Анализ динамических характеристик отталкивания по материалам тензодинамографии

Цель работы: сделать расчет динамических и кинематических характеристик отталкивания на основе изучения вертикальной составляющей опорной реакции и на их основе провести оценку рациональности отталкивания.

Пояснения.

Основное назначение прыжка с точки зрения биомеханики - преодоление расстояния полетом. Во всех прыжках со взлетом осуществляют подготовку к отталкиванию (амортизация), отталкивание, полет (собственно прыжок) и после приземления - амортизацию.

Подготовка к отталкиванию заключается в переходе в начальное положение отталкивания и накоплении необходимого количества кинетической энергии. При прыжках с места из неподвижного исходного положения она представляет из себя подседание на опорной ноге (или двух ногах) и выполняется сначала с увеличением скорости; далее возникает амортизация (погашение совместного действия сил инерции и тяжести) при замедлении подседания. Амортизация служит подготовкой к отталкиванию. В эту фазу, совершая уступающую работу, растягиваются и напрягаются мышцы, которые потом сокращаются при отталкивании.

В фазе отталкивания совершается выпрямление толчковой ноги (или двух ног), которое отдаляет ОЦТ спортсмена от опоры, придает ему кинетическую энергию, необходимую для отрыва от опоры. Отталкивание обусловливает вертикальную и горизонтальную скорость к моменту отрыва от опоры.

Фаза полета длится с момента отрыва толчковой ноги от опоры до момента приземления. В эту фазу решаются основные задачи прыжка, которые зависят от вида прыжка (опорный, прыжок в высоту или в длину и др.). Все движения тела в полете носят встречный характер и траектории ОЦТ не изменяют.

После момента приземления возникает амортизация - взаимодействие с опорой.

Результат прыжка во многом определяется тем, насколько эффективно спортсмен выполняет отталкивание, т.е. взаимодействует с опорой. Мерой такого взаимодействия служит сила реакции опоры, которую можно определить по зарегистрированной тензограмме прыжка. Для регистрации силы отталкивания в различных двигательных действиях (прыжках, беге, ходьбе, метаниях) наиболее широкое распространение получили тензометрические платформы. Они устанавливаются скрытно в секторе для прыжков или метаний, под покрытием беговой дорожки, гимнастического помоста и т.п. Наиболее совершенные тензометрические платформы позволяют измерить все три составляющие опорной реакции (вертикальную и две горизонтальные). Результат записи вертикальной составляющей опорной реакции при прыжке вверх с места толчком двумя ногами представлен на рис.7.

Линия веса    Нулевая линия
Рис. 7. Тензограмма прыжка вверх толчком двумя ногами с места.

Выполнение упражнения начинается с того, что спортсмен встает на тензоплатформу и, после принятия на некоторое время статического положения (положение стоя), выполняет прыжок вверх с места, отталкиваясь двумя ногами. На приведенной тензограмме период статического состояния спортсмена находится между моментами t_a и t_H. В этот момент осуществляется как бы взвешивание спор-смена на тензометрической платформе и писчик регистратора вычерчивает линию, параллельную нулевой линии. Эту линию называют линией веса. В тех местах, где тензограмма резко изменяет свой ход или пересекается с линией веса, проставляются характерные точки (см. рис. 7). Это позволяет выделить следующие фазы прыжка:

ab - начало разгона при амортизации;

ас - полный разгон при амортизации;

al - амортизация;

1-2 - начало отталкивания (переход мышц из уступающего режима работы на преодолевающий);

1-е - полное отталкивание;

ае - период опоры;

ef - период полета;

dg - подъем ОЦТ (фиксируется от линии веса, т.к. подъем начинается еще во время периода опоры за счет разгибания голеностопного сустава).

Продолжительность каждой фазы во времени по тензограмме прыжка определяется также, как и по тензограмме бегового движения (см. РГР № 4).

Для определения динамических характеристик необходимо знать вертикальный масштаб изображения, который рассчитывается исходя из веса изучаемого спортсмена.

Т.к. величина отклонения писчика регистратора от нулевой линии в статическом положении (h_ст) соответствует весу данного спортсмена, то вертикальный масштаб (М_вертик) будет равен:

M_вертик = Р_спорт./h_ст

Используя полученный масштаб, можно определить величину опорной реакции (F_дин)в каждой характерной точке:

F_дин= M_вертик ×h_т

где h_т - величина отклонения писчика регистратора в мм в каждой характерной точке.

На основе полученных значений опорной реакции определяются вертикальные ускорение, скорость и перемещение ОЦТ тела спортсмена - решается прямая задача биомеханики (когда по изменению движения можно определить его результат, используя следующую логическую цепочку: F ® а ® V ® S). В этом случае известны силы, действующие на тело человека, отдельные его звенья или на спортивные снаряды. При этом решается вопрос о том, каким будет движение под воздействием этих сил. Например, если известно, какая сила действовала на тело спортсмена при отталкивании, то можно определить как высоко и далеко сможет прыгнуть данный спортсмен, сколько времени он будет в полете и т.д. Решение прямой задачи биомеханики позволяет, моделировать двигательные действия, т.е. находить оптимальные варианты спортивной техники

Обратная задача биомеханики решается в том случае, когда по результату выполненного двигательного действия определяется причина, его обусловившая: S®V®а®F. При этом решается вопрос о том, под действием каких сил происходит движение. Другими словами, при решении обратной задачи задана техника движения, движение, которое выполняет конкретный исполнитель, а мы определяем, при каких силах эта техника выполнима. Решение этой задачи позволяет подобрать тесты, упражнения для обучения этому движению.

Исходные данные: тензограмма прыжка вверх;

V _{протяжки ленты} - 50 мм/с.

Ход работы