Биомеханические особенности упражнений в избранных видах двигательной активности

Упражнения гимнастики

Упражнения этой группы отличаются четкой программой пространственной картины двигательных действий, основным содержанием которой являются определенные движения в суставных сочленениях, а также последовательная смена поз тела, олицетворяющих сущность конкретного упражнения.

Для гимнастических упражнений характерны три основные направленности двигательной активности: сохранение положения тела, вращательные движения частей и звеньев тела, отталкивания в прыжках.

Сохранение положения тела осуществляется, как правило, при выполнении упражнений в равновесии; в исходных положениях и при завершении упражнений; при фиксации определенного расположения звеньев тела, что всегда имеет место при выполнении любого упражнения.

К факторам, обусловливающим положение тела, относят: позу, как взаимное расположение частей и звеньев тела; ориентацию тела в пространстве; местоположение тела в пространстве; расположение тела и его частей относительно опоры.

В основе сохранения положения тела лежат два главных условия. Это создание упругой жесткости в суставных сочленениях, то есть активное закрепление совмещающихся звеньев и исключение действий внешних для исполнителя сил, направленных на изменение ориентации тела в пространстве.

К телу исполнителя как биомеханической системе могут прилагаться силы гравитации, опорные реакции, силы тяжести, силы тяги мышц, а также воздействия таких факторов, как снаряды в руках, или усилия противника в единоборствах, или партнера, к примеру, в парной акробатике или фигурном катании. Все отмеченные силы могут и нарушать положение тела, и действовать по его сохранению.

В процессе познания телесно-двигательного упражнения важно представлять себе сущность основных действующих сил с тем, чтобы верно оценивать их вклад в сохранение положения тела, в сохранение его равновесия. Так, силы тяжести, приложенные к общему центру тяжести исполнителя, а также к центрам тяжести частей и звеньев тела, могут оказывать или уравновешивающие или опрокидывающие воздействия на него.

При сохранении положения тела к уравновешивающим силам относят и опорные реакции или силы реакции опоры, представляющие собой ответ опоры на действие исполнителя, то есть противодействие опоры. Силы реакции опоры, как правило, направлены на уравновешивание опорных звеньев (рук, ног и, реже, туловища или головы).

Вес каждого звена или части тела как контактной силы прилагается при сохранении положения тела к совмещающемуся звену или части тела вследствие гравитациони ы х нроявлей и й.

Сохранение исполнителем положения тела основано на управлении им своими мышечными тягами в суставных сочленениях, посредством которых уравновешивается действие сил тяжести частей и звеньев и таким образом обеспечивается сохранение положения тела в пространстве.

Существует важное условие уравновешивания действий всех приведенных сил для сохранения определенного положения. Для этого необходимо, чтобы главный вектор и главный момент внешних сил были равны нулю, а внутренние, то есть мышечные силы, обеспечивали сохранение позы тела. Под главным вектором понимают равнодействующую силу, приложенную к общему центру тяжести исполнителя, обусловливающую линейное ускорение тела. Тело исполнителя не изменит своего положения, если главный вектор будет равен нулю.

Под главным моментом понимают сумму моментов всех внешних сил, приложенных к телу исполнителя упражнения и обусловливающих угловое ускорение. Тело исполнителя сохранит положение в пространстве, если и главный момент, и главный вектор будут равны нулю. В этом случае любые внешние силы не могут повлиять на неизменность положения тела.

К основным формам сохранения положения в упражнениях гимнастики относят различные виды равновесий. Известно, что определенный вид равновесия определяется по действию силы тяжести, причем при условии самого незначительного отклонения в положении тела. Напомним, что в биомеханике различают устойчивое, ограниченно устойчивое и неустойчивое виды равновесий, что рассматривалось ранее в специальном разделе. Ниже даются несколько расширенные представления о видах равновесий с примерами из гимнастики.

Устойчивое равновесие характерно для верхней опоры, например для виса на перекладине или кольцах. Этот вид равновесия определяется на основе действия силы тяжести тела в периоде отклонения. Если при выходе из состояния равновесия общий центр тяжести поднимается вверх, то потенциальная энергия тела увеличивается. При этом сила тяжести образует момент, направленный на восстановление равновесия. В случае с нижней опорой, к примеру в положении основной стойки, тело может отклоняться под действием каких-то сил до тех пор, пока вертикальная проекция общего центра тяжести (линия тяжести) не достигнет границы площади опоры. До границы контура площади опоры сила тяжести тела образует момент устойчивости, действие которого позволяет придать телу состояние равновесия. Если тело переходит отмеченную границу, то момент силы тяжести приобретает характер опрокидывающего момента, а равновесие - огран и чей но- устой ч и вого.

Неустойчивое равновесие носит чисто теоретический характер и возможно в условиях нижней опоры: если отклонить тело в какую-либо сторону, то его общий центр тяжести опускается, приближается к плоскости опоры. При этом потенциальная энергия тела уменьшается, а момент силы тяжести приобретает характер опрокидывающего. Всегда даже самое незначительное отклонение тела от равновесного приводит к утрате равновесия.

В механике существует понятие безразличного равновесия. Оно основано на том, что при любом отклонении общий центр тяжести не меняет высоты своего нахождения, а момент силы тяжести не проявляется. Примером может быть цилиндр (шар), расположенный на горизонтальной поверхности. Для человека безразличное равновесие характерно в условиях невесомости и в спорте практически не встречается.

Степень устойчивости тела определяется по признакам его статических и динамических показателей. К первому относят проявляемую способность сопротивляться нарушению устойчивости в том или ином направлении. Динамическим признаком является способность исполнителя восстанавливать нарушенное положение тела.

Устойчивость тела зависит от способности спортсмена активно уравновешивать тс силы, которые выводят тело из состояния равновесия в процессе выполнения упражнения, от умения останавливать появляющиеся отклонения и приводить положение тела в норму равновесия.

