ФИЛИАЛ РОССИЙСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА И ТУРИЗМА В Г. ИРКУТСКЕ

1
ФИЛИАЛ РОССИЙСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
УНИВЕРСИТЕТА ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА И ТУРИЗМА
В Г. ИРКУТСКЕ
Кафедра естественных наук с курсом медико-биологических
дисциплин
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по дисциплине
« Биомеханика»
для студентов 2 курса (3 семестр) заочной формы обучения
Специальность 032101.65 «Физическая культура и спорт»
Утверждено:
на заседании кафедры
протокол № 2от «28» октября 2009г.
Зав. кафедрой
_____________________
Иркутск, 2009 год
А.М.Садовникова
2
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цель курса
2. Задачи курса.
3. Место курса в профессиональной подготовке выпускников
4. Требования к уровню освоения содержания курса
5. Содержание курса
6. Расчетно-графические работы
7. Контрольные работы
8. Вопросы к экзамену по курсу
9. Рекомендуемая литература.
3
1. Цель курса
Ознакомить студентов с биомеханическими основами строения двигательного аппарата
человека и спортивной техники, привить умение и навыки для правильного применения
физических упражнений в качестве специфического средства оздоровительной
физической культуры и спортивной тренировки.
2. Задачи курса
Раскрыть сложность строения двигательных действий человека, которая обусловлена
сложностью строения его двигательного аппарата и системы управления движением,
подчинением движений не только законам механики, но и биологии, высшей
психологической деятельности человека.
В результате прохождения курса биомеханики студенты должны овладеть
профессионально-педагогическими навыками обоснования спортивной техники и
вспомогательных упражнений, умело их использовать во время педагогических занятий и
в научных исследованиях.
З. Место курса в профессиональной подготовке выпускника
Необходимость введения учебного курса Биомеханика» обусловлена тем, что одной из
основных ее задач является изучение закономерностей строения, формирования и
совершенствования двигательных действий, используемых в качестве физических
упражнений, одного из основных средств физического воспитания и спортивной
тренировки. С практической точки зрения биомеханика позволяет найти ответ на один из
главных вопросов педагогики — чему учить?
Изучение данного курса тесно связано с такими дисциплинами как физика, анатомия,
биохимия, физиология, психология. Вызвано это тем обстоятельством, что для
углубленного понимания физической сущности двигательных действий человека
необходимо учитывать не только законы механики, но и закономерности более высокого
порядка
(биологические
.
психологические
,
социальные
и
др.
)
4 .Требования к уровню освоения содержания курса
В результате изучения курса студент должен знать основные понятия и методы
исследования в биомеханике, научиться разбираться в сложности двигательных актов,
учитывать зависимость этой сложности от множества факторов, изменяющихся в
процессе обучения и тренировки. На этой основе будущие преподаватели-тренеры
должны быть знакомы с различными подходами к биомеханическому обоснованию
техники физических упражнений, уметь применять их на практике.
Биомеханическое обоснование спортивной техники в конкретном виде спорта
рекомендуется проводить (на занятиях по спортивной специализации, в период
педагогической практики) более углубленно с использованием знаний по биомеханике
спорта. Особое внимание студентов должно быть обращено: на подбор упражнений для
совершенствования двигательных качеств и овладения техникой спортивных упражнений,
оценку их исполнения и разбор ошибок.
Значительное место в овладении данным курсом отводится самостоятельной работе
студентов, которая включает подготовку расчетно - графических работ и контрольных
работ.
4
5. Содержание курса
Кол-во баллов по каждому виду
контроля
Сем
Наименован Лекц
Прак Сам. Посеш Посещ. Семин Самост Контр. Экза
.
ие разделов и
работ Раб. лекций практ.. занятия работ. работа мен
тем
занят.
9,
рефер .
Общая и частная биомеханика.
1.
2
3
4
5
6.
7
.
.
Биомеханиче
ские
характеристи
ки тела
человека и
его
движений
Биомеханика
опорнодвигательног
о аппарата
Биодинамика
мышц
Биомеханика
двигательных
качеств
Перемещающ
ие
движения
2
2
15
3
2
8
2
2
16
20
-
2
20
2
Спортивнотехническое
мастерство
Расчетнографические
работы
ИТОГО
15
2
3
15.
2
10
2
15
2 0 балл.
4
2
6
Всего
88
6
8
46
100 баллов
100 час.
30
5
6. Расчетно-графические работы
Сборник расчетно- графических работ ( РГР ) включает в себя 3 работы ,
представляющие основные биомеханические исследования в спорте : анализ статических
положений , расчет кинематических характеристик движения и биомеханический
анализ локомоций. Каждая из работ содержит необходимый минимум теоретических
знаний по теме задания и методический материал по выполнению расчетно –
графической работы.
Цель выполнения РГР – помочь студентам приобрести
практические навыки в системном анализе физических упражнений. Выполнение РГР
предусматривает:
а. расчет биомеханических характеристик;
б. анализ связей биомеханических характеристик в целостной системе движений.
Каждая работа требует предварительного глубокого изучения соответствующей темы
программного материала .Систематическая работа над заданиями позволит приобрести
целостные знания по анализу и биомеханической оценке физических упражнений и
спортивных движений. Выбор кинограмм по списку.
Расчетно- графическая работа № 1
Количественная характеристика движения. Построение промера по кинограмме.
Основные задачи:
1. Научиться строить таблицу координат.
2. Научиться считывать координаты точек каждой позы ( на каждом кадре
кинограммы).
3. Научится по координатам находить положение точек тела и схематически
вычерчивать позы человека.
Исходные данные:
1 .Кинограмма спортивного упражнения ( не менее 10 кадров) Кинограмма
предлагается преподавателем ,либо подбирается студентом ( при согласии
преподавтеля)
2 Рост спортсмена- L = см. (Указывается собственный рост студента)
Порядок выполнения работы.
Промер- это зарисовка опознавательных точек (пунктов отсчета ) фигуры спортсмена
схематическое изображение его поз .с учетом выбранного масштаба в виде,
пригодном для необходимых измерений.
1.Определите порядок съемки кадров кинограммы и пронумеруйте их .
2. Выберите тело отсчета – неподвижный объект, который просматривается на всех
кадрах кинограммы. Если такого предмета нет . то данная кинограмма непригодна
для выполнения работы.
3. Нанесите на каждый кадр кинограммы прямоугольную систему координат ,
принимая выбранное тело отсчета за ее начало.
4. На каждом кадре кинограммы нанесите фламастером четкие метки и индексы
следующих характерных точек видимой части тела:
с- центр тяжести головы. Наносится на уровне слуховогоотверстия.
в- ось плечевого сустава ;
а- ось локтевого сустава;
m- ось лучезапястного сустава;
f- ось тазобедренного сустава;
р- ось коленного сустава;
s-ось голеностопного сустава;
6
.
d носок стопы .
5. Определите координаты этих точек, измерив их удаление (мм.) от введенной
системы координат. Полученные данные занесите в верхнюю часть каждой строки
таблицы 1. Таблица координат используется в дальнейшем ( см. работа №2 ) для
расчета скоростей и ускорений . Число горизонтальных строк таблицы соответствует
количеству поз ( кадров) на промере , а число вертикальных колонок – удвоенному
числу характерных точек отсчета ( для координат по осям абсцисс и ординат).
6. Найдите значение коэффициента К ( масштабного множителя ) по формуле:
Lc
К=------------------------ ;
где
Lc- рост спортсмена (мм.);
1000 Lф
Lф- рост фигурки (мм.)
Значение коэффициента К следует определять с точностью не ниже второй
значащей цифры . Например ,: 0,047 ,но не 0.04 и т.п.
7. Рассчитайте координаты характерных точек тела атлета в масштабе реального
пространства путем умножения значений , записанных в верхней части строки ( первая
подстрока ) ,таблицы на коэффициент К. Полученные данные следует записать в
соответствии с индексом точки и номером кадра в средней (второй) подстроке каждой
строки этой же таблицы.
8. Задайте масштаб промера : М= 1: 5.
9. Рассчитайте координаты точек промера по формуле:
Хр 1000
Yр 1000
Хпр=------------------Yпр. =---------------------- , где
М пр.
Мпр.
Хпр. , Yпр. - координаты характерных точек (мм. ) на промере ;
Хр. , Y р. – координаты характерных точек спортсмена в масштабе реального
пространства. Эти данные приведены во второй подстроке каждой строки таблицы 1.
Таблица 1.
. Координата
Х
Координаты характерных точек видимой части тела
спортсмена.
