ВЛИЯНИЕ УТОМЛЕНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ГИМНАСТИКЕ

ЖЕНЩИНА И СПОРТ

Abstract

INFLUENCE OF EXHAUSTION TO RELIABILITY OF BASIC ELEMENTS OF PERFORMANCE IN RHYTHMIC GYMNASTICS

Tatyana Polischuk

J. Pilsudski's academy of physical education, Warsaw, Poland

Key words: exhaustion, functional systems, sports-technical skill, biomechanical structure of technique.

The strongest stimulus, which results a mismatch of functions and movements, is the progressing exhaustion. The exhaustion in the training and competitive activity is considered as the consequence of a decrease of the functional capabilities.

The purpose of the current research was the study of the characteristics of movements influencing the reliability of sports technique in conditions of an exhaustion.

The pedagogical supervision and experiments with the use of tools methods and means of the registration of the quantitative characteristics of motor actions were used in the research.

The results of the stabilographic analysis of exercises - static and dynamic balance - have allowed to reveal the features of changes in the amplitude and the frequency of fluctuations of the general centre of a body weight under the influence of the exhaustion. The changes of the biomechanical structure of the technique with the increase of the degree of the exhaustion are found out. There are an infringement of the function of the dynamic balance and the increased quantity of technical mistakes in exercises.

ВЛИЯНИЕ УТОМЛЕНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ГИМНАСТИКЕ

Татьяна Полищук
Академия физического воспитания имени Юзефа Пилсудского, Варшава

Ключевые слова: утомление, функциональные системы, спортивно-тех ническое мастерство, биомеханическая структура техники.

Актуальность. Показателем уровня спортивно-технического мастерства гимнасток является эффективность системы движений при требуемом уровне надежности [4, 6, 9]. Надежность спортивных достижений состоит в способности с большой вероятностью повторять спортивные достижения в сложных условиях противоборства. Для обеспечения высокого уровня надежности спортсмену необходимо умение вести успешную борьбу с помехами [1, 2, 4, 5, 8, 12]. Помехоустойчивость наряду с безошибочностью, выносливостью, восстанавливаемостью и работоспособностью рассматривается как элемент надежности [7]. Наиболее сильным раздражителем, приводящим к рассогласованию функций и дискоординации движений, является прогрессирующее утомление. Утомление в тренировочной и соревновательной деятельности рассматрива ется как следствие снижения функциональных возможностей какой-либо ведущей функциональной системы, деятельность которой лимитирует спортивный результат [10].

Наиболее интересные направления изучения проблемы надежности мастерства спортсменов связаны с определением эффективности системы движений. Под надежностью обычно понимают способность системы работать в условиях помех без снижения эффективности. В таких видах спорта, как фигурное катание, художественная и спортивная гимнастика, акробатика, фристайл, прыжки на лыжах с трамплина, прыжки в воду и другие, спортивное мастерство при реализации заданной внешней картины движений (стабилизации кинематической структуры) определяется соответствием выполнения движения стилистическим и эстетическим требованиям на основе совершенной ритмической структуры при значительной приспособительной изменчивости динамики [4]. Упражнения в этой группе видов спорта направлены на удовлетворение требований спортивных арбитров к качеству выполнения всех движений в упражнении. Требования к выполнению обусловлены сложившимися традициями, стилистическими и эстетическими оценками.

В видах спорта со сложной координационной структурой движений: борьбе вольной и греко-римской, восточных видах единоборств, фехтовании и спортивных играх мастерство во многом определяется вариативностью спортивных действий [3]. Техническое мастерство в упражнениях, направленных на обеспечение конечного эффекта в переменных условиях, определяется гибкой изменчивостью технико-тактических действий, которые подготавливают безотказное применение помехоустой чивых высокоэффективных основных действий в создавшейся ситуации противоборства. Вариативность [3, 4, 14] рассматривается в зависимости от группы видов спорта как составная часть или как необходимое условие надежности, тогда как в некоторых других случаях проявление вариативности противопоставляется надежности. Во многих спортивных упражнениях (в гимнастике, акробатике и др.) необходимо, с одной стороны, завершить выполняемое движение наилучшим образом (например, без потери равновесия), а с другой - перейти к выполнению следующего движения. Таким образом, широкий диапазон вариаций двигательных действий в заключительной части движений свидетельствует о гибкой тактике спортсмена, о его высокой квалификации [11].

