Біомеханічний аналіз Кінематичні показники рухів людини. Інерційні характеристики тіла

Що таке біомеханіка?

Назва включає грецькі слова bios - життя і mexane - механізм, важіль. На відміну від традиційної механіки, в якій розглядається рух та взаємодія предметів, біомеханіка це наука, яка вивчає та аналізує багатогранні та різнобічні рухи живих істот. У фітнесі, та й у всіх видах спорту, особливо рухливих, біомеханіка розглядається і використовується як базова наука і має велике значення. Основу біомеханіки становлять фізіологія, геометрія, математика, анатомія та фізика у розділі механіки. Не менше біомеханіка пов'язана з психологією та біохімією. Усі варіанти взаємодії прикладних наук корисні та приносять відчутну користь.

Біомеханічна м'язова робота

Робота будь-якого м'яза людського опорно-рухового апарату заснована на вмінні та можливості м'язів скорочуватися. У момент м'язового скорочення сам м'яз коротшає, а обидві точки кріплення до кісток зближуються одна щодо іншої. Рухлива точка Insertion починає наближатися до початкової нерухомої точки кріплення Origin, так здійснюється рух даної кінцівки.

Якщо застосувати цю якість і властивість м'язової матерії до області фітнесу, відкривається можливість виконання певної механічної роботи (підйом штанги, переміщення кінцівки з гантелей), прикладаючи різний ступінь м'язового зусилля. М'язова сила в даному випадку буде визначатися площею перерізу м'язових волокон, або кажучи простою мовоюплощею розрізу м'яза у поперечнику. Розмір м'язового скорочення визначено завдовжки м'язового волокна. З'єднання кісток та взаємодія з м'язовими групами влаштовано у формі механічного важеля, що дозволяє виконувати найпростішу роботуз підняття та пересування предметів.

Механіка вчить нас, що що далі від осі буде прикладена сила, то вище ккд, бо завдяки великому плечу важеля роботу можна виконати з меншими зусиллями. Так і в біомеханіці — якщо м'яз кріпиться далі від опорної точки, тим вигідніше буде використано її силу. П.Ф. Лесгафт у цьому сенсі кваліфікував м'язи на сильні, що мають кріплення далі від опорної точки і швидкі або спритні, що мають точку кріплення поблизу опори.

М'язовий рух завжди проводиться у двох протилежних напрямках. З цієї причини для виконання рухового процесу навколо однієї опорної точки потрібна наявність двох м'язів на протилежних сторонах одна від одної. Напрями руху в біомеханіці теж отримали свої визначення: згинання та розгинання, приведення та відведення, горизонтальне приведення та горизонтальне відведення, ротація медіальна та ротація латеральна.

М'яз, що викликає момент руху при скороченні та приймає на себе основне навантаження, називається агоністом – Prime mover. Кожне скорочення м'язу-агоніста призводить до повного розслаблення протилежного їй м'яза-антагоніста. Якщо ми виконуємо згинання в лікті, агоністом буде згинач ліктя - біцепс, а антагоністом в цей момент буде розгинач - трицепс. Після закінчення руху обидва м'язи врівноважуватимуть один одного, перебуваючи в трохи розтягнутому стані. Це називається м'язовим тонусом. М'язи, що допомагають виконувати рух м'язу-агоністу і діють в одному з ним напрямі, але зазнають меншого навантаження і меншого ступеня скорочення називаються синергістами. М'язи, що забезпечують стійкість та рівновагу певному суглобу при виконанні руху, називаються фіксаторами. Крім фіксаторів значну роль у тренувальному процесі виконують м'язи стабілізатори, які працюють як елементи рівноваги тіла при зміщенні центру тяжкості та збільшенні загальної силового навантаження. Крім того, м'язи стабілізатори беруть участь у повсякденному житті людини в забезпеченні рівноважного розташування частин тіла відносно один одного поза силовим тренуванням.

У будь-який момент руху кістки утворюють механічні важелі, слідуючи за м'язовими командами.

Біомеханіка виділяє три види біомеханічних важелів:

• важіль 1 роду, де точки застосування сили розташовані з протилежних сторін від осі;
• важіль 2 роду, де точки докладання сили розташовуються по одну сторону від осі, але на різній від неї відстані, тому тут застосовні два види важеля, умовно звані важіль сили і важіль швидкості.

Розглянемо види важелів докладніше:

Важель 1 роду

У біомеханіці він називається "важелем рівноваги". Оскільки точка опори розташована між двома точками сили, важіль ще називають «двоплечим». Такий важіль нам демонструє з'єднання хребта та черепної коробки. Якщо крутний момент сили, що діє на потиличну частину черепа дорівнює крутному моменту сили тяжіння, що діє на передню частину черепа, і вони мають однакове плече важеля, досягається рівновага. Нам зручно, ми не помічаємо різноспрямованої дії, і м'язи не напружені.

Важель 2 роду

У біомеханіці він поділяється на два види. Назва та дія цього важеля залежать від місця розташування програми навантаження, але у важелів обох видів точка докладання сили точка додатка опору знаходяться по одну сторону від точки опори, тому обидва важелі є «одноплечими». Важіль сили утворюється за умови, що довжина плеча докладання сили м'язів довша за плече докладання сили тяжкості (опору). В якості наочного прикладуможна продемонструвати людську стопу. Оссю обертання тут є головки плюсневих кісток, кістка п'яти служить точкою докладання сили, а тяжкість тіла утворює опір в гомілковостопному суглобі. Тут має місце виграш у силі, за рахунок більш довгого плеча докладання сили та програш у швидкості. Важель швидкості має більш коротке плече застосування м'язової сили, ніж плече сили протидії (сили тяжіння). Прикладом може бути робота м'язів згиначів у ліктьовому суглобі. Біцепс кріпиться поблизу точки обертання (ліктьовий суглоб) і з таким коротким плечем необхідна додаткова сила м'яза згинач. Тут має місце виграш у швидкості та ході руху, але програш у силі. Можна зробити висновок, що чим ближче від місця опори кріпиться м'яз, тим коротше буде плече важеля, і тим значнішим буде програш у силі.

При поєднанні двох кісткових пар утворюється біокінетична пара, характер руху в якій визначається будовою кісткового зчленування (суглоба), роботою м'язів, сухожиль і зв'язок. Рухливість у суглобі може залежати від численних факторів: статі, віку, генетичної будови, стану центральної нервової системи.

Щоб оптимально і правильно прийняти вихідне становища до виконання вправ необхідно безпосередньо керуватися знанням законів важелів першого і другого типів. Якщо змінимо положення кінцівки чи тулуба, то своєю чергою певним чином зміниться довжина плеча важеля кінцівки чи тулуба. У будь-якому випадку завжди вихідне положення вибирається таким чином, щоб початковий період тренування супроводжувався менш навантажувальними положеннями кінцівок та корпусу. Надалі, залежно від стану та форми тренується, можна поступово збільшувати довжину плеча важеля, для посилення на певну м'язову групу. Збільшення сили протидії одночасно з подовженням плеча важеля, у свою чергу, ще більше акцентує увагу на зміцненні сили конкретної м'язової групи або одного м'яза.

Для здійснення технічно грамотного руху в момент виконання вправи необхідно і важливо знати, в якому напрямку працює суглоб, що з'єднує активну м'язову групу. Тут нам необхідно знову звернутися до анатомічних площин. Види та опис осей та площин дано у розділі кінезіології. Види та назви суглобів ви можете знайти у розділі анатомії. Опорно-руховий апарат людини є різноманітними кістковими зчленуваннями, з'єднаними один з одним за допомогою суглобів. Тіло людини може вільно переміщатися у шести напрямах: вперед і назад, вправо та вліво, вгору та вниз. Певна класифікація суглобів дозволяє рух у цих напрямах.

Суглоби тривісні— це рухливі суглоби, вони вільно забезпечують рух у трьох напрямках. Прикладом служать: з'єднання черепа та хребта, міжхребцевих дисків, плечові суглоби, променевий та тазостегновий. Подібні суглоби мають кулясту форму. Рухи у цих суглобах відбуваються у сагітальній, корональній та трансверсальній площинах. У цих суглобах тренується має можливість виконувати всі види рухів: згинання та розгинання, приведення та відведення, горизонтальне приведення та відведення, медіальну та латеральну ротацію.

Суглоби двовісні- Забезпечують рух у двох напрямках, менш рухливі. Вони мають форму еліпса чи сідла. Рухи у цих суглобах відбуваються у сагітальній та корональній площинах. Прикладом служать суглоби пальців рук, променево-зап'ястковий суглоб. Тут можливі згинання та розгинання, приведення та відведення.

Суглоби одновісні- Забезпечують односпрямований рух. Вони мають форму циліндрів та блоків. Прикладом служать плече ліктьовий, променевий, колінний, гомілковостопний суглоби. Рухи можливі в сагітальній площині і це згинання та розгинання. У променевому суглобі можлива ротація латеральна (супінація) та ротація медіальна (пронація).

Незважаючи на те, що багато великих м'язів розглядаються в анатомії як єдине ціле, різні частини та відділи великих м'язівможуть здійснювати неоднакові рухи. У згинанні плеча, наприклад, бере участь Deltoid Anterior, у відведенні плеча Middle Deltoid, а у розгинанні Deltoid Posterior. Дані знання є основою для складання індивідуальної програми тренувань, яку інструктор чи тренер готує для того, хто тренується. Це дозволяє грамотно здійснити підбір необхідних вправ для на конкретну м'яз чи м'язову групу.

Залежно від цього, яке вихідне становище приймає тренується, виконання певного вправи може ускладнюватися чи полегшуватися. Тому загальна ефективність тренування залежить від вихідного становища у виконанні вправи. У фітнесі ми застосовуємо такі вихідні положення: положення лежачи - найпростіше і легке, положення сидячи - менш легке і положення стоячи з малою площею опори і тому досить складне для утримання рівноваги.

Для згладжування розбалансування у положеннях тіла з нестійкою рівновагою використовуються упори. Дуже поширеним є упор лежачи. Це закритий кінематичний ланцюг, оскільки всі частини тіла замкнуті. Стійкість і рівновага мають досить високий рівень, центр тяжіння розташований низько, площа опори велика.

Для прикладу верхньої опори можуть бути виси. Віси також вважаються досить стійкими. Тіло людини відчуває силу розтягування під вагою власної ваги. Руки прямі та стикаються з опорою у фіксованому положенні. Віс є силовою вправою вже сам собою. Підтягування на перекладині є складною силовою вправою, яку може виконати лише підготовлений спортсмен із сильно розвиненими м'язами верхнього пояса та верхніх кінцівок. У такому положенні будь-яка рухова активність є складною, тому можна використовувати опору для ніг.

Ходьба- Повсякденна рухова активність людини. Це поперемінний рух ніг. Одна нога служить опорою тоді, коли інша перебуває у повітрі і рухається вперед. Ноги по черзі змінюють одна одну, змінюючи послідовно опорну фазу на рухову.

Біг- Швидкі циклічні кроки, що вимагають від опорно-рухового апарату досить великих енерговитрат, напруги центральної нервової системи, хорошої фізичної форми. Вимірюється довжиною кроку, швидкістю бігу та тривалістю тимчасового проміжку.