В процессе выполнения множества упражнений гимнастики необходимость сохранения положения тела исполнителя осуществляется посредством управления уравновешивающими и восстанавливающими силами, выполнением так называемых компенсаторных, амортизирующих и восстанавливающих движений.

Компенсаторные (как возмещающие) движения выполняют функцию предупреждения выхода проекции общего центра тяжести за пределы контура площади опоры иод влиянием внешних сил. Такие движения сопровождают процесс совершаемого отклонения тела и выполняются без включения внимания исполнителя.

Амортизирующие движения (как гасящие) направлены на уменьшение действия внешних сил, выводящих тело из состояния равновесия, на замедление появившегося отклонения.

Восстанавливающие движения способствуют возвращению общего центра масс тела в равновесное положение в случае его нарушения. Все приведенные варианты сохранения положения тела наиболее характерны для упражнений спортивных видов гимнастики, хореографии, различных танцев.

Вращательные упражнения или элементы различных вращений приобрели характер важнейшей составляющей двигательной активности во многих видах спорта. Упражнения с вращениями основаны на движении вокруг вертикальной (продольной) или фронтальной (поперечной) осей тела. К вращательным движениям относят радиальные движения как движения вдоль радиуса. Радиальные движения могут выполняться на постоянном отдалении от оси вращения или приближаясь, или удаляясь от нее. Примером таких движений могут быть так называемые хула-хуиные движения с обручем или вращения ногами в висе на гимнастическом кольце. Радиальные вращения лежат в основе как различных поворотов тела спортсмена вокруг продольной или поперечной осей, так и управления вращениями, особенно в безопорном положении, в полете.

Выполнение упражнений с вращениями основано на механизме вращательного движения. Движение вращающегося тела по дуге окружности осуществляется при условии наличия центростремительного ускорения, вызванного воздействием удерживающего тела, которым, к примеру, может быть перекладина. В этом случае при вращательных движениях спортсмена вокруг грифа перекладины возникает нормальное ускорение, направленное к центру вращения, к точкам хвата. Такое ускорение называют центростремительным, и появляется оно в результате действия центростремительной силы. В нашем примере проявление этой силы обусловливает перекладина и не позволяет продолжить инерционное движение по касательной к дуге окружности, которую описывает тело, его ОЦТ в процессе вращения. Если при выполнении на перекладине упражнений группы оборотов сам снаряд является удерживаемым телом, то центростремительной силой в таком случае является реакция опоры, то есть грифа перекладины. Эта сила приложена к точке хвата и направлена по продольной оси тела спортсмена к грифу, что и лежит в основе удержания от срыва со снаряда.

В ходе выполнения вращения на перекладине действию центростремительной силы оказывает противодействие центробежная сила, представляющая собой силу инерции, приложенной также к точкам хвата, но направленной от перекладины по продольной оси тела спортсмена.

В процессе познания упражнений с вращениями, в частности при анализе техники, важно учитывать характер вращения тела в целом, его частей и звеньев, что осуществляется изучением вращений вокруг соответствующих осей.

Изменение вращательного движения может осуществляться под действием момента внешней силы. Под моментом силы, как известно, понимается произведение действующей силы на плечо ее действия. Момент внешней силы, которая приложена к телу исполнителя, вызывает угловое ускорение, которое обратно пропорционально моменту инерции тела относительно оси вращения.

Примером изменения вращательного движения под действием момента внешней силы являются раскачивающие движения на перекладине. В этом случае, если спортсмен перемещается из верхней точки с движением тела вниз, то момент силы тяжести, как внешней силы, придает телу ускорение и действует до положения виса. При дальнейшем движении в направлении вверх момент силы замедляет заданное перемещение тела.

Другим примером изменения вращения под действием момента внешней силы может быть выполнение поворота тела вокруг продольной оси на одной ноге, выполняемого при предварительном махе назад отведенной вперед и в сторону рукой. В этом случае момент внешней силы создается махом рукой назад, в сторону вращения. Для изменения вращения необходимо сразу же после маха согнуть руку и прижать к туловищу. При этом резко уменьшается момент внешней силы и как следствие - увеличивается угловая скорость вращения тела.

Вращательное движение тела можно изменить без приложения внешней силы и создания ее момента. Это возможно на основе закона сохранения кинетического момента. Суть его заключается в том, что если сумма моментов внешних сил, приложенных к телу равна нулю, то кинетический момент сохраняется неизменным. Напомним, что кинетический момент определяется как произведение момента инерции звена (тела) относительно оси вращения на его угловую скорость.

Изменение вращательного движения тела без приложения внешней силы характерно для действий спортсмена в безопорном положении. В этом случае приближением части тела к оси вращения, например, в ходе группирования при выполнении сальто можно уменьшить радиус инерции, а значит и момент инерции. А поскольку в безопорном положении кинетический момент тела спортсмена остается неизменным в соответствии с законом сохранения кинетического момента, то, насколько уменьшается момент инерции тела, настолько увеличивается угловая скорость. При этом в изменении вращения участвуют только внутренние (мышечные) силы, например сгибающие тело при группировании. Из теории биомеханики известно, что вращательное движение может изменяться как комплексным воздействием внешних и внутренних сил, так и только внутренних.

Управление вращательными движениями осуществляется посредством изменения кинетического момента и путем его сохранения, возможно и проявление ряда вариантов осуществления управления. Наиболее простым способом является приложение момента внешней силы без изменения позы тела исполнителя. Примером может быть физическая помощь ученику при разучивании какого- либо упражнения.

Другой вариант управления заключается в активном изменении позы тела при выполнении упражнения, приводящей к изменению действия внешней силы. Такие действия характерны для гимнастических упражнений, в частности на перекладине или разновысоких брусьях, где исполнитель своими усилиями изменяет действие внешней силы путем приближения или отдаления своего тела от главной оси вращения и таким образом существенно изменяет биомеханические характеристики движений.

