Лекция № 12. Биомеханика ударных действий Основы теории удара. Биомеханика в футболе

Биомеханика ударных действий | opace.ru

Ударом в механике называется кратковременное взаимодействие тел, в результате которого резко изменяются их скорости. При таких взаимодействиях возникают столь большие силы, что действием всех остальных сил можно пренебречь. Обычно время соударения много меньше по сравнению со временем наблюдения.

Примерами ударов являются:

· Удары по мячу, шайбе. При этом происходит быстрое изменение скорости по величине и направлению.

· Приземление после прыжков и соскоков. При этом скорость тела спортсмена резко снижается до нуля.

В физической культуре и спорте ударные действия встречаются в основном в спортивных играх: футбол, хоккей, хоккей на траве, теннис, настольный теннис, волейбол и т. д. Хотя существуют удары в боксе и восточных единоборствах. Цель ударнонго действия состоит в том, чтобы сообщить снаряду (мячу, шайбе) определённую скорость, направление и вращение. В целом ряде видов спорта (хоккее, теннисе и др.) для этого используют клюшку, ракетку и т. д.

Основной мерой ударного взаимодействия является ударный импульс. За время удара скорость тела, например мяча изменяется на определённую величину. Это изменение прямо пропорционально ударному импульсу и обратно пропорционально массе тела. Другими словами, ударный импульс равен изменению количества движения тела.

В ударных действиях различают:

1. Замах – движение, предшествующее ударному движению и приводящее к увеличению расстояния между ударным звеном тела и предметом, по которому наносится удар. Эта фаза наиболее вариативна.

2. Ударное движение – от конца замаха до начала удара.

3. Ударное взаимодействие (или собственно удар) – столкновение ударяющихся тел.

4. Послеударное движение – движение ударного звена тела после прекращения контакта с предметом, по которому наносился удар.

Если например, выполнять удар за счёт сгибания кисти или с расслабленной кистью, то с мячом будет взаимодействовать только масса ракетки и кисти и скорость вылета мяча будет невысокой. Если же в момент удара ударяющее звено закреплено активностью мышц- антагонистов и представляет собой как бы твёрдое тело, то в ударном взаимодействии будет принимать участие масса всего этого ударного звена.

Иногда спортсмен наносит два удара с одной и той же скоростью, а скорость вылета мяча или сила удара оказывается различной. Это происходит от того, что ударная масса неодинакова. При изучении баллистического движения спортсменов, выполняющих удары, было обнаружено, что, если в начале выполнения такого движения все усилия, приложенные к центрам тяжести звеньев кинематической цепи (нога), направлены по ходу движения, то перед самым соприкосновением с ударяемым предметом эти усилия меняют своё направление на обратное. На рисунке 2 показано ударное движение спортсмена, выполнившего удар ногой по мячу, после которого скорость вылета мяча составляла одну из самых высоких (около 36 м/с).

Направления усилий, приложенных к центрам тяжести звеньев ноги спортсмена, выполняещего удар по мячу

Описываемое явление имеет под собой совершенно определённые физические причины. При нанесении любого удара весьма важно превратить мягкую кинематическую цепь ноги в «единый жёсткий рычаг» - (сделать её стержнем). В этом случае в ударе примет участие не только масса конечного звена цепи, но и массы всех остальных звеньев (ударяющей по мячу ноги) – это заметно повышает массу всего ударного звена. Превратившись в жёсткую систему, кинематическая цепь конечности не будет в момент удара амортизировать и, следовательно, передаст ударяемому предмету максимально возможное количество кинетической энергии.

Таким образом, координация движений при максимально сильных ударах подчиняется двум требованиям:

1) сообщение наибольшей скорости ударяющему звену в момент соприкосновения с ударным телом;

2) увеличение ударной массы в момент удара.

Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего звена в момент удара, путём одновременного включения мышц-антагонистов, а также увеличением радиуса вращения ударного звена. Например, в боксе сила удара правой рукой увеличивается, если ось вращения ударного звена правой руки проходит вблизи левого плечевого сустава.

Время удара настолько кратковременно, что исправить допущенные ошибки уже невозможно (таблица 1).

Время соударения при спортивных ударных действиях

Вид удара	Время, с
Удар в гольфе	0,001 – 0,002
Удар в теннисе	0,005 – 0,010
Удар в настольном теннисе	0,005 – 0,010
Нападающий удар в волейболе	0,012 – 0,020
Нижняя передача в волейболе	Около 0,030
Удар клюкой по шайбе в хоккее	0,040 – 0,060
Отталкивание в спринтерском беге	0,080 – 0,120

Так как время соударения кратковременно, поэтому точность удара в решающей мере обеспечивается правильными действиями при замахе и ударном движении. Например, в футболе место постановки опорной ноги определяет у начинающих целевую точность примерно на 60 – 80%.

При точных укороченных ударах (например, при передаче мяча партнёру) скорость ударного звена произвольно тормозится, поэтому ударный импульс и скорость вылета мяча уменьшаются.

Тактика спортивных игр нередко требует неожиданных для противника «скрытых» ударов. Это достигается выполнением ударов без подготовки (иногда даже без замаха), после обманных движений и финтов. Биомеханические характеристики ударов при этом меняются, так как они выполняются в таких случаях обычно за счёт действия лишь дистальных сегментов (кисти руки, стопы).

opace.ru

Биомеханика ударных действий

Ударными в биомеханике называются действия, результат которых достигается механическим ударом. В ударных действиях различают:

2. Ударное движение – от конца замаха до начала удара.

3. Ударное взаимодействие (или собственно удар) – столкновение ударяющихся тел.

4. Послеударное движение – движение ударного звена тела после прекращения контакта с предметом, по которому наносится удар.

При механическом ударе скорость тела (например, мяча) после удара тем выше, чем больше скорость ударяющего звена непосредственно перед ударом. При ударах в спорте такая зависимость необязательна. Например, при подаче в теннисе увеличение скорости движения ракетки может привести к снижению скорости вылета мяча, так как ударная масса при ударах, выполняемых спортсменом, непостоянна: она зависит от координации его движений. Если, например, выполнять удар за счет сгибания кисти или с расслабленной кистью, то с мячом будет взаимодействовать только масса ракетки и кисти. Если же в момент удара ударяющее звено закреплено активностью мышц-антагонистов и представляет собой как бы единое твердое тело, то в ударном взаимодействии будет принимать участие масса всего этого звена.

Иногда спортсмен наносит два удара с одной и той же скоростью, а скорость вылета мяча или сила удара оказывается различной. Это происходит из-за того, что ударная масса неодинакова. Величина ударной массы может использоваться как критерий эффективности техники ударов. Поскольку рассчитать ударную массу довольно сложно, то эффективность ударного взаимодействия оценивают как отношение скорости снаряда после удара и скорости ударного элемента до удара. Этот показатель различен в ударах разных типов. Например, в футболе он изменяется от 1,20 до 1,65. Зависит, он и от веса спортсмена.

Некоторые спортсмены, владеющие очень сильным ударом (в боксе, волейболе, футболе и др.), большой мышечной силой не отличаются. Но они умеют сообщать большую скорость ударяющему сегменту и в момент удара взаимодействовать с ударяемым телом большой ударной массой.

Многие ударные спортивные действия нельзя рассматривать как «чистый» удар, основа теории которого изложена выше. В теории удара в механике предполагается, что удар происходит настолько быстро и ударные силы настолько велики, что всеми остальными силами можно пренебречь. Во многих ударных действиях в спорте эти допущения не оправданы. Время удара в них хотя и мало, но все-таки пренебрегать им нельзя; путь ударного взаимодействия, по которому во время удара движутся вместе соударяющиеся тела, может достигать 20-30 см.