Присідання- Виконуються м'язами нижніх кінцівок. Площа опори досить мала, рівновага не має достатньої стійкості. Під час опори руками виконання присідань значно полегшується. Чим присідання глибші, тим вони важчі. Ускладнення вправ здійснюється за рахунок темпу та числа присідань, можливе додаткове обтяження на плечі.

Стрибки- Це послідовні відштовхування тіла від площі опори. Головну роботу виконують м'язи нижніх кінцівок, м'язи тулуба та рук беруть участь у русі, забезпечуючи допоміжну функцію.

Біомеханіка-наука, що вивчає різні аспекти функціонування біологічних тканин, органів та систем на основі методів теоретичної та експериментальної механіки. Роль біомеханічних досліджень у реабілітації хворих на руховими порушеннямивизначається тим, що ці дослідження дозволяють суттєво розширити уявлення про характер та ступінь ураження опорно-рухового апарату, забезпечити об'єктивний контроль за процесами відновлення.
Формально гоніометрія та динамо-метрія, описані в розділі 2.2.1, також належать до методів біомеханіки; ці методи дозволяють реєструвати якийсь один параметр руху (кут, силу), їх застосування доступне будь-якому реабілітологу і не потребує наявності в реабілітаційній установі біомеханічної лабораторії та спеціально навченого персоналу. Найчастіше під біомеханічним обстеженням мають на увазі більш складне, комплексне вивчення функцій, що потребує спеціальної апаратури та програмних комплексів. Таке обстеження є досить дорогим, воно зазвичай проводиться у великих реабілітаційних центрах, оснащених сучасною апаратурою і нерідко виконують не тільки практичні, а й науково-дослідні функції. Стосовно хворих з локомоторними порушеннями найчастіше проводяться біомеханічні дослідження, що стосуються ходи, підтримки вертикальної пози, оцінки деформації хребта.

2.4.3.1. Дослідження ходи

Ходьба людини є складним довільним актом, в якому задіяні різні рівні нервової системи, м'язи, зв'язки, кістково-суглобовий апарат. Характер ходи визначають шість основних детермінант, до яких належать:
1. Обертання таза.
2. Нахил тазу (рух Тренделенбурга).
3. Згинання у колінному суглобі при опорному періоді.
4. Механізм флексії та екстензії гомілковостопного суглоба.
5. Ротація колінного, гомілковостопного суглобів.
6. Латеральне розташування тазу.
У нормі організація ходьби забезпечує найплавніший рух загального центрутяжкості тіла. Так, 1-4 та 6-та детермінанти спрямовані на обмеження вертикальних переміщень (прискорень) загального центру тяжкості. П'ята детермінанта спрямована зменшення бічних переміщень загального центру тяжкості. При патології опорно-рухового апарату чи нервової системи часто спостерігаються порушення ходи [Фарбер Б.С. та співавт. 1995, Скворцов Д.В., 1996, Корнілов та співавт. 1997, Gage JR. 1991].
При біомеханічному аналізі ходи використовують такі поняття (рис. 2.48):
Цикл кроку - час від початку контакту з опорою даної ноги до такого контакту цієї ж ногою. Цикл кроку для цієї ноги складається з періоду опори та періоду перенесення.
Період перенесення – час відсутності контакту ноги з опорною площиною.
Двоопорний період - час, коли обидві ноги стосуються опорної площини.
Частота кроку – число одиничних кроків за одиницю часу.
Застосування даних понять має на увазі, що цикл кроку трохи змінюється протягом обстеження [Янсон Х.Я., 1975, Smidt C.L., 1985, Perry J., 1992].
Оцінку ходи у хворого необхідно починати з повного клінічного анамнезу, зібраного у пацієнта, а також з розпитування родичів та персоналу, що доглядає. Далі слідує детальний огляд хворого. При цьому особливу увагуслід звернути на стан м'язів, рухливість суглобів, цілісність скелета. Потім виконується біомеханічний аналіз ходи.
Залежно від ступеня патологічного процесу, конкретних завдань обстеження та, нарешті, від наявності спеціальних технічних засобів для оцінки характеру ходи, аналіз може проводитись із залученням спеціального обладнання або без нього.
Наступним етапом є формування гіпотези про причини, що викликають аномальну ходу. Перевірка гіпотези може вимагати використання інших методів фізіологічних дослідженьнаприклад, голчастої електроміографії або ортостатичної проби. У ряді випадків ефективною буває спроба модифікувати ходу обстежуваного. З цією метою можна використовувати спеціальне ортопедичне взуття чи ортези.

Проведення аналізу ходи без залучення спеціальних технічних засобів включає візуальне вивчення ходьби пацієнта (15-20 кроків). Слід звернути увагу на довжину кроку, ширину постановки стоп, руху рук та корпусу обстежуваного. Необхідно з'ясувати як швидко втомлюється пацієнт при тривалій ходьбі, чи виникають у нього болючі відчуття, місця їх локалізації.
Результатом такого аналізу може бути словесний опис характеру ходьби та оцінка його за трибальною системою:
1) нормальна;
2) задовільна;
3) незадовільна.
Нижче дано візуальну характеристику ходи при деяких видах ураження опорно-рухового апарату.
Геміплегія після інсульту або черепно-мозкової травми характеризується відведенням паретичної ноги убік, паретична рука зігнута у лікті та приведена до тулуба. Двостороннє ураження пірамідної системи (наприклад, при розсіяному склерозі) призводить до того, що хворий ходить дрібними кроками, насилу відриваючи ноги від підлоги і зачіпаючи його пальцями стоп. Ураження мозочка призводять до різкого відхилення тулуба назад при кожному кроці. Парез малогомілкової групи м'язів призводить до високому підняттюураженої ноги при ходьбі, її різкого викидання вперед, шльопанням стопою по опорній поверхні. Парез м'язів тазового пояса (наприклад, при міопатії або наслідках поліомієліту) характеризується так званою качиною ходою. Корпус у своїй робить значні коливання у передній площині.
Проведення кількісного аналізу ходи потребує залучення спеціального устаткування. Такі обстеження, як правило, проводяться у спеціальних лабораторіях. Слід зазначити, що у Останніми рокамирозробляється дедалі більше щодо дешевих комп'ютеризованих комплексів, які дозволяють швидко зареєструвати та обробити велика кількістьпараметрів, що характеризують якість ходьби
У цьому випадку аналіз ходи включає:
а) кінематичне вивчення рухів кінцівок корпусу та голови,
б) аналіз сил реакції опори та вивчення характеру тиску різних ділянок стопи при ходьбі,
в) визначення внутрішньосуглобових та м'язових сил у різних моментах циклу кроку.
Кінематичне вивчення рухів включає реєстрацію та аналіз переміщення, швидкості, прискорення, різкості різних ділянок тіла (гомілки, стегна, стопи, таза, плечового пояса, голови) у трьох площинах. При цьому зазвичай рухи конкретних сегментів асоціюють із рухами конкретних точок. Для реєстрації кінематичних параметрів використовують спеціальні відеосистеми, які з допомогою кількох відеокамер реєструють різні моменти рухів. Рухи суглобів можуть реєструватися також за допомогою гоніометрів, укріплених на суглобах кінцівок або акселерометрів, встановлених на нижніх або верхніх кінцівках, голову. На рис. 2.49 наведено графіки руху в суглобах нижньої кінцівки під час ходьби.
Нижче наведено деякі терміни, які використовуються при кінематичному аналізі ходи.
Гоніометрія – реєстрація кутових рухів у суглобах кінцівок.

Іхнографія – реєстрація та аналіз просторових характеристик ходьби. При обстеженні кожної ноги визначають довжину кроку, кут розвороту стоп, ширину кроку.
Подографія - методика реєстрації та аналізу часових характеристик кроку. Зазвичай використовують методику реєстрації кількох незалежних параметрів, що характеризують ходьбу: час початку контакту п'яти. правої ноги, час початку носочного контакту правої ноги, час закінчення контакту п'яти правої ноги, час закінчення носочного контакту правої ноги, час переносу правої ноги (нога не стосується опори). Для лівої ноги визначать аналогічні величини. Також реєструють час, що характеризує різницю між аналогічними моментами контакту стоп правої та лівої ноги. Якщо цикл кроку значно змінюється протягом обстеження, визначають цикл кроку, період переносу, двоопорний період, цикл кроку, частоту кроку.
Аналіз сил реакцій опори здійснюють за допомогою спеціальних силових платформ, вмонтованих у підлогу, на які настає обстежуваний при ходьбі. Розрізняють поздовжню, поперечну та вертикальну складові реакції опори для кожної ноги. Характер тиску різних ділянок стопи вивчають за допомогою спеціальних устілок, забезпечених барорецепторами. Устілки встановлюють у взуття обстежуваного. Інформація про тиск на рецептори передається на персональний комп'ютер та обробляється за спеціальним алгоритмом.
Визначення внутрішньосуглобових сил відбувається з урахуванням рішення зворотної завдання механіки. Математично вирішуються рівняння, що пов'язують масинерційні параметри сегментів тіла, реакції опори та сили, що виникають на іраницях суглобових поверхонь. М'язові зусилля обчислюються аналогічно.

У таблиці 2.9 наведено деякі аномалії ходи, що виявляються за допомогою біомеханічного обстеження, із зазначенням можливих причин їх виникнення.

Таблиця 2.9
Загальні аномалії ходи, їх можливі причини та діагностичні докази по Winter, 1985)