Распространенным в спорте способом управления вращением являются активные действия, создающие момент вращения силы, что характерно для отталкиваний от опоры. При отталкивании, например на сальто, возникает пара сил, реакции опоры и силы тяжести, действие которых в совокупности с движениями маховых звеньев приводит к изменению вращения. 11а основе закона сохранения кинетического момента управление вращательными движениями можно осуществлять созданием при отталкивании кинетического момента. По есть и путь, которого мы касались ранее, без начального вращения на опоре, путем его создания целенаправленными движениями частей тела в безопорном положении. Реализация такого способа может заключаться в группировании или разгруппировании тела в полете, а также в конусообразных, упоминаемых ранее хула-хунных движениях нижней и верхней частей тела относительно друг друга, лежащих в основе механизма создания и управления вращением тела вокруг продольной оси в безопорном положении.

Отталкивание при выполнении прыжков в спортивных видах гимнастики носит преимущественно ударный характер. При таком отталкивании спортсмен в микроинтервале времени развивает огромные усилия. Так, при выполнении в вольных упражнениях двойного сальто, где отталкивание длится 0,09-0,11 с, сила толчка достигает 800 кг (7840 II), двойного, тройного пируэтов - 700-750 кг (6860-7350 Н), а при отталкивании от мостика в опорном прыжке - более 400 кг (3920 Н).

Понимание биомеханической сути отталкивания предполагает создание представления о структурно-фазовом его содержании. Фазовый состав отталкивания представляет собой сложную макрофазу, состоящую (рис. 79) из амортизации (II) и отталкивания (IV), микрофаз начального и остаточного контактов с опорой и мезофазы переключения от уступающей работы к преодолевающей (III).

11аряду с известным традиционным в биомеханике выделением фаз амортизации и непосредственно толчка нами введено понятие мезофазы (промежуточной) и граничных микрофазах переходных процессов. Основанием к выделению явилось то обстоятельство, что границы амортизации и толчка (выпрямление ног) не являются разграничительными моментами (мгновениями), а представляют собой переходные процессы, имеющие определенные (очень малые) временные интервалы, в частных случаях приближающиеся к нулю. Казалось бы это обстоятельство не так значительно, но, полагаем, оно очень важно при создании точных технологий для специальной физической подготовки, особенно с целью обеспечения силовым наполнением структуры техники отталкиваний ударного типа.

Границами отмеченных выше микрофаз переходных процессов служат точки пересечения вертикальной составляющей динамограммы с линией, соответствующей весу спортсмена. В этот момент времени, как известно, вертикальное ускорение центра масс тела спортсмена становится равным нулю, а скорости сближения тела (ног) с опорой и взлета достигают максимальных значений. Именно при отталкивании ударного характера взаимодействие спортсмена с опорой тесно связано с безопорным периодом через микрофазы начального и остаточного контактов. В первом из них скорость общего центра масс спортсмена продолжает увеличиваться, в последнем - снижаться.

В фазе амортизации увеличивается напряжение мышц нижних конечностей, совершается их отрицательная работа в уступающем режиме активности. В фазе непосредственно толчка (преодолевающий режим активности) мышцы осуществляют положительную работу. Эта фаза отталкивания является наиболее важной, определяющей высоту взлета. Спортсмен при взаимодействии с опорой не может мгновенно переключиться от уступающей работы к преодолевающей, характерной для отталкивания. Именно поэтому в сущность механизма отталкивания нами введено понятие мезофазы переходных процессов. Мезофаза переключения не столько разделяет фазы амортизации и собственного толчка, сколько объединяет их в единое целое.

Разделение макрофазы отталкивания спортсмена на отдельные фазовые составляющие позволяет дифференцированно представить работу мышц. Электрическая активность мышц опорных звеньев носит индивидуальный характер с некоторыми чертами сходства. Выраженная схожесть при повторных исполнениях отталкивания проявляется только у спортсменов высокого класса. Это является отражением стабильности достигнутого уровня иннервационных процессов и показателем автоматизации двигательного навыка в отталкивании.

При отталкивании у спортсмена активно проявляются действия упреждающего характера. Упреждение характера взаимодействия спортсмена с опорой, особенно ударного, заключатся в появлении и возрастании электрической активности мышц ног еще до касания стопами опоры перед отталкиванием. Это отражает программированный характер действий спортсмена для предстоящего взаимодействия с опорой. У спортсменов высокого класса время упреждающей активности существенно меньше, чем у менее подготовленных, что характеризует более высокую и точную организацию предстоящих действий при отталкивании.

Фазовая структура отталкивания

Рис. 79. Фазовая структура отталкивания

Сложная фазовая структура отталкивания в спорте, и особенно ударного характера с проявлениями больших сил взаимодействия с опорой и максимальных мышечных усилий, характерна невозможностью внесения сенсорных коррекций при чередовании фаз. Это связано с тем, что за сотые доли секунды периода отталкивания не успевает сработать «рефлекторное кольцо» управления движениями, что требует от спортсмена формирования смысловой программы отталкивания и ее реализации именно в микроинтервале времени реального выполнения.

Успешное формирование фазовой структуры ударного отталкивания возможно при технологически утонченном подходе к развитию скоростно-силовых способностей обучаемого как базового фактора обеспечения процесса формирования и реализации сложной двигательной программы отталкивания.

Механизм отталкивания. В процессе отталкивания спортсмен весом своего тела (Р), силой инерции движения тела, а также силой мышц давит на опору (рис. 80, 81). В свою очередь опорная поверхность действует на исполнителя с силой, называемой реакций опоры (R), которая вычисляется по формуле:

где со - ускорение, которое сообщает своему телу спортсмен, g - ускорение силы тяжести.