Поэтому в спортивных ударных действиях, в принципе, можно изменить количество движения во время соударения за счет действия сил, не связанных с самим ударом. Если ударное звено во время удара дополнительно ускоряется за счет активности мышц, ударный импульс и соответственно скорость вылета снаряда увеличиваются; если оно произвольно тормозится, ударный импульс и скорость вылета уменьшаются (это бывает нужно при точных укороченных ударах, например при передачах мяча партнеру). Некоторые ударные движения, в которых дополнительный прирост количества движения во время соударения очень велик, вообще являются чем-то средним между метаниями и ударами (так иногда выполняют вторую передачу в волейболе).

Координация движений при максимально сильных ударах подчиняется двум требованиям: 1) сообщение наибольшей скорости ударяющему звену к моменту соприкосновения с ударяемым телом. В этой фазе движения используются те же способы увеличения скорости, что и в других перемещающих действиях;2) увеличение ударной массы в момент удара. Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего сегмента путем одновременного включения мышц-антагонистов и увеличения радиуса вращения. Например, в боксе и карате сила удара правой рукой увеличивается примерно вдвое, если ось вращения проходит вблизи левого плечевого сустава, по сравнению с ударами, при которых ось вращения совпадает с центральной продольной осью тела.

Время удара настолько кратковременно, что исправить допущенные ошибки уже невозможно. Поэтому точность удара в решающей мере обеспечивается правильными действиями при замахе и ударном движении. Например, в футболе место постановки опорной ноги определяет у начинающих целевую точность примерно на 60-80%.

Тактика спортивных состязаний нередко требует неожиданных для противника ударов («скрытых»). Это достигается выполнением ударов без подготовки (иногда даже без замаха), после обманных движений (финтов) и т. п. Биомеханические характеристики ударов при этом меняются, так как они выполняются в таких случаях обычно за счет действия лишь дистальных сегментов (кистевые удары).

Звенья тела как рычаги и маятники

Разбиение тела человека на звенья позволяет представить эти звенья как механические рычаги и маятники, потому что все эти звенья имеют точки соединения, которые можно рассматривать либо как точки опоры (для рычага), либо как точки отвеса (для маятника).

Рычаг характеризуется расстоянием между точкой приложения силы и точкой вращения. Рычаги бывают первого и второго рода.

Рычаг первого рода или рычаг равновесия состоит только из одного звена. Пример – крепление черепа к позвоночнику.

Рычаг второго рода характеризуется наличием двух звеньев. Условно можно выделить рычаг скорости и рычаг силы в зависимости от того, что преобладает в их действиях. Рычаг скорости дает выигрыш в скорости при совершенствовании работы. Пример – локтевой сустав с грузом на ладони. Рычаг силы дает выигрыш в силе. Пример – стопа на пальцах.

Поскольку тело человека выполняет свои движения в трехмерном пространстве, то его звенья характеризуются степенями свободы, т.е. возможностью совершать поступательные и вращательные движения во всех измерениях. Если звено закреплено в одной точке, то оно способно совершать вращательные движения и мы можем сказать, что оно имеет три степени свободы.

Закрепление звена приводит к образованию связи, т.е. связанному движению закрепленного звена с точкой закрепления.

Поскольку руки и ноги человека могут совершать колебательные движения, то к механике их движения применимы те же формулы, что и для простых механических маятников. Основные вывод их них – собственная частота колебаний не зависит от массы качающегося тела, но зависит от его длины (при увеличении длины частота колебаний уменьшается).

Делая частоту шагов при ходьбе или беге или гребков при плавании или гребле резонансной (т.е. близкой к собственной частоте колебаний руки или ноги), удается минимизировать затраты энергии. При наиболее экономичном сочетании частоты и длины шагов или гребков человек демонстрирует существенный рост работоспособности. Простой пример: при беге высокий спортсмен имеет большую длину шага и меньшую частоту шагов, чем более низкорослый спортсмен, при равной с ним скорости передвижения.

ВИДЫ СПОРТИВНЫХ ЛОКОМОЦИЙ

Видов локомоций зависят от видов спорта и биодинамики передвижений спортсмена в движениях ациклического характера (прыжки) и циклического: с фиксированной опорой (ходьба и бег), со скольжением (лыжный ход), в водной среде (плавание), а также с механическим преобразованием движений на опоре (велосипед) и на воде (академическая лодка).

Рассмотрим в отдельности некоторые из этих движений.

Биодинамика прыжка

В прыжках расстояние преодолевается полетом. При этом достигается либо наибольшая длина прыжка (прыжок в длину с разбега, тройной прыжок), либо наибольшая высота (прыжок в высоту с разбега, прыжок с шестом), либо значительная и длина и высота (опорный прыжок в гимнастике). Траектория ОЦМ тела спортсмена в полете определяется формулами:

где l – длина и h – высота траектории ОЦМ (без учета его высоты в моменты вылета и приземления), v - начальная скорость ОЦМ в полете, a - угол наклона вектора скорости к горизонтали в момент вылета и g – ускорение свободно падающего тела. Как видно из формул, особенно важны величина начальной скорости ОЦМ и угол его вылета. Начальная скорость ОЦМ создается при отталкивании, а также при подготовке к нему. Таким образом, в спортивных прыжках различается подготовка к отталкиванию, отталкивание от опоры, полет и амортизация (после приземления)[1]. В подготовку входят разбег и подготовительные движения на месте отталкивания. Биодинамику основных действий в прыжке рассмотрим на примере прыжка в длину с разбега, сравнивая ее, где необходимо, с биодинамикой прыжка в высоту.

Разбег

В разбеге решаются две задачи: создание необходимой скорости к моменту прихода на место отталкивания и создание оптимальных условий для опорного взаимодействия. В прыжках в длину добиваются наибольшей скорости разбега. Перед постановкой толчковой ноги на место отталкивания последние шаги изменяются: несколько шагов удлиняются, что снижает положение ОЦМ, а последний шаг делается быстрее и обычно короче. В прыжках в высоту не нужна большая горизонтальная скорость, разбег короче (7-9 беговых шагов вместо 19-24) при меньшей скорости. На место отталкивания нога ставится стопорящим движением. Это уменьшает горизонтальную скорость и увеличивает вертикальную, позволяет занять исходное положение при оптимально согнутой толчковой ноге, достаточно растянутых и напряженных ее мышцах, целесообразном расположении ОЦМ и необходимой скорости завершения разбега.

Отталкивание

Отталкивание от опоры в прыжках совершается за счет выпрямления толчковой ноги, маховых движений рук и туловища. Задача отталкивания – обеспечить максимальную величину вектора начальной скорости ОЦМ и оптимальное ее направление. После отталкивания, в полете, тело спортсмена всегда совершает движения вокруг осей. Поэтому в задачи отталкивания входит также и начало управления этими движениями.

С момента постановки ноги на опору начинается амортизация – подседание на толчковой ноге. Мышцы-антагонисты растягиваются и напрягаются, углы в суставах становятся близкими к рациональным для начала отталкивания. ОЦМ тела приходит в исходное положение для начала ускорения отталкивания (удлинение пути ускорения ОЦМ). Пока происходит амортизация (сгибание ноги в коленном суставе) и место опоры находится еще впереди ОЦМ, спортсмен, активно разгибая толчковую ногу в тазобедренном суставе, уже активно помогает продвижению тела вперед (активный перекат).

