться и за счет исходных суставных углов. При этом, такие изменения (в фазе амортизации в период опоры) осуществляются в основном (у высококвалифицированных спортсменов) за счет голеностопного сустава, и в меньшей степени за счет коленного что подтверждает мысль, что основная часть энергии упругой деформации накапливается в мышцах-сгибателях голеностопного сустава. Т.о., эффективности бега невозможно достичь без предварительного растяжения мышц. С точки зрения постановки ноги на опору, на скорости 4,5 м/с более эффективно прохождение через пятку, а на скорости 7,5 м/с - с носка.
На скорости 6,0 м/с оба способа эффективны. Возникает предположение, что бегуны на этих скоростях выбирают ту величину амортизации (торможения), которая обеспечивает оптимальную мощность растяжения мышц для данной скорости бега. Если при одной и той же скорости бега спортсмены высокой квалификации лучше используют механизмы рекуперации энергии, то логично предположить, что у них мышцы меньше находятся в состоянии напряжения и, в тоже время, удлиняется время их расслабления. Так, по ряду данных, мышцы отдыхают на 13,6 - 38,9% дольше у мастеров спорта по сравнению с третьеразрядниками, что снижает кислородную стоимость бега до 34,4% и уменьшает активность на 32,8%. Кроме того, на скорость бега влияет и определенная установка бегуна. Например, установка на расслабление мышц, уменьшение вертикальных колебаний и уменьшение торможения тела в продольном направлении приводят к более экономному бегу.
В основном при беге используются упругие свойства сухожильной части мышц, и в частности ахиллова сухожилия, которые накапливают 75 - 90% всей механической энергии. Улучшение же таких "рессорных" свойств происходит в основном за счет малоинтенсивных прыжков и подскоков. Кроме того, считается, что повышение упругих свойств мышц тазобедренного сустава, позволяет также снижать потери механической энергии в момент сведения бедер. Поэтому в тренировочном процессе должны использоваться упражнения для повышения жесткости мышц тазобедренного сустава, а также для выработки навыка использования упругих свойств этих мышц.
Большое значение имеет знание механизмов развития мощности в разных суставах бегуна. Так в фазе торможения функция мышц тазобедренного сустава сводится к разгибанию бедра и удерживанию туловища в вертикальном положении, т.е. работе против сил инерции туловища, действующих вперед-вниз. Механизм передачи энергии идет в этот момент в направлении от тазобедренного сустава к голеностопному. Коленный сустав (вернее его мышцы) обеспечивают в основном жесткость системы, чтобы обеспечить переход энергии от тазобедренного сустава к голеностопному. Голеностопный сустав обеспечивает амортизационную функцию за счет уступающего режима, накапливая энергию в упругих элементах своих мышц. В момент отталкивания основной поток энергии передается снизу вверх, в большей мере, за счет мышц голеностопного сустава. Передача энергии также осуществляется через костно-связочную ткань коленного сочленения. В момент переноса включаются в основном мышцы тазобедренного сустава в преодолевающем режиме. Только перед началом сведения бедер происходит кратковременный уступающий режим, который способствует проявлению стретч-рефлекса. Мышцы коленного сустава в момент переноса работают в уступающем режиме, за счет реактивных сил, которые приводят к хлестообразному движению голени в данной фазе.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 282; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!