С.Евсеев

Санкт-Петербургская государственная академия физической культуры им.П.Ф.Лесгафта,
Санкт-Петербург, Россия

Цель исследования - определить оптимальную программу изменения позы спортсмена для конструирования и изготовления императивных тренажеров.

Для этого необходимо было определить модели опорно-двигательного аппарата спортсмена и составить системы уравнений движения данных моделей. Далее, в соответствии с принципом совместности Г.В.Коренева - цели движений выражались в виде уравнений, связывающих обобщенные координаты тела человека, записывались уравнения естественных движений, составлялись и решались уравнения целенаправленных движений.

При изучении двигательных действий, выполняемых вокруг фиксированной оси, применялись трех-, четырех-, пятизвенные модели, а при исследовании безопорных движений - семизвенная разветвленная модель опорно-двигательного аппарата.

Кинематика суставных движений задавалась с помощью тригонометрических функций, остальные характеристики определялись с помощью методов численного интегрирования и дифференцирования уравнений движения. В качестве критериев оптимизации техники двигательных действий с заданным результатом рассматривались - минимизация суммарных величин усилий суставных (межзвенных) моментов сил и реакций связи в суставах), затрачиваемых на выполнение действия. В качестве дополнительного способа определения оптимальной программы суставных движений спортсмена использовался метод экспертных оценок. В этом случае на основе синтезированных движений изготавливались мультипликационные фильмы, которые представлялись группе экспертов. Такой подход эффективен в видах спорта с субъективной оценкой результатов спортивной деятельности.

Моделирование техники и ее оптимизация позволили не только определить программу суставных движений спортсмена при выполнении им конкретных упражнений, но и выявить инвариантные признаки эффективных двигательных действий. Данными признаками в оборотовых упражнениях вокруг фиксированной оси являются такие сочетания во времени сгибательно-разгибательных движений в тазобедренных и плечевых суставах, когда вторые производные этих межзвенных углов находятся в противофазе. Например, совпадение по времени фазы ускоренного сгибания (разгибания) в плечевых суставах с фазой торможения сгибания (разгибания) в тазобедренных или двух пар фаз - сгибания в плечевых и разгибания в тазобедренных и т.п. Такие сочетания движений в суставах позволяют рационально использовать внешние силы и экономить внутренние энергетические ресурсы организма спортсмена для достижения заданного результата.

Выявленная закономерность рационального сочетания во времени работы в смежных суставах подтвердилась при различном количестве звеньев модели тела, разных начальных условиях, амплитудах суставных движений, времени их осуществления, выполнении двигательных действий в различных условиях (опора и безопорное положение), а также при различных масс-инерционных характеристиках звеньев тела спортсменов.

Можно предположить, что данная закономерность сочетания суставных движений во времени является количественным подтверждением эффекта, так называемой "поперечной волны", о котором упоминалось в ряде работ по биомеханике гимнастических упражнений.

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Евсеев, С. Определение оптимальной программы суставных движений спортсмена с помощью метода механико-математического моделирования // Человек в мире спорта : Новые идеи, технологии, перспективы : Тез. докл. Междунар. конгр. - М., 1998. - Т. 1. - С. 24-25.