В течение амортизации горизонтальная скорость ОЦМ снижается, во время отталкивания создается вертикальная скорость ОЦМ. К моменту отрыва ноги от опоры обеспечивается необходимый угол вылета ОЦМ.

Выпрямление толчковой ноги и маховые движения, создавая ускорения звеньев тела вверх и вперед, вызывают их силы инерции, направленные вниз и назад. Последние вместе с силой тяжести обусловливают динамический вес – силу действия на опору и вызывают соответствующую реакцию опоры. Отталкивание вперед происходит только в последние сотые доли секунды; основные усилия прыгуна направлены на отталкивание вверх, чтобы получить необходимый для длинного прыжка больший угол вылета ОЦМ.

В прыжках в высоту по сравнению с прыжками в длину усилия направлены на обеспечение наибольшей вертикальной скорости, стопорящее движение более значительно (более острый угол постановки ноги), задачи уменьшения потерь горизонтальной скорости нет.

Полет

В полете траектория ОЦМ предопределена величиной и направлением вектора начальной скорости ОЦМ (углом вылета). Движения представляют собой движения звеньев вокруг осей, проходящих через ОЦМ. Задача сводится к возможно более дальнему приземлению, удерживая стопы как можно выше. Кроме того, существенно важно продвижение тела вперед после приземления. Спортсмены стремятся к моменту приземления поднять выше вытянутые вперед ноги и отвести руки назад: это обусловливает возможность после приземления рывком рук вперед с последующим разгибанием продвинуться вперед от места приземления.

Лекция № 7Локомоторные движения (окончание)

Полет спортивных снарядов

Траектория (в частности, дальность) полета снаряда определяется:

а) начальной скоростью вылета, б) углом вылета, в) местом (высотой) выпуска снаряда, г) вращением снаряда и д) сопротивлением воздуха, которое, в свою очередь, зависит от аэродинамических свойств снаряда, силы и направления ветра, плотности воздуха (в горах, где атмосферное давление ниже, плотность воздуха меньше и спортивный снаряд при тех же начальных условиях вылета может пролететь большее расстояние).

Начальная скорость вылета является той основной характеристикой, которая закономерно изменяется с ростом спортивного мастерства. В отсутствие сопротивления воздуха дальность полета снаряда пропорциональна квадрату скорости вылета. Увеличение скорости вылета, скажем, в 1,5 раза должно увеличить дальность полета снаряда в 1,52, т.е. в 2,25 раза. Например, скорость вылета ядра 10 м/с соответствует результату в толкании ядра в среднем 12 м, а скорость 15 м/с – результату около 25 м.

У спортсменов международного класса максимальные скорости вылета снарядов равны: при ударе ракеткой (подача в теннисе) и клюшкой (хоккей) – свыше 50 м/с, при ударе рукой (нападающий удар в волейболе) и ногой (футбол), метании копья – около 35 м/с. Из-за сопротивления воздуха скорость в конце полета снаряда меньше начальной скорости вылета.

Углы вылета. Различают следующие основные углы вылета:

1. Угол места – угол между горизонталью и вектором скорости вылета (он определяет движение снаряда в вертикальной плоскости: выше – ниже).

2. Азимут – угол вылета в горизонтальной плоскости (правее – левее, измеряется от условно выбранного направления отсчета).

3. Угол атаки – угол между вектором скорости вылета и продольной осью снаряда. Метатели копья стремятся, чтобы угол атаки был близок к нулю («попасть точно в копье»). Метателям диска рекомендуется выпускать диск с отрицательным углом атаки. При полете мячей, ядра и молота угла атаки нет.

Высота выпуска снаряда влияет на дальность полета. Дальность полета снаряда увеличивается примерно на столько, на сколько увеличивается высота выпуска снаряда.

Вращение снаряда и сопротивление воздуха. Вращение снаряда оказывает двойное влияние на его полет. Во-первых, вращение как бы стабилизирует снаряд в воздухе, не давая ему «кувыркаться». Здесь действует гироскопический эффект, подобный тому, который позволяет не падать вращающемуся волчку. Во-вторых, быстрое вращение снаряда искривляет его траекторию (так называемый эффект Магнуса). Если мяч вращается (такое вращение нередко называют спином, от англ. spin – вращение), то скорость воздушного потока на разных его сторонах будет разной. Вращаясь, мяч увлекает прилегающие слои воздуха, которые начинают двигаться вокруг него (циркулировать). В тех местах, где скорости поступательного и вращательного движений складываются, скорость воздушного потока становится больше; с противоположной стороны мяча эти скорости вычитаются и результирующая скорость меньше. Из-за этого и давление с разных сторон будет разным: больше с той стороны, где скорость воздушного потока меньше. Это следует из известного закона Бернулли: давление газа или жидкости обратно пропорционально скорости их движения (этот закон можно применить к случаю, показанному на рисунке). Эффект Магнуса позволяет, например, выполняя угловой удар в футболе, послать мяч в ворота. Величина боковой силы, действующей на вращающийся мяч, зависит от скорости его полета и скорости вращения. Влияние вращения мяча на его траекторию тем выше, чем больше поступательная скорость. Пытаться придать медленно летящему мячу большое вращение, чтобы влиять на направление полета, нецелесообразно. Теннисные мячи при соответствующих ударах вращаются со скоростью выше 100 об/с, футбольные и волейбольные – значительно медленнее. Если направление вращения мяча совпадает с направлением полета, такой мяч в спортивной практике называют крученым, если не совпадает,- резаным (крученый мяч катился бы по земле в направлении своего полета, а резаный - назад к игроку, пославшему мяч).

Если воздушный поток обтекает снаряд под некоторым углом атаки, то сила сопротивления воздуха направлена под углом к потоку (рис.97). Эту силу можно разложить на составляющие: одна из них направлена по потоку – это лобовое сопротивление, другая перпендикулярна к потоку – это подъемная сила. Существенно помнить, что подъемная сила не обязательно направлена вверх; ее направление может быть различным. Это зависит от положения снаряда и направления воздушного потока относительно его. В тех случаях, когда подъемная сила направлена вверх и уравновешивает вес снаряда. он может начать планировать. Планирование копья и диска существенно повышает результаты в метании.

Если центр давления воздушного потока на снаряд не совпадает с центром тяжести, возникает вращательный момент силы, и снаряд теряет устойчивость. Аналогичная картина и проблема сохранения устойчивости возникают и в полетной фазе в прыжках на лыжах. Отсутствие вращения достигается выбором правильной позы, при которой центр тяжести тела и центр его поверхности (центр давления воздушного потока) расположены так, что вращательный момент не создается.

Основы теории удара

Примерами ударов являются:

- удары по мячу, шайбе. В данном случае происходит быстрое, изменение скорости по величине и направлению. Подобные удары с последующим отскоком часто встречаются в перемещающих спортивных движениях;

- приземление после прыжков и соскоков (скорость тела спортсмена резко снижается до нуля). Особенно целесообразно рассматривать приземление как удар, если оно происходит на выпрямленные ноги или связано с падением;

- вылет стрелы из лука, акробата в цирке с подкидной доски и т.п. Здесь скорость до начала взаимодействия равна нулю, а затем резко возрастает.

Изменение ударных сил во времени происходит примерно так. Сначала сила быстро возрастает до наибольшего значения, а затем падает до нуля. Максимальное ее значение может быть очень большим. Однако основной мерой ударного взаимодействия является не сила, а ударный импульс, численно равный заштрихованной площади под кривой F (t). Он может быть вычислен как интеграл:

где S – ударный импульс, t1 и t2 – время начала и конца удара, F(t) – зависимость ударной силы F от времени t.