Координата У
7
10. На листе миллиметровой бумаги начертить прямоугольную систему координат.
Используя полученные значения координат промера ( они приведены в третьей
подстроке каждой строки таблицы 1 ) , .постройте промер абсолютного движения..
Укажите выбранный масштаб промера
11. Постройте на промере траектории движения точек локтевого, коленного и
голеностопного суставов.
Расчетно- графическая работа №2
Расчет по координатам линейных скоростей и ускорений характерных точек
спортсмена.
Основные задачи :
1. Научиться рассчитывать линейные скорости и ускорения по способу разностей.
2. Научиться строить векторы скоростей и ускорений для характерных точек тела.
Пояснения.
А). Скорость –это мера быстроты изменения положения точки тела в пространстве с
течением времени .Скорость точки задается вектором , определяющим в каждый данный
момент быстроту и направление движения точки. Численно она характеризуется
величиной пути , пройденного точкой в единицу времен ,. ( например, м / с ) .
Вектор скорости v направлен по касательной к траектории точи в сторону ее движения.
Численная величина скорости (модуль) в данный момент времени равна первой
производной от расстояния ( криволинейная координата) по времени.
Для плоского движения , заданного уравнениями : x= f(t) и y=f(t) , где t- время ,
модуль вектора скорости определяется выражением::
В этом выражении : Vx и Vy- проекции скорости точки на неподвижные оси
координат. Они равны производным от функции изменения соответствующих координат
движущейся точки по времени :
8
В данной работе для нахождения значений проекций характерных точек на
координатные оси -Vx и Vy соответственно используется приближенный метод
графического дифференцирования :
Vx= vSx | v t ;
Vy= vSy | vt ,где
vSx и vSy -путь , пройденный точкой вдоль оси Х и У соответственно ; v tзатраченное время.
Чтобы определить путь, пройденный точкой , его разлагают на составляющие по двум
направлениям:: по горизонтали (Х) и вертикали (У).
Перемещение точки по горизонтали равно разности координат конечного положения
(кадр № 3 ) и исходного положения (кадр № 1) ,т.е.:
vSХ (3 ;1) = S X(3)- S Х(1) .
Величина vSХ (3 ;1) называется «первой разностью»
Затраченное время v t- вычисляют по количеству межкадровых промежутков
:(интервалов) – (L ) и частоте съемки (N) .
v t= L | N
На данном этапе v Sк определена . но пока без масштаба ( как разность координат ).
Чтобы найти действительный путь точки, надо ее разделить на величину масштаба (1/5 ;
1/10 и т.п.) или умножить на величину , обратную масштабу (М ). Тогда действительный
путь :
vSд =M vSк
Средняя скорость на участке пути между 1-й и 3-й позами равна:
Vx(3 ;1) = vSд (3 ;1) /v t = vSк M N |L
Эту скорость считают мгновенной скоростью в момент 2-й промежуточной позы.
Таким же способом рассчитываются мгновенные скорости по горизонтали и вертикали
всех точек промера.
Б). Ускорение – это мера быстроты изменения скорости с течением времени. Это
векторная величина, равная отношению вектора приращения скорости точки за
некоторый промежуток времени к величине этого промежутка. Численно ускорение
характеризуется изменением скорости в единицу времени. Размерность линейного
ускорения:
В зависимости от способа задания движения вычисление ускорения выглядит
следующим образом.
1.) Естественный способ задания движения .
Разложим вектор ускорения на две составляющие :одну из них а направим по
касательной к кривой , а другую- а – по нормали. Тогда вектор ускорения а можно
представить как сумму его составляющих(рис.2 )
9
а= а + а
2.) Координатный способ задания движения
Естественный способ весьма нагляден. Однако траектория точки заранее чаще бывает не
известна Поэтому на практике чаще используется другой способ- координатный.
Чтобы знать закон движения точки ,т.е. ее положение в пространстве в любой момент
времени, необходимо знать значения координат точки для каждого момента времени,
т..е. знать зависимости:
x= f (t)
y= f(t)
z= f (t )
Для данного случая вектор ускорения точки равен первой производной вектора скорости
по времени
w =dv|dt
Проекции ускорения на оси координат равны первым производным от проекций
скоростей или вторым производным от соответствующих координат по времени:
10
Модуль и направление вектора ускорения находятся по формулам :
В данной работе используется координатный способ описания движения.
1.) Практически ускорение как и скорость удобно в плоском движении рассчитывать
по двум составляющим- горизонтальной и вертикальной (Vx и Vy )
W x(i)= vVx / v t
Wy(i)=vVy /v t
Здесь v V(i)- разность первых разностей, или «вторая разность». Эта величина
характеризует среднее ускорение на участке пути ,например, от 2-ой до 4-ой позы
.Величина , например, равная :
Wx (3) =| V x(4) – V x(2) | / vt
считается мгновенным ускорением в момент промежуточной 3-й позы.-W x(3).
Таким же способом рассчитываются вертикальное ускорение той же точки в то же
время.-Wy(i )
2.)Скорости и ускорения – векторные величины. Их можно изобразить на промере в виде
стрелок определенного размера (в выбранном масштабе ) и соответствующего
направления . Вектор строится по правилу треугольника. Гипотенуза треугольника
отражает сам вектор ,а его катеты- его проекции на оси координат ( Vx и Vy ) .
Начало вектора располагается в той точке на промере , скорость или ускорение которой
они характеризуют. Проекции векторов ( катеты треугольника ) строятся с учетом
выбранного масштаба и знака изменения vS и vV. Для положительных величин vSx и
vVx горизонтальный катет откладывается по ходу движения характерной точки ; при
отрицательных значениях этих величин – против движения. Соответственно , для
положительных vSy и vVy вертикальный катет треугольника направлен из конца
горизонтального катета вверх ; при отрицательных значениях этих величин- вниз .
3.) Масштаб векторов скорости и ускорения выбирается с соблюдением следующих
условий: а) масштаб горизонтальной и вертикальной составляющей векторов должен
быть одинаковым; б) масштаб векторов скорости и ускорения выбирается из условия, что
длина вектора для наибольшего значения скорости и ускорения не превышает 100 мм.
Следовательно, масштабы скорости и ускорения ,как правило, не совпадают.
Ориентировочно величину масштаба можно оценить по формуле:
М ор.= ( Вmax 1000 ) 100 =10 Вmax
Где М ор- ориентировочное значение масштаба; Вmax –максимальное значение
скорости или ускорения (м/с) целого числа , оканчивающегося на нуль. Например,
Мор= 73,7 . Принимаем масштаб скорости ( ускорения) равным М=1: 70
Исходные данные:
1 Для расчета скоростей и ускорений используются данные. приведенные в таблице 1 .
расчетно-графической работы №1.
2.. Скорость киносъемки на кинограмме -24 кадра /сек.
3.Индивидуальное задание- расчеты скоростей и ускорений провести для следующих
характерных точек спортсмена: кистевого, тазобедренного крленногои голеностопного
11
суставов.
Порядок выполнения работы.
1. Заполните таблицу скоростей (таблица 1) и таблицу ускорений ( таблица 2) по
предлагаемой схеме для указанных характерных точек.
/ X(i+1) –X(i-1)/* N
/ Y(i+1) –Y(i-1)/* N
Vx(i)=---------------------- ;
Vy(i) =-----------------;
L
L
Здесь: L- число межкадровых промежутков. В нашем случае L=2 ;
N - число кадров в 1 сек.
. В нашем примере N=24 кадра
| X(6)- X(4) | *24
Vx (5 )= -------------------= 12| X(6) –X(4)| ; (м/сек.)
2
Значения
Хi приведены в таблице 1 . расчетно-графической работы №1 ( вторая
подстрока соответствующей характерной точки для каждой позы ). Они выражают
реальное удаление данной точки от начала координат ,выраженное в метрах
3. Подобным образом, используя данные таблицы №1 настоящей работы ( таблица
скоростей) ,выполните вычисление ускорений для указанных точек При расчетах
используйте формулы:
| V x (i+1) – V x(i-1) |*N
| Vy(i+1) –Vy(i-1)|*N
Wx(i)=-------------------------Wy(i )=------------------------;
L
L
Например, для 5-ой позы.
Обозначения прежние. Результаты вычислений внесите в таблицу 2.
4.Для указанных четырех точек на промере ( см. расчетно –графическая работа №1 )
применительно к каждой позе построить векторы скоростей и ускорений , выделив их
разным цветом.
4.Для указанных четырех точек на промере ( см. расчетно –графическая работа №1 )
применительно к каждой позе построить векторы скоростей и ускорений , выделив их
разным цветом
;
12
Таблица1
Величины скоростей Vx и Vy для характерных точек спортсмена. ( м/сек ).