Изучение программ различных видов многоборья в художественной имнастике показало, что в композициях, представляемых спортсменками на международных соревнованиях, наиболее распространенными лементами техники являются равновесия и повороты - 56,2 %, прыжки - 30,8 % и другие элементы - 13 %, а наибольшее количество ошибок возникает из-за потери равновесия. Острая конкуренция в художественной гимнастике вызвала необходимость изменений в правилах соревнований и соответственно в программах гимнасток, что привело к значительному росту сложности элементов техники. Одновременно повысились требования и к функциональной подготовленности спортсменок. Это требует от специалистов обоснования рациональных приемов формирования навыков динамического равновесия и совершенствования методики подготовки гимнасток.

Изложенное выше определяет актуальность проблемы дальнейшего повышения надежности выполнения статических, динамических равновесий и прыжков спортсменками в художественной гимнастике на основе изучения биомеханических характеристик базовых связок элементов техники гимнасток, учета функционального состояния их организма с использованием технических средств педагогического контроля.

Целью исследования явилось изучение характеристик движений, влияющих на надежность спортивной техники гимнасток в условиях утомления.

Задачи исследования:

1. Определение закономерностей изменения биомеханических параметров динамического и статического равновесия под влиянием утомления у гимнасток высокой квалификации.

2. Изучение динамики опорных реакций тела гимнасток при выполнении прыжков в состоянии утомления.

Методы и организация исследований.Методологической основой исследования был избран системно-структурный подход, рассматривающий разнообразные явления и процессы спортивной тренировки гимнасток в их функциональном единстве и целостности [1].

Для решения поставленных задач проводились педагогические наблюдения и эксперименты с использованием инструментальных методов и технических средств регистрации количественных характери стик двигательных действий спортсменок, а также методы математической статистики. Инструментальные методы исследований включали: видео- и киносъемку, электротензодинамометрию, стабиломет рию, акселерометрию, эргоспирометрию, вариационную пульсометрию, определение количества лактата в крови. Регистрировалось более 120 биомеханических и физиологических характеристик. Обследованы 74 гимнастки.

Результаты исследования. Результаты стабилографического анализа упражнений гимнасток - статического и динамического равновесия - позволили выявить особенности изменений амплитуды и частоты колебаний общего центра массы (ОЦМ) тела спортсменок под влиянием утомления. С возрастанием степени утомления организма спортсменок обнаруживаются изменения биомеханической структуры техники данных элементов, происходит нарушение функции динамического равновесия, увеличивается количество технических ошибок в упражнениях. У всех гимнасток утомление негативно повлияло на функцию равновесия. На основе оценки биомеханической структуры движений и функционального состояния организма гимнасток выявлено, что надежность выполнения элементов спортивной техники достоверно зависит от функционального состояния их организма.

В ходе исследований было установлено, что изменения стабилографических показателей, характеризующих частотно-амплитудные характеристики колебаний ОЦМ тела гимнасток под влиянием утомления, как в усложненной позе Ромберга (статическом равновесии), так и при выполнении связки элементов (динамическом равновесии), носят однонаправленный характер. Однако степень этих изменений различна (рис. 1, 2).

При выполнении усложненной позы Ромберга величина прироста частотно-амплитудных показателей после физической нагрузки была более выражена, чем при выполнении связки элементов. Утомление оказывает наибольшее влияние на показатели средней частоты колебаний ОЦМ тела гимнасток в сагиттальной и фронтальной плоскостях.