2.4.3.1. Дослідження стійкості вертикальної пози

Під вертикальною позою розуміють таке положення тіла людини у просторі, у якому взаємодія його з опорною поверхнею під впливом сили гравітації здійснюється лише у вигляді нижніх кінцівок. Під стійкістю вертикальної пози розуміють здатність людини протистояти обуренням. Позу вважають стійкою, якщо за малих збурень відхилення стану рівноваги теж малі.
Підтримка вертикальної пози є результатом взаємодії багатьох процесів, об'єднаних в єдину функціональну систему, де домінуюча і регулююча роль належить центральній нервовій системі, а виконавча - опорно-рухової системи (ОДС) [Анохін П.К., 1964]. Здатність підтримувати вертикальне положення є тому одним з найважливіших показників, що визначають функціональний стан ОДС. Вивчення цієї здатності дозволяє кількісно оцінювати компенсаторні явища при травмах і захворюваннях ОДС; дослідженням, що дозволяє робити кількісні висновки про функціональний стан ОДС пацієнта, а іноді й сприяти проведенню експертизи працездатності [Гурфінкель B.C., 1961].
Існує два підходи до оцінки стійкості вертикальної (ортоградної) пози. Перший ґрунтується на аналізі динамічних рівнянь, що описують її конкретну модель. Однак практичне використання результатів модельних уявлень у повсякденній медичній практиці утруднене. Це з тим, що з біомеханічної погляду тіло людини, що стоїтьє багатоланковий перевернутий маятник. Стійкість його забезпечується активною дієюмускулатури, керованої центральними та рефлекторними механізмами. Число ступенів свободи такої системи велике, а кількісні параметри її зазнають значних змін як в одного, так і в різних людейособливо при патології.
Другий підхід передбачає вивчення за допомогою спеціальних пристроїв певних параметрів, що характеризують процес стояння, та аналіз їх зміни при зовнішніх та внутрішніх впливах на людину [Гурфінкель B.C. та співавт., 1965, Фельдман А.Г., 1979]. Цей підхід лежить в основі методик стабілізації, кефалографії та ін.
Методика стабілізації вперше була описана в 1952 Є.Б.Бабським і колегами. Ця методика полягає в реєстрації та аналізі параметрів, що характеризують рух горизонтальної проекції загального центру маси (ОЦМ) людини, що стоїть. Тіло людини, що стоїть, безперервно здійснює коливальні рухи. Одним із перших їх досліджував Romberg М.М. у 1851 р., він же перший звернув увагу на відмінність коливань тіла здорової людини та неврологічних хворих. Рухи тіла за підтримки вертикальної пози відбивають різні механізми управління м'язової активністю. Основним параметром, за яким відбувається регулювання м'язової активностіє переміщення загального центру маси людини. Стабілізація положення ОЦМ здійснюється за рахунок стабілізації корпусу, яка, у свою чергу, забезпечується на основі переробки інформації про положення та переміщення його у просторі. Отримання такої інформації забезпечується зоровим, вестибулярним, пропріоцептивним апаратами.
Для реєстрації руху ОЦМ використовується спеціальний пристрій – стабілограф. Він складається з опорної платформи, закріпленої на основі за допомогою чутливих елементів. При обстеженні випробуваний стоїть на опорній платформі, у своїй чутливі елементи реєструють опорні реакції ніг людини. Слід зазначити, що чутливі елементи реєструють не переміщення ОЦМ, а складнішу характеристику руху [Гурфинкель Е.В., 1974]. Так, у натуральній стабілограмі низькочастотний сигнал визначає переміщення ОЦМ, а високочастотні складові відображають прискорення ОЦМ. У зв'язку з цим стабілізатори можуть давати помилку у вимірі переміщення в горизонтальній проекції ОЦМ, яку потрібно враховувати для кожного конкретного апарату, щоб уникнути неправильного тлумачення результатів обстеження.
Існує багато моделей стабілізаторів. Серійно випускають їх фірми KISTLER, BERTEC, ANIMA, АМП, ОКБ Ритм. На рис. 2.50 показано зовнішній вигляд комп'ютеризованого стабілізатора. Зазвичай визначають такі характеристикистабілограми: середній модуль

переміщення ОЦМ, амплітуда та середня амплітуда цього переміщення. Досліджують також діапазон коливань ОЦМ, який у нормі досить широкий. На стабілограмі виділяються такі коливання ОЦМ: (1) повільні коливання з частотою 1-3 коливання на хвилину та амплітудою понад 10 мм; (2) основні коливання з частотою 23-25 ​​за хвилину та амплітудою 3,3-3,5 мм; (3) малі коливання з частотою 33-35 за хвилину та амплітудою до 1 мм; (4) дуже повільні коливання частотою 4-5 на годину. [Агаян Г.Ц., 1979, 1981, 1989; Гурфінкель B.C. та співавт., 1961].
Г.Ц.Агаян для опіки стабілограми, крім того, застосовував метод інтегральних оцінок та визначав динамічні характеристики вектора, що описує рухи ОЦМ (точніше - опорних реакцій) - годографічний метод. З розвитком технічної бази для обробки та аналізу результатів стабілізаційного обстеження все ширше застосовуються спектральні методи.
Методика стабілізації на даний момент безсумнівно є найбільш поширеною та популярною методикою, яка використовується при вивченні вертикальної пози. Це насамперед пояснюється тим, що стабілограма є інтегративним показником, що характеризує стійкість вертикальної пози. Однак, фактично один і той самий рух ОЦМ людини може бути реалізований при різних коливаннях частин його тіла. Тому використовують також методи реєстрації рухів різних частин тіла, вкладених у підтримку вертикальної пози.
Методика кефалографії – запис та аналіз рухів голови при стоянні; докладно описана Ю.М.Уфляндом. Кефалограф його конструкції дозволяє вести одночасний запис коливань голови у фронтальній та сагітальній площинах. S. Gomez, D. Lush 11990] запропонували модифіковану методику, при якій рух голови реєструється за допомогою карданової передачі та джойстика мікрокомп'ютера. Програмно обчислюється середній напрям коливань та його швидкість, будується тривимірна діаграма ймовірності знаходження голови у зонах горизонтальної площині.
Слід враховувати, що зміцнення до голови різних реєстраторів значною мірою порушує природність стану, а рух голови щодо тулуба спотворюють справжню картину коливань корпусу, спрямованих на підтримку вертикальної пози. Реєстрація рухів корпусу тому вважається більш інформативним способом визначення стійкості вертикальної пози (порівняно з кефалографією).
Реєстрація рухів корпусу людини під час стояння здійснюється за допомогою п'єзоакселерометрів ПАМТ [Антонець В.А. та співавт., 1986], встановлених на дорсальній поверхні крижів (методика аксемрометричної стабілографії, рис. 2.51). Ця методика має низку модифікацій та досить широко застосовується у клінічній практиці [Смирнов Г.В., 1992].
З розвитком науково-технічного прогресу з'явилися складні стерео-кінометричні установки для реєстрації рухів людини, наприклад ELITE, SELSPOT, OXFORD METRIC. Їхня робота заснована на реєстрації руху спеціальних маркерів, встановлених на тілі людини за допомогою кількох швидкісних кінокамер. При цьому отримані дані обробляють комп'ютер.
Широко застосовуються методи визначення стійкості, у яких людини впливають зовнішні обурення. Це можуть бути коливання або

руху опорної поверхні, силові впливи на корпус обстежуваного, вібраційна стимуляція м'язів, подразнення зорового та вестибулярного аналізатора. Так, комплекси Equitest u Balans Master (фірма NeuroCom Int) містять стабілізатор з рухомою основою та систему візуальної стимуляції. Обстеження цих комплексах дозволяє оцінити роботу зорового, вестибулярного, проприоцептивного апарату у процесі підтримки пози.
Різні зміни у зоровому просторі викликають зменшення стійкості стояння і можуть викликати падіння обстежуваного. Закривання очей здорового обстежуваного призводить до збільшення спектральної потужності фронтальних та сагітальних коливань стабілограми та зсуву її максимуму з 0,2 Гц на 0,6 Гц.
Зміни у вестибулярному апараті також значно порушують забезпечення вертикальної пози і проявляються у зміні характеру стабілограми та рухів корпусу, спрямованих на підтримку вертикальної пози.
У забезпеченні вертикальної рівноваги людини істотну роль грають різні синергії. Виявлено синфазні з дихальними рухами коливання у шийному відділі хребта, колінному, тазостегновому суглобах. Тому дихальні екскурсії, безсумнівно пов'язані з переміщенням маси, мало впливають на стабилограмму. Різні захворювання можуть призводити до руйнування дихальної синергії. Так, наприклад, у хворих з пухлиною задньої черепної ямки руху в кульшовому та «тулубовому» суглобах вже не є протифазними, як у здорових людей. Необхідно відзначити, що у будь-якого індивідуума в певних умовах існують характерні синергії, що забезпечують ортоградну позу [Ельнер AM., 1975, Smirgov G, 1992].
Часто однією з перших ознак захворювання є порушення нормальної симетрії функціональних параметрів організму. Наявність ж компенсаторних явищ та ефективність лікувальних заходівможна оцінити зменшення асиметрії [Брагіна Н.М., Доброхотова Т.А., 1988, Грінштейн Е.Я., 1985].
Для опису особливості у підтримці ортоградної пози використовується поняття - «індивідуальний профіль стійкості вертикальної пози» [Смирнов Г.В.1994]. Індивідуальний профіль стійкості є співвідношення основних біомеханічних параметрів, що характеризують підтримку вертикальної пози на момент обстеження.
Для опису загальних закономірностей щодо забезпечення стійкості вертикальної пози різних контингентів обстежуваних (клінічно здорових людей, хворих з певним видом патології) застосовують поняття «груповий профіль стійкості вертикальної пози». Груповий профіль стійкості здорових має такі особливості:
При двоопорному стоянні середній модуль переміщення горизонтальної проекції ОЦМ у фронтальному напрямку більше в 1,5 рази, ніж у сагіттальному, середній модуль прискорення горизонтальної проекції ОЦМ у фронтальному напрямку трохи більше, ніж у сагіттальному. Середній модуль переміщення крижів у фронтальному та сагіттальному напрямках більший у 2 рази, ніж переміщення ОЦМ. Середній модуль переміщення крижів у фронтальному напрямку більше в 1,3 рази, ніж у сагіттальному. Середній модуль прискорення крижів у сагіттальному та фронтальному напрямках більший у 5-6 разів, ніж прискорення ОЦМ. Виявлено високу симетричність опороздатності ніг при двоопорному стоянні (коефіцієнт асиметрії близький до 1).
При одноопорному стоянні середній модуль переміщення та прискорення горизонтальній поверхніОЦМ у сагіттальному напрямі трохи більше, ніж у фронтальному. Асиметрія нижніх кінцівок при стабілізаторних обстеженнях незначна (за переміщенням у фронтальному напрямку - 1,35, сагітальному - 1,15, прискорення відповідно 1,20 і 1,25). Коефіцієнти асиметрії переміщень крижів при одноопорному стоянні у фронтальному напрямку 1,5, сагіттальному 1,7. Середній модуль прискорення області крижів у фронтальному та сагіттальному напрямках не відрізняються. Коефіцієнти їх асиметрії при стоянні на одній нозі порівняно з величиною при стоянні на іншій нозі становлять 1,3.
У спектрі прискорення області дорсальної поверхні крижів при двоопорному стоянні можна виділити три характерні області. Перша область сягає 3 Гц: у ній зосереджено 1/3 потужності спектра, області від 3 Гц до 12 Гц - 1/2 потужності. В області вище 12 Гц – 1/6 потужності. Загалом потужність спектра в сагіттальному напрямі менша, ніж у фронтальному. При одноопорному стоянні розподіл потужності діапазонів зберігається, проте, загалом, збільшується потужність спектра прискорення в сагиттальном напрямі. Коефіцієнти асиметрії за одноопорного стояння 1,2-1,4. Максимальні амплітуди спектра в різних діапазонах мають більшу варіабельність як при двоопорному, так і при одноопорному стоянні, тому їхня величина не може бути діагностичною ознакою.
Патологія опорно-рухового апарату можуть суттєво впливати на характер підтримки вертикальної пози; конкретні дані будуть представлені під час розгляду окремих захворювань (частина 2-я).

