АНАЛИТИЧЕСКАЯ УНИФИКАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ОПОРОЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ОТТАЛКИВАНИЯ НЕУДАРНОГО ХАРАКТЕРА

БИОМЕХАНИКА СПОРТА

Abstract

ANALYTICAL UNIFICATION OF DYNAMIC STRUCTURE IN INTERACTION WITH SUPPORT UNPERCUSSIVE REPULSION

Stebletsov E.A., Ph.D, professor, Honoured coach of Russia

Key words: repulsion, support, interaction, tenzodynamogramma, dynamical structure, literal unification.

This research was aimed to reveal basic biodynamical features of support interaction in different kinds of repulsion in when vaulting. The notion of "unpersuasive kinds of repulsion" was brought in. Broad statistic material based on the tenzodynamic analysis allowed to define typical features of dynamic structure of repulsion and its dependence on motor action organization. Basic biomechanical parameters of support interaction in repulsion were defined.

The origin's identity in each kind of repulsion allowed to initiate their literal unification. Different kinds of the dynamic structures of support interaction can be indicated as "OQG" or "OTQG".

АНАЛИТИЧЕСКАЯ УНИФИКАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ОПОРОЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ОТТАЛКИВАНИЯ НЕУДАРНОГО ХАРАКТЕРА

Заслуженный тренер России, кандидат педагогических наук, профессор Е.А. Стеблецов

Ключевые слова: отталкивание, опора, взаимодействие, тензодинамог рамма, динамическая структура, работа ОДА, буквенная унификация.

Введение. Выполнение соревновательных упражнений в большинстве видов спорта связано с определенными характеристиками взаимодействия спортсмена с внешней средой. Многочисленными исследованиями, проведенными в различных видах спорта [1, 2, 3, 8, 10, 12 - 15, 19, 21, 24, 27, 29 - 31], доказано, что морфофункциональная структура опорно-двигательного аппарата (ОДА) формируется и развивается в тесной зависимости от механических параметров взаимодействия внутренних и внешних сил. Преимущественное развитие получают те структурные компоненты ОДА, на которые приходится основное динамическое воздействие организма и среды при выполнении соревновательных упражнений [5, 6, 11, 22, 26, 28].

В настоящее время не вызывает сомнения положение, что без глубокого знания динамической структуры основных соревновательных упражнений невозможно эффективное проведение тренировочного процесса. Не вызывает ни у кого сомнения, что для повышения эффективности управления процессом совершенствования технического мастерства спортсменов важной проблемой является определение ведущих факторов и элементов движений и их анализ. Большинство исследователей [4, 16, 18, 20, 23, 32] едины во мнении, что в прыжковых упражнениях ведущим является отталкивание, а мощность его выполнения зависит от силы и быстроты сокращения мышц. По этому поводу В.М. Дьячков писал: " 90% успеха (в прыжках в высоту) зависит от толчка" [25, с. 6].

Организация исследования. Исследование проводилось в течение 12 лет (с 1984 по 1996 г.). В работе выявлялись общие и частные характеристики взаимодействия с опорой при выполнении отталкиваний с различными двигательными задачами. В исследовании приняли участие 652 спортсмена высокой квалификации (18 - змс, 59 - мсмк, 263 - мс, 119 - кмс, 193 - I разряда) представляющих 25 видов спорта (акробатика, бадминтон, баскетбол, бокс, борьба, волейбол, велоспорт, спортивная и художественная гимнастика, легкая и тяжелая атлетика, прыжки в воду и на батуте, прыжки на лыжах с трамплина, горнолыжный спорт, гребля академическая, лыжный и конькобежный спорт, плавание, большой и настольный теннис, фехтование, фигурное катание, футбол, хоккей).

Каждый испытуемый после предварительной разминки выполнял следующие прыжки, отталкиваясь от тензоплатформы:

- прыжок вверх из положения полуприседа, выполняемый с 2-секундной задержкой, необходимой для рассеивания энергии упругой деформации структурных компонентов мышц, накопленной в подготовительной фазе (приседании);

- прыжок вверх из положения основной стойки;

- прыжок вверх из положения основной стойки, отталкиваясь одними стопами.

По заданию каждый вид прыжков выполнялся с помощью и без помощи рук.