Рис. 1. Амплитуда колебаний ОЦМ тела гимнасток (n = 26) при выполнении усложненной позы Ромберга и связки элементов -- поворота на 360⁰с остановкой в вертикальное равновесие (I - до и II - после нагрузки; А_ср Х - средняя амплитуда колебаний относительно сагиттальной плоскости, мм; А_ср У - средняя амплитуда колебаний относительно фронтальной плоскости, мм; А_ср - средняя амплитуда колебаний, мм; А_махx - максималь ная амплитуда колебаний относительно сагиттальной плоскости, мм; А_маху - максимальная амплитуда колебаний относительно фронтальной плоскости, мм; А_мах - максимальная амплитуда колебаний, мм )

Анализ полученных данных свидетельствует, что уровень функциональной подготовленности гимнасток оказывает существенное влияние на технику выполнения равновесий и, следовательно, на результат выступлений в соревнованиях. Наиболее "чувствительные" к утомлению биомеханические показатели, полученные при выполнении усложненной позы Ромберга, могут служить косвенными критериями оценки функционального состояния организма гимнасток. Это позволяет использовать эти показатели в условиях оперативного педагогического контроля.

Другими базовыми элементами, составляющи ми существенную часть программного материала спортсменок в художественной гимнастике, являются разнообразные прыжковые упражнения. Нами исследовался прыжок с места вверх в шпагат ("разножка"). Исследования, проведенные при тестировании технической подготовленности обследуемой группы гимнасток (с использованием данного элемента) позволили изучить ряд закономерностей динамики биомеханических характеристик и их связи с функциональным состоянием спортсменок.

Рис. 2. Частота колебаний ОЦМ тела гимнасток (n = 26) при выполнении усложненной позы Ромберга и связки элементов (I - до и II - после нагрузки; f_срх - средняя частота колебаний относительно сагиттальной плоскости, Гц; f_сру - средняя частота колебаний относительно фронтальной плоскости, Гц; f_ср-средняя частота колебаний, Гц

Предполагалось, что изменения в биомеханической структуре гимнастических упражнений в большей или меньшей степени взаимосвязаны с конкретными показателями, отражающими функциональное состояние спортсменки. Это предположение подтвердили результаты экспериментальных исследований. Так, динамика активности сердечно-сосудистой системы связана с изменениями двигательных характеристик. На рис. 3 в графическом виде представлена связь между зависимой переменной - ЧСС и независимой переменной - временем подседа при прыжке с места вверх в шпагат после нагрузки (которая является следствием совокупности факторов: уровня тренированности , функциональной подготовленности спортсмен ки и степени утомления, вызванного физической нагрузкой), r = 0,94 ± 0,01. Исследуемые показатели связаны между собой экспоненциальной зависимостью, свидетельствующей, что по мере увеличения ЧСС в положении стоя до физической нагрузки время подседа при выполнении прыжка с места вверх после нагрузки увеличивается. В терминах педагогики эта зависимость может быть выражена так: чем выше уровень подготовленности спортсменки, тем меньше времени требуется ей для подготовительного действия при выполнении прыжка с места вверх.

Результаты исследований, представленные на рис. 3, помимо наглядной демонстрации характера связи двух изучаемых показателей представляют интерес и для практического тренера. Регрессионный анализ эмпирических данных позволяет осуществлять экстраполяцию изучаемого процесса. На рисунке приведен тренд, отражающий связь между динамикой ЧСС в покое в положении стоя и временем подседа при выполнении "разножки" в диапазоне пульса, реально зарегистрированного от 70 до 110 уд/мин^-1 в ходе исследований конкретных спортсменок (части графика под номерами 2 - 6). Но для тренера представляется возможным экстраполировать показатель в сторону как увеличения (7 - 9), так и уменьшения (1) по сравнению с реально полученными данными.