За время удара скорость тела, например мяча, изменяется на определенную величину. Это изменение прямо пропорционально ударному импульсу и обратно пропорционально массе тела. Другими словами, ударный импульс равен изменению количества движения тела.

Последовательность механических явлений при ударе такова: сначала происходит деформация тел, при этом кинетическая энергия движения переходит в потенциальную энергию упругой деформации, затем потенциальная энергия переходит в кинетическую. В зависимости от того, какая часть потенциальной энергии переходит в кинетическую, а какая рассеивается в виде тепла, различают три вида удара:

1. Вполне упругий удар – вся механическая энергия сохраняется. Таких ударов в природе нет (всегда часть механической энергии при ударе переходит в тепло). Однако в некоторых случаях удары, например удар бильярдных шаров, близки к вполне упругому удару.

2. Неупругий удар – энергия деформации полностью переходит в тепло. Пример: приземление в прыжках и соскоках, удар шарика из пластилина в стену и т. п. При неупругом ударе скорости взаимодействующих тел после удара равны (тела объединяются).

3. Не вполне упругий удар — лишь часть энергии упругой деформации переходит в кинетическую энергию движения.

Ньютон предложил характеризовать не вполне упругий удар гак называемым коэффициентом восстановления. Он равен отношению скоростей взаимодействующих тел после и до удара. Коэффициент восстановления можно измерить так: сбросить мяч на жесткую горизонтальную поверхность, измерить высоту падения мяча (hп ) и высоту, на которую он отскакивает (hо). Коэффициент восстановления равен:

Коэффициент восстановления зависит от упругих свойств соударяемых тел. Например, он будет различен при ударе теннисного мяча о разные грунты и ракетки разных типов и качества. Зависит коэффициент восстановления и от скорости ударного взаимодействия:

с увеличением скорости он уменьшается. Например, по международным стандартам теннисный мяч, сброшенный на твердую поверхность с высоты 2 м 54 см (100 дюймов), должен отскакивать на высоту 1,35-1,47 м (коэффициент восстановления 0,73-0,76). Но если его сбросить, скажем, с высоты в 20 раз большей, то даже без сопротивления воздуха отскок возрастет меньше чем в 20 раз.

В зависимости от направления движения мяча до удара различают прямой и косой удары; в зависимости от направления ударного импульса - центральный и касательный удары.

При прямом ударе направление полета мяча до удара перпендикулярно к плоскости ударяющего тела или преграды. Пример: падение мяча сверху на горизонтальную поверхность. В этом случае мяч после отскока летит в обратном направлении.

При косом ударе угол сближения (рис.) отличен от нуля. При идеальном упругом ударе углы сближения и отскока равны. При реальных (не вполне упругих) ударах угол отскока больше угла сближения, а скорость после отскока от неподвижной преграды меньше, чем до удара.

Центральный удар характеризуется тем, что ударный импульс проходит через ЦМ мяча. В этом случае мяч летит не вращаясь. При касательном ударе ударный импульс не проходит через ЦМ мяча – мяч после такого удара летит с вращением. Как уже отмечалось, вращение мяча изменяет траекторию его полета. Изменяет оно также отскок мяча. Например, в настольном теннисе поступательная скорость крученого мяча (шарика) после отскока нередко выше, чем до соприкосновения со столом: часть кинетической энергии вращения переходит в энергию поступательного движения.

При центральном ударе двух упругих тел (например, двух бильярдных шаров) количество движения в системе этих тел остается постоянным: m1v1+m2v2=m1 и 1+m2u2 = const. где mт1 и m2 – массы первого и второго тела, v1 и v2 – их скорости до удара; и u1 и и2 — их скорости после удара.

Если скорость одного из тел до удара равна нулю, то после удара она станет:

Из формулы видно, что скорость после удара будет тем больше, чем больше скорость и масса ударяющего тела (ударная масса). В более сложных случаях (нецентральный и не вполне упругий удар) картина сложнее, однако и в них скорость после удара будет тем выше, чем больше ударная масса и скорость тела, наносящего удар.

Онтогенез моторики

Онтогенезом моторики называется изменение движений и двигательных возможностей человека на протяжении его жизни. Новорожденный – существо, не владеющее даже простейшими произведи» .ыми движениями. С возрастом его двигательные возможности расширяются, достигают расцвета в молодости и постепенно снижаются к старости.

Двигательный возраст

Если измерить результаты в каких-либо двигательных заданиях большой группы детей одного возраста, то можно определить средние достижения, которые они показывают. Зная затем результаты отдельного ребенка, можно установить, какому возрасту в среднем соответствует данный результат. Таким образом определяют двигательный возраст детей.

Конечно, не все дети одного и того же возраста показывают одинаковые результаты. Детей, у которых двигательный возраст опережает календарный, называют двигательными акселерантами. Детей, у которых двигательное развитие отстает, называют двигательными ретардантами. Например, если подросток в возрасте 14 лет и 2 месяца прыгает в длину с места на 170 см, он двигательный ретардант (в этом упражнении), а если его результат более 210 см,– двигательный акселерант.

Акселеранты в одних двигательных заданиях могут быть ретардантами в других. Полные акселеранты или ретарданты встречаются редко.

Методы математической статистики позволяют точно определить, какой процент людей в состоянии показать тот или иной результат. Подобного рода данные используют при отборе талантливых в спортивном отношении детей.

Если ребенок почему-либо попадает в неблагоприятные условия (болезнь, недостаточное питание и т. п.), то темпы развития моторики у него замедляются. Однако после устранения этих вредных влияний, если они не были чрезмерными, его двигательные возможности развиваются ускоренными темпами, так что он возвращается, как говорят в данном случае, в свой канал развития. Подобное свойство живых организмов (оно касается не только движений, но и других показателей) называют катализированием или гомеорезом.

Прогноз развития моторики

При начальном выборе спортивной специализации, отборе в ДЮСШ и некоторые специальные школы (балетную, цирковую и др.) встает задача прогноза двигательной одаренности. Как порекомендовать ребенку именно тот вид спорта, в котором он сможет добиться наибольших успехов, как выявить наиболее одаренных? Для ответа на эти вопросы проводят научные исследования в двух основных направлениях:

а) изучение стабильности показателей моторики, б) изучение наследственных влияний.

При изучении стабильности показателей моторики измеряют, например, у 7-летних детей скорость бега, силу, выносливость и другие

[1] В биомеханике приземлением называется момент касания опоры, а не последующие действия (амортизация).

Биомеханика ударных действий

2. Ударное движение – от конца замаха до начала удара.

3. Ударное взаимодействие (или собственно удар) – столкновение ударяющихся тел.

lektsia.com

Лекция № 12. Биомеханика ударных действий Основы теории удара

Примерами ударов являются:

где S – ударный импульс, t1 и t2 – время начала и конца удара, F(t) – зависимость ударной силы F от времени t.

3. Не вполне упругий удар — лишь часть энергии упругой деформации переходит в кинетическую энергию движения.

Если скорость одного из тел до удара равна нулю, то после удара она станет:

2. Ударное движение – от конца замаха до начала удара.

3. Ударное взаимодействие (или собственно удар) – столкновение ударяющихся тел.

Уже говорилось, что при механическом ударе скорость тела (например, мяча) после удара тем выше, чем больше скорость ударяющего звена непосредственно перед ударом. При ударах в спорте такая зависимость необязательна. Например, при подаче в теннисе увеличение скорости движения ракетки может привести к снижению скорости вылета мяча, так как ударная масса при ударах, выполняемых спортсменом, непостоянна: она зависит от координации его движений. Если, например, выполнять удар за счет сгибания кисти или с расслабленной кистью, то с мячом будет взаимодействовать только масса ракетки и кисти. Если же в момент удара ударяющее звено закреплено активностью мышц-антагонистов и представляет собой как бы единое твердое тело, то в ударном взаимодействии будет принимать участие масса всего этого звена.