В соответствии с системно-структурным подходом, примененным в исследовании, процесс отталкивания рассматривался как определенная система работы опорно-двигательного аппарата, отражающаяся в динамической структуре взаимодействия внешних и внутренних сил, механизме энергообеспечения двигательного действия.

Анализировались тензодинамограммы вертикальной составляю щей реакции опоры, электромиограммы, снятые с основных рабочих групп мышц нижних конечностей, и синхронизированная видеозапись процесса отталкивания.

С целью повышения объективности исследования рассматривались идеализированные варианты отталкивания, что позволило выявить определенные характери стики в работе ОДА, имеющиеся и в реальных спортивных видах отталкивания.

Результаты исследования . Анализ и синтез полученного обширного статистического материала и педагогических наблюдений во многих видах спорта позволили сгруппировать отталкивания по внешнему виду организации двигательного действия, определить их основные параметры, отличающиеся организацией работы структурных компонентов ОДА, природой энергообеспе чения двигательного действия и динамической структурой взаимодействия спортсмена с опорой.

Исходным вариантом для анализа в исследовании послужило отталкивание без предварительного сближения о.ц.м.т. с опорой. Данное отталкивание характеризуется выполнением двигательного действия без предварительного сближения о.ц.м.т. с опорой, работой двигательного аппарата на протяжении всего двигательного действия только в преодолевающем режиме, осуществляемом посредством сокращения контрактильного механизма мышц нижних конечностей [9, 17]. Подобное отталкивание характерно для прыжков, выполняемых с места из положения приседа, полуприседа, основной стойки при отталкивании одними стопами. При анализе тензодинамограмм данного вида отталкиваний, выполняемых представителями различных видов спорта, выявлено, что в форме кривой имеются определенные отличительные особенности, как зависящие от специфики вида спорта, так и носящие индивидуальный характер, но полностью зависящие от уровня развития скоростно -силовых возможностей контрактильного механизма нижних конечностей испытуемых (рис. 1).

Особенности заключаются в различиях величины максимального усилия воздействия на опору при выполнении отталкивания, изменяющегося от 2,013 кг на 1 кг веса спортсмена у баскетболистов до 2,986 у тяжелоатлетов (среднеарифметические значения выборки), в длительности выполнения всего процесса отталкивания - от 374,213 до 261,137 мс соответственно, времени достижения максимальной силы давления на опору, колеблющемся в пределах от 198,693 у тяжелоатлетов до 238,106 мс у волейболистов. Несмотря на различия силовых и временных параметров взаимодействия с опорой, ее динамическая структура остается неизменной и характеризуется однопиковым возрастанием силы воздействия. Ввиду идентичности природы появления зубца на тензодинамограмме и его типичности для данного вида отталкивания нами предложено его буквенное обозначение. На тензодинамограмме (см. рис. 1) он обозначен буквой Q. С целью унификации описания динамичес кой структуры взаимодействия с опорой начало отталкивания (возрастания силы воздействия на опору) и его окончание также обозначены буквами О и G соответственно. Таким образом, нормальная динамическая структура взаимодействия с опорой, относящаяся к первой группе отталкиваний, характеризуется однопиковым повышением силы воздействия на опору и может быть охарактеризо вана буквенным комплексом OQG.

Анализируя структурные особенности биодинамического процесса взаимодействия с опорой в исследуемом варианте отталкивания, необходимо отметить, что важнейшие значения имеют временной интервал достижения максимальной силы давления на опору - O-Q и величина зубца Q. Время достижения максимальной величины воздействия на опору - интервал O-Q - составляет в среднем 70% от времени всего отталкивания (интервал O-G) и равен 213,562 мс. По соотношению времени достижения максимальной силы давления на опору и общего времени отталкивания (у спортсменов с высоким уровнем развития скоростно-силовых возможностей это соотношение приближается к 1), а также по величине максимальной силы воздействия на опору (величина зубца Q) можно судить об уровне развития скоростно-силовых способностей контрактильного механизма мышц нижних конечностей испытуемых. При анализе необходимо учитывать и форму зубца Q: чем круче подъем в интервале O-Q, тем выше скоростные способности скоростно-силовых возможностей спортсменов, а чем круче спад усилия в интервале Q-G, тем выше уровень развития силового компонента скоростно-силовых способностей.