Следующим подтверждением взаимосвязи биомеханических и физиологических показателей может служить взаимосвязь (r=0,83±0,025) между независимой величиной - кислородным пульсом после физической нагрузки и зависимой переменной - импульсом силы отталкивания после аналогичной нагрузки (уравнение регрессии 1):

у = 50,7 • Х ^0,474± 0,0143 (1),

где: у - импульс силы отталкивания при выполнении прыжка с места вверх в шпагат ("разножка") после физической нагрузки, Н•с,

Х - кислородный пульс после физической нагрузки, мл•уд^-1.

Это положение иллюстрируют данные, представленные на рис. 4. Приведенная зависимость свидетельствует о том, что по мере увеличения количества кислорода, приходящегося на одно сокращение сердца, импульс силы отталкивания также возрастает.

Исследования показали, что с увеличением энергетического резерва организма (в данном случае О₂-пульс) мощность производимой физической работы возрастает, что является подтверждением правильности, адекватности и достоверности полученных данных. Имеется возможность практического использования полученных в эксперименте данных. По итогам тестирования биомеханических характеристик при выполнении гимнастками прыжка "разножка" можно с высокой точностью и достоверностью судить об уровне метаболического обеспечения их двигательной функции. И это можно делать, пользуясь регрессионными моделями не только для фактически полученных значений изучаемых показателей, но и для их аппроксимации.

Рис. 3. Зависимость между ЧСС в покое в положении стоя (уд/мин^-1) и временем подседа (с) при выполнении прыжка с места вверх в шпагат (в "разножку") после нагрузки (1-я - 60, 2-я - 70, 3-я - 80, 4-я - 90, 5-я - 100, 6-я - 110, 7-я - 120, 8-я - 130, 9-я - 140 уд/мин)

Высота прыжка с места вверх в значительной степени зависит от величины импульса силы отталкивания (чем больше сила действия на опору, тем выше выпрыгивание). Однако высота подъема ОЦМ тела гимнастки увеличивается с укорочением фазы отталкивания, но при этом уменьшается импульс силы действия на опору. Исследования показали, что в состоянии утомления у гимнасток импульс силы отталкивания уменьшается на 11%, а время фазы отталкивания увеличивается на 10%. Таким образом, для оптимизации техники выполнения гимнастических прыжков спортсменке необходимо, с одной стороны, увеличить импульс силы, а с другой - не увеличивать при этом длительности фазы отталкивания.

Как показал корреляционный анализ, высокие степени связи обнаружены между биомеханически ми характеристиками в 42% случаев от общего числа корреляционных пар.

Представляет интерес и рассмотрение взаимосвязи между одноименными биомеханическими характеристиками - максимальными силами отталкивания в вертикальной плоскости до и после физической нагрузки (r = 0,84 ± 0,02). Для иллюстрации приводим их в виде регрессионного уравнения (2):

у = 919 + Х ^0,445 ± 0,00018 (2),

где: у - максимальная сила по вертикальной оси (Z) при отталкивании в прыжке с места вверх в шпагат ("разножка") после нагрузки, Н; Х- тот же показатель до нагрузки, Н.

Результаты регрессионного анализа свидетель ствуют, что с увеличением максимальной силы отталкивания по оси Z в прыжке с места вверх ("разножка") до нагрузки линейно аппроксимируется и максималь ная сила по оси Z, но уже после нагрузки (рис. 5).

На этом основании представляется возможным прогнозировать реакцию спортсменки на физическое утомление по данным, полученным до физической нагрузки. Таким образом, еще по одному, сравнительно легко определяемому показателю, можно осуществлять прогнозирование моторных реакций спортсменки на нагрузку. Этот результат можно использовать в практической деятельности тренеров по художественной гимнастике.

Зная о единстве пространственно-временных и силовых характеристик любого двигательного акта, показав взаимосвязи силовых показателей, приведем динамику временных характеристик (r = 0,87 ± 0,02) гимнастического упражнения в графическом (рис. 6) и аналитическом (уравнение 3) виде:

у = 0,0614 + Х • 0,761 ± 0,00195(3) ,

где:у- время достижения максимальной силы отталкивания при выполнении прыжка с места вверх ("разножки") после физической нагрузки, с; Х - тот же показатель до физической нагрузки, с.