Х
Характерные
точки тела
№ кадра t f
p
s
Y Характерные
точки тела
t f p
s
v
2 S(м.)
V
(м/c)
l(мм)
3 v
S(м.)
V
(м/c)
l(мм
11 v S(м.)
V (м/c)
l(мм)
Обозначения : v S (v )- перемещение точки (м.) ; V – скорость точки (м/с )
l—длина проекции вектора на промере (мм.)
Таблица2
13
Величины ускорений Wx и Wy для характерных точек спортсмена. ( м/сек ).
Х
№ кадра
Характерные
точки тела
t
f
p s
Y
Характерные
точки тела
t f
p
s
vV(м/с)
2 W (м/c)
l(мм)
3 vV(м/с)
W(м/c)
l(мм )
10
vV(м./c)
W (м/c)
l(мм)
Обозначения : W ускорение точки (м./ с ) ; vV –изменение скорости точки (м/с )
l—длина проекции вектора на промере (мм.)
Примечание : 1. На графике промера необходимо указать масштаб промера , масштаб
скорости и масштаб ускорения.
2. Все графические построения выполняются цветными фломастерами с должной
аккуратностью .без исправлений и помарок.
3. Все характерные точки тела на промере должны быть снабжены четкими подписями.
выполненными чертежным шрифтом.
РАСЧЕТНО- ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3.
Определение параметров статической позы:
1. Определение общего центра масс тела (ОЦМ ) аналитическим способом.
14
2.
Определение моментов инерции сегментов тела и тела в целом относительно
фронтальной и сагиттальной осей.
Основные задачи работы:
а) научиться определять массу отдельных сегментов тела;
б) научиться определять положения центров тяжести сегментов тела;
в) научиться определять положение общего центра масс (ОЦМ ) для произвольной
статической позы спортсмена.
г) провести количественное сопоставление двух различных способов расчета масс
сегментов тела и оценить влияние данного фактора на положение координат ОЦМ.
Исходные данные:
1. Используйте кадр кинограммы или фотографию, прилагаемые к данному заданию.
2. Статический вес атлета Р =
( кг. )- принять равным собственному весу.
3. .Рост атлета L =
( мм..)- принять равным собственному росту.
ПОЯСНЕНИЯ.
Положение ОЦМ необходимо знать при определении равновесия человека на опоре
или подвесе .в водной среде , в покое , а также для оценки воздействия потока воздуха
или воды.
Совокупность показателей, характеризующих распределение массы отдельных
сегментов тела и тела в целом . называется геометрией масс тела человека. Эти
показатели называются масс- инерционными характеристиками ( МИХ ). Это прежде
всего массы и моменты инерции сегментов ( звеньев) тела , координаты центров масс
отдельных сегментов , координаты ОЦМ тела человека.
Чтобы определить расчетным путем координаты ЦМ тела в любой позе ,
необходимо знать ::а) положение отдельных звеньев тела ; б) массу отдельных
звеньев ; в) положение ЦМ отдельных звеньев
1. Положение отдельных звеньев тела определяют по кинограмме или фотографии
2. Вес отдельных звеньев тела зависит от веса тела в целом. Если принять вес тела за
100% , то вес каждого звена ( сегмента ) может быть выражен в относительных
единицах (% ) .
3. Приближенные величины относительного веса звеньев приведены на рис 1.
(числа справа от фигуры человека). Эти данные можно использовать только как
оценочные величины.
Уточненные относительные значения масс и положений центров масс можно найти
в таблице 1 . Зная массу всего тела - М и относительную массу звена - ( а % ) .
массу отдельного сегмента рассчитывают по формуле:
m(i)= M а %
(1)
Более предпочтителен способ расчета МИХ по уравнению множественной регрессии:
У= В0 + В1 х1 + В2 х 2
(2)
Где У- масса звена ,кг; х1 – масса тела , кг ; х 2 _ длина тела , см.; В 0 , В 1 , В 2 коэффициенты уравнения множественной регрессии ( см . таблица 2 )
В данном случае имеет место привязка МИХ тела к конкретным антропометрическим
данным людей , возраст которых соответствует времени активной спортивной
15
деятельности. Поэтому данный поход более предпочтителен.
Рис. 1
Относительные веса и положения ЦМ отдельных звеньев тела
Таблица. 1
Относительные значения масс и положений центров масс отдельных
сегментов (по СЕ.Clauser, 1969)
16
3. Центр тяжести звена – это воображаемая точка , связанная со звеном ,в которой
приложена равнодействующая всех сил тяжести звена в любом его положении.
Иначе говоря, моменты всех сил тяжести звена относительно его ЦМ взаимно
уравновешены.
С учетом этого ,известны два способа определения положения ОЦМ :1)
графический –сложение сил тяжести ; 2) аналитический – сложение моментов сил
тяжести.
В данной работе рассматривается только аналитический вариант расчета.
Практически центр тяжести звена определяют по расстоянию его от оси
проксимального сустава- радиусу центра тяжести. Его выражают в долях ( или % )
относительно длины всего звена, принятой за единицу, считая от проксимального
сочленения. ( см . рис. 1 – цифры слева от фигуры человека).
Таблица 1 содержит уточненные относительные значения положений центров масс
отдельных сегментов тела. ,относительно длины сегмента.
Масс-инерционные характеристики тела человека , получаемые разными методами ,
несколько отличаются друг от друга. Альтернативным способом расчета центров
тяжести сегментов тела является подход, в котором используется уравнение
множественной регрессии вида :
У= В0 + В1 х + В2 х
( 3),
уже рассмотренное нами ранее.
Численные значения коэффициентов уравнения регрессии приведены в табл. 2.
Таблиц а 2.
Коэффициенты уравнений множественной регрессии вида
у = В0 + В1 х 1 +В2х2 для вычисления МИХ сегментов тела мужчин
17
по массе (х1) и длине (х2) тела (по В. М. Зациорскому, А. С.Аруину,
В.Н.Селуянову, 1981)
Напомним , что массой тела называют силу , с которой тело вследствие притяжения к
Земле действует на опору или подвес. Следовательно, масса приложена не к самому телу,
а к опоре или подвесу. Когда опора и тело неподвижны, то масса тела в точности равна
силе тяжести этого тела . Когда же опора и тело движутся с ускорением, то в зависимости
от его направления тело может испытывать или невесомость или перегрузку.
Масса является мерой инертности тела только в поступательном движении , Во
вращательном движении характер движения зависит не только от массы тела , но и от ее
распределения относительно оси вращения. , Мерой инертности во вращательном
движении является момент инерции . Момент инерции системы материальных точек
относительно оси вращения равен сумме произведений масс этих точек на квадраты их
расстояний до оси вращения :
В деформирующейся системе тел, когда ее части меняют свое удаление от оси вращения,
18
момент инерции системы также изменяется , т. е. момент инерции тела зависит от позы и
оси вращения.
В таблице 3 соответственно приведены коэффициенты уравнений множественной
регрессии для вычисления моментов инерции сегментов тела относительно фронтальной
и сагиттальной оси тела.
Таблица 3.
А). Определение положения общего центра тяжести тела аналитическим способом
( Сложением моментов сил тяжести по теореме Вариньона )
Порядок выполнения работы
1. Способ сложения моментов сил основан на теореме Вариньона :: «Сумма моментов сил
относительно любого центра равна моменту суммы этих сил ( их равнодействующей)
относительно того же центра.»
2. Используйте фотографию, предложенную Вам в индивидуальном задании. Формат
19
фотографии должен быть не менее 9*12 .и не больше 12*18
3 Обозначьте на фотографии ярким фломастером следующие характерные точки:
в- ось плечевого сустава
а- ось локтевого сустава
m- ось лучезапястного сустава
f- ось тазобедренного сустава
р- ось коленного сустава
s- ось голеностопного сустава
d -носок стопы
c- центр тяжести головы
( слуховое отверстие)
4. На фотографии проведите координатные оси ( произвольно ) и, измерив линейкой
удаление характерных точек от координатных осей , определите их координаты
,Полученные данные занесите в таблицу 4.
Таблица 4.
Координаты характерных точек спортсмена
Индекс
координаты
Х
Значения координат
С
b
b*
а
a*
m
m*
f
f*
p
р*
s
s*
d
d*
У
4. На листе миллиметровки начертите прямоугольную систему координат , задайте
направления осей .
5. Перенесите данные таблицы 4 на миллиметровку и на их основе постройте
контурограмму позы атлета.