Эффективность ударного взаимодействия =

скорость мяча после_______________

скорость ударяющего сегмента до удара.

Этот показатель различен в ударах разных типов. Например, в футболе он изменяется от 1,20 до 1,65. Зависит, он и от веса спортсмена.

Многие ударные спортивные действия нельзя рассматривать как «чистый» удар, основа теории которого изложена в предшествующем параграфе. В теории удара в механике предполагается, что удар происходит настолько быстро и ударные силы настолько велики, что всеми остальными силами можно пренебречь. Во многих ударных действиях в спорте эти допущения не оправданы. Время удара в них хотя и мало, но все-таки пренебрегать им нельзя; путь ударного взаимодействия, по которому во время удара движутся вместе соударяющиеся тела, может достигать 20-30 см.

Поэтому в спортивных ударных действиях, в принципе, можно изменить количество движения во время соударения за счет действия сил, не связанных с самим ударом.

Это легко объяснить на таком примере. Представим, что автомобиль, едущий со скоростью 30 км/час, ударяется о подвижное препятствие. При этом возможны три ситуации:

1. Автомобиль едет с неработающим двигателем и невключенными тормозами. В системе «автомобиль – препятствие» действуют только ударные силы.

2. Двигатель включен, более того – автомобиль двигается ускоренно. Тогда в конце удара его скорость будет больше, чем в начале, количество движения (импульс) системы возрастет, а на ударяемое тело подействует еще дополнительная сила, вызванная действием двигателя автомобиля.

3. Двигатель выключен, а тормозная система включена. Скорость и количество движения автомобиля уменьшатся из-за включенных тормозов.

Описанное можно сравнить с действием мышц человека при ударах. Если ударное звено во время удара дополнительно ускоряется за счет активности мышц, ударный импульс и соответственно скорость вылета снаряда увеличиваются; если оно произвольно тормозится, ударный импульс и скорость вылета уменьшаются (это бывает нужно при точных укороченных ударах, например при передачах мяча партнеру). Некоторые ударные движения, в которых дополнительный прирост количества движения во время соударения очень велик, вообще являются чем-то средним между метаниями и ударами (так иногда выполняют вторую передачу в волейболе).

Координация движений при максимально сильных ударах подчиняется двум требованиям:

1) сообщение наибольшей скорости ударяющему звену к моменту соприкосновения с ударяемым телом. В этой фазе движения используются те же способы увеличения скорости, что и в других перемещающих действиях;

2) увеличение ударной массы в момент удара. Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего сегмента путем одновременного включения мышц-антагонистов и увеличения радиуса вращения. Например, в боксе и карате сила удара правой рукой увеличивается примерно вдвое, если ось вращения проходит вблизи левого плечевого сустава, по сравнению с ударами, при которых ось вращения совпадает с центральной продольной осью тела.

Тактика спортивных игр нередко требует неожиданных для противника ударов («скрытых»). Это достигается выполнением ударов без подготовки (иногда даже без замаха), после обманных движений (финтов) и т. п. Биомеханические характеристики ударов при этом меняются, так как они выполняются в таких случаях обычно за счет действия лишь дистальных сегментов (кистевые удары).

studfiles.net

Биомеханический контроль технической и физической подготовленности футболистов - Научные статьи

Аннотация

В работе представлены данные длительности фаз различных двигательных действий футболистов при выполнении ударов по мячу. Представлена методика контроля, разработанная на основе оценки биомеханической структуры соревновательных двигательных действий при игре в футбол.

Ключевые слова: двигательные действия, двигательная программа, контроль, время латентной и моторной фазы движений футболистов.

ВВЕДЕНИЕ

Контроль спортивно-технических показателей является важным условием научно-методического обеспечения учебно-тренировочного процесса в футболе [1,2,4,7]. Отличительной особенностью двигательной активности при игре в футбол являются ускорения, как положительные, так и отрицательные, как с резким переходом от покоя к движению, так и обратно, с чередованием поступательных и вращательных движений, причем относительно различных осей, расположенных вдоль и поперек тела и его звеньев. Эта специфическая особенность футбола при обосновании контрольных процедур на различных этапах учебно-тренировочного процесса учитывается и разрабатывается недостаточно. В этой связи биомеханическое обоснование средств и методов оценки и изучение биомеханической структуры специфических движений футболиста является актуальной темой научно-методического исследования.

МЕТОДИКА

Основой экспериментальной методики контроля является регистрация времени латентной и моторной фаз двигательного действия. Это достигается за счет использования контактных площадок, располагаемых на футбольном поле (зале). Для этого использовался миллихронометр, обеспечивающий регистрацию времени отдельных фаз движений футболиста при выполнении им двигательных действий с мячом. Время реакции на стартовый сигнал в исследовании рассматривается как время необходимое для формирования центрально-нервной двигательной программы последующего движения. Время «простой двигательной реакции» - это время, необходимое для формирования «непростой» нервно-психической модели предстоящего двигательного действия, для согласования движения с чувствованием (по И.М.Сеченову), т.е. можно сказать, что это время необходимо для формирования центральной двигательной программы - моторного акта [3,5]. Очевидно, эту функцию выполняет ассоциативная кора больших полушарий головного мозга. Поэтому мы эту фазу построения движений назвали фазой формирования центральной двигательной программы и принятия решения, за которой следует моторный компонент двигательной реакции.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

С целью выяснения особенностей формирования двигательных программ у футболистов 18-20 лет был проведен ряд биомеханических экспериментов. Регистрировалась быстрота одиночного движения при выполнении свободного удара и удара в цель - ворота. В эксперименте принимали участие игроки студенческой команды (56 чел.) (табл. 1).

Таблица 1 - Время латентной и моторной фаз при выполнении свободного удара и удара по мячу в цель (Х+m, мс)

Двигательное действие	Удар правой ногой			Удар левой ногой
Двигательное действие	Латентная фаза	Моторная фаза	р	Латентная фаза	Моторная фаза	р
Свободный удар по мячу	370+11	140+12	<0,05	350+10	100+10	<0,05
Удар по мячу в цель	450+11	130+10	<0,05	450+20	140+10	<0,05

Испытуемый становился ударной (левой или правой) ногой на контактную площадку. По сигналу экспериментатора футболист наносил удар по мячу ударной ногой, сбивая его со второй контактной площадки. Регистрировалось время отрыва ноги от первой контактной площадки (латентное время) и время, затраченное на удар по мячу (моторное время).

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что у игроков отсутствует достоверно значимая разница в показателях времени латентной фазы двигательного действия, выполняемого правой и левой ногой. Несмотря на то, что у всех тестируемых футболистов ведущей является правая нога, средние значения общего времени (от стартового сигнала), затрачиваемого на удар по мячу левой ногой достоверно меньше, чем правой (450 мс и 510 мс соответственно) и достоверно различается время моторных фаз (140 мс и 100 мс соответственно).

Между показателями времени латентной фазы и моторной как правой, так и левой ногой зафиксирована достоверно значимая разница. Время моторных фаз (до удара по мячу) движения правой и левой ногами достоверно не различается (130 мс и 140 мс соответственно).