2.4.3.1. Топографічна оцінка деформацій хребта

Для виявлення різних деформацій хребта застосовується топографія спини – оптичний метод вимірювання форми поверхні спини. До основних переваг методу відносяться абсолютна нешкідливість, можливість отримання кількісних об'єктивних даних, представлених у наочній формі. В даний час випускаються різні топографічні системи [Тсгпег-Smith A.R., 1983; Drerup Ст, Hierholzer Е., 1994; Vatagai Т., Idesawa М., 1981]. У нашій країні найбільшого поширення набула система КОМОТ, розроблена в Новосибірському НДІ травматології та ортопедії. Система використовує комп'ютерно-орієнтований метод проекції смуг (на спину обстежуваного за допомогою діапроектора проектується паралельний ряд смуг). Це дозволяє інформацію про вимірювану форму поверхні спини перетворити на уніфіковане оптичне зображення.
З аналізу топографічної картини визначають кут нахилу таза, кути, відповідні орієнтації плечового пояса, кути повороту остистих відростків щодо серединної лінії спини, кут розкриття кифоза, кут розкриття лордоза, об'ємні асиметрії тощо. На рис. 2.52 наведено вихідну форму топограми поверхні спини з деформацією грудо-поперекового відділу хребта з графічним аналізом профілів довільних вертикальних та горизонтальних перерізів обстежуваної поверхні, що вибираються інтерактивно на топограмі. Топограма представляє повний графічний опис рельєфу поверхні спини у вигляді ізолінії (лінії рівного рівня) і забезпечує наочне уявлення про характер деформацій. Для детального кількісного аналізу використовуються латеральне та сагітальне подання топограм.
Кількісний опис деформації хребетного стовпау передній площині. Графік «Поворот» визначає кут повороту в горизонтальній площині ділянки поверхні тулуба поблизу лінії остистих відростків хребетного стовпа в градусах. Графік «Об'єм» описує середню різницю висоти в мм горизонтальних перерізів лівої та правої половини тулуба. На рис. 2.53 представлено латеральний аналіз поверхні спини пацієнта з S-подібною сколілтичною деформацією. Топографічні ознаки патології: перекіс таза вправо 5,7 °, відхилення лінії остистих відростків хребетного стовпа грудного відділу вліво з максимумом 7,7 мм, поперекового відділу вправо з максимумом 8,6 мм, відхилення тулуба вправо 3,0 °, ротаційний компонент у груду -поперековому відділі з максимумом 24,0° на рівні Thn, що збігається з поворотом асиметрія об'єму праворуч на тому ж рівні з максимумом, рівним 15,9 мм.
Кількісний опис деформації хребетного стовпа у сагітальній площині (рис. 2.54). Приклад кругло-

увігнутої спини з посиленим лордозом (LAN=46,9°) та кіфозом (KAN=49,9°) та нахилом тазу 26,1°. Розташування дуг за рівнем апексу лордоза та кіфозу вище приблизно на один хребець.
Необхідно відзначити, що з розвитком науково-технічного процесу з'являються все більш складні інструментальні установки для реєстрації рухів людини (при цьому біомеханічне обстеження стає дедалі дорожчим). Питання доцільності проведення тієї чи іншої біомеханічного дослідженнявирішується з урахуванням поставлених завдань (практичних та наукових) та можливостей реабілітаційної установи.

Література

1. Анатомо-біомеханічне введення до клініки вертеброгенних захворювань нервової системи: Методичні рекомендації/М.Ш.Білялов, В.П.Веселовський, А.Я.Попелянський та ін - Казань, 1980.
2. Анішкіна М.М., Антонець В.А., Єфімов А.П. П'єзоакселерометри ПАМТ та їх застосування для дослідження механічної активності фізіологічних систем людини. – Горький, 1986.
3. Анохін П.К.Вузлові питання теорії функціональної системи. - М: Наука,1980.
4. Аруїн А.С., Заціорський В.М. Ергометрична біомеханіка. - М: Машинобудування, 1989.
5. Бабський Є.Б., Гурфінкель Г.С., Ромель Е.Л., Якобсон Я.С. Методика дослідження стійкості стояння // Друга наукова сесія ЦНДІП. - М., 1952.
6. Бадалян Л.О., Скворцов І.А. Клінічна електроміографія. - М: Медицина, 1986.
7. Біленький В.Є., Широкова Л.І. Дослідження умов рівноваги тулуба при стоянні хворих на сколіоз //Протезування та протезобудування. – М., 1971. – Вип. 26.
8. Білецький В.В. Двонога ходьба. - М: Наука, 1984.
9. Березін Ф.Б., Мірошніков М.П., ​​Рожанець Р.В. Методика багатостороннього дослідження особистості в клінічній медицині та психогігієні. - М., 1976.
10. Бернштейн Н.А. Фізіологія рухів та активності. - М: Наука,1990.
11. Брагіна Н.М., Доброхотова Т.А. Функціональні асиметрії у людини. – М., 1988.
12. Гамбурцев В. А. Гоніометрія людського тіла. - М: Медицина, 1973.
13. Гехт Б.М. Теоретична та клінічна електроміографія. -Л.: Наука, 1990.
14. Гехт Б.М., Ільїна Н.А. Нервово-м'язові хвороби. - М. ". Медицина, 1982.
15. Граніт Р. Основи регулювання рухів: Пер. з англ. - М: Світ, 1979.
16. Григор'єва В.М., Бєлова А.М., Густе А.В. та ін Оцінка зміни якості життя неврологічних хворих з обмеженням рухової активності// Неврол.журн., 1997 - №5 -С. 24-29.
17. Гурфінкель B.C., Коц Я.М., Шік М.Л. Регулювання пози людини. - М: Наука, 1965.
18. Гурфінкель О.В. Механічний аналіз методики стабілізації II Бюл. Експерім. біології та медицини. – 1974. – Т. 77, № 5. – С. 122-124.
19. Донський Д.Д., Заціорський В.М. Біомеханіка. - М.: Фізкультура та спорт, 1979.
20. Єлісєєв О.П. Конструктивна типологія та психодіагностика особистості. – Псков, 1994.
21. Заціорскій В.М., Аруїн А.С., Селуянов В.М. Біомеханіка рухового апарату людини - М.: Фізкультура та спорт, 1981.
22. Зенков Л.Р., Ронкін М.А. Функціональна діагностика нервових хвороб. - М: Медицина, 1991.
23. Кабанов М.М., Лічко А.Є., Смирнов В.М. Методи психологічної діагностики та корекції в клініці. - Л.: Медицина, 1983.
24. Карвасарскій Б.Д. Медична психологія. - Л.: Медицина, 1982.
25. Клінічна біомеханіка / За ред. В.І.Філатова, Л.: Медицина, 1980.
26. Козюля В.Г. Застосування тесту СМОЛ, - М.; Фоліум, 1995.
27. Комплексна оцінка порушень статикодиномічної функції та її компенсації при дегенеративно-дистрофічних ураженнях кульшового суглоба: Метод. рекомендації / ЛНДІТО; (Упоряд. Е.Я.Грінштейн, Г.Г.Епштейн, А.З.Некачалова та ін). – Л. 1985.
28. Корнілов Н.В., Кікачеішвілі Т.Т., Безгодков Ю.А., Соболєв І.П. Система документації та оцінки результатів ендопротезування тазостегнового суглоба: Посібник для лікарів / Санкт-Петербург 1997. – С. 1-9.
29. КоуенХ.Л., БрумлікД. Посібник з електроміографії та електродіагностики:Пер. з англ. - М: Медицина, 1975.
30. Ліхтерман Л.Б. Ультразвукова топографія та теплобачення у нейрохірургії. – М., Медицина, 1983. – С. 144.
31. Лурія А.Р. Основи нейропсихології. - М: Вид-во Моск. ун-ту, 1973.
32. Лурія Р.А. Внутрішня картина хвороби та іатрогенні захворювання. - М: Медгіз, 1944.
33. Львів С.Я. Реабілітація хворих із пошкодженнями кисті: Дис. на здобуття наукового ступеня д-ра. мед. наук, у вигляді наукової доповіді. – Н.Новгород, 1993.
34. Маркс В.О. Ортопедична діагностика. - Наука та техніка, 1978.
35. Мітбрейт І.М. Спондилолістез. – М. Медицина, 1978.
36. Нємов Р.С. Психологія: У 3 кн. - 2-ге вид. - М: Просвітництво: ВЛАДОС, 1995.
37. Особливості клініко-рентгенологічного та електрофізіологічного обстеження хворих з вертеброгенною патологією: Методичні рекомендації / Сост.Ф.А.Хабіров, Є.К.Валєєв, Ф.Х.Баширова та співавт. – Казань, 1989.
38. Особливості клінічного обстеження при вертеброгенних захворюваннях нервової системи: Методичні рекомендації / Укл. М.Ш.Білялов, В.П.Веселовський, А.Я.Попелянський та співавт. – Казань, 1980.
39. Персон Р.С. Електроміографія у дослідженнях людини. - М: Наука, 1969.
40. Пхіденко С.В. Досвід корекції внутрішньої картини хвороби у психосоматичній практиці // Лікарська справа. – 1993, Na 5-6. – С. 135-137.
41. Саховський П.І., Третьяков В.П.. Анатомо-біомеханічне введення в клініку вертеброгенних захворювань нервової системи. – Казань, 1980.
42. Скворцов Д.В. Клінічний аналіз рухів. Аналіз ходи. – Іваново. Видавництво НВЦ «Стимул», 1996.
43. Смирнов Г.В. Комплексна оцінка стійкості вертикальної пози людини в нормі та при патології... Автореф. дис. к.б.н.. – Н.Новгород, 1994.
44. Смирнов Г.В., Вешуткін В.Д., Данилов В.І., Єфімов А.П.Стабілограф .. // Медична техніка. – 1993. – № 1. – С. 40-41.
45. Собчик Л.М, Методи психологічної діагностики. Методичний посібник. Вип. 1, 2, 3. – Москва, 1990.
46. ​​Собчик Л.М. Характер та доля. Введення у психологію індивідуальності. - М., 1994.
47. Соложєкін В.В. Механізми психічної адаптації при ішемічній хворобі серця, гіпертонічній хворобі та неврозах. Дис... д-ра мед. наук. – Фрунзе, 1989.
48. Ташликов В.А. Внутрішня картина хвороби та її значення для психологічної діагностики при неврозах II Журн. невротол. та психіатр. – 1989. – № 11. – С. 22 -26
49. Тимофєєв В.І., Філімоненко Ю.І. Короткий посібник практичному психологу з використання колірного тесту М. Люшера. – С.-Петербург, 1995.
50. Уфлянд Ю.М. Фізіологія рухового апарату людини - Л.: Медицина,1965.
51. Фарбер Б.С., Вітензон А.С., Морейніс І.Ш. Теоритичні основи побудови протезів нижніх кінцівок та корекції руху, - T-2 - М.: ЦНИИПП, 1995.
52. Фізіологія рухів. - Л.: Наука, 1976.
53. Фомічов Н.Г., Садовий М.А., Сарнадський В.М., Вільгергер С.Я., Садова Т.М. Скринінг-діатостика дитячої та підліткової патології похвоночника методом комп'ютерної оптичної топографії: Посібник для лікарів. - Новосибірськ, 1996.
54. Ельнер A.M. Двигуни синергії //Журн. невропатології та психіатрії ім. Корсакова. – 1975. – Т. 75, Na 7. – С. 1088-1092.
55. Юмашев Г.С. Травматологія та ортопедія. - М: Медицина, 1983.
56. Юсевич Ю.С. Електроміографія у клініці нервових хвороб. - М: Медгіз, 1958.
57. ЯнсонХ.А. Біомеханіка нижньої кінцівки людини. - Рига; Зінатне, 1975.
58. Aminoff М. Electromyography in clinic practic.-Addison-Wesley, 1978.
59. Bergner M., Bobbitt R.A., Carter W.B., Gilson B.S. The Sickness Impact Profile: розвиток і оцінка здоров'я статусу// Med. Care, 1981, - Vol. 14. – P. 787-805.
60. Berme N, Cappozzo A (eds). Biomechanics of Human Movements: Application in rehabilitation, sports and ergonomics. Worthington, Ohio, Bertec Corporation.,1990.
61. Braune V., Fisher O. The Human Gait. - S.I.: Spinger, 1987.
62. Bronzino J.D. The Biomedical Engineering. CRC Press, 1997.
63. Cappozzo A., Marchetti M., Tosi V. Biolocomotion. - Roma,1992.
64. Chao E.Y., Neluheni E.V., Hsu R.W., Paley D. Biomechanics of malalignment// Orthop Clin North Am. – Jul. 1994. – V. 25, № 3. P. 379-386.
65. Drerup Ст., Hierholzer E. Back shape measurement using video rasterstereography and threedimensional reconstruction of spinal shape // Clin. Biomech. – 1994. – Vol 9. – P. 28-36.
66. Fairbank J.C., Mbaot J.C., Davies J.В., O"Браїн J.P.
67. Gage J.R. Gait Analysis in cerebral aalsy. London, MacKeith Press. 1991.
68. Granger C., Dewis L., Peters N. та ін. Stroke rehabilitation: analysis of repeated Barthel Index measures//Arch.Phys.Med.Rehab., 1979. - Vol. 60.
69. Hamilton M. Розвиток rating scale for primary depressive illness //Br. J.. Soc. Clin. Psychol., 1967. – Vol. 6. – P. 278-296.
70. Inmar V.T., Ralston HJ, Told F. Human walking. - Baltimore, Williams & Wilkins, 1981.
71. Lazarus R.S. Прогрес на cognitivemoti-vational-relational theory of emotion // Am. Psychol., 1991. – Vol. 46. ​​– P. 819-834.
72. Lohr K.N. Applications of health status assessement measures in clinic practice: overview of the third conference on advances in health status assessement // Med. Care. – 1992. № 30 (Suppl). - MS1 – MS14.
73. Mahoney F., Barthel D. Functional evaluation: Barthel lndex//MD State Med.J., 1965. -№ 14. - P. 61-65.
74. Nashner L.M. Analysis of stance posture in human II Handbook of Behavioral Neurobiolog. Motor Coordination./Ed.A.L.Towo, E.S. Ruschel. - Нью-Йорк: Plenum Press, 1981. - V. 5 - P. 527-565.
75. Partridge C., Johnston M. Досвідчений контроль за реcovery від фізичної disability: Measurement and prediction//Br. J. Clin.Psychol., 1989. - Vol. 28. – P. 53-59.
76. Perry J. 1992. Gait Analysis: №ormal and Pathological Function. Thorofare, NJ, Slack.
77. Physical medicine and rehabilitation/Ed. by R. Braddom et al. - W.B.Saenders Company, 1986.
78. Roberts T.D.M. Nfieurophysiology of Postural Mechanisms IIL. Buttervorth, 1978.
79. Schmid-Schonbein G.W., Woo S.L.-Y., Zweifach B.W. Frontiers in biomechanics. New York, Berlin, Heidelberg, Tokyo, 1986.
80. Smidt G.L. Gait in Rehabilitation. – N.Y., Edinburg, London, Melbourne, 1985.
81. Smirnov G.V. Одні аспекти керування ортопедичними folks straight //Посture and gait: Control mechanisms. - Portlant University of Oregon Books. -1992. – V. II. – P. 431-432.
82. Sutherland D.H., Olshen R.A., Biden E.N., et al. The Development of Mature Walking. London, MacKeith Press. 1988.
83. Taylor S.E., BrownJ.D. Illusion and wellbeing: A соціально-психологічному розумінні ментального здоров'я //Psychol. Bull., 1988. – Vol. 103. – P. 193-210.
84. Trexler L.E., Webb PM, Zappala G. Стратегічні аспекти neuropsychological rehabilitation / Brain Injury і Neuropsychological Rehabilitation: International Perspectives. Hillsdale, NJ, Lawrence Erlbaum, 1994, pp 99-123.
85. Turner-Smith A.R. Телебачення сканування техніки для топографічних функцій тіла//Biostereometrics (1983), 182, SPIE, P. 279-283.
86. WalkerS., RosserR. Quality of life assessment. - Kluwer academic publishers, 1993.
87. Whittle M. Gait Analysis: an Introduction. Oxford, Butterworth-Heinemann, 1991.
88. Winter D..A. Біомеханіки і моторний контроль людського руху. – John Wiley & Sons. Inc. N.Y., Chichster, Toronto, Singapure, - 1990.