Чем больше спортсмен сообщает своему телу ускорение, тем больше величина реакции опоры. В начале фазы амортизации максимальное значение имеет горизонтальная составляющая реакции опоры, а к ее окончанию увеличивается вертикальная составляющая.

Однако сила реакции опоры не песет функцию ускоряющей силы и не она совершает работу по ускорению взлетающего тела. Ускоряющими силами всего тела спортсмена являются внутренние силы напряжения мышц - их результирующая, вызванная сокращением мышц при обязательном условии наличия сил внешнего воздействия, то есть при обязательном взаимодействии спортсмена с опорой.

Внутренние мышечные силы в период взаимодействия с опорой выполняют работу по уравновешиванию сил веса и инерции, а затем создают силу реакции опоры, которая обусловливает вылет тела в безопорное положение.

При постановке ног на опору под действием отмеченных выше сил, ноги сгибаются (фаза амортизации), вызывая растягивание и напряжение работающих мышц. 1 Гапряжение в мышцах значительно увеличивается к концу фазы амортизации. В этот же момент имеет место кратковременная дополнительная нагрузка на мышцы ног, возникающая за счет реактивной динамики маховых звеньев. Это проявляется в избыточном потенциале напряжения мышц ног. Замечено, что чем короче фаза амортизации, тем большее напряжение развивается в разгибателях ног.

При взаимодействии спортсмена с опорой, ему необходимо погасить силу динамического удара и подготовить мышцы к отталкиванию. При этом по возможности надо сохранить накопленную ранее энергию при выполнении действий, предшествующих отталкиванию. Эта задача выполнима при достаточно упругой жесткости системы звеньев ног при взаимодействии с опорой и оптимально упругой жесткости опоры. Исходя из зависимости,

управление н сохранение кинетической энергии к) идет по пути регулирования скорости перемещения тела, тем более что в формуле скорость представлена в квадрате. В зависимости от двигательной задачи спортсмен отталкивается от опоры с той или иной силой, задавая себе необходимые скоростные параметры вылета в безопорное положение.

Биомеханические характеристики отталкивания

Рис. 80. Биомеханические характеристики отталкивания

Биомеханические характеристики отталкивания и полета гимнаста

Рис. 81. Биомеханические характеристики отталкивания и полета гимнаста

при выполнении сальто

При взаимодействии спортсмена с опорой происходит передача ей накопленной в предварительных действиях кинетической энергии. Эта энергия запасается опорой в виде потенциальной энергии упругой деформации. Энергия, затрачиваемая спортсменом на выполнение прыжкового упражнения, является результатом не только работы мышц, но и использования потенциальной энергии, ранее сообщенной им опорной поверхности. Действия спортсмена направлены как на накопление энергии в этой поверхности (в первой фазе отталкивания), так н на ее возможно полное использование в момент собственно выталкивания. Но при взаимодействии спортсмена с опорой имеет место так называемая диссипация энергии, то есть рассеяние части энергии во внешней среде и собственном теле. Как велико это рассеяние - зависит, во-первых, от упругой жесткости опорной поверхности и, во-вторых, от технической готовности спортсмена.

Эффективность взаимодействия исполнителя с опорой, особенно упругожесткого характера, которая имеет место в спортивных видах гимнастики, в прыжках в воду и др., зависит, прежде всего, от своевременности использования при отталкивании потенциальной энергии упругой деформации поверхности опоры. В этой связи очень важно создавать оптимальную жесткость, особенно в суставных сочленениях ног. Безусловно, эффективность действий зависит от технической и скоростно-силовой готовности исполнителя. Высокий эффект взаимодействия с опорой будет иметь место лишь в том случае, если собственная частота колебаний деформированной поверхности максимально приближена к частоте колебания упруго-жесткого в динамике тела спортсмена, то есть, взаимодействие системы «спортсмен - поверхность отталкивания» должно приблизиться к резонансному состоянию. Эффективность отталкивания зависит от коэффициента жесткости опоры в площади толчка и величины колеблющейся массы. К последней относится не только масса спортсмена, но и часть массы упругой опоры, находящейся в движении от воздействия исполнителя, и которая называется в механике подрессорной массой. Имеется прямая зависимость между оптимизацией длительности отталкивания и величиной колеблющейся массы и обратная - с коэффициентом жесткости.

Оптимальная длительность взаимодействия спортсмена с опорой при отталкивании не является величиной постоянной, которую можно рекомендовать всем исполнителям. Она зависит от веса спортсмена (чем больше вес, тем длительнее отталкивание), от упругости опоры (чем больше жесткость, тем короче отталкивание), а также от величины усилий, прилагаемых исполнителем к опоре. При увеличении усилий время отталкивания уменьшается. В ряде видов спорта, где отталкивание осуществляется после разбега, наиболее существенными способами изменения длительности отталкивания являются увеличение или уменьшение скорости разбега и угла отталкивания.

Основной показатель эффективности взаимодействия спортсмена с опорой при отталкивании - величина начальной скорости общего центра масс тела исполнителя, которая определяет высоту самого прыжка.

Важнейшим компонентом эффективного взаимодействия спортсмена с опорой является его способность создавать упругую жесткость звеньев тела. Под упругой жесткостью в данном случае следует понимать создание своеобразного го мышечного корсета вокруг основных суставных сочленений опорных звеньев тела относительно друг друга в определенных рабочих положениях. В целом речь идет о пружинистых движениях с использованием физиологических и механических свойств мышц.

Создание единой управляемой упруго-жесткой системы звеньев тела способствует активной работе мышц, наиболее полной передаче энергии упругой деформации рабочей поверхности всему телу спортсмена.

Существенным фактором эффективности отталкивания является взаимодействие маховых и опорных звеньев, что подробно будет рассмотрено ниже.

Отмеченные особенности механизма отталкивания характерны для видов двигательной активности с ударным характером отталкивания, что в своей основе верно и для вариантов отталкиваний умеренно-ударного характера. К ним относится множество упражнений из спортивных видов гимнастики, легкой атлетики, спортивных игр и др.