6 Подготовьте таблицу ,вид которой представлен ниже (таблица 5 )
7. С помощью линейки измерьте длины звеньев на контурограмме. Результаты занесите
во 2-ой столбец таблицы.
8. Определите для каждого звена абсолютное значение расстояния между его
проксимальным концом и ЦТ звена- li - (мм.) по формуле:
L0 b i
li=----------------------(4 )
.
100
Здесь : L 0- длина звена (мм.) ; эти данные приведены во 2-м столбце таблицы ;
bi –относительное удаление ЦТ звена от его проксимального конца (см. 3-ий
столбец таблицы ) Полученные значения l i занесите в 4-й столбец таблицы
9 По данным столбца 4 найдите на контурограмме и обозначьте точкой ЦТ каждого
звена . Такой же меткой обозначьте ЦТ головы (верхний край слухового отверстия –
точка «с» )
10 Определите на контурограмме координаты ЦТ каждого звена по отношению к
введенной Вами системе координат. Значения координат Xi и Yi впишите в столбцы
7 и 9 соответственно.
10.Найдите абсолютное значение силы тяжести звеньев тела по формуле
G0 d i
20
g i------------------------(5 )
100
В этой формуле :G 0- сила тяжести всего тела атлета . равная величине его личного веса
di-относительное значение силы тяжести (%)-эти данные приведены в
столбце 5.
Полученные значения gi расположите в столбце 6.
11. Вычислите моменты сил тяжести звеньев тела по отношению к координатным осям :
Mi(x)= gi * Xi
Mi(y)i=gi*Yi
(6)
При вычислении Mi(x) и Mi(y) значения gi возьмите из столбца 6 , значения Xi
приведены в столбце 7; значения Yi- в столбце 9.
Найденные значения моментов сил Mi(x) и Mi(y) расположите в столбцах 8 и 10
соответственно.
12 Рассчитайте координаты ОЦМ спортсмена ,используя формулы :
g1 X1 + g 2X2 + ---g nXn
g1 Y1 +g 2Y 2 + --- g
nY
X оцм=----------------------------g1 + g2 +---+gn
13 Вычисленное значение
обозначьте яркой меткой
X оцм и
;
Y оцм=--------------------------(7 )
g1 +g2 +------gn
Y оцм нанесите на контурограмму и
Таблица 5.
Количественные характеристики статической позы спортсмена.
Сегменты
тела
Дли
н
звен
а,
мм.
Отн
расс
тояни
е
ЦТ
звен
а;
Абсол.
рассто
я-ние
ЦТ
звена
Абсол.
значен
.
силы
тяжест
звена,
gi,
кг.
.Абсци
с
ЦТ
звена,
Xi
Моме
нт
мм.
силы
тяжест
gi Xi
кг-мм
Ордин
а-та
ЦТ
звена,
Yi.
мм.
li;
мм.
Относ.
значен
.
силы
тяжест
и.
d i/
%
4
5
6
7
9
bi ,
%
1
2
3
Голова
46,6
7,3
Туловище
Плечо правое
Плечо левое
Предплечье
пр.
Предплечье
лев
Кисть прав.
Кисть лев.
Бедро прав.
38
51,3
51,3
39,0
50,7
2,6
2,6
1,6
39,0
1,6
18.0
18,0
37,2
0,7
О,7
10,3
8
Мо
мент
сил
ы
тяж
ести
звен
gi
Yi
кгмм
10.
21
Бедро лев.
Голень прав.
Голень лев.
Стопа прав.
Стопа лев.
37,2
37,1
37,1
44,9
44,9
10,3
4,3
4,3
1,5
1,5
Б). Расчет масс- инерционных характеристик тела по уравнениям множественной
регрессии
1. Используя данные , приведенные в таблице 2. , рассчитайте массы сегментов
собственного тела , а также положение их центров масс на продольной оси сегмента.
Полученные результаты сопоставьте с результатами расчетов этих же характеристик , но
с использованием данных таблицы 1.
Результаты вычислений представьте в форме таблицы (см. Таблица 6.)
2. Используя данные , приведенные в таблице 3, рассчитайте моменты инерции
сегментов собственного тела относительно фронтальной и сагиттальной осей .
Результаты расчетов внесите в таблицу 6.
Таблица 6.
Масс- инерционные характеристики собственного тела :
Масса тела : (Х1)=
кг. ; рост ( Х2) =
(см.).
Сегмент
По данным табл. 1
По данным табл. 2.
По данным
табл.3
По данным
рис 1
22
7. Контрольные работы
Тема контрольной работы выбирается в соответствии с порядковым
номером студента в списке учебной группы.
Студенты №1 - №12 – контрольная работа 1
Студенты №13 - №24 – контрольная работа 2
Студенты №25 - №36 – контрольная работа 3.
Контрольная работа № 1.
Тема 1. : Биодинамика мышц. Индивидуальные задания.
Задание № 1
1.
Механические свойства мыши:
основная
функция и главные
биомеханические показатели.
2.
Механическая модель мышцы сосредоточенными параметрами.
3.
Зависимость между длиной и силой тяги активной мышцы. Приведите
4.
5.
график и дайте ему комментарий.
Взаимосвязь между частотой импульсации мотонейрона и режимом
работы мышц.
Два состояния мышцы. Механические свойства пассивной мышцы.
Зависимость «длина - напряжение».
Задание № 2
1.
Работа и мощность мышцы как функция скорости сокращения мышцы
для преодолевающего и устающего режима. Оптимальная мощность.
2.
Механические свойства мышц. Мышца как вязко-упругая среда:
основные
макрохарактеристики
мышцы
(упругость,
вязкость,
деформация, релаксация).
3.
Механическое напряжение в деформированной мышце как сумма
упругой и вязкой составляющей.
4.
Активное состояние мышцы: связь между длиной саркомера, силой
тяги и скоростью деформации мышцы.
5.
Активное состояние мышц - режим одинокого сокращения и тетануса.
Как отражается режим сокращения на силе тяги мышц.
Задание № 3
1.
Механическая модель мышцы сосредоточенными параметрами.
2.
Активное состояние мышц: режим одиночного сокращения и тетанус.
Чем определяется каждый из режимов; механический эффект тетануса.
3.
Механические
свойства
пассивной
мышцы.
Приведите
график
зависимости «напряжение - длина мышцы» и дайте ему объяснение.
23
Зависимость «сила тяги - скорость сокращения» (ур. Хилла).
Мощность одиночного сокращения.
Главные характеристики механического поведения мышц.
4.
5.
Задание № 4
Механическое напряжение в деформируемой мышце. Приведите
1.
уравнение, что отражает каждое из слагаемых.
2.
Механическая модель мышцы сосредоточенными параметрами.
3.
Три механизма регуляции тяги мышц.
4.
Режимы мышечного сокращения.
5.
Активное
состояние
мышц.
Приведите
график,
отражающий
последовательность этапов развития этого состояния. Сила тяги
мышцы в режиме одиночного сокращения.
Задание № 5
1.
Дайте определение понятию: «момент силы». Как изменяются момент
силы костного рычага при движении. Условия равновесия и ускорения
(торможения) костных рычагов.
2.
Виды работы и режимы работы мышц; чем они определяются.
3.
Классификация сил, приложенных к рычагу. Разложение сил на
составляющие; роль каждой составляющей в осуществлений движения.
4.
Мышечные синергии.
Задание № 6
1.
Двигательная единица мышечного аппарата: строение и механизм
работы.
2.
Два состояния, в которых может находиться мышца. В чем их
различие; внешнее проявление этих состояний.
3.
Зависимость «сила - длина мышцы» для активных мышц. Сила тяги
активных мышц. Приведите график зависимости «сила - длина
мышцы», дайте ему комментарий.
4.
Дайте определение понятиям: деформация, относительное удлинение,
5.
релаксация, жесткость.
Упругие свойства мышц. Модуль Юнга, что он характеризует.
24
Задание № 7
1.
Виды рычагов и их особенности. Элементы рычага. Составные рычаги.
2.
Виды работы и режимы работы мышц. Чем они определяются.
3.
Дайте подробное объяснение тому, как осуществляется управление
движениями в многоосных суставах. (Согласованная работа мышц
синергистов и антагонистов). Как формируются силы, определяющие
величину скорости звена и направление его движения.
4.
Дайте определение понятию «биомеханическая система». За счет каких
средств достигается переменный характер системы. Основные функции
биомеханической системы.
Задание № 8
1.
Активное состояние. Режимы одиночного сокращения и тетанус.
Особенности каждого режима.
2.