Біомеханічний аналіз техніки стрибка у висоту способом "фосбері-флоп"

В.Ю. Єкімов, Білоруська державна академія фізичної культури, Мінськ, Заслужений тренер Республіки Білорусь, кандидат педагогічних наук М.М. Шур

Техніка стрибка у висоту має на увазі певну організацію рухових процесів, що забезпечують досягнення головної мети вправи - подолання максимально доступної висоти. Побудова рухів підпорядковується біомеханічним закономірностям, без знання яких неможливий цілеспрямований плідний тренувальний процес.

Спробуємо коротко викласти деякі положення, необхідні осмислення наступного матеріалу. Переміщенням тіла у просторі спортсмен управляє у вигляді суглобових рухів, обмежуючи рухливість у одних суглобах і активізуючи за іншими. Характер управляючих рухів у взаємозв'язку з зовнішніми факторами, що впливають (кількість руху; реакції опори; момент сил тертя, тяжкості і т.д.) обумовлює все різноманіття рухових дій людини.

Обмеження рухливості між окремими ланками тіла, що досягається головним чином відповідним перерозподілом м'язового тонусу, називається динамічною поставою (В.Т. Назаров, 1984). Керівні руху прийнято ділити на основні (без яких досягнення мети неможливе) і коригувальні (доповнюють основні, полегшують їхнє виконання).

Стрибок у висоту - складна вправа, що складається з низки взаємопов'язаних частин, причому кожна попередня готує умови ефективного виконання наступної. Інакше кажучи, всі вони пов'язані певними цільовими установками.

Розбіг. Розбігаючись, спортсмен запасає кінетичну енергію і приводить тіло в становище, зручне використання частини цієї енергії на рух вгору. Саме тому стрибки у висоту з розбігу виявляються ефективнішими за стрибки з місця. Механізм використання придбаної у розбігу кінетичної енергії простий. Суть його полягає в тому, що тіло, що рухається з певною швидкістю, взаємодіє з опорою за допомогою ноги, виставленої вперед. В результаті умовна лінія, що з'єднує ОЦМ тіла спортсмена з точкою опори, виявляється відхиленою від вертикалі величину, близьку до 40°. У цьому зниження ОЦМ стосовно вертикальному становищу сягає 24%. За даними математичного моделювання, ідеальний кут взаємодії з опорою для стрибка у висоту – 45о. Тіло, навіть не виконуючи далі жодних дій, змінює напрямок свого руху, набуваючи вертикальної швидкості.

Розбіг складається з 6-11 бігових кроків. Іноді він починається з кількох кроків підходу. Спочатку розбіг виконується під кутом близько 90 °, а на останніх 3-5 кроках стрибун змінює напрямок руху і відштовхується далекою від планки ногою під кутом 35 - 38 ° по відношенню до планки.

Дугоподібний розбіг - специфічний для стрибка "Фосбер-флоп" спосіб підготовки до відштовхування (рис. 1 - вид зверху, усереднені характеристики). Кожен крок розбігу має рухові установки. На перших двох-чотирьох кроках це підвищення швидкості пересування ОЦМ тіла спортсмена, що досягається збільшенням довжини та темпу кроків (рис. 1). Подальше підвищення швидкості розбігу відбувається завдяки збільшенню темпу кроків у розбігу за деякого зменшення їх довжини. При виконанні сьомого (п'ятого) кроку спортсмен повинен організувати нахил тіла для переходу до бігу поворотом (див. рис. 1). Механізм цього руху вже описаний. На шостому, п'ятому, четвертому, третьому кроках спортсмен під впливом доцентрової сили змінює напрямок руху на 6-10° у кожному кроці. При цьому через нахил тулуба всередину дуги повороту (до 30-40 °) зниження ОЦМ тіла досягає 20 см і більше. Це з моментів, що пояснюють доцільність виконання розбігу по дузі.

Грунтуючись на викладеному вище, уточнимо рухові завдання розбігу. Перша – забезпечити тілу запас кількості руху у горизонтальному напрямку. Друга - надати йому відхилене назад у вертикальній площині руху ОЦМ положення (30-40 °). Третя - прийняти позу, яка дозволить при відштовхуванні організувати необхідне економічного подолання висоти обертання тіла щодо його ОЦМ. Четверте рухове завдання – забезпечити перед відштовхуванням рух ОЦМ тіла спортсмена без значних вертикальних коливань. Така постановка завдання пов'язана з доцільністю зниження ударного навантаження опорно-руховий апарат, який у поштовху виконує роботу з подолання сили тяжіння.

Поставлені перед розбігом завдання вирішуються за допомогою наступних компонентів:

• 1) переходу від бігу по прямій до бігу дугою;
• 2) управління обертанням тіла щодо поздовжньої осі;
• 3) зміни орієнтації тіла в сагітальній площині на останніх 3-4 кроки розбігу.

Примітка. Сагітальна площина поділяє тіло людини в положенні основної стійки на дві відносно рівні частини - ліву та праву, фронтальна площина перпендикулярна до сагітальної і ділить тіло на передню і задню частини. Горизонтальна площина перпендикулярна першим двом і ділить тіло на верхню та нижню половини.

Перетинаючи ці площини утворюють перпендикулярні осі: поздовжню, поперечну і переднезадню;

• 4) пересування без значних вертикальних коливань ОЦМ тіла спортсмена;
• 5) переходу від бігу по дузі до руху прямою. Кожен механізм полягає в реалізації закономірностей механіки у вигляді організації рухів у суглобах. Керуючі рухи та елементи динамічної постави механізму переходу від бігу по прямій до бігу дугою (див. рис. 1) розкрито вище.

Рис. 1.

Тепер розглянемо (рис. 2) механізм зміни орієнтації тіла в сагітальній площині останніх кроках розбігу (поворот назад). Дія цього механізму можна спостерігати у всіх легкоатлетичних стрибках за один-два кроки перед відштовхуванням.

За допомогою цього механізму забезпечується далека (попереду вертикальна проекція ОЦМ тіла) постановка ноги, а також поза для здійснення наступних дій.

Основне керуючий рух - розгинання в кульшовому суглобі, що виконується часто спільно зі згинанням в колінному суглобі. Дослідженнями Б.П. Кузенко встановлено, що розгинання в кульшовому суглобі опорної ноги сприяє найбільшому просуванню ОЦМ тіла вперед і повороту тіла щодо поперечної осі назад. Цікаво, що у фазі передньої опори кроку момент сили тяжіння уповільнює рух ОЦМ тіла вперед і прискорює поворот щодо ОЦМ назад, а у фазі задньої опори - навпаки. Отже, для вирішення завдання, що стоїть перед спортсменом, достатньо виконувати основний керуючий рух дещо раніше, ніж у звичайному біговому кроці.