Важную роль в координационной структуре отталкивания играют инерционные, реактивные силы, возникающие при ускоренных движениях маховых частей и звеньев тела, осуществляемых в направлении отталкивания. В биомеханике спортивных видов гимнастики принято считать маховыми частями тела руки, туловище и голову. Выполняя, например, мах руками вверх с одновременным разгибанием туловища с каким-то положительным ускорением, спортсмен увеличивает реакцию опоры. Известно также, что маховые движения создают за счет реактивных сил дополнительную нагрузку на сопротивляющиеся мышцы ног, взаимодействующие с опорой. Возникающий при этом избыточный потенциал напряжения в мышцах ног (по Ю.В. Верхошанскому) способствует быстрому переключению мышц нижних конечностей с уступающей работы на преодолевающую.

Увеличение нагрузки на мышцы ног при отталкивании за счет маховых движений уменьшает скорость сокращения мышц нижних конечностей, что создает предпосылки для отталкивания на более высоком уровне мышечного напряжения. Повышение активности воздействия спортсмена на опору за счет маховых движений ведет к повышению вертикальной скорости перемещения ОЦМ тела и, в конечном счете, к увеличению высоты прыжка.

Ускоренное движение маховыми звеньями при отталкивании переходит в активное замедление их перемещения. Это приводит к уменьшению силы воздействия спортсмена на опору и к уменьшению реакции опоры. Мышцы-разгибатели при этом частично разгружаются, тем самым облегчается процесс отталкивания.

Торможение маха руками вызывает перераспределение в биомеханической системе спортсмена избыточного количества движения, которое было «отобрано» руками у туловища ранее в ходе ускоренного маха. Таким образом, в биомеханической системе тела спортсмена не происходит или, по крайней мере, не должно происходить сколько-нибудь ощутимой потери количества движения. Торможение маха руками должно соответствовать началу собственно толчка, то есть выпрямлению ног после амортизации. Только в этом случае возможна эффективная реализация механизма отталкивания.

С методической точки зрения верное представление о механизме отталкивания заключается в том, что до момента потери контакта с опорой спортсмен должен успеть выполнить мах в направлении взлета и не менее быстрое реверсивное (тормозяще-возвратное) движение руками, что очень важно для упражнений группы «сальто» и множества прыжков с высоким взлетом.

Основываясь на рассмотренном механизме отталкивания, представляется мало приемлемым осуществление тренировочной и соревновательной деятельности детей-спортсменов на снарядах, гимнастических коврах, акробатических дорожках, предназначенных и стандартизированных для взрослых спортсменов, имеющих массу тела, существенно отличающуюся от массы детского или юношеского тела. В современном спорте это сводит многолетний процесс тренировки к постоянному изменению структуры двигательных действий в связи с возрастным изменением массы тела ребенка, что входит в противоречие с задачами овладения искусством движений.

Выход из такого положения видится в создании поверхности опоры снарядов с управляемой упругой жесткостью рабочих поверхностей, которые должны меняться, подбираться в соответствии с массой тела ребенка, а также с его изменяющейся физической подготовленностью. Это в полной мере целесообразно относить и к снарядам в легкой атлетике, в спортивных играх, к предметам художественной гимнастики и др. В некоторых видах спорта отмеченное довольно робко и не в соответствии с биомеханическими канонами, но происходит. Например, меняются свойства поверхности легкоатлетических дорожек, конструкция которых учитывает не только щадящий режим взаимодействия со спортсменом, но и биомеханическую эффективность отталкивания в беговых шагах, в прыжковых упражнениях.

Приземление. В словарном толковании понятия «приземление» как опускание на землю заложен глубокий для человека смысл. Значимость приземления означает возвращение человека из экстремальных ситуаций к нормальной жизнедеятельности в условиях контакта с земной поверхностью. Такие ситуации возникают в повседневной жизни, в производственной деятельности, в военном деле, авиации, космонавтике и т.п. Прежде чем рассматривать биомеханические особенности приземлений в спорте целесообразно представить себе суть приземления в жизни человека.

Приземления человека можно разделить на две основные группы. Первая связана с предварительным условием свободного полета и непосредственным контактом с опорой человека как биомеханической системы. Вторая основана на косвенном контакте человека с поверхностью земли в условиях технического аппарата (воздушный шар, дельтаплан, космический корабль н др.), когда человек как биомеханическая система, выполняя функции оператора, оказывает лишь опосредованное влияние на результат приземления.

Логичным результатом систематизации знаний в любой сфере деятельности человека является создание классификации, а в нашем случае - классификации приземлений. Под классификацией понимают систему распределения каких- либо однородных предметов или понятий по классам, отделам и т.п. с соответствующими обобщающими признаками.

Другим распространенным содержанием понятия «классификация» является представление о ней, как системе соподчиненных понятий (классов, понятий, явлений) в какой-то отрасли знаний, составленной на основе учета общих признаков объектов и закономерных связей между нами. Классификация позволяет ориентироваться в многообразии определенных явлений и процессов, представляет собой источник знаний о них, а в целом является органической составляющей знаний о конкретной сфере деятельности человека.

Точно выстроенная классификация есть эффективное средство и метод исследования. Она позволяет создавать системное представление о явлении, виде спорта, связях между составляющими классификации, их взаимовлиянии. Одним из важнейших назначений любой классификации является возможность появления новых ее элементов в результате как специально организованного научного поиска, так и простых функционально-логических построений.