Полученные данные подтверждают идею о том, что для решения более сложной двигательной программы (удар по мячу в цель) требуется и больший промежуток времени ее формирования и реализации. Сравнение латентного времени при свободном ударе по мячу и ударе в цель подтверждает это предположение. Длительность латентной фазы при ударе в цель (450 мс) достоверно больше, чем при свободном ударе (370 мс). Это характерно как при выполнении задания правой, так и левой ногой.

Таким образом, полученные данные подтверждают положение о том, что сложность двигательной программы определяется временем латентного периода и временем на коррекцию ее по ходу выполнения движения.

С целью выяснения того, каким образом строится двигательная программа по выполнению футболистами движений комплексного характера, встречающиеся в игровой практике был проведен ряд дополнительных тестов.

Для выяснения соотношения временных параметров между латентной и моторной фазами двигательного действия оценка движения осуществлялась не только по его окончанию, но и по ходу движения. Удары по мячам трем мячам, расположенным на отрезках - 2, 4 и 6 метров, осуществлялись на прямом отрезке дистанции. Установлено, что между показателями моторного времени, затрачиваемого игроками на сбивание мяча на отметке 2 м и показателями времени при ударах по мячу на отметках, расположенных на 4 и 6 метрах имеется достоверно значимая разница. Время, затрачиваемое на реализацию движений на первом участке дистанции гораздо меньше, чем на последующих (табл. 2).

Таблица 2 - Латентное и моторное время удара по мячу доминантной и субдоминантной ногой на участках дистанции 2; 4 и 6 м при перемещении по прямой (Х+m, мс)

Сбивание мячей ногой	Фазы двигательного действия
	Латентная	Моторная
	Расстояние контактных площадок от линии старта
	0 м	2 м	р	4 м	р	6 м	р
Правая нога	830±20	320±10	<0,05	450±10	<0,05	430±10	>0,05
Левая нога	780±21	430±10	<0,05	390±20	<0,05	530±20	<0,05

При выполнении упражнения левой ногой наблюдается иная картина. Наименьшее время футболистами затрачивается на сбивание мяча со второй контактной площадки (на 2 м).

Сравнительный анализ показателей латентного времени свободного удара доминантной ногой и латентным временем перед решением двигательной задачи по сбиванию трех мячей на прямом участке дистанции 6м свидетельствует о достоверно значимой разнице показателей (р<0,01). При формировании двигательной программы свободного удара латентное время (370 мс) в 2,24 раза меньше, чем при подготовке к выполнению более сложной двигательной программы (830 мс - сбивание мячей на дистанции 6 м). Подобная картина характерна и при анализе показателей латентного времени, когда движения выполнялись левой ногой (различие в 1,7 раза соответственно).

При реализации более сложной двигательной программы (выполнение бега по прямой и ударами мячам в цель) отмечена достоверно значимая разница в показателях времени моторных фаз при ударах по воротам правой ногой на каждом отрезке дистанции 2 м, 4 м и 6 м (411 мс, 561 мс, 730 мс соответственно). По сравнению с подобным движением правой ногой, но без удара по воротам показатели времени также имеют достоверно значимые различия.

Среднее значение показателей времени моторной фазы при ударе по воротам составляет 560 мс, а при простых ударах по мячам - 400 мс (<0,05). Таким образом, на формирование двигательной программы - выполнение бега и ударов по воротам правой ногой требуется большее время, чем при выполнении бега и свободных ударов по мячам, установленных на том же расстоянии друг от друга.

Подобная тенденция наблюдается и при выполнении задания левой ногой.

Наименьшее время моторной фазы зарегистрировано при ударе по мячу на первой отметке (2 м). Этот результат (370 мс) достоверно ниже, чем при выполнении ударов по воротам левой ногой на отметках 4 и 6 м (620 мс и 640 мс соответственно).

Сравнительный анализ показателей времени моторной фазы двигательного задания левой ногой: бег по прямой со сбиванием мячей с аналогичным заданием, но с ударами на точность в ворота, свидетельствует о достоверно значимых различиях. На выполнение футболистами бега с ударами по мячам, требуется значительно меньше времени, чем при том же самом двигательном задании, но с ударами по воротам. Среднее значение показателей времени при сбивании мячей (450 мс) и ударом по воротам (540 мс) левой ногой достоверно различны, что является отражением степени сложности двигательной программы. Особенно это ярко выражено на отрезках дистанции 4 и 6 м. При этом на отметке 2 м это положение справедливо, только при выполнении задания правой ногой. При выполнении же задания левой ногой наблюдается обратная картина. Показатели моторного времени при выполнении удара по воротам на отметке 2 м левой ногой достоверно меньше, чем при сбивании мяча.

Длительность латентных фаз при выполнении бега по прямой со сбиванием мячей и ударами по воротам, также превышает аналогичные показатели при свободном ударе по мячу (одиночное движение).

Двигательная деятельность футболистов характеризуется разнонаправленными перемещениями [6]. Для выявления особенностей структуры двигательной действий с мячом был проведен тест с изменением направления движения влево и вправо - «Бег зигзагом с ударами по трем мячам». Испытуемый по команде экспериментатора выполнял поочередные удары по трем мячам, сбивая их с контактных площадок правой ногой в правую сторону, затем левой ногой в левую сторону. Контактные площадки располагались: первая на линии старта, вторая прямо по ходу движения - на 2-м метре, третья под углом 45о относительно прямолинейного направления движения на расстоянии 2 м от второй, четвертая одной линии со второй и на расстоянии 2 м от третьей.

Сравнительный анализ показателей времени моторных фаз при ударах по мячам на всех участках дистанции правой и левой ногой свидетельствует о достоверно значимых различиях между ними. На первом (2 м) и третьем (6 м) отрезке пути время моторной фазы правой ногой меньше, чем левой. На втором отрезке дистанции время меньше при выполнении этого движения левой ногой. Время моторных фаз на каждом отрезке пути при выполнении задания правой ногой между собой достоверно различаются (322 мс, 632 мс, 701 мс). Это также характерно при свободных ударах по мячу субдоминантной ногой (431 мс, 493 мс, 931 мс). При этом достоверно значимых различий в показателях времени латентных фаз движения между правой и левой ногой нет. Сравнение этого показателя времени в условиях бега по прямой и «зигзагом» свидетельствует об отсутствии этой проблемы коррекции со стороны ЦНС. Очевидно, что бег по прямой более привычен, а смена положения тела в пространстве с выполнением специальных движений ногами (удар по мячу) требует большего времени на ее доработку.

Выявлено, что время моторной фазы при выполнении задания правой и левой ногой на отрезке 2 м достоверно различается с последующими участками дистанции. Сравнительный анализ показателей средних значений времени моторных фаз при нанесении ударов правой и левой ногой в цель свидетельствует об отсутствии достоверно значимых отличий (670 мс и 733 мс соответственно). Однако при сравнении средних значений моторного времени при ударах по мячу со аналогичными при целевых ударах наблюдается достоверно значимая разница (табл. 3).

Таблица 3 - Длительность латентных и моторных фаз двигательных действий при свободных и целевых ударах по мячу на участках дистанции 2; 4 и 6 м

Двигательное задание	Нога	Моторная фаза			Среднее значение
Двигательное задание	Нога	2 м	4 м	6 м	Среднее значение
Бег «Зигзагом» с ударом по мячу	Правая	322±10	632±21	701±20	551±20
Бег «Зигзагом» с ударом по мячу	Левая	431±11	493±11	931±21	622±21
Бег «Зигзагом» с ударом по воротам (цель)	Правая	302±10	831±23	902±21	670±21
Бег «Зигзагом» с ударом по воротам (цель)	левая	331±11	862±21	921±20	733±20

Результаты данного теста также подтверждают, что отражение сложности двигательной программы может быть определено по латентному и моторному времени ее реализации.