При сравнении уравнений 2 и 3 видно, что по своему характеру они идентичны. Различие состоит только в величинах первого члена и степени. Из уравнения 3 вытекает, что при увеличении (уменьшении) времени достижения максимальной силы отталкивания при выполнении прыжка до физической нагрузки увеличивается (уменьшается) и время достижения максимальной силы отталкивания при выполнении прыжка после физической нагрузки.

Как видим, все рассмотренные пары корреляций - физиологические и биомеханические, отражающие разные физические свойства двигательного действия (силу и время) - взаимосвязаны между собой и с функциональным состоянием организма спортсменки. Из представленного материала следует практический вывод о том, что этими парами показателей можно пользоваться для прогнозирования изменений независимых характеристик функционального состояния и моторики человека при управлении зависимыми характеристиками в требуемом для тренера направлении.

Применение метода линейной корреляции для изучения особенностей взаимосвязей 71-го показателя, характеризующего различные физиологические функции с 27 показателями биомеханических характеристик изучаемых гимнастических движений, позволило получить корреляционную матрицу из 1917 коэффициентов корреляции. Анализировались только высокодостоверные связи (0,7 и более).

Рис. 4. Зависимость между О₂-пульсом (мл · уд^-1) и величиной импульса силы при отталкивании (Н•с) в прыжке с места вверх ("разножка") после физической нагрузки (1 - О₂-пульс = 4 мл · уд^-1; 2 - О₂-пульс = 7 мл · уд^-1; 3 - О₂-пульс = 10 мл · уд^-1; 4 - О₂-пульс = 13 мл · уд^-1; 5 - О₂-пульс = 16 мл · уд^-1; 6 - О₂-пульс = 19 мл · уд^-1 ;--- - график уравнения 1)

Рис. 5. Зависимость максимальной силы по вертикальной оси при отталкивании в прыжке с места вверх в шпагат ("разножка") после нагрузки (Н) от величины того же показателя до нагрузки (Н); (1 -я - 800, 2-я - 1000, 3-я - 1200, 4-я - 1400, 5-я - 1600, 6-я - 1800, 7-я - 2000, 8-я - 2200, 9-я - 2400 Ньютонов; --- - график уравнения 2)

Рис. 6. Зависимость между временем достижения максимальной силы отталкивания при выполнении прыжка с места вверх в шпагат ("разножка") до физической нагрузки с характеристиками того же показателя после нагрузки (1 - 0,137 с; 2 - 0,214 с; 3 - 0,290 с; 4 - 0,366 с; 5 - 0,442 с; 6 - 0,518 с; ^----------график уравнения 3)

Обнаружена высокая степень прямой и обратной взаимосвязи ряда биомеханических и физиологических характеристик, зарегистрированных при выполнении связки базовых элементов (поворота на 360⁰ с остановкой в вертикальное равновесие), прыжка с места вверх в шпагат ("разножки") и усложненной позы Ромберга. Установлено, что такая взаимосвязь формируется по двум типам - отдельным тесно связанным парам и группам (плеядам) характеристик движений. В зависимости от вида двигательных действий гимнасток состав корреляционных плеяд изменяется, а их количество остается постоянным. Каждое конкретное гимнастическое упражнение имеет свои специфические корреляционные матрицы при сохранении общего принципа распределения ее плеядных параметров. Высокие степени корреляционных взаимосвязей, установленные между биомеханическими и физиологическими показателями, свидетель ствуют, что по мере приближения функциональной реактивности организма спортсменок к оптимуму их биомеханические характеристики техники выполнения упражнений в равновесии также приближаются к оптимальным значениям. Выявленные закономерности позволяют по показателям функционального состояния организма гимнасток, зарегистрированным в покое, прогнозировать количественные параметры биомеханических характеристик техники динамического и статического равновесия.