Человеку свойственно, преодолевая силу гравитации, переходить в состояние кратковременного или долговременного полета с последующим обязательным приземлением. Примером первого могут быть различные прыжки в повседневной жизни, общеразвивающие и спортивные прыжки, соскоки с гимнастических снарядов и др. Длительное, относительно поверхности земли, состояние полета и последующее приземление человек ощущает в самолете, космическом корабле. Понятно, что условия и характер приземления в различных случаях обладают своей спецификой. С целью создания общего системного представления о приземлениях нами разработана классификация приземлений человека (рис. 82). В основу этой классификации положены биомеханические признаки, отражающие особенности действий, предваряющих непосредственно приземления. Классификация содержит 5 блоков, характеризующих приземления в определенной сфере деятельности человека.

Приземления в повседневной двигательной деятельности человека могут носить характер программных действий, к примеру, после преодоления прыжком какого-то препятствия с удержанием динамического равновесия или с целена-

Общая классификация приземлений человека

Рис. 82. Общая классификация приземлений человека

правленнои его потерей, как условием предотвращения травмоопасной ситуации. В этой же по характеру деятельности возможно нриземлени в экстремальной жизненной ситуации, например при случайной потере равновесия на краю какого-либо возвышения. Вопрос об обязательном приземлении на ноги в этом случае не стоит, так как гашение «травмонесущей» энергии падающего тела с позиций элементарной биомеханики лучше осуществляется не удержанием равновесия тела (стойки), а целенаправленной мгновенной потерей равновесия после контакта с опорой (например, перекат назад, вперед, в сторону).

Приземления в производственной деятельности схожи по характеру с первой группой приземлений. Специфическими являются приземления в ярко выраженных экстремальных ситуациях вынужденной потери связи с опорой, то есть падения с возвышения.

Группа приземлений в военно-прикладной деятельности может подразделяться на приземления после длительного полета (прыжки с парашютом) как необходимости мгновенного изменения положения тела в пространстве (прыжок в положение лежа с оружием в руках, с перекатами и без них в экстремальных боевых ситуациях).

Приземления группы профессионально-прикладной деятельности наиболее ярко представлены в прыжках в балете, в различных жанрах циркового искусства, в композициях народного хореографического искусства, в эстрадных танцах. Во всех этих случаях приземление выступает как элемент, демонстрирующий искусство движений, удержание эстетичной статической или динамической осанки, пластику движений и позы.

Наиболее ярко и многообразно проявляются приземления в современной оздоровительной н спортивной деятельности. Это подразделение не случайно, ибо в первом случае приземления при выполнении общеразвивающих прыжковых упражнений служат цели развития определенных физических качеств человека, его двигательных способностей и, что не подозревают подчас занимающиеся, формируют умение человека безопасно приземляться в случайных жизненных ситуациях.

Группа приземлений в спортивных играх подразделяется по целевой установке на тактические игровые приземления в различного рода прыжках с сохранением относительно вертикального положения тела и мгновенным вхождением в игровую деятельность. Существуют в этой группе и приземления с целенаправленной потерей равновесия, связанной со спецификой игрового приема, на примере: прием мяча в волейболе прыжком вперед или в сторону или прием мяча в прыжке в сторону в теннисе. В играх существует подгруппа приземлений с вынужденной потерей равновесия при приземлении как результат силового контакта с соперником в ходе единоборства (борьба за мяч в воздухе в футболе). В этом случае приземление связано с приданием телу положения, удобного для гашения энергии удара падающего тела (часто об этом говорят как о группировании тела), а также скорейшего вхождения в игровую ситуацию.

Группа приземлений в единоборствах, преимущественно в видах борьбы, характерна двумя особенностями. Первая связана с приземлением спортсмена в результате так называемого полуполета, то есть перемещения в пространстве без опоры на ноги в состоянии связи с соперником после проведенного им приема. Такого рода приземление предполагает умение гасить энергию удара своего тела об опору и тем самым снижать экстремальность ситуации, как предпосылку мгновенного и активного вхождения в процесс схватки.

Вторая направленность приземления спортсмена после примененного соперником приема заключается в рациональном принятии в полете рабочей динамической осанки (позы) с целью проведения контрприема в момент начального контакта с опорой.

Группа приземлений в прыжках во фристайле характерна главной целевой установкой сохранения динамического равновесия относительно вертикального положения тела в начальном контакте с опорой п последующего скольжения на лыжах. В этом виде весьма распространены экстремальные приземления, связанные с вынужденной потерей динамического равновесия в результате ошибок в технике действий, предшествующих приземлению. В этом случае травмобезо- пасность приземления связана с приобретенным умением спортсмена осуществлять антиципацию (предвидение) вариантов падений, применять ранее сформированные в сознании программы срочных телодвижений, предотвращающих возможные травмы.

Группа приземлений в прыжках с трамплина схожа по направленности с предыдущей группой, но с поправками на два обстоятельства. Первое связано с относительно стандартным характером полета, с отсутствием поворотов тела вокруг продольной оси, активных вращений вокруг поперечной оси и специфичной, в зависимости от особенности подготовительных действий, постановкой ног под определенным углом в момент начального контакта с опорой. Это сводит к определенному минимуму проявление травмоопасных ситуаций. Второе обстоятельство заключается в возможных экстремальных условиях приземления, вызванных изменением аэродинамических характеристик в результате сопротивления воздуха под влиянием ветра. В этом случае акцент приземления приобретает первостепенный характер травмобезопасности и принятия динамической осанки в полете, особенно в момент приземления, позволяющей возможно полно погасить энергию падающего тела.

Особое место в общей классификации приземлений отводится приземлениям в гимнастике, в ее спортивных видах. Важность этой группы определяется тем, что именно средства и методы гимнастики оказывают основополагающее влияние на подготовку человека к различного рода полетам и травмобезопасным приземлениям.

Гимнастика, и спортивная гимнастика в частности, является уникальной сферой двигательной деятельности человека, характерной огромным количеством разнообразных упражнений. С целью создания системного научного представления об этом многообразии упражнений ряд ученых предложили объединить их по видам гимнастики, направленности п основным группам упражнений. Такое видовое представление гимнастических упражнений, видимо, следует рассматривать как базовую классификацию. Предположительный характер деления гимнастических упражнений на виды обусловлен тем, что авторы учебно-научных публикаций не обозначили эту систематизацию в качестве классификации.