Слід пам'ятати, що раніше, досі вертикалі, виконання керуючого руху значно знижує можливість підвищення швидкості розбігу, а на практиці частіше призводить до її зниження. Тому такий характер виконання даного механізму властивий переважно спортсменам низької кваліфікації або кваліфікованим стрибунам, але з недостатньою функціональною підготовленістю відповідних м'язових груп. Іноді помилка такого роду зустрічається через неправильне уявлення про рух у цій фазі розбігу. Спортсмени високої кваліфікації здійснюють керуючий рух у момент, коли ОЦМ тіла у сагітальній площині близький до вертикалі. Фактично це виявляється в активізації бігових рухів, підвищення темпу бігу. Ця активізація пов'язана з тим, що переміщення в бігу з відхиленням тулуба знижує функціональні можливості м'язових груп, які здійснюють керівний рух. Для підвищення швидкості пересування спортсмен змушений виконувати рухи частіше і з більшими внутрішніми напругами. Тепер можна зрозуміти підвищений інтерес фахівців до характеру наростання та зміни темпу кроків у розбігу, а також спроби використовувати цей показник як критерій ефективності дій стрибуна.

У кожному легкоатлетичному стрибку цей механізм має особливості, пов'язані з відмінностями в рухових установках. У стрибку у висоту способом "фосбері-флоп" він проявляється в останніх 3 - 4 взаємодіях з опорою, особливо при проході через поштовхову ногу за 2 кроки до поштовху. На циклограмі (див. рис. 2) порівняйте кадри 39 - 57 і 75 - 91. На останніх кадрах видно, що розгинання в кульшовому суглобі виконано раніше, внаслідок чого тіло спортсмена значно змінило орієнтацію. Дії махової ногою перед останнім кроком (кадри 106 - 122) починаються в положенні, близькому до вертикального в сагітальній площині, що дозволяє підтримувати високу швидкість пересування. У цій фазі до функціональної підготовленості м'язових груп, що забезпечують основний рух, що керує, пред'являються особливо високі вимоги, оскільки момент сили тяжіння перешкоджає повороту назад або збереженню орієнтації тіла відносно поперечної осі. Крім того, очевидно, що функціональні можливості м'язових груп, що забезпечують рухи в кульшовому суглобі при кутах, близьких до анатомічної межі вільного переміщення в даному суглобі, знижуються.

p align="justify"> Важливий механізм розбігу - просування спортсмена без значних вертикальних коливань (див. рис. 2, кадри 106 -137). Дія цього механізму спостерігається у всіх взаємодіях з опорою, коли підйом ОЦМ тіла нагору небажаний або неможливий. Основні керуючі рухи - різні поєднання дій у гомілковостопному, колінному та тазостегновому суглобах. Причому якщо одні суглоби забезпечують просування вперед, то інші нейтралізують рух, що виникає при цьому вгору. Характер поєднання суглобових рухів залежить від вихідного положення ланок по відношенню один до одного і від того, в якій фазі ( переднього кроку, близько до вертикалі, заднього кроку) здійснюється дія.

Відмінною особливістю виконання цього механізму в стрибку способом "фосбері-флоп" (див. рис. 2, кадри 106 -122) є здійснення рухів, що управляють, в положеннях, близьких до вертикального, і заднього кроку. Цей факт також свідчить про дугоподібний спосіб підготовки до відштовхування. Керуючий рух у положенні, близькому до вертикального, - розгинання в кульшовому суглобі опорної ноги; у положенні переднього кроку - розгинання в гомілковостопному та кульшовому суглобах.

Тепер розглянемо механізм зміни напрямку руху в дугоподібному розбігу при переході до бігу прямою (див. рис. 1 - останні два кроки розбігу і польотну фазу стрибка). Для того щоб перейти до руху по прямій, необхідно усунути дію доцентрової сили. У нашому випадку для цього треба позбутися нахилу тіла всередину дуги повороту. Зробити це можливо лише поставивши ногу на опору у вертикальній площині руху ОЦМ тіла. Як основний зовнішній прояв дії цього механізму слід виділити збільшення кута повороту в горизонтальній площині на останньому кроці. Основний керуючий рух - згинання або розгинання в кульшовому суглобі опорної (махової) ноги - здійснюється у фронтальній площині. Крім того, даний механізм тісно пов'язаний з керуючими рухами двох описаних раніше. Їхнє поєднання необхідно для збереження відхиленого положення тулуба перед постановкою ноги на місце відштовхування.

Рис. 2.

Отже, твердження, що підготовка до відштовхування у стрибку "фосбері-флоп" не вимагає спеціальної перебудови руху, є невірним. Розбіг кваліфікованого спортсмена відрізняється насамперед ефективним виконанням підготовчих механізмів, які перешкоджають придбання високої швидкості руху перед відштовхуванням.

Зовнішньо складається враження, що рух у розгоні виконується вільно, невимушено і без видимої підготовки до поштовху. Індивідуальні особливостітехніки проявляються у різному поєднанні представлених механізмів.

Відштовхування. Відштовхування (мал. 3) здійснюється далеко від планки ногою з відривом 70 -110 див від вертикальної проекції планки грунт. Для досягнення максимально високого зльоту спортсмену необхідно на шляху вертикального переміщення ОЦМ тіла при відштовхуванні виявити найбільшу потужність.

За даними різних досліджень, величина максимального вертикального переміщення ОЦМ тіла (шлях розгону) у стрибунів у висоту способом "фосбері-флоп" досягає 35 - 48 см. Шляхом механічного моделювання нами встановлено, що завдяки всім суглобовим рухам видалення ОЦМ тіла від точки опори становить 16 - 25 см.

Отже, близько 50% вертикального переміщення тіла при відштовхуванні відбувається за рахунок кінетичної енергії розбігу. Швидкість переміщення ОЦМ тіла спортсмена цьому шляху змінюється нерівномірно. Зі збільшенням швидкості переміщення ОЦМ тіла вгору зменшується здатність рухового апарату до прискорення цього ж напрямку. У момент постановки ноги на місце відштовхування кут між вертикаллю і лінією, що з'єднує місце постановки ноги ноги з ОЦМ спортсмена, близький до 30 - 40 °. Завдяки такій взаємодії з опорою напрямок руху ОЦМ тіла спортсмена змінюється. Уявімо, що тіло спортсмена в цей момент застигло, стало абсолютно твердим і взаємодіє з такою самою твердою опорою. У цьому випадку вертикальна складова швидкості вильоту тіла буде набагато нижчою за ту швидкість, яку досягають спортсмени в реальних умовах. Наприклад, для того, щоб досягти вертикальної швидкості вильоту 4,7 м/с (вона доступна спортсменам екстра-класу), необхідно, щоб швидкість тіла перед відштовхуванням була 11 м/с, що поки що нереально. Крім того, абсолютно жорсткий або дуже жорсткий ударнебезпечний для організму спортсмена. При цьому на швидкостях розбігу вище 7 м/с тіло відриватиметься від опори практично миттєво і точка вильоту ОЦМ тіла перебуватиме на висоті 0,8-0,9 м (в реальних умовах 1,2 - 1,3 м), що також призведе до зниження результатів на 40 - 50 см. Щоб успішно виконати відштовхування, абсолютно жорсткий контакт не годиться. Не можна досягти якісного відштовхування, не виконуючи жодних рухів при взаємодії з опорою.

Механізм використання горизонтальної швидкостірозбігу для збільшення висоти стрибка ґрунтується на двох закономірностях механіки: перекладі поступального руху у обертальне та рекуперативному 1 гальмуванні. Керуючі рухи подібні до керуючих рухів механізму просування без вертикальних коливань у фазі передньої опори кроку. Тут важливим є характер роботи м'язових груп у зв'язку з різними цільовими установками. Шлях гальмування спортсмена забезпечується переміщення центру тиску опору з п'яти на передню частину стопи; активним переміщенням махових ланок по відношенню до інших частин тіла; згинанням у гомілковостопному, колінному та тазостегновому суглобах опорної ноги.

Важливу роль у цьому гальмуванні грають м'язові групи, які обслуговують гомілковостопний суглоб. Напруга, що розвивається в них, забезпечує виникнення гальмує зовнішнього моменту сил щодо гомілки. На рис. 3 гомілка загальмовується повністю через 0,15 - 0,18 з після початку контакту з опорою (кадр 9). До цього моменту рух махових ланок сприяє збільшенню імпульсу сили реакції опори у вертикальному напрямку. Рекуперативне гальмування забезпечує моменту, відображеному на кадрі 9 рис. 3, максимальна напруга всіх м'язових груп, що беруть участь у подальшому переміщенні ОЦМ тіла вгору, оптимальні кутові значення відповідних суглобах для даного переміщення. Скорочення часу рекуперативного гальмування призводить до значного зростання потужності відштовхування.

Чим швидше настане момент утримання пози, тим менше втрати енергії при переході від поступального руху до обертального. Скорочення часу рекуперативного гальмування обмежене функціональними можливостями організму спортсмена і може призвести не до рекуперації, а розсіювання енергії. М'язи стрибуна, не витримавши перевантажень, розтягнуться, не запасаючи при цьому потенційної енергії м'язової напруги. При надмірному навантаженні можуть виникнути розриви м'язових волокон. На момент закінчення рекуперативних процесів у відштовхуванні прискорення ОЦМ тіла, спрямоване вгору-вперед, має максимальні значення.

Рис. 3.

Таким чином, рекуперація та амортизація відображають відповідно внутрішню та зовнішню сторони процесу встановлення повного контакту з опорою (далі - фаза контакту, або контактна фаза). Не відрізняючись за зовнішніми характеристиками (величин, швидкостей і прискорень змін кутів у суглобах), два варіанти виконання фази контакту можуть мати відмінності у внутрішньому змісті, ступеня рекуперації кінетичної енергії тіла, що рухається в енергію пружної деформації м'язів. Це одна з важливих відмінностей у досліджуваному механізмі рухів висококваліфікованих спортсменів та новачків. З погляду механіки можна назвати три типу встановлення контакту з опорою: пружний, пластичний, твердий. Залежно від їхнього поєднання виділяють чотири типи: стопорний, жимовий, ударний, реактивно-маховий. Відразу після встановлення повного контакту з опорою тіло спортсмена перетворюється на активне обертання щодо точки контакту з опорою. Відбувається кидок тіла в зміненому в результаті контакту напрямку.

всі суглобові рухи, які ведуть видалення ОЦМ тіла від опори, визначимо як другий механізм відштовхування. Звернімо увагу до характеру зміни кута в колінному суглобі опорної ноги після закінчення фази контакту (див. рис. 3, кадри 9 -17). Опорна ланка (стопа, гомілка) зупинилася у просторі. Верхня ланка (всі частини тіла, розташовані вище за колінний суглоб поштовхової ноги) активно повертається вперед. Такий характер зміни орієнтації тіла у просторі можливий лише за наявності обертання всього тіла щодо точки контакту через стопу з опорою вперед. Якби це обертання не було, гомілка змінила б орієнтацію у просторі, здійснивши протиспрямований поворот по відношенню до верхньої ланки. Величина цього повороту більш ніж 2,5 разу перевищила б величину повороту верхньої ланки.

Зі зростанням кваліфікації спортсменів значно підвищується потужність відштовхування. Це виявляється, зокрема, у поєднанні окремих рухів у часі.

Як третій механізм, що реалізується у відштовхуванні, виділимо дії, спрямовані на організацію обертання щодо ОЦМ тіла в польотній фазі стрибка. У попередніх розділах ми визначили, як це відбувається у стрибку у висоту способом "фосбері-флоп". Зараз докладніше зупинимося на рухах, що управляють, і елементах динамічної постави.

У момент встановлення ноги на місце відштовхування тіло спортсмена скручене щодо поздовжньої осі. Сагітальна площина верхньої частини тіла та поштовхової ноги перетинається з вертикальною площиною, в якій рухається. ОЦМ тіла знаходиться під кутом 40-60°, а сагітальна площина середньої частини тіла та махової ноги збігається з нею.

У відштовхуванні спортсмен повертає сагітальну площину тазу та махової ноги так, щоб вони перетиналися з вертикальною площиною руху ОЦМ тіла (кут 40 – 60°). Це здійснюється ротацією в кульшовому суглобі поштовхової ноги та суглобах поперекового відділу хребетного стовпа (див. рис. 3). На фоні ротації відбувається активний початок махового руху. Виникає обертальний момент щодо поздовжньої осі тіла до кінця фази загальмовується за допомогою махових рухів. У фазі відштовхування основну керуючу функцію в організації обертання в сагітальній площині виконують тазостегновий і колінний суглоби опорної ноги. Анатомічні особливості будови забезпечують протиспрямованість рухів у цих суглобах. При цьому якщо при розгинанні кульшового суглоба обертання всього тіла щодо осі, що проходить через ОЦМ тіла, спрямоване назад, то при розгинанні в колінному суглобі - вперед. Регулюючи рухову активністьу цих суглобах, людина керує величиною та напрямком обертального моменту в сагітальній площині тіла. У стрибку у висоту способом "фосбері-флоп" переважає розгинання в кульшовому суглобі та грудному відділі хребетного стовпа. Махові рухи, розгинання в гомілковостопному суглобі поштовхової ноги, момент сили тяжіння також сприяють підвищенню швидкості обертання назад у сагітальній площині. Так утворюється обертання, яке ми бачимо у стрибку через планку.

У зв'язку з високим ступенем рухливості махових ланок вони крім загальної для всіх ланок функції відштовхування (збільшення імпульсу сили реакції опори) виконують функцію, що коригує. При цьому в потрібному напрямку в певний момент часу передається частина руху, який мав махову ланку, і тіло змінює орієнтацію.

Політ. У польоті спортсмен за допомогою різних рухівможе змінювати позу, контролюючи положення планки, уповільнювати або прискорювати обертання щодо осі тіла, видаляючи від неї або наближаючи до неї частини тіла. Технічні складнощі, що виникають при подоланні планки, як правило, наслідок неправильно організованих дій у поштовху. Політна фаза може бути дзеркалом, у якому відбиваються всі особливості механізму відштовхування спортсмена. Як елементи динамічної постави тут слід виділити утримання максимально розігнутого положення тазостегнових суглобахпри зігнутих під кутом 90° у колінних суглобах ногах і прямому положенніголови. Трапляються варіанти, коли хребет стовп прогнутий або, навпаки, зігнутий. Керуючі рухи - згинання в тазостегнових суглобах та хребетному стовпі та випрямлення ніг у колінних суглобах - виконуються після проходження ОЦМ тіла верхньої точки траєкторії польоту.

Приземлення. Спортсмен приземляється на спину чи на лопатки. Основне завдання при приземленні – пом'якшити удар (поролонові мати полегшують її вирішення). У процесі гальмування відбувається згинання у всіх відділах хребетного стовпа, кульшових, колінних суглобах. Характер роботи м'язових груп - поступається.

Другу частину відштовхування можна назвати фазою реалізації (реалізаційної фазою) умов, що створилися в результаті встановився контакту з опорою.

Список літератури

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet

Технічна підготовка спортсмена немислима без аналізу виконання фізичного. упражнения.Эффективным засобом у вирішенні цієї проблеми є біомеханічний аналіз, з допомогою якого вдається пізнати сутність систем рухів виявити причини рухових помилок, знайти шляхи порятунку від нього, підвищити якість навчання виконання вправи.

Відомо кілька різновидів біомеханічного аналізу. Вибір конкретної форми визначається розв'язуваним завданням.

Кількісний аналіз

а) точний-передбачає ретельну обробку та використання точних даних різних приладових вимірів. Циклографії, фото- та кінозйомки, з урахуванням можливої ​​більшої кількості навіть другорядних фактів.

б) наближений-використовується спрощена обробка даних щодо грубих вимірів, кінозйомки з урахуванням найбільш вагомих факторів.

Якісний аналіз

а) улублений-з ретельним дослідженням матеріалів приладових вимірювань, циклографії, фото- та кінозйомки тощо. Завдання такого аналізу - осмислення проведеного кількісного аналізу, його поглиблення та доповнення, отримання педагогічних висновків.

б)основний-те саме, що і при поглибленому аналізі, але без використання матеріалів приладових вимірювань та результатів кількісного аналізу.

в) спрощений-з використанням грубих оцінок при обліку лише вирішальних факторів. Застосовується у найпростіших, контрастних ситуаціях, за умов дефіциту часу.

Педагогічний аналіз-з обмеженим використанням біомеханічних знань

Основні етапи аналізу рухової діяльності за умов кількісного біомеханічного аналізу.

1. Вивчення зовнішньої картини рухової діяльності-з яких рухових дій вона полягає і в якому порядку вони йдуть один за одним. З цією метою реєструють кінематичніПоказники руху. Особливо важливо знати тривалість окремих частин руху (фаз), графічним відображенням є хронограма. Хронограма рухової дії характеризує техніку, а хронограма рухової діяльності- те, потім звертають увагу під час аналізу спортивної тактики.

2.З'ясування причин, що викликають та змінюють рух. Ці причини недоступні візуальному контролю та для їх аналізу необхідно реєструвати динамічні характеристики.Найважливіше значення тут мають величини сил, що діють на людину ззовні і створюваних власними м'язами

3. Визначення топографії працюючих м'язів.На цьому етапі виявляється, які м'язи як беруть участь у виконанні цієї вправи. Для цього реєструють електричну активність працюючих м'язів (метод елетроміографії). Чим активніше працює м'яз, тим вище його електрична активність і більше амплітуда електроміограми.

4. Визначення енергетичних витрат, а також того.наскільки доцільно витрачається енергія працюючих м'язів., для відповіді на це питання реєструють енергетичніХарактеристики Наприклад, у стаєрів вищої кваліфікації підвищення економічності бігу на 20% переміщує їх у списку найкращих з 10-го на 1-е місце.

5. Виявлення оптимальних рухових режимів, тобто. найкращої техніки рухових дій та найкращої тактики рухової діяльності Тут же оцінюється ступінь відповідності реально існуючого та оптимального варіантів техніки та тактики. Критеріями оптимальності є: економічність, механічна продуктивність, точність рухів, естетичність, комфортабельність, безпека. Значимість кожного з критеріїв залежить від завдання, виду спорту та ін.

Використання результатів біомеханічного аналізу сприяє об'єктивізації суджень та підвищення ефективності тренування, збільшує частку свідомого у навчанні. підвищує точність висновків.

Біомеханічний аналіз у спорті найчастіше переслідує педагогічні цілі та допомагає вирішувати наступні завдання:

1. Оптимальне використання рухових можливостей спортсмена у межах дозволеної техніки вправ.

2. Розпізнавання, визначення та пояснення рухових помилок.

3. Знаходження шляхів та засобів ліквідації. попередження та компенсації рухових помилок.

4. Ревізія утвердженої техніки вправ, дій з метою підвищення їх ефективності.

Біомеханіка як дисципліна ділиться на три розділи: загальну, диференціальну та приватну.

1. Загальна біомеханікавирішує теоретичні проблемиі допомагає зрозуміти, як і чому людина рухається.
2. Диференціальна біомеханікавивчає індивідуальні та групові особливості рухових можливостей та рухової діяльності залежно від віку, статі, стану здоров'я. рівня фізичної підготовленості, спортивної кваліфікації тощо.
3. Приватна біомеханікарозглядає конкретні питання технічної та тактичної підготовки в окремих видах спорту та масової фізкультури. Основне питання приватної біомеханіки – як навчити людину правильно виконувати рухи.

Закономірності механічного руху людини біомеханіка вивчає на трьох рівнях: рух -рухове дію-рухова діяльність.

На першому рівні фактичні дані для дослідження рухів отримують в експериментах з ізольованими м'язамита іншими частинами тіла тварин.

Здорова людина виконує цілеспрямовані та мотивовані рухові дії. На цьому рівні біомеханіка вивчає та вдосконалює технікурухових дій (наприклад, техніку удару, стрибка кроку тощо)

Третій рівень біомеханіки присвячено тактицірухової діяльності. При виконанні фізичних вправ рухова діяльність складається з рухових дій, як ланцюг із ланок (наприклад, біг складається з окремих кроків)

Рухові дії в такому ланцюгу взаємопов'язані і взаємозумовлені. Тому рухова діяльність - це система рухових дій.

Спортивна біомеханіка вивчає рухові дії людини під час виконання ним спортивних вправ. Це необхідно для забезпечення зростання спортивних результатіваж до рекордних для конкретного спортсмена або певного виду спорту, виявлення факторів, що допомагають або перешкоджають при вдосконаленні рухів.

Основні завдання спортивної біомеханіки полягають у наступному:

1.Удосконалення спортивної техніки, моделювання та конструювання її найбільш раціональних варіантів.

2. Біомеханічний контроль техніки окремих спортсменів.

3. Виявлення біомеханічних закономірностей вдосконалення рухових процесів.

4.Прогнозування тенденцій зміни параметрів техніки виконання спортивних вправ у міру зростання спортивної майстерності для оцінки етапних та кінцевих показників.

5. Розробка тренажерів для спорту.

6. Удосконалення спортивного інвентарю.

1. Механічне рух у живих системах

Прийнято розрізняти прості формируху матерії-механічну, фізичну та хімічну. Вони проявляються в живій та неживій природі. Вищі форми - це біологічна (все живе) і соціальна (мислення та суспільні відносини).

Кожна складна форма руху включає більш прості форми. Рух на кожному рівні якісно характеризується вищою формою. Кожна вища форма має власну якісну специфіку і не зводиться до нижчих форм. У цьому вищі форми нерозривно пов'язані нижчими.

Двигуна діяльність людини включає в себе механічні рухи, які являють собою безпосередню мету рухової дії. Але механічний рух здійснюється за участю вищих форм руху. Біомеханіка розглядає тіло людини як самоорганізуючу систему. Механічне рух у живих системах проявляється як переміщення всієї системи і як деформація самої біосистеми-переміщення одних її частин щодо інших. . Ці рухи, як правило, складні. оскільки руховий апарат людини являє собою механічну систему, що складається з понад 200 кісток, декількох сотень сухожиль і більше 600 м'язів. Загальна кількість можливих рухів у суглобах (ступенів свободи) перевищує 250.

Робота м'язів - це біологічний процес, при якому м'язові волокнаповинні бути активовані, щоб вони змогли виконати механічну роботу щодо переміщення ланок тіла. Щоб здійснити роботу, необхідно витратити енергію, яка є результатом певних біохімічних реакцій. З механічної точки зору людина є системою, що володіє внутрішнім джерелом енергії, біологічним за походженням.