Опишите механические свойства пассивной мышцы. Приведите график
зависимости и длина - напряжение и дайте ему комментарий.
3.
Дайте определение понятиям: упругость, жесткость, деформация.
4.
Отчего зависит величина механического напряжения в мышце при
деформации. Приведите уравнение и дайте ему оценку.
5.
Назовите два состояния, в которых может находиться мышца. Чем
определяется сила тяги мышцы в каждом состоянии.
Задание № 9
1.
Назовите к какому механическому результату приводит: а) увеличение
физиологического поперечника мышцы; б) увеличение длины мышцы;
в) увеличение длины саркомера; г) увеличение активности миозиновой
АТФ - азы.
2.
Режим одиночного и тетанического сокращения. При каких условиях
реализуется каждый из них; тетанический индекс и отчего он зависит.
3.
Зависимость «сила тяги - скорость сокращения» (ур. Хилла). Для
преодолевающего и уступающего режимов.
4.
Чем определяется величина напряжения в деформирующейся мышце?
Приведите уравнение и дайте ему комментарий.
5.
Механические свойства пассивной мышцы.
Задание № 10
25
1.
Механическая модуль мышцы со сосредоточенными параметрами.
Приведите рисунок, дайте подробный комментарий.
2.
Режимы мышечного сокращения.
3.
Дайте определение понятиям: упругость мышц, вязкость, жесткость,
гистерезис.
4.
Сила тяги активных мышц. Приведите график зависимости «сила тяги
- длина мышцы» и дайте объяснение.
5.
Главные биомеханические показатели, характеризующие деятельность
мышц.
Задание № 11
1 Мышца как вязко-упругая среда. Какими параметрами определяется
напряжение в деформируемой мышце. Приведите уравнение.
2. Два состояния, в которых может находится мышца; укажите признаки,
характеризующие мышцу в пассивном и активном состояниях.
3. Что такое модуль Юнга, отчего он зависит и что характеризует.
4. Механическая модуль мышцы со сосредоточенными параметрами.
5. Режимы мышечного сокращения.
Задание № 12
1.
Механические
свойства
пассивной
мышцы.
Приведите
график
зависимости «напряжение - длина мышцы» и дайте ему комментарий.
2.
Активное состояние мышцы. Приведите график, характеризующий
последовательность развития активного состояния и тяги мышцы в
одиночном режиме; дайте ему комментарий.
3.
Опишите три механизма регуляции тяги мышц.
4.
Чем проявляет себя активное состояние мышцы.
5.
Дайте определение понятиям: механическая прочность, упругость,
релаксация.
Контрольная работа 2
Тема 2. Биомеханические характеристики тела человека и его движений.
Задание 1
1 Какие виды биомеханических характеристик используются для описания движения
:.назовите и дайте краткое описание каждой из них.
2 Скорость сложного движения твердого тела. Закончите предложение «сложное
движение тела в пространстве можно представить как............................................................................... »
3 Методика расчета скорости и ускорения при естественном способе задания движения.
26
Построение вектора скорости и вектора ускорения.
4. Силовые характеристики движения : назовите их . Сила : как она вычисляется ,что определяет в
движении и как себя проявляет.
5.Кинетическая энергия в плоско- параллельном движении, приведите формулу и укажите, что
определяет каждое из слагаемых.
6. Назовите, на какие цели расходуется энергия в биомеханической системе.
7 Приведите уравнение и опишите принцип расчета полной механической энергии отдельного звена и
полной мышечной работы по управлению движением многозвенной системы (тела)
ЗАДАНИЕ №2.
1 Дайте определение понятию «биомеханические характеристики «. .Какое значение они
имеют в спортивной биомеханике Что конкретно отражают биомеханические
характеристики а) тела человека. б) его движений.
2 Каким образом можно задать : а) координаты точки , б) положение твердого тела
в) положение системы тел.
3. Опишите ,как протекает движение тела, если: а) касательное ускорение равно а = 0; б) нормальное
ускорение а = 0 ; в) и касательное и нормальное ускорение равны нулю. а=0 а=0 .
4 Импульс силы Импульс нескольких сил. одновременно действующих на тело. Что
определяет импульс силы и как он связан с количеством движения.
5 Методика расчета скорости и ускорения при координатном способе задания движения.
Построение вектора скорости и вектора ускорения.
6 . Работа силы во вращательном движении.
7. Назовите основные формы энергии , которые необходимо учитывать при анализе
двигательной деятельности
ЗАДАНИЕ № 3
1 Кинематические характеристики : определение понятия и виды характеристик.
2. Приведите формулу перехода от координатного способа задания движения, к
естественному. Что означают входящие в формулу величины.
3. Ритм и фаза движения : что они характеризуют и как взаимосвязаны. Что отражает
ритм движения В чем заключается практическая ценность фазового анализа
4. Инерционные характеристики в поступательном и вращательном движении. Первый
закон Ньютона. Момент инерции тела относительно оси вращения.
5. Сила как векторная величина : как вычисляется и что характеризует в движении.
Второй закон Ньютона. Сила считается заданной , если указаны : а)
..............б) ............... в) ...................
б.Назовите две формы потенциальной энергии, которые необходимо учитывать при
биомеханическом анализе движения.
7.
Внутренняя и внешняя работа придвижении человека Приведите формулу расчета и дайте ей
комментарий.
ЗАДАНИЕ № 4.
1
2
3
Способы задания движения: назовите их и дайте краткую характеристику каждому.
Что такое « сложное движение « Какие формы движений относятся к простым.
Закончите фразу « сложное движение тела в пространстве можно представить как
............................................................................................ ».
Угловая скорость и угловое ускорение тела : как вычисляются и что
27
4
5
6
7
характеризуют Единицы измерения .
Методика расчета скорости и ускорения при естественном способе задания
движения. Построение вектора скорости и вектора ускорения.
Момент силы : как вычисляется и что характеризует. Момент силы, действующей
под углом к рычагу. Роль каждой составляющей в реализации движения. Единица
измерения момента силы.
Мощность силы и эффективность приложения силы.(к.п.д.).
Приведите формулу расчета и опишите принцип расчета управляющих моментов
звена, учитывающий участие отдельных мышц в организации движения .их
физиологические и анатомические особенности, (анатомический подход).
ЗАДАНИЕ №5.
1 Опишите, каким образом можно задать: а) положение точки в пространстве б)
2
3
4
5
6
7
положение твердого тела.
Дайте определение понятиям: «длительность движения» и» темп движения.», что
характеризует темп в циклических видах спорта.
Ускорение как векторная величина Разложение вектора линейного ускорения на
две составляющие .Что характеризует каждая из них и как рассчитывается Как
называются силы . определяемые этими ускорениями.
Импульс момента силы: как находится и что определяет в движении. Как связан
импульс момент силы с кинетическим моментом.
Закончите предложение «при расчете затрачиваемой при движении энергии и
совершаемой при этом работы тело человека представляют в виде модели
»
Объясните, почему в процессе группирования — разгруппирования изменяется
скорость вращения спортсмена Какой механической характеристикой управляет
при этом спортсмен.
Внешняя и внутренняя работа при движениях человека. Приведите формулу
расчета работы на перемещение тела человека и дайте ей комментарий.
ЗАДАНИЕ № 6.
1. Естественный способ задания движения, при каких начальных условиях возможно
его использование. Каким образом задается положение тела в пространстве, чем
характеризуется.
2. Траектория :какими параметрами она определяется и какими средствами может быть
задана.
3
Скорость точки хредняя и мгновенная.
Скорость точки как векторная величина.
Скорость тела считается заданной , если указаны : а) ................................. б) ............. в) ............... ,
4. Методика расчета скорости и ускорения при координатном способе задания движения.
5. Количество движения, кинетический момент. Какое свойство тел они характеризуют,
в каких видах движения.
6. Кинетическая энергия тела в поступательном и вращательном движениях . Отчего
зависит величина кинетической энергии
7. Закончите предложение « при расчете затрачиваемой на движение энергии
28
движение отдельного звена и движение тела в целом рассматривают в виде
»
ЗАДАНИЕ № 7.
1 .Координатный способ задания движения. Что обозначает термин :» задать закон движения тела».
2.Скорость точки в поступательном движении , во вращательном движении. Взаимосвязь линейной и
угловой скорости.
3.Потенциальная энергия, чем определяется., отчего зависит. Потенциальная энергия в поле сил тяжести и
потенциальная энергия упруго -деформированного тела. 4. Работа сил тяжести, силы упругости и силы
трения.
5.Импульс переменной силы Чему равен импульс силы в координатах: сила- время.
Что характеризует импульс силы.
6 Назовите основные формы энергии , которые следует учитывать при анализе
двигательной деятельности.
7. Приведите уравнение и опишите принцип расчета полной механической энергии
отдельного звена и полной мышечной работы по управлению движением многозвенной
системы (тела).
ЗАДАНИЕ №
8.
1 Перемещение : приведите определение этого понятия , что оно характеризует в движении.
2. Положение в пространстве системы тел, которая может менять свою конфигурацию.
3. Ритм движения: определение понятия. Что отражает ритм и как он связан с фазами
движения.
4 Момент силы, произвольно ориентированной в пространстве : опишите процедуру
определения. Как влияют составляющие силы на движение, роль каждой составляющей.
5 Импульс силы . Импульс нескольких сил, одновременно действующих на тело. Что
определяет импульс и как он связан с количеством движения.
6 Приведите формулу перехода от координатного способа задания движения к
естественному.
7Что такое «управляющий момент звена». Приведите формулу расчета управляющего момента звена
(анатомический подход). Что обозначает каждый символ в формуле.
ЗАДАНИЕ №9.
1 Способы задания положения тела в пространстве : назовите и дайте краткую
характеристику каждому из способов.
2.Темп и ритм движений : дайте определение и укажите, что определяет каждый из
них.
3 Скорость точки :средняя и мгновенная. Скорость точки как векторная величина.
Скорость тела считается заданной, если указаны: а) ................................ б) ............. в) ............... ,
4.. Закончите предложение : « при расчете затрачиваемой на движение энергии движение
29
отдельного звена и движение тела в целом рассматривают в виде
5. Перемещение : приведите определение этого понятия , что оно характеризует в
движении перемещение
6. Динамические характеристики движения: виды и роль при анализе двигательной
деятельности.
7. Приведите уравнение и опишите принцип расчета полной механической энергии
отдельного звена и полной мышечной работы по управлению движением многозвенной
системы (тела).
ЗАДАНИЕ № 10.
1 Способы задания положения системы тел, изменяющей свою конфигурацию.
2 Ускорение точки: среднее и мгновенное Ускорение как векторная величина Разложение
вектора линейного ускорения на составляющие : как вычисляется каждая составляющая и
что определяет в движении.
3 Сила как векторная величина: как вычисляется и как обнаруживает себя в движениях.
Сила считается заданной ,если изветны: а) ............................. б) ........... в)................
4 Количество движения и кинетический момент: что они оценивают и как вычисляются
Какое свойство они характеризуют Приведите формулы ,связывающие эти величины с
импульсом силы и импульсом момента силы.
5 Связь изменения кинетической энергии с работой внешних и внутренних сил.
6 Количественная оценка эффективности механической работы. На какие цели
расходуется метаболическая ' энергия Чему равен коэффициент механической
эффективности при ходьбе и беге.
7 Приведите формулу расчета и опишите принцип расчета управляющих моментов звена, учитывающий
участие отдельных мышц в организации движения .их физиологические и анатомические особенности,
(анатомический подход
ЗАДАНИЕ №11
1 Опишите ,каким образом можно задать: а) положение точки в пространстве б)
положение твердого тела.
2 Момент силы, произвольно ориентированной в пространстве : опишите процедуру
определения. Как влияют составляющие силы на движение, роль каждой составляющей
3 Сила как векторная величина : как вычисляется и как обнаруживает себя в движениях.
Сила считается заданной ,если известны: а) ................................б) ............в) ...............
4 Количество движения, кинетический момент. Какое свойство тел они характеризуют, в
каких видах движения.
5. Работа сил тяжести, силы упругости и силы трения.
6. Что такое « сложное движение « Какие формы движений относятся к простым.
Закончите фразу « сложное движение тела в пространстве можно представить как
».
7 Что такое «управляющий момент звена». Приведите формулу расчета управляющего момента звена
(анатомический подход). Что обозначает каждый символ в формуле.
ЗАДАНИЕ №12.
1. Ускорение точки: среднее и мгновенное Ускорение как векторная величина
Разложение вектора линейного ускорения на составляющие : как вычисляется каждая
составляющая и что определяет в движении
30
2. Ритм движения: определение понятия. Что отражает ритм и как он связан с фазами
движения
3.. Положение в пространстве системы тел, которая может менять свою конфигурацию 4. Связь изменения
кинетической энергии с работой внешних и внутренних сил 5.. Закончите предложение : « при расчете
затрачиваемой на движение энергии движение отдельного звена и движение тела в целом
рассматривают в виде
6 Количественная оценка эффективности механической работы. На какие цели
расходуется метаболическая' энергия Чему равен коэффициент механической
эффективности при ходьбе и беге.
7 Что такое «управляющий момент звена». Приведите формулу расчета управляющего
момента звена (анатомический подход). Что обозначает каждый символ в формуле.
Контрольная работа 3.
Тема :Биодинамика двигательных качеств.
Задание №1
1. Дайте определение понятию «моторика человека», как она проявляется.
2. Классификация физических качеств на базе анализа кривой Хилла.
3.Классификация двигательных реакций и их фазы. Реакция на движущийся предмет
4. .В чем суть механизма «упорядоченного рекрутирования
двигательных единиц.
5 Проявление утомления (характерные признаки) в спортивных упражнениях:
циклические виды движения, единоборства, баскетбол, волейбол
6. Ведущие механизмы утомления при выполнении циклических нагрузок максимальной
мощности.
7 Что такое: «коэффициент выносливости», «запас скорости»
Задание №2
1. Двигательное качество» - определение понятия и с какой целью оно
введено в теорию и методику ФК и спорта.
2 Что собой представляют: а) параметрические зависимости; б) лимитные
показатели движения
3. Какие факторы необходимо учитывать, выбирая положение тела при
тренировках на развитие силовых качеств.
4. Что характеризует и как измеряются импульс силы и градиент силы.
Какие двигательные качества они характеризуют.
5 Элементарные формы проявления скоростных качеств и их
корреляционная взаимосвязь.
6. Динамика скорости. Два вида заданий, требующих проявления максимальной скорости.
7 Наиболее значимые причины утомления при циклической работе субмаксимальной
мощности.
31
Задание №3
1. Комплексом каких двигательных качеств можно охарактеризовать
двигательные возможности человека.
2. Приведите классификацию режимов сокращения мышц на основе анализа
соотношения моментов внешних и внутренних сил.
3 Специальные упражнения, биомеханические требования к ним. Принцип
динамического соответствия. Метод сопряженного воздействия.
4. Элементарные формы проявления скоростных качеств и их
корреляционная взаимосвязь.
5 Признаки проявления утомления при выполнении физических упражнений.
6 Два типа показателей выносливости: явные и латентные. Недостатки и достоинства каждого
ихних.
7. Эргометрия и решаемые задачи. Три переменные, характеризующие
работоспособность спортсмена. Правило обратимости двигательных заданий
Задание № 4
1. Какие биомеханические параметры используются в качестве
количественной
оценки
интенсивности
проявления
различных
двигательных качеств.
2 Чем обусловлена сила тяги мышцы при малых и значительных степенях
еѐ
деформации; в каком случае она больше и почему.
3.Охарактеризуйте максимальные силовые возможности мышц.
4.Комплексное проявление скоростных качеств.
. 5. .Ведущие причины утомления при выполнении циклической работы большой и
умеренной мощности.
6.Динамика скорости спринтерского бега. Роль фактора максимальной скорости и стартового
ускорения
7.Двигательная единица: строение и роль в в процессе регулирования мышечного напряжения.
Задание №5.
1.Дайте определение понятию «двигательное задание ». Приведите пример конкретного
двигательного задания.
2.Назовите факторы , определяющие взаимосвязь между активностью отдельных мышц
и
силой тяги костного рычага как целого.
3 Специальные упражнения, биомеханические требования к ним. Принцип
динамического соответсвования.
4 . .«Коэффициент реактивности» - определение понятия и что он отражает
5..Ведущие причины утомления при выполнении ациклических упражнений
6.Какова связь между размером мотонейрона ,типом мышечых волокон и последовательностью
32
их рекрутирования
7..Мышечная активность в скоростных движениях и факторы ее определяющие.
Понятие о трехпачечном патерне активности.
Задание № 6.
1.Генерация силы тяги мышцей : теория скользящих нитей . Чем обусловлена сила тяги мышцы
при малых и значительных степенях ее деформации : в каком случае она больше и почему.
2.Назовите причины ограниченного использования при тренировках упражнений,
выполняемых
с максимальной интенсивностью
3.Какими способами дозируется (измеряется) величина отягощения .Что такое повторный
максимум.
4.Динамика развития утомления.
5 .» Динамика скорости»-что понимается под этим понятием. Две фазы развития процесса в
движениях, выполняемых с максимальной скоростью.
6. Сила действия человека: определение понятия , как она задается и от каких факторов
зависит. 7.Наиболее характерные признаки проявления утомления в спортивных упражнениях
в целом и в волейболе и баскетболе, в частности.
Задание № 7
1.Что собой представляют: а) параметрические зависимости; б) лимитные
показатели движения; в) непараметрические зависимости. Приведите
примеры их использования в практике спорта.
2. Топография силы, факторы , влияющие на еѐ формирование, характерные
черты и значение.
3 Назовите три группы показателей, которые необходимо учитывать при
контроле за силовыми качествами.
4. Время проявления силы действия: взаимосвязь с градиентом силы и
коэффициентом реактивности
5. Простые и сложные двигательные реакции: дайте характеристику каждой из них.
6 Эргометрия и решаемые задачи. Три переменные, характеризующие
работоспособность спортсмена. Правило обратимости двигательных заданий.
Ведущие причины утомлении при выполнении ациклических упражнений..
Задание № 8.
1. Назовите фазы двигательных реакций . Длительность каких фаз уменьшается по мере
роста спортивного мастерства больше всего.
2. Какими причинами можно объяснить зависимость силы тяги от величины суставного
угла..
3.» Метод сопряженного воздействия :«почему он так называется и где используется.
4. Какие три группы показателей учитываются при контроле силовых качеств
спортсмена.
5. Опишите три механизма регуляции мышечного напряжении.
33
б.Какими свойствами наделены красные мышечные волокна..В какой последовательности
происходит активация мышечных волокон., на какой стадии включаются красные
волокна.
7 Ведущие причины утомления при выполнении циклических нагрузк субмаксимальной
мощности.
Задание № 9.
1. Двигательное качество» - определение понятия и с какой целью оно
введено в теорию и методику ФК и спорта.
2 . Классификация силовых качеств: в каких условиях проявляется статическая сила , в
каких- динамическая. Что такое «быстрая сила « и чем она отличается от «взрывной
силы»
3. Время проявления силы действия: взаимосвязь с градиентом силы и
коэффициентом реактивности.
4. Какими способами дозируется (измеряется) величина отягощения. Что такое» повторный
максимум.»
5 Генерация силы тяги мышцей : теория скользящих нитей
6. Двигательная единица: строение и роль в в процессе регулирования мышечного напряжения.
7. Два типа показателей выносливости: явные и латентные. Недостатки и достоинства каждого
ихних.
Задание № 10
1.. Комплексом каких двигательных качеств можно охарактеризовать
двигательные возможности человека.
2 Назовите наиболее характерные свойства белых мышечных волокон. На какие два типа они
делятся; чем один тип отличается от другого. В какой последовательности они иннервируются.
3. Коротко охарактеризуйте основные методы развития силы.
. 4. Динамика развития утомления.
5. . Элементарные формы проявления скоростных качеств Взаимное влияние каждой их
разновидностей проявления скоростных качеств.
6. Назовите два вида двигательных заданий, требующих проявления максимальной скорости.Чем
они отличаются друг о друга.
7. Какие изменения наблюдаются на уровне отдельных мышечных волокон по мере роста
частоты импульсации .
Задание №11.
1. Приведите классификацию режимов сокращения мышц на основе анализа
соотношения моментов внешних и внутренних сил.
2 . Какие биомеханические параметры используются в качестве
34
количественной оценки интенсивности проявления различных двигательных
качеств.
3 Какова связь между размером мотонейрона ,типом мышечых волокон и последовательностью
их рекрутирования и дерекрутирования (Правило размера Хенемана) .Какое свойство
мотонейронов определяет эту последовательность.
4. Какими причинами можно объяснить зависимость силу тяги от величины суставного
угла..
5. Топография силы, факторы влияющие на еѐ формирование, характерные
черты и значение.
6 Время проявления силы действия: взаимосвязь с градиентом силы и
коэффициентом реактивности.
7 Классификация двигательных реакций и их фазы. Реакция на движущийся
предмет.
/
Задание №12.
1 Простые и сложные двигательные реакции: дайте характеристику каждой из них.
2. Два типа показателей выносливости: явные и латентные. Недостатки и достоинства
каждого из них.
3 .Наиболее характерные признаки проявления утомления в спортивных упражнениях в целом
и в единоборствах, в частности.
4. Время проявления силы действия: взаимосвязь с градиентом силы и
коэффициентом реактивности
5 Эргометрия и решаемые задачи. Три переменные , характеризующие
работоспособность спортсмена. Правило обратимости двигательных заданий
6. Опишите три механизма регуляции мышечного напряжении.
7 Назовите причины ограниченного использования на тренировках упражнений ,
выполняемых с максимальной интенсивностью
Задание №13.
1. Двигательная единица. Чем отличаются двигательные единицы , иннервирующие
белые и красные волокна. Как это отражается на последовательности их активации
.
2 Специальные упражнения, биомеханические требования к ним.
Принцип динамического соответствия.
3 Специальные упражнения, биомеханические требования к ним.
Принцип динамического соответствия
4. Ведущие причины утомления при выполнении циклической работы большой и
умеренной мощности.
5.. Какими способами дозируется (измеряется ) величина отягощения. Что такое
повторный максимум?
6. Ведущие причины утомления при выполнении циклической работы большой и
умеренной мощности.
7. Назовите основные методы развития силы; укажите на развитие каких качеств
ориентирован каждый метод
35
Задание №14.
1. Дайте определение понятию «двигательное задание». 2
Коротко охарактеризуйте основные методы развития силы.
3. Динамика развития утомления.
4 Какова связь между размером мотонейрона ,типом мышечых волокон и
последовательностью их рекрутирования и дерекрутирования (Правило размера
Хенемана) .Какое свойство мотонейронов определяет эту последовательность
5 . Классификация силовых качеств: в каких условиях проявляется статическая сила , в
каких- динамическая. Что такое «быстрая сила « и чем она отличается от
«взрывнойсилы»
6 Эргометрия и решаемые задачи. Три переменные характеризующие
работоспособность спортсмена. Правило обратимости двигательных заданий.
37.Механическая эффективность
движений. Особенности спортивной техники в упражнениях требующих большой
выносливости.
7. Какими способами дозируется (измеряется ) величина отягощения. Что такое
повторный максимум?
7. Вопросы к экзамену по курсу
1 . . Предмет и задачи биомеханики. Особенности механического движения человека.
Направления развития биомеханики. Задачи биомеханики спорта.
2. Биомеханические свойства мышц . Трехкомпонентная механическая модель мышцы.
Возникновение силы упругой деформации в пассивной и активной мьшцах.
3. Тело человека как многозвенная система. Кинематические пары и цепи. Определение
подвижности кинематических цепей (степени свободы). Проблема избыточности в
управлении кинематическими цепями двигательного аппарата человека.
4. Виды рычагов. Условия равновесия и движения костных рычагов. «Золотое» правило
механики. Действие мышц на костные рычаги.
5. Механика мышечного сокращения. Основные режимы мышечного сокращения.
Последовательность механических явлений при мышечном сокращении. Мощность,
работа и энергия мышечного сокращения.
б. Внешние силы в движениях спортсмена (силы упругой деформации, силы тяжести и
веса, силы инерции, силы реакции опоры, силы трения, силы сопротивления среды).
7. Внутренние силы в движениях спортсмена и их отличие от внешних сил. Силы в
пассивных элементах двигательного аппарата человека. Силы внутрибрюшного давления.
Способы измерения внешних и внутренних сил.
8. Геометрия масс тела человека. Основные показатели, характеризующие распределение
масс в теле человека. Центр объема и центр поверхности тела. Влияние масс инерционных характеристик на движение человека.
9. Механическая энергия и работа в движениях человека. Фракции полной механической
энергии звена (теорема Кенига). Понятие о внешней и внутренней работе перемещения
тела человека. Способы экономии энергии внутри системы. Методы измерения работы и
энергии при движениях человека.
10. Двигательное действие как система движений. Системно структурный подход и метод
биомеханического обоснования строения двигательного действия.
1 1.Спортивное действие как управляемая система движений. Понятие об управлении.
Программный способ управления и управление на основе обратных связей. Центральный
и периферический циклы взаимодействия при управлении движениями человека.
36
1 2.Особенности управления мышечной активностью. Принцип неоднозначности
нервного импульса, силы мышечной тяги и движения. Проблема избыточности в
управлении мышечной активностью.