В результате проведенного исследования динамической структуры отталкивания без предварительного сближения о.ц.м.т. с опорой можно заключить, что работа двигательного аппарата характеризуется преодолевающим режимом, вызывающим в динамической структуре взаимодей ствия с опорой однопиковое повышение силы, обозначенное буквенным комплексом OQG.

Вторая группа отталкиваний, рассматриваемых в исследовании, представлена прыжком вверх из положения основной стойки без махового движения руками с предварительным приседанием. Данное отталкивание характеризуется более сложной системой организации работы ОДА и динамической структурой взаимодействия с опорой.

При рассмотрении режима работы двигательного аппарата выделены следующие фазы:

1. Уступающего режима.

2. Статического режима.

3. Преодолевающего режима.

В динамической структуре взаимодействия с опорой выделены два характерных зубца - Т и Q (рис. 2).

Рис. 1. Характерная динамическая структура отталкивания без предварительного сближения о.ц.м.т. опорой

Рис. 2. Характерная динамическая структура отталкивания с предварительным сближением о.ц.м.т. с опорой

Зубец Т своей вершиной направлен вниз и характеризует снижение силы воздействия на опору в момент приседания, зубец Q, как и в первом виде отталкивания, направлен вершиной вверх и характеризует повышение силы воздействия на опору при контрактильном сокращении мышц нижних конечностей.

При сопоставлении режима работы двигательного аппарата с динамической структурой взаимодействия с опорой необходимо отметить, что уступающая работа мышц в первой фазе соответствует снижению силы воздействия на опору - интервал О-Т, и его длительность в среднем колеблется от 141,238 до 215,083 мс. За это время сила давления на опору уменьшается с величины, равной весу испытуемого, до величины, определяемой ускорением о.ц.м.т. при сближении с опорой (сгибанием ног). Данная закономерность выражается следующей формулой:

F= m (g - a), (1)

где F - сила давления на опору в точке О, равная весу испытуемого;

m - масса испытуемого;

g - ускорение свободного падения;

а - ускорение о.ц.м.т. при сближении с опорой.

Из приведенной формулы видно: чем выше скорость сгибания ног - больше ускорение о.ц.м.т., тем меньше сила давления на опору в конце первой фазы - в точке Т. При достижении ускорения о.ц.м.т. величины, равной ускорению свободного падения (а = g), взаимодействие между спортсменом и опорой исчезнет. Для определения величины среднего ускорения по тензодинамограмме вертикальной составляющей реакции опоры в соответствии с формулой n = 1 - а/g, определяющей коэффициент перегрузки [7], была составлена зависимость силы давления на опору в фазе уступающего режима работы - зубец Т - от величины ускорения о.ц.м.т. при сближении с опорой.

От величины ускорения о.ц.м.т. при его сближении с опорой зависят продолжительность и величина зубца Т: чем больше ускорение, тем раньше возникает тормозящий импульс (сокращение интервала О-Т) и наступает фаза статического режима работы двигательного аппарата. Это приводит к возрастанию силы воздействия на опору, величина которой будет характеризоваться следующей формулой:

F= m (g + a), (2)

где F - сила давления на опору;

m - масса испытуемого;

g - ускорение свободного падения;

а - ускорение торможения о.ц.м.т.

Данное выражение позволяет сделать вывод: чем больше ускорение торможения о.ц.м.т., тем выше сила воздействия на опору в фазе статического режима работы двигательного аппарата (круче подъем начальной фазы кривой Т-Q). Следовательно, больше и величина потенциальной энергии, накапливаемой в упругих компонентах двигательного аппарата. Необходимо отметить, что величина, на которую уменьшается импульс силы воздействия на опору в фазе уступающего режима работы двигательного аппарата, возвращается в фазе статического режима (рис. 3).

Таким образом, при правильной и рациональной организации отталкивания с предварительным искусственным приседанием не происходит потери импульса силы воздействия на опору.