Щоб м'язи скоротилися у необхідній послідовності і з певними зусиллями і в результаті створили необхідний механічний ефект руху, ними необхідно керувати, що робить головний мозок та нервова система.

Головний мозок виконує вищі психічні функції: мотивацію ,усвідомлення, програмування, що безпосередньо впливає на процес формування нервальних команд та їх виконання. Зв'язок між психічною, біологічною та механічною функцією багаторівневий. У кожному русі присутні орієнтовна, виконавча та контрольна частини. Виконавча частина-це і є механічний рух. Але воно завжди визначається психічною та фізіологічною діяльністю мозку. Забезпечує не тільки безпосереднє управління рухом, але також орієнтовну та контрольну частини рухової дії

за системою внутрішнього біологічного зворотного зв'язку.

1. Теорія та метод біомеханіки спорту

Теорія біомеханіки – це система основних положень, сформованих з урахуванням накопичених знань. Методи біомеханіки-це шляхи (способы0одержания знань.

А) Теорія біомеханіки спорту.

У сучасного розуміннярухових дій лежить системно-стуктурний підхід (ССП), який розглядає тіло людини як систему, що рухається,а самі процеси-як розвиток системи рухів.. В рамках ССП прагнуть до пізнання складу і структури рухової діяльності, тобто з яких елементів вона складається і як вони пов'язані між собою, які внутрішні механізми взаємодії.

Принципи, що реалізуються в ССП. , спираються на ідеї теорії систем Людвіга фон Берталанфі. взаємодія,

протікає між його різними елементами.

"Рух не є ланцюжок деталей, а структура (тобто. система). що диференціюється на деталі, структура цілісна, за наявності в той же час високої диференціації елементів і різноманітно обраних форм взаємодії між ними" (Н.А. Бернштейн)

Теорія структурності рухів спирається на наступні принципи:

а) Принцип структурності побудови систем руху.Усі рухи у системі взаємопов'язані. Ці структурні зв'язки визначають цілісність та досконалість дії.

б) Принцип цілісності дії-Всі рухи утворюють цілісну систему, спрямовані на досягнення мети. Зміна окремого руху відбивається по всій системі.

в) Принцип свідомої цілеспрямованості систем руху. Людина свідомо ставить за мету, застосовує доцільні рухи та керує ними для досягнення мети.

В основу теорії біомеханіки входять також передумови механічної обумовленості та рефлекторної природи рухів.Всі рухи здійснюються під дією механічних сил різного походження у повній відповідності до законів механіки. Для всіх рухів загалом характерна рефлекторна природа управління руховими діями з урахуванням принципу невризму.

Б) Методи біомеханіки спорту.

У своїй основі вони спираються на системний аналіз та системний синтездій

з використанням кількісних характеристик руху, включаючи його моделювання.

Завданням системного аналізує виявлення складу елементів рухівБіомеханіка - наука експериментальна, що спирається на дослідне вивчення рухів. За допомогою приладів реєструються кількісні особливості рухів (траєкторія, швидкість, прискорення тощо), що дозволяють розрізняти рухи, порівнювати їх між собою. Цей матеріал дає можливість, користуючись певними правилами, подумки розчленувати рух на складові і встановити складсистеми.

Система рухів як ціле- це не просто сума елементів. Частини системи об'єднані численними зв'язками, що надають їй нові, не властиві частинам якості.

системні (емерджентні)властивості

Спосіб взаємозв'язку елементів у системі, закономірності їх взаємодії представляють її структуру. Вивчаючи зміни кількісних характеристик виявляють як елементи впливають один на одного, визначають причини цілісності системи. У цьому полягає системний синтез процесів.

Іншим широко використовуваним методом дослідження є функціональний методЦей підхід дозволяє виявити ті чи інші недосконалості техніки та тактики, опанувати процес управління без повного розкриття природи явища. Суть його полягає у вивченні функціональної залежності між властивостями та станом явищ. Їх характеризують певні параметри. умови та кількісно визначений закон. У цьому немає завдання вивчення внутрішньої структури явища. Обидва методи (ССП і функціональний) взаємно доповнюють один одного. Застосовуючи ССП дослідник будує аналіз від складного до простого. Елементи рухової діяльності, що знаходяться на нижньому щаблі ієрархічних сходів, виявляються нерозкритими, не деталізованими та розглядаються з позицій функціонального підходу. Рівень, у якому ССП перетворюється на функціональний, залежить від розв'язуваних завдань.

Наприклад, при тактичній підготовці рухові дії. Технічні елементи вважаються неподільними цеглинами. При технічній підготовці детально вивчаються взаємодії м'язів, кісток суглобово-зв'язкового апарату. Але окремих щодо окремих елементіврухового апарату застосовується функціональний підхід: їх будова та функції на молекулярному рівні не розглядаються.

1. Спортивна вправаяк система рухів та дій

Двигуна дія, за допомогою якої людина вирішує те чи інше рухове завдання, майже завжди складається з безлічі суглобових рухів, розподілених у просторі та в часі. Щоб аналізувати рухові дії, потрібно знати основні властивості систем рухів.

За інших рівних умов система рухів тим складніше, що більше окремих рухів входить до її складу і що вони різноманітніше. Система завжди має властивості, яких немає у її взятих порізно складових частин (емерджентні властивості)

Чим тісніше зв'язок між рухами як частинами чи елементами системи, тим більше її властивості відрізняються від простої сукупності властивостей окремих рухів, тим складніше. Чим суворіший зв'язок (вже діапазон їх варіативності) між рухами як елементами системи, тим складніша системау її реалізації.

p align="justify"> Система рухів зазвичай містить відносно самостійні частини (підсистеми), які можуть бути подібними або різними за характером. Зв'язки між окремими рухами підсистеми тісніше, ніж зв'язки між рухами різних підсистем або зв'язку між різними підсистемами.

У системі рухів розрізняють просторові та часові елементи.

Просторові елементи системи- це суглобові рухи. Якщо вони виконуються одночасно в кількох суглобах, такі рухи утворюють одночаснийабо просторовийряд. В одному суглобі можуть бути послідовно виконані декілька рухів - це послідовний чи тимчасовий ряд.

Різні комбінаціїодночасних та послідовних рухів утворюють просторово-тимчасові комплекси рухів

Структура системи рухів-_це сукупність основних закономірностей, що визначають взаємозв'язок між елементами всередині підсистем. Спрощено кажучи, це схема способу взаємозв'язку між складовими її частинами та елементами.

Стійкі зміни складу та структури системи рухів визначають її розвиток.Розрізняють анатомічну, механічну та інформаційну структури.

Механічна структура рухової діївключає кінематичну структуру: взаємозв'язок положень, траєкторій, темпів, ритмів, швидкостей і прискорень ланок тіла і динамічну: взаємозв'язок тяги м'язів, силові взаємодії ланок тіла.

Загалом рухової задачі, Розв'язуваної при виконанні вправи, розрізняють більш вузькі, послідовно пов'язані завдання, кожна з яких є відносно самостійною частиною загальної-дії . Розчленовуючи будь-яку вправу на компоненти-дії., встановлюючи принципи їх взаємозв'язків, можна визначити загальну функціональну структуру виконання вправ.

7. Біомеханічний аналіз.

Технічна підготовка спортсмена немислима без аналізу виконання фізичного. упражнения.Эффективным засобом у вирішенні цієї проблеми є біомеханічний аналіз, з допомогою якого вдається пізнати сутність систем рухів виявити причини рухових помилок, знайти шляхи порятунку від нього, підвищити якість навчання виконання вправи.

Відомо кілька різновидів біомеханічного аналізу. Вибір конкретної форми визначається розв'язуваним завданням.

Кількісний аналіз

а) точний-передбачає ретельну обробку та використання точних даних різних приладових вимірів. Циклографії, фото- і кінозйомки, з урахуванням можливо більшого числа навіть другорядних фактів.

б) наближений-використовується спрощена обробка даних щодо грубих вимірювань, кінозйомки з урахуванням найбільш вагомих факторів.

Якісний аналіз

а) улублений-з ретельним дослідженням матеріалів приладових вимірювань, циклографії, фото- та кінозйомки тощо. Завдання такого аналізу - осмислення проведеного кількісного аналізу, його поглиблення та доповнення, отримання педагогічних висновків.

б)основний-те саме, що і при поглибленому аналізі, але без використання матеріалів приладових вимірювань та результатів кількісного аналізу.

В) спрощений-з використанням грубих оцінок при врахуванні лише вирішальних чинників. Застосовується у найпростіших, контрастних ситуаціях, за умов дефіциту часу.

Педагогічний аналіз-з обмеженим використанням біомеханічних знань

Основні етапи аналізу рухової діяльності в умовах кількісного

біомеханічний аналіз.

1.Вивчення зовнішньої картини рухової діяльності -з яких рухових дій вона полягає і в якому порядку вони йдуть один за одним. З цією метою реєструють кінематичніПоказники руху. Особливо важливо знати тривалість окремих частин руху (фаз), графічним відображенням є хронограма. Хронограма рухової дії характеризує техніку, а хронограма рухової діяльності- те, потім звертають увагу під час аналізу спортивної тактики.

2.З'ясування причин, що викликають та змінюють рух . Ці причини недоступні візуальному контролю та для їх аналізу необхідно реєструвати динамічні характеристики.Найважливіше значення тут мають величини сил, що діють на людину ззовні і створюваних власними м'язами.

3.Визначення топографії м'язів, що працюють. На цьому етапі виявляється, які м'язи як беруть участь у виконанні цієї вправи. Для цього реєструють електричну активність працюючих м'язів (метод елетроміографії). Чим активніше працює м'яз, тим вище його електрична активністьта більше амплітуда електроміограми.

4. Визначення енергетичних витрат , а також того.наскільки доцільно витрачається енергія працюючих м'язів., для відповіді на це питання реєструють енергетичніНаприклад, у стаєрів вищої кваліфікації підвищення економічності бігу на 20% переміщає їх у списку кращих з 10-го на 1-е.

5. Виявлення оптимальних рухових режимів,тобто. найкращої техніки рухових дій та найкращої тактики рухової діяльності Тут же оцінюється ступінь відповідності реально існуючого та оптимального варіантів техніки та тактики. Критеріями оптимальності є: економічність, механічна продуктивність, точність рухів, естетичність, комфортабельність, безпека. Значимість кожного з критеріїв залежить від завдання, виду спорту та ін.

Використання результатів біомеханічного аналізу сприяє об'єктивізації суджень та підвищенню ефективності тренування, збільшує частку свідомого в

навчанні. підвищує точність висновків.

Біомеханічний аналіз у спорті найчастіше переслідує педагогічні цілі та допомагає вирішувати наступні завдання:

1. Оптимальне використання рухових можливостей спортсмена у межах

дозволеної техніки вправ.

2. Розпізнавання, визначення та пояснення рухових помилок.

3. Знаходження шляхів та засобів ліквідації. попередження та компенсації рухових помилок.

4 Ревізія утвердилася техніки вправ, дій з метою підвищення їх ефективності.

Біомеханіка

Лекція № додаткова