Спортивная гимнастика отличается наличием частных, по видам многоборья, классификаций. 11аличие таких научно и эмпирических обоснованных классификаций объясняется, прежде всего, огромным вниманием исследователей, обусловленного яркой эстетической направленностью вида спорта, его постоянно прогрессирующей сущностью. Созданные классификации спортивно-гимнастических упражнений, безусловно, расширяют знания о них, способствуют прогнозированию и появлению новых, неизвестных ранее элементов н соединений.

Прогресс вида спорта во многом определяется системно-структурным подходом к познанию различных его составляющих, оказывающих определяющее влияние на его развитие. Такой подход, как уже отмечалось, предполагает глубокое изучение каждого элемента системы, представляя и рассматривая этот элемент как систему. Полагаем, не должна быть исключением и группа элементов, включающая все виды приземлений, характерных практически для каждого вида гимнастического многоборья. Особое внимание приземлению вполне объяснимо, как понятна и актуальна систематизация представлений о существующих вариантах приземлений. Решение этой задачи видится в рассмотрении возможных групп и вариантов приземлений в виде классификации. Создание любой классификации основывается на учете общих признаков и определения закономерных связей между ними. Отмеченные условия стали базовыми при создании нами классификации приземлений в гимнастике (рис. 83).

Классификация приземлений в гимнастике

Рис. 83. Классификация приземлений в гимнастике

В качестве исходного и основополагающего, обобщающего признака для формирования первых двух фундаментальных групп явился признак линейного (горизонтального) перемещения тела на ниспадающей части траектории полета перед касанием опоры. Таких групп выявлено две: 1) группа приземлений после перемещения в полете тела вперед; 2) группа приземлений после перемещения в полете тела назад. Последний вариант в гимнастике принято еще называть как перемещение «спиной вперед».

Каждая из двух отмеченных базовых групп приземлений в свою очередь подразделяется на ряд подгрупп по признакам: 1) вращения тела перед приземлением вокруг горизонтальной поперечной оси в направлении вперед или назад; 2) поворота тела вокруг продольной оси; 3) одновременного вращения тела вокруг горизонтальной оси (сальто) и вокруг продольной.

Все отмеченные группы приземлений могут подразделяться по признаку выполнения приземления в остановку, то есть как завершение упражнения, или в переход в середине комбинации, что имеет место преимущественно в вольных упражнениях.

Редкой группой являются приземления, отличительный признак которых - перемещение в полете в сторону, с вращением тела вокруг сагиттальной оси или, как принято называть в гимнастике, - вращение боком. Эта группа приземлений имеет перспективу развития путем комбинированного вращения вокруг сагиттальной и продольной осей одновременно.

Данная классификация приземлений в гимнастике является первой попыткой систематизации представлений об этой разновидности двигательных действий. Она создает предпосылки для решения задач преемственного биомеханического обоснования спортивной техники приземлений в упражнениях гимнастического многоборья, такого же обоснования средств специальной физической подготовки, в целом овладения конкретным упражнением направленного тренирующего воздействия, и разработки методики специальной двигательной и силовой подготовки гимнаста к успешному приземлению.

11о целевой установке приземления в гимнастике подразделяются на два вида. Первый связан с завершением упражнения в остановку. Второй вид - с приземлением с целью мгновенного продолжения комбинации. Здесь можно сказать об имеющей место в гимнастике и акробатике вольной трактовке завершения сальто в остановку, когда это называется термином «в доскок». Слово «доскок» предполагает дополнительное перемещение спортсмена в каком-либо направлении после основного приземления. Это не позволяет применять слово «доскок» со смыслом «в остановку».

В основе управления успешным приземлением у мастеров-гимнастов лежит хорошо развитое чувство пространства и времени, скорости вращения, взаимного расположения звеньев и частей тела. Таким образом спортсмен реализует приобретенные в процессе многолетних тренировок программы двигательных действий при подготовке и непосредственном приземлении. Эти программы основываются на многовариантном характере техники завершающих действий перед приземлением. Наличие в сознании исполнителя разных вариантов техники связано как с разноструктурным содержанием элементов, прсдшсствуютих приземлению, так и с ситуациями, отражающими степень реализации избранной техники этих элементов и особенностей безопорных действий. В ходе тренировок и многократного повторения определенных комбинаций возникают аналогичные пространственно-временные ситуации, позволяющие проявлять адекватные реакции, закреплять их е последующим использованием в повторяемых комбинациях. Эти процессы протекают по механизму антиципации, то есть предвосхищения, предвидения, прогнозирования целесообразных результатов завершения двигательных действий. При отталкивании гимнаст получает информацию по эфферентным путям об эффективности двигательных действий, о силе, направлении вылета, скорости простого или сложного вращения собственного тела. Эта информация подвергается анализу в микроинтервале времени полета, что сопровождается коррекцией двигательных действий. По механизму обратной связи принимается решение об оптимальном варианте подготовительных действий к приземлению, уточняется расположение места приземления, принимается благоприятная поза начального контакта с опорой. Следует заметить, что последние два положения возможны для реализации только в приземлениях, которыми спортсмены владеют в совершенстве, с обязательным условием наличия остаточного времени полета для подготовки к приземлению.