13. Понятие о двигательных качествах спортсмена. Параметрические и
непараметрические. зависимости между показателями, характеризующими двигательные
качества спортсмена.
14.Зависимость силы действия человека от положения тела. Топография силы. Выбор
положения тела при тренировке силы.
15.Зависимость силы действия человека от скорости и направления движения.
1 6.Элементарные формы проявления скоростных качеств, динамика скорости ОЦМ тела
в циклических локомоциях. Градиент силы.
17. Биомеханические аспекты двигательных реакций (виды двигательных реакций и их
фазовый состав).
18. Биомеханическая характеристика гибкости. Пассивная и активная гибкость и способы
их измерения.
19. Выносливость и способы ее измерения. Явные и латентные показатели выносливости.
20.Основы эргометрии. Объем, интенсивность и время выполнения двигательного
задания. Правило обратимости двигательных заданий.
21.Биомеханические проявления утомления. Фазы утомления. Биомеханические основы
экономизации спортивной техники (снижение энергозатрат в циклических локомоциях и
рекуперация энергии).
22.Спортивно-техническое мастерство. Объем, разносторонность и рациональность
спортивной техники.
23.Абсолютная и сравнительная и реализационная эффективность спортивной техники.
Способы оценки эффективности. Метод регрессионных остатков.
24.Освоенность техники и показатели ее определяющие (стабильность,
устойчивость, автоматизированность). дискриминативные показатели спортивной
техники.
25.Телосложение и моторика человека. Влияние размеров и пропорций тела человека на
его двигательные возможности.
26.Онтогенез моторики человека (роль созревания и научения, двигательный возраст).
Онтогенез моторики в отдельные возрастные периоды.
27. Движение вокруг осей, динамика вращательного движения одного звена (механизм
вращательного движения звена, изменение вращательного движения звена и системы
звеньев). Влияние суставных сил на управление вращательным движением звена.
28. Управление движениями вокруг осей с изменением и сохранением кинетического
момента. Способы управления вращательным движением в безопорном и опорном
положении.
29.Положение тела человека (место, ориентация и поза). Условия равновесия тела
человека и показатели устойчивости. Сохранение положения тела в условиях отсутствия и
наличия внешних возмущающих воздействий. Особенности управления мышечной
активностью при сохранении и восстановлении положения тела человека.
3О.Движение на месте как изменение позы без перемены опоры. Сохранение и изменение
движения центра масс системы. Механизмы притягивания и отталкивания. Роль
реактивных внешних сил.
31. Локомоторные движения. Механизм отталкивания от опоры. Роль маховых движений
при отталкивании от опоры.
32. Биодинамика ходьбы и бега. Биодинамика прыжка (разбег, отталкивание, полет,
приземление).
33. Биодинамика передвижений с механическими преобразователями. Передача усилий в
велосипедном и гребном спорте.
34. Биомеханика водных локомоций. Плавучесть тел. движущие и тормозящие силы в
37
водной среде. Механизм гребковых движений.
35. Полет спортивных снарядов (основные показатели, определяющие траекторию
спортивного снаряда). Влияние вращения снаряда на его поведение в полете.
36.Сила в перемещающих движениях. Особенности взаимодействия звеньев и выбора
положения тела в двигательных действиях, требующих максимального проявления силы.
Проблема слабого звена.
37. Скорость в перемещающих движениях. Понятие об абсолютной, относительной и
переносной скорости. Механизм «хлеста».
38. Точность в перемещающих движениях (точность слежения и целевая точность).
Показатели точности движений (систематическая и случайная ошибки). Проблемы
целевой точности в ударных действиях.
39. Основы теории удара (понятие о механическом ударе и мера ударного
взаимодействия). Виды ударов.
40. Биомеханика ударных действий. Фазовый состав ударных действий. Роль ударной
массы и скорости рабочего звена тела.
ФОРМА ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ
Изучение курса завершается экзаменом. Обязательным условием допуска студента к
экзамену является сдача защита расчетно-графических работ, сдача контрольной работы.
8. Рекомендуемая литература.
Основная
1. Попов Г.И. Биомеханика : Учебник для студ. высш. учеб. заведений.-М.: Изд. центр
«Академия», 2005.- 256 с.
2. Дубровский В.И.,Федорова В.Н. Биомеханика : Учебник для сред. и высш.учебн.
заведений.-М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС,2003,- 672 с
3. Бочаров А. Ф. ,Иванова Г. ,П. , Муравьев В. ,П. Биомеханика . Учебное пособие.
Санк –Петербург., 2000 .
Дополнительная
1. Донской Д.Д. Строение действия (биомеханическое обоснование строения
спортивного действия и его совершенствования): Учебно-методическое пособие для
студентов физкультурных вузов и тренеров. - М.: РГАФК, 1995.
2. Донской Д.Д., Зайцева Л.С., Каймин М.А. Расчетно-графические работы по
биомеханике: Методические разработки для студентов ГЦОЛИФКа. - М.:
ГЦОЛИФК, 1986.
3. Бочаров А.Ф. , Иванова Г. П. ,Муравьев В. П. Биомеханика. Учебное пособие .
Санкт – Петербург. ,2000 .
З. Зациорский В.М. Введение (предмет и история биомеханики): Лекция для
студентов ГЦОЛИФКа. - М.: ГЦОЛИФК, 1990.
4. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного
аппарата человека. - М.: ФиС, 1982.
5. Зациорский В.М., Алешинский С.Ю., Якунин Н.А. Биомеханические основы
выносливости. -М.: ФиС, 1982.
6. Коренберг В.Б. Спортивная биомеханика: Словарь-справочник. Часть I ,II
Биомеханическая система. Моторика и ее развитие. Технические средства и
измерения».-Малаховка, 1999.
7. Лукунина Е.А., Шалманов А.А. Сохранение положения тела человека в
условиях отсутствия внешних возмущающих воздействий : Методические
38
разработки для слушателей ФУС и студентов. - М.: РГАФК, 2000.
8. Сучилин Н.Г., Савельев В.С., Попов Г.И. Оптико-электронные методы из мерения
движений человека. - М.: Физкультура, образование, наука, 2000.
9. Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений. - М.: Просвещение,
1989.
10. Шалманов Ал.А., Шалманов Ан.А. Основные механизмы взаимодействия
с опорой в прыжковых упражнениях: Метод, рекомендации для слушателей
Высшей школы тренеров, факультетов усовершенствования и повышения
квалификации .- М. , 1990.
39
Ф.И.О.
1. Белоусов Юрий
Михайлович
2. Бутакова Ангелина
Александровна
3. Буторов Андрей
Николаевич
4. Варнаков Олег Андреевич
5. Грачева Лариса
Михайловна
6. Долотова Ирина
Валерьевна
7. Кабаева Светлана
Александровна
8. Кавалев Станислав
Геннадьевич
9. Колгин Валерий
Анатольевич
10. Кривенков Максим
Юрьевич
11. Крутикова Наталья
Витальевна
12. Кузьменко Ольга
Андреевна
13. Леонтьева Анна Валерьевна
14. Лисконог Роман
Александрович
15. Ляднов Александр
Владимирович
16. Ляднова Ольга
Владимировна
17. Маппаров Леонид
Григорьевич
18. Мурашкина Татьяна
Викторовна
19. Необъявляющий Павел
Александрович
20. Орлова Екатерина
Александровна
21. Панина Екатерина
Николаевна
22. Рыков Денис Валерьевич
23. Сахиуллин Руслан
Альфритович
24. Соколов Дмитрий
Сергеевич
25. Степанов Павел
Альбертович
26. Титов Вячеслав Валерьевич
27. Ус Валерий Геннадьевич
28. Царегородцев Михаил
Геннадьевич
29. Чемезова Ольга Васильевна
30. Шенаева Наталья
Михайловна
31. Ширяев Денис
Александрович
Расчетно-графическая работа №1№2
Расчетнографическая
работа №3
Кинограммы
1
Кинограммы
32
Кадры
1-12
32
13-24
2
32
10-22
3
32
7-19
4
32
15-27
5
31
1-12
6
31
5-17
7
31
10-22
8
31
15-27
9
31
20-32
10
31
12-24
1
29
5-17
2
29
29
10-22
15-27
3
4
29
14-26
5
29
24-36
6
32
5-17
7
32
13-25
8
32
24-36
9
31
12-24
10
31
18-30
11
31
29
20-32
7-19
5
7
29
13-24
9
29
8-20
11
31
29
29
15-27
1-12
13-24
3
7
4
29
29
24-36
4-16
5
2
31
1-12
4
40