Заключение. Состояние физического утомления оказывает деструктивное влияние на биомехани ческую структуру связей инвариантных элементов техники художественной гимнастики и функцию равновесия спортсменок. Это выражается в том, что под влиянием фактора утомления снижается надежность выполнения равновесий, происходят существенные изменения естественных параметров колебаний ОЦМ тела и опорных реакций спортсменок, которые обычно характеризуются тем, что при выполнении связки элементов - поворота на 360⁰ с остановкой в вертикальное равновесие - максимальная амплитуда колебаний во фронтальной плоскости увеличивается в среднем на 18 ± 3,1 % после нагрузки, в сагиттальной плоскости она уменьшается на 14,5 ± 1,7 %; максимальная амплитуда колебаний ОЦМ тела гимнасток до нагрузки наблюдается в направлении "вперед-назад", а после нагрузки - "вправо-влево". При выполнении специального теста (усложненной позы Ромберга) эти изменения проявляются в том, что после физической нагрузки средняя частота колебаний ОЦМ тела гимнасток относительно плоскости Х возрастает дополнительно на 22,5 ± 3,3 %, относительно плоскости Y этот показатель увеличивается на 29 ± 4,2 %.

Выполнение связки элементов - поворота на 360⁰ с остановкой в вертикальное равновесие - гимнастками высокой квалификации характеризуется следующими закономерными взаимосвязями параметров двигательных действий: максимальной амплитуды колебаний ОЦМ тела спортсменок до физической нагрузки и средней частоты колебаний ОЦМ тела в состоянии утомления после нагрузки, при r = -0,91 ± 0,015; t < 0,007. При этом зарегистрировано, что максимальная амплитуда колебаний ОЦМ тела гимнасток после физической нагрузки обычно увеличивается, в то время как средняя частота колебаний ОЦМ ее тела во фронтальной плоскости уменьшается. Эти данные могут служить одним из наиболее объективных критериев оценки качества сформированного у спортсменок навыка динамического равновесия. Установлено также, что средняя частота колебаний ОЦМ тела гимнасток в сагиттальной плоскости в определенной степени детерминирована продолжительнос тью выполнения субмаксимальной физической нагрузки (80% от максимальной мощности), при r = - 0,98 ± 0,01; t < 0,003; в частности, эта закономерность проявляется в том, что чем продолжительнее время действия физической нагрузки на организм гимнасток, тем меньше частота колебаний ОЦМ их тела в сагиттальной плоскости после нагрузки.

Литература

1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. - М.: Медицина, 1975. - 402 с.

2. Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. - М.: Медицина, 1966. - 349 с.

3. Гожин В.В. Вариативность и двигательная одаренность в спорте. - М.: МНПИ, 1998. - 170 с.

4. Донской Д.Д. Законы движений в спорте: (очерки по структурности движений). - М.: ФиС, 1968. - 175 с.

5. Дьячков В.М. Совершенствование технического мастерства спортсменов. - М.: ФиС, 1967. - 358 с.

6. Зациорский В.М. Дискриминативные признаки эффективности спортивной техники // Теор. и практ. физ. культ. 1971, №9, с. 14 - 18.

7. Ивойлов А.В. Помехоустойчивость движений спортсмена. - М.: ФиС, 1986. - 109 с.

8. Коренберг В.Б. Технические ошибки // Гимнастика. - М.: ФиС,1980. Вып. 2, с. 30 - 34.

9. Лапутин А.Н. Совершенствование технического мастерства спортсменов высокой квалификации // Наука в олимпийском спорте. - К.: Олимпийская литература, 1997. №1, с. 78 - 83.

10. Мищенко В.С. Функциональные способности спортсменов. - К.: Здоровье, 1990. - 200 с.

11. Новиков А.А., Ипполитов Ю.А., Ишков В.С. Закономерности изменения диапазона вариативности параметров двигательных действий в спортивных упражнениях // Науч. тр. ВНИИФКа 1999 г. / Под ред. проф. С.Д. Неверковича. - М.: ВНИИФК, 2000, с. 162 - 171.