Момент начала работы двигательного аппарата в преодолевающем режиме работы (3-я фаза) наступает при условии превышения силы воздействия на опору величины момента силы инерции. Если сократительный потенциал мышц превышает силу давления на опору, возможно увеличение максимальной силы отталкивания (величина зубца Q) [34]. В исследуемом виде отталкивания, как правило, максимальная величина силы воздействия на опору характеризуется возможностями контрактильного компонента мышц и достигается при величине скорости подъема о.ц.м.т. не более 0,4 - 0,6 м/с. При дальнейшем увеличении скорости подъема о.ц.м.т. в соответствии с основным уравнением А. Хилла [33] величина давления на опору снижается.

p44_pic3.jpg (29438 bytes)

Физический смысл максимальной силы воздействия на опору (зубец Q) может быть описан формулой 2 с той лишь разницей, что ускорение о.ц.м.т. возникает не при торможении, а при его подъеме относительно опоры.

Анализ динамических параметров прыжка вверх с места без махового движения руками, выполняемого представителями различных видов спорта, выявил их значительные отличия: общее время отталкивания (интервал О-G) колеблется в пределах от 546,674 до 731,012 мс, время достижения максимального усилия воздействия на опору (интервал Т-Q) изменяется от 244,676 до 342, 881 мс. Максимальная сила воздействия на опору (высота зубца Q) имеет самое высокое значение у представителей тяжелой атлетики - в среднем 3,541 кг на 1 кг веса спортсмена и наименьшую величину у баскетболистов -2,887 кг. Время снижения усилия с максимальной величины до нуля (интервал Q- G) изменяется в пределах от 95,595 мс у представи телей легкой атлетики до 173,133 мс у волейболис тов. При этом динамическая структура и природа ее возникновения остаются неизменными.

Из полученных данных можно сделать следующее заключение, что продолжительность фаз работы двигательного аппарата и скоростно-сило вые параметры взаимодействия с опорой зависят от организации двигательного действия (величины ускорения о.ц.м.т. в первой фазе - формы кривой О - Т) и скоростно-силовой подготовленности испытуемых. Величина и природа энергообеспечения процесса отталкивания также зависят от организации работы нервно-мышечного аппарата и скоростно-силовых возможностей спортсмена. Динамическая структура взаимодей ствия с опорой анализируемого вида отталкивания характеризуется зубцами Т и Q и может быть охарактеризована буквенным комплексом OTQG.

Обобщение результатов проведенного исследования дает основание для следующих выводов:

1. Идентичность природы динамической структуры взаимодействия с опорой и ее типичность для каждого неударного вида отталкивания позволяют ввести буквенную унификацию ее описания. Динамическая структура взаимодействия с опорой при отталкивании без предварительного сближения о.ц.м.т. с опорой (приседания) характеризуется буквенным комплексом ОQG, а отталкивание с искусственным сближением о.ц.м.т. с опорой -буквенным комплексом OTQG.

2. Силовые характеристики взаимодействия с опорой при выполнении неударного вида отталкивания зависят от модуля и направления ускорения о.ц.м.т. относительно опоры.

Литература

1. Бабанко Л.С., Джафаров М.А., Копейкина А.А. Антропометрические характеристики детей, обучающихся в спортивной школе-интернате // Материалы II Всесоюзн. симп. "Антропогенетика, антропология и спорт". Винница, 1980. Т.1, с.134-135.

2. Башкиров П.Н. Строение тела и спорт. - М.: МГУ, 1968. - 235 с.

3. Башкиров П.Н. Учение о физическом развитии. - М.: МГУ, 1962. - 339 с.

4. Бернштейн Н.А. Некоторые данные по биомеханике бега выдающихся мастеров //Теор. и практ. физ. культ. 1937, № 3, с. 22.

5. Бернштейн Н.А. О построении движений. - М.: Медгиз, 1947. - 254 с.

6. Бойко В.В. Целенаправленное развитие двигательных способностей человека. - М.: ФиС, 1987. - 143 с.

7. Бранков Г. Основы биомеханики. - М.: Мир, 1981, с. 82-94.

8. Буланов И.В. Влияние спортивной специализации на морфологию стопы // Матер. Всесоюзн. научн. конф. по проблемам спорт. морф. М., 1977, с. 37.

9. Бэгшоу К. Мышечное сокращение. - М.: Мир, 1985. - 126 с.

10. Васильев И.Г. Некоторые закономерности развития и проявления мышечной силы в различных условиях: Автореф. канд. дис. Л., 1954. - 30 с.

11. Верхошанский Ю.В. Прыгучесть спортсмена, ее скоростно-силовая структура и специфичность //Теор. и практ. физ. культ. 1970, № 10, с. 2-6.