Насколько важно определенное положение головы в полете и при приземлении можно судить о существующих представлениях, связанных с влиянием шейно-тонического рефлекса на результат действия. Так, движение головы в сторону при выполнении сальто с поворотом вокруг продольной оси с одновременным наклоном ее назад приводит к излишней тонизации мышц спины, что отрицательно сказывается на управляющих конусообразных движениях тела в полете. Наиболее оптимальным вариантом расположения головы в полете и при приземлении принято считать ее естественное положение относительно туловища в каждый момент времени. Тем не менее, в процессе обучения приземлению, его совершенствования необходимо исходить из биомеханической целесообразности движения головой или ее положения в совокупности перемещения звеньев и тела в целом. При этом следует учитывать приоритетную роль определенного анализатора, зрительного или тактильного в процессе приземления, что связано, прежде всего, со степенью владения техникой упражнений. Целью устойчивого приземления является остановка перемещения, характерного для конкретного прыжка, и, безусловно, гимнастическая стилизация движений приземления.

Основными признаками классического стиля устойчивого приземления еле- дует считать:

  • 1) принятие в конце полета положения прогнувшись (в относительно простых прыжках) или позы, близкой к прямому положению тела с округленным туловищем (рис. 84, 85);
  • 2) принятие позы окончания амортизации с полунаклонным округленным положением туловища, руки вперед - вверх и в стороны, с углами сгибания ног в коленных суставах до 135° и голеностопных до 60°;
  • 3) плавное или акцентированное выпрямление тела с выведением рук вверх и в стороны ладонями кнаружи.

При этом возможны индивидуальные стилизованные обработки действий приземления в рамках существующих представлений об эстетических канонах гимнастического упражнения как зрелища.

В период овладения и совершенствования техники сверхсложных элементов с приземлением, а также при выполнении, например, сальто рекордной сложности возможно более длительное гашение динамического удара путем глубокого приседания с последующим стремлением спортсмена к классическому стилю завершения упражнения.

Уменьшение скорости вращения тела в подготовительных действиях и перемещения при контакте с опорой связаны с гашением динамического удара. При этом, благодаря использованию рессорных свойств опорно-двигательного аппарата, происходит диссипация части имеющейся перед приземлением кинетической энергии, то есть ее рассеивание в поверхности приземления. Другая часть энергии переходит в энергию упругой деформации площади приземления.

Характерные позы приземления. А - поза начального контакта с опорой

Рис. 85. Характерные позы приземления. А - поза начального контакта с опорой.

Б - поза фиксации углов в суставах

Особенности приземления при выполнении гимнастических упражнений

Рис. 84. Особенности приземления при выполнении гимнастических упражнений

В процессе активного контакта с опорой при опускании на полную стопу возникают опрокидывающие моменты, связанные, например, с вращением по сальто и линейным перемещением спортсмена по ходу завершения комбинации (рис. 85).

Здесь же действует момент силы тяжести относительно опорной оси.

При приземлении после различных сальто с вращением вокруг поперечной и продольной осей (пируэты, двойные сальто с поворотами во втором и др.) имеет место скручивающий момент (рис. 84), возникающий относительно продольной оси тела спортсмена. Следствисм этого является появление еще одного «возмущающего» фактора в приземлении - остаточного отклонения оси тела в фазе амортизации. Своими целенаправленными действиями спортсмен должен нейтрализовать действия всех этих факторов, образующих в целом результирующий момент внешних сил. Это во многом зависит от координационного взаимодействия опорных и свободных звеньев, где особое значение придается способности спортсмена проявлять тактильную (пальце-подошвенную) чувствительность и уравновешивающие движения руками, как средства своеобразного «планирования» перед приземлением и создания устойчивого равновесия непосредственно в приземлении.

В разных по структурному признаку элементах приземления действуют разные биомеханические закономерности, зависящие от величины главного кинетического момента, приобретенного при отталкивании. Чем он больше, тем дальше от проекции ОЦМ тела следует ставить ноги на опору, что зависит и от вида вращения тела в полете. В сальто с пируэтами, например, ноги, как правило, ставятся дальше от проекции ОЦМ к опоре, и в этом случае спортсмен должен «бороться» в основном со скручивающим моментом, отклонением продольной оси тела и моментом силы тяжести. А при выполнении двойных, тройных сальто ноги ставятся ближе к проекции ОЦМ тела.

Перед контактом с опорой спортсмен должен принять позу, благоприятную для гашения динамического удара в суставах. Туловище при этом должно быть округлено, а ноги в суставных сочленениях находиться в упруго-жестком состоянии полностью или почти выпрямлены, носки оттянуты, пальцы ног согнуты. Допускается слегка согнутое тело в тазобедренных суставах.

Существующее мнение о «запасе устойчивости» в ходе приземления за счет разведения коленей лишено ощутимой биомеханической целесообразности и не соответствует классическому стилю завершения упражнения.

Устойчивое стилизованное приземление является следствием технически верного выполнения комбинации и особенно элемента приземления. В связи с этим четкое выполнение приземления следует рассматривать не только как завершающуюся часть комбинации, но и как эффективное методическое средство совершенствования его техники. В тренировке должна присутствовать постоянная целевая установка на устойчивое приземление в каждом повторении комбинации, в каждом исполнении, когда это определено задачами тренировки. При этом следует руководствоваться следующей логической формулой. Постоянная реализация самоустановки на устойчивое приземление стимулирует спортсмена на технически верные действия в завершающем элементе комбинации. В свою очередь такие действия неизменно требуют точности в середине и начале комбинации. Отмеченная цепочка условий, включая постоянную доминанту отличного приземления, требует от спортсмена использования резервов поиска оптимальных технических решений для его выполнения. А если учесть, что биологическая система спортсмена обладает утонченной способностью саморегулирования, самопоиска способа решения двигательных задач, то созданная и реализуемая доминанта безошибочного приземления может рассматриваться как важнейшее побуждающее средство технического совершенствования.

Приземление, как завершающую часть упражнения, можно считать своеобразным индикатором эффективности техники комбинации в целом, особенно в процессе ее разучивания. Если спортсмен должен приземлиться в остановку, но при этом его «потянуло» по ходу приземления с потерей равновесия - надо искать ошибку в избыточной линейной или вращательной скорости выполнения завершающего элемента или ошибочных действий в какой-либо части комбинации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >