Н.Сучилин

Московская государственная академия физической культуры,
Малаховка, Россия

В результате проведенных нами экспериментальных биомеханических исследований гимнастических упражнений выявлено, что расстояние между проксимальной и дистальной точками тела спортсмена в одной и той же выпрямленной позе при разной ориентации тела спортсмена в пространстве на гимнастических снарядах подвержено существенным изменениям. При этом было неясно за счет чего именно это происходит.

Для выяснения этого обстоятельства нами были проведены 2 специальных лабораторных эксперимента. В первом из них использован метод биомеханической кинематографии в стандартной модификации. В эксперименте 10 высококвалифицированных гимнастов выполняли по 5 модельных больших оборотов на перекладине. Рост испытуемых колебался в пределах 168-172 см (m=170,1 см; ± = 2 см), а вес- в пределах 65-70 кг. Поскольку движения правой и левой частей тела в модельном упражнении были параллельны был использован случай ортогональной съемки одной кинокамерой "Actionmaster-500. Скорость съемки - 100 к/c. Размер калиброванного кадра был равен 5 м * 5 м =25 кв. м. Формат пленки -35 мм. Калиброванная погрешность измерения - 5 мм на 1 м при определении дистанций.

Отснятые киноматериалы исследуемого упражнения были оцифрованы с помощью киноанализатора фирмы "Nac Sportias" опытным оператором. Затем для каждого испытуемого с использованием стандартного обеспечения киноанализатора рассчитано расстояние между осью хвата за перекладину и дистальной точкой тела (конец оттянутых носков ног) в крайних верхнем и нижнем вертикальных положениях в одной и той же позе (полностью выпрямленное тело с поднятыми вверх руками в стойке на руках и в висе соответственно).

В выборку для расчета включались только такие варианты, в которых значения суставных углов в верхнем и нижнем вертикальных положениях были идентичны. В результате эксперимента установлено, что указанное выше расстояние в нижнем положении увеличивается в среднем на 10, 9 % (m= +18,6 см; ±=3,6 см), по сравнению со стойкой на руках (крайне верхнее вертикальное положение).

Для выяснения за счет чего это происходит был проведен поисковый эксперимент с использованием методики рентгенокинографии с участием двух добровольцов - мастеров спорта по спортивной гимнастике с аналогичным первому эксперименту росто-весовым индексом. Использована ангиографическая установка "Telemax-1250" фирмы "General Equipment Medical". Съемка проводилась кинокамерой "Ariflex-90" на электронно-оптическом преобразователе со скоростью 12 к/c. Максимальный размер снимаемого объекта - 22 см. Доза облучения - в пределах нормы для рентгенологических исследований.

Испытуемый располагался горизонтально на операционном столе. Рядом с ним фиксировались две оттарированные металлические линейки размером 1 м.

В кадре кинокамеры на уровне исследуемого сочленения фиксировался металлический штангенциркуль, разведенный на расстояние 20 см, который служил тест объектом. Снимались все основные суставные сочленения человека до приложения к ним внешнего усилия и в процессе его приложения. При этом одно из звеньев исследуемого сочленения жестко фиксировалось на операционном столе. Внешнее усилие на растяжение (медленное и рывкообразное) прикладывалось в горизонтальном направлении, совпадающем с продольными осями сочлененных звеньев, расположенных горизонтально в плоскости съемки. Оптическая ось камеры располагалась перпендикулярно этой плоскости и проходила через геометрический центр сустава.

В эксперименте моделировалось увеличение растягивающей внешней силы (от 0 до 100 кг), действующей на опорно- двигательный аппарат спортсмена в процессе выполнения гимнастических упражнений вращательного характера. Величина внешней нагрузки на сочлененные звенья контролировалась с помощью оттарированного механического динамометра. Испытуемые работали в трех режимах 1)активное сопротивление внешней растягивающей силе путем жесткой фиксации позы (мышцы тела напряжены), 2) отсутствие сопротивления (тело расслаблено) и 3) активные действия в направлении прилагаемой внешней силы (испытуемый стремится вытянуться до максимума).

Объектом исследования была величина суставных щелей в голеностопных, коленных, тазобедренных, плечевых, локтевых и лучезапястных суставах. Полученные рентгенокинограммы обрабатывались на указанном выше киноанализаторе с определением расстояния между крайними точками суставных поверхностей костей, сочлененных в указанных суставах, до и в момент приложения максимального внешнего усилия к ним.

Анализ полученных данных не обнаружил сколько-нибудь заметных изменений в величинах исследованных суставных щелей при приложении к сочлененным звеньям внешней силы. Однако расстояние между поперечной осью тазобедренных суставов и параллельной ей осью хвата кистями за перекладину (к которой в эксперименте прилагалось внешнее усилие) существенно изменялось: до 18 см в 3-ем режиме, что подтверждает данные предыдущего эксперимента.

Выявлено, что основной причиной этого экспериментально установленного факта было перемещение оси плечевых суставов в направлении прилагаемого усилия в результате движения в грудино-ключичных сочленениях (подъем лопаток). При этом голова как бы утопает в плечах. Второй по значимости причиной является разжимание кистей под действием внешней силы и активный переход из "замка" в более открытый хват на второй и третьей согнутых фалангах пальцев кисти с разогнутыми до прямого положения ладонью и первой фалангой. В процентном отношении первый и второй факторы соотносятся как 75% и 25 %.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что при выполнении гимнастических упражнений вращательного характера удлинение тела (точнее увеличение расстояния между его дистальными и проксимальными точками) может происходить в результате как пассивного (под действием центробежной силы), так и активного движения в грудино-ключичном суставе и "сползания" в более открытый хват при перемещении тела гимнаста сверху вниз по кругу. Последнее стало использоваться гимнастами особенно активно при переходе на длинные накладки с валиком. Это позволяет существенно увеличить момент инерции звеньев и всего тела гимнаста относительно оси вращения (например, продольной оси грифа перекладины), что существенно изменяет геометрию масс взаимодействующих звеньев.

Для более содержательных и достоверных выводов необходимо провести дополнительные исследования с участием в экспериментах достаточного для статистической обработки количества испытуемых и более отточенной методикой. Необходимо отметить также, что при математическом моделировании движений человека перемещения в грудино-ключичном сочленении не учитываются. Этот сустав не моделируется и в известных многозвенных математических моделях тела человека. Не учитывается при этом и второй фактор. Все это вместе взятое вносит определенные погрешности при математическом моделировании спортивной техники. Нами сделана попытка учесть указанные факторы в новой модификации математической модели опорно-двигательного аппарата тела спортсмена.

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Сучилин, Н. Исследование феномена удлинения тела человека в процессе выполнения спортивных упражнений // Человек в мире спорта : Новые идеи, технологии, перспективы : Тез. докл. Междунар. конгр. - М., 1998. - Т. 1. - С. 34-35.