При этом, длительность латентной фазы больше при выполнении целевых ударов, чем при свободных (без цели - удара по воротам). Это свидетельствует о боле сложной двигательной программе, которую предстоит выполнить футболисту - бег со сменой направления движения и удар по воротам, которая «формируется» до начала движения.

ВЫВОД

Биомеханическая структура специфических, свойственных футболисту двигательных действий и тестов, которые традиционно применяемых для оценки физической и технической подготовленности футболистов, характеризуются значительными различиями, которые можно свести к биомеханическим механизмам организации вращательных движений относительно осей, расположенных поперек или вдоль звеньев опорно-двигательного аппарата человека. Наибольшей информативной значимостью отличается методика, разработанная на основе оценки биомеханической структуры соревновательных двигательных действий при игре в футбол. Она обеспечивает определение скорости бега по прямой и при изменении направления движения, временную характеристику произвольного удара и ударов в цель. Эта методика может быть использована как для отбора в специализированные спортивные школы, так и для контроля физической и технической подготовленности в ходе овладения спортивным мастерством. Биомеханический контроль технической и физической подготовленности можно эффективно применять в работе с футболистами разной квалификации для коррекции учебно-тренировочных программ с целью совершенствования спортивного мастерства.

ЛИТЕРАТУРА

Годик, М.А. Физическая подготовка футболистов / М.А. Годик. - М. : Терра -Спорт, Олимпия Пресс, 2006. - 272 с. : ил.
Даев, В.Е. Оптимизация спортивного отбора и ориентации футболистов по игровым амплуа на этапе углубленной специализации : автореф. дис. ... канд. пед. наук : 13.00.04 / Даев В.Е. - Малаховка, 2007. - 24 с.
Козлов, И. М. Техника спортивных движений. Биомеханические факторы организации / И.М. Козлов ; С.-Петерб. гос. акад. физ. культуры им. П.Ф. Лесгафта. - СПб. : [б.и.], 1998. - 141 с.
Никитин, Д.В. Оптимизация планирования годичного учебно-тренировочного процесса юных футболистов с учетом соревновательной деятельности и стандартизации мезоциклов / Д.В. Никитин, П.Г. Дегтяренко // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2009. - № 9 (55). - С. 82-86.
Правдов, М.А. Влияние занятий на основе использования элементов игры в футбол на развитие координационных способностей у детей 5-7 лет / М.А. Правдов, Ю.Н. Ермакова, Д.М. Правдов // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. -2010. - № 5 (63). - С. 83-87.
Семенюков, А. А. Рационализация методики тренировки юных футболистов с учетом различных проявлений моторной асимметрии ног / А. А. Семенюков // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2009. - № 11 (57). - С. 86-89.
Шамардин, А.А. Координационные способности юных футболистов как критерий прогнозирования их специфических двигательных возможностей / А.А. Шамардин // Известия Волгоградского государственного педагогического университета. - 2008. - № 1 (25). - С. 115-117.

Контактная информация: [email protected]

bmsi.ru

Теория и биомеханика удара | FIGHTBOX.RU-Самооборона, единоборства и бои без правил

Теория и биомеханика удара

Ударом в механике называется кратковременное взаимодействие тел, в результате которого изменяются их скорости.

Ударная сила зависит, согласно закону Ньютона, от эффективной массы ударяющего тела и его ускорения:

F=ma, где F - сила, m - масса, a - ускорение.

Если рассматривать удар во времени, то взаимодействие длится очень короткое время – от десятитысячных (мгновенные квазиупругие удары), до десятых долей секунды (неупругие удары).

Ударная сила в начале удара быстро возрастает до наибольшего значения, а затем падает до нуля (рис. 1). Максимальное ее значение может быть очень большим. Однако основной мерой ударного взаимодействия является не сила, а ударный импульс, численно равный площади под кривой F(t). Он может быть вычислен как интеграл:

гдеS – ударный импульс,t1 и t2 – время начала и конца удара,F(t) – зависимость ударной силы F от времени t.

Так как процесс соударения длится очень короткое время, то в нашем случае его можно рассматривать как мгновенное изменение скоростей соударяющихся тел.В процессе удара, как и в любых явлениях природы должен соблюдаться закон сохранения энергии. Поэтому закономерно записать следующее уравнение:

E1 + E2 = E'1 + E'2 + E1п + E2п

гдеE1 и E2 – кинетические энергии первого и второго тела до удара,E'1 и E'2 – кинетические энергии после удара,E1п и E2п – энергии потерь при ударе в первом и во втором теле.

Соотношение между кинетической энергией после удара и энергией потерь составляет одну из основных проблем теории удара.

Последовательность механических явлений при ударе такова, что сначала происходит деформация тел, во время которой кинетическая энергия движения переходит в потенциальную энергию упругой деформации. Затем потенциальная энергия переходит обратно в кинетическую. В зависимости от того, какая часть потенциальной энергии переходит в кинетическую, а какая теряется, рассеиваясь на нагрев и деформацию, различают три вида удара:

Абсолютно упругий удар – вся механическая энергия сохраняется. Это идеализированная модель соударения, однако, в некоторых случаях, например в случае ударов бильярдных шаров, картина соударения близка к абсолютно упругому удару.
Абсолютно неупругий удар – энергия деформации полностью переходит в тепло. Пример: приземление в прыжках и соскоках, удар шарика из пластилина в стену и т. п. При абсолютно неупругом ударе скорости взаимодействующих тел после удара равны (тела слипаются).
Частично неупругий удар — часть энергии упругой деформации переходит в кинетическую энергию движения.

В реальности все удары являются либо абсолютно, либо частично неупругими. Ньютон предложил характеризовать неупругий удар так называемым коэффициентом восстановления. Он равен отношению скоростей взаимодействующих тел после и до удара. Чем этот коэффициент меньше, тем больше энергии расходуется на некинетические составляющие E1п и E2п (нагрев, деформация). Теоретически этот коэффициент получить нельзя, он определяется опытным путем и может быть рассчитан по следующей формуле:

гдеv1 , v2 – скорости тел до удара,v'1 , v'2 – после удара.

При k = 0 удар будет абсолютно неупругим, а при k = 1 – абсолютно упругим. Коэффициент восстановления зависит от упругих свойств соударяемых тел. Например, он будет различен при ударе теннисного мяча о разные грунты и ракетки разных типов и качества. Коэффициент восстановления не является просто характеристикой материала, так как зависит еще и от скорости ударного взаимодействия - с увеличением скорости он уменьшается. В справочниках приведены значения коэффициента восстановления для некоторых материалов для скорости удара менее 3 м/с.

Биомеханика ударных действий

Замах – движение, предшествующее ударному движению и приводящее к увеличению расстояния между ударным звеном тела и предметом, по которому наносится удар. Эта фаза наиболее вариативна.
Ударное движение – от конца замаха до начала удара.
Ударное взаимодействие (или собственно удар) – столкновение ударяющихся тел.
Послеударное движение – движение ударного звена тела после прекращения контакта с предметом, по которому наносится удар.

Удар в боксерской перчатке и без

В последнее время в некоторых спортивных кругах разгораются серьезные споры по поводу большей травматичности для мозга ударов в боксерской перчатке, нежели ударов голой рукой. Именно для мозга, а не для костей и мягких тканей лица.

К сожалению участники споров зачастую ясно не представляли предмета разговора и их утверждения основывались только на личном опыте и житейских предположениях. Научных исследований в этом направлении проводилось мало. Однако, мы попытаемся получить ответ на этот вопрос используя имеющиеся исследовательские данные и элементарные законы физики.

Откуда могли родиться подобные мысли? Смею предположить, что в основном из наблюдений процесса удара по боксерскому мешку. Проводились исследования, в которых Смит и Хемил в своей работе, опубликованной в 1986 году измеряли скорость кулака спортсмена и скорость боксерского мешка. Строго говоря, опасность сотрясения мозга определяется величиной ускорения головы, а не скоростью. Однако по сообщаемой скорости мешка можно лишь косвенно судить о величине ускорения, т.к. предполагается, что данная скорость была развита за короткий промежуток времени удара.

Удары по мешку проводились тремя разными способами: голым кулаком, в перчатке для карате и в перчатке для бокса. И действительно, скорость мешка при ударе перчаткой оказалась выше примерно на 15%, чем при ударе кулаком. Рассмотрим физическую подоплеку проведенного исследования. Как уже говорилось выше, все удары являются частично неупругими и часть энергии ударного звена расходуется на остаточную деформацию снаряда, остальная энергия тратится на сообщение сняряду кинетической энергии. Доля этой энергии характеризуется коэффициентом восстановления.

Сразу оговоримся для большей ясности, что при рассмотрении энергии деформации и энергии поступательного движения, большая энергия деформации играет положительную роль, т.к. на поступательное движение остается меньше энергии. В данном случае речь идет об упругих деформациях, не представляющих опасность для здоровья, тогда как энергия поступательного движения напрямую связана с ускорением и опасна для мозга.

Рассчитаем коэффициент восстановления боксерского мешка по данным полученным Смитом и Хемилом. Масса мешка составляла 33 кг. Результаты экспериментов показали незначительные различия в скорости кулака для разных типов перчаток (голый кулак: 11.03±1.96 м/с, в каратистской перчатке: 11.89±2.10 м/с, в боксерской перчатке: 11.57±3.43 м/с). Среднее значение скорости кулака составило 11.5 м/с. Были найдены различия в импульсе мешка для разных типов перчаток. Удар в боксерской перчатке вызывал больший импульс мешка (53.73±15.35 Н•с), чем удар голым кулаком (46.4±17.40 Н•с) или в каратистской перчатке (42.0±18.7 Н•с), которые имели почти равные значения. Для определения скорости мешка по его импульсу, нужно импульс мешка разделить на его массу:

V=p/m

гдеv – скорость мешка,p – импульс мешка,m - масса мешка.

Используя формулу расчета коэффициента восстановления и допуская, что скорость кулака после удара равна нулю, получаем значение для удара голым кулаком около 0,12, т.е. k = 12%. Для случая удара боксерской перчаткой k = 14%. Это подтверждает наш жизненный опыт – удар по боксерскому мешку практически полностью неупругий и почти вся энергия удара уходит на его деформацию.

Следует отдельно отметить, что наибольшая скорость была у кулака в каратистской перчатке. Импульс же мешка при ударе каратистской перчаткой был самый меньший. Показатели ударов голым кулаком в этом исследовании занимали промежуточное положение. Это можно объяснить тем фактом, что спортсмены боялись повредить руку и рефлекторно снижали скорость и силу удара. При ударе в каратистской перчатке такого страха не возникало.

А что же будет при ударе в голову? Обратимся к другому исследованию Валилко, Виано и Бира за 2005 год, в котором исследовались боксерские удары в перчатках по специально сконструированному манекену (рис.2). В данной работе были детально исследованы все параметры удара и ударное воздействие на голову и шею манекена. Шея манекена представляла собою упругую металлическую пружину, поэтому данную модель можно считать, как модель боксера готового к удару с напряженными мышцами шеи. Воспользуемся данными по поступательному движению головы манекена и рассчитаем коэффициент восстановления (k) при прямом ударе в голову.

Средняя скорость руки до удара была 9,14 м/с, а средняя скорость головы после удара 2,97 м/с. Таким образом, согласно той же формуле коэффициент восстановления k = 32%. Это значит, что 32% энергии ушло в кинетическое движение головы, а 68% ушло в деформацию шеи и перчатки. Говоря об энергии деформации шеи, речь идет не о геометрической деформации (искривлении) шейного отдела, а об энергии, которую затратили мышцы шеи (в данном случае пружина), чтобы удержать голову в неподвижном состоянии. Фактически это энергия сопротивления удару. О деформации лица манекена, так же как и лицевого черепа человека, не может быть и речи. Кости человека являются очень крепким материалом. В табл. 1 приведены коэффициент упругости (модули Юнга) нескольких материалов. Чем этот коэффициент больше, тем жестче материал. Из таблицы видно, что по жесткости кость немногим уступает бетону.

Каков же будет коэффициент восстановления при ударе в голову голым кулаком? Исследований на этот счет нет. Но попытаемся прикинуть возможные последствия. При ударе кулаком, так же как и при ударе перчаткой, большую часть энергии возьмут на себя мышцы шеи, при условии, конечно, что они напряжены. В работе Валилко, Виано и Бира невозможно отделить энергию деформации перчатки от энергии деформации шеи манекена, но можно предположить, что в деформацию шеи ушла львиная доля суммарной энергии деформации. Поэтому можно считать, что при ударе голым кулаком разница в коэффициенте восстановления не будет превышать 2-5% по сравнению с ударом в перчатке, как это было в работе Смита и Хемила, где разница составила 2%. Очевидно, что разница в 2% - это несущественно.

Приведенные выше расчеты делались на основе данных о прямолинейном ускорении головы после удара. Но при всей их относительной сложности они очень далеки от предсказания травматичности удара. Английский физик Холборн, работавший с гелевыми моделями мозга в 1943 году, был одним из первых, кто выдвинул главным параметром травмы мозга вращательное ускорение головы.

В работе Оммая и др. говорится, что вращательное ускорение в 4500 рад/с2 приводит к сотрясению и серьезным аксональным травмам. В более ранней работе того же автора говорится, что вращательное ускорение выше 1800 рад/с2 создает 50% вероятность сотрясения мозга. В статье Валилко, Виано и Бира приведены параметры 18-ти разных ударов. Если взять одного и того же боксера и его удар со скоростью руки 9,5 м/с и удар со скоростью 6,7 м/с, то в первом случае коэффициент восстановления равен 32%, а во втором уже 49%.

По всем нашим расчетам получается, что второй удар более травматичный: больший коэффициент восстановления (больше энергии ушло в поступательное движение головы), большая эффективная масса (2,1 кг и 4,4 кг), чуть большее ускорение головы (67 g и 68 g). Однако, если мы сравним вращательное ускорение головы, произведенное этими двумя ударами, то увидим, что более травматичным является первый удар (7723 рад/с2 и 5209 рад/с2 соответственно).

Причем разница в цифрах довольно существенная. Данный факт свидетельствует о том, что травматичность удара зависит от большого количества переменных и нельзя руководствоваться только одним лишь импульсом p = mv, оценивая эффективность удара. Большое значение здесь играет и место удара, так чтобы вызвать наибольшее вращение головы. В связи с приведенными данными выходит, что фактор боксерской перчатки в травмах и сотрясениях мозга играет далеко не главную роль.

Подведя итог нашей статье, отметим следующее. Факторы влияющие на травмы головного мозга при ударе в боксерской перчатке и без нее отличаются не значительно и могут меняться то в одну, то в другую сторону в зависимости от боксера и вида удара. Гораздо более существенные факторы влияющие на сотрясение мозга лежат вне рассматриваемой плоскости, такие как вид и место удара в голову, определяющие ее вращательный момент.

Вместе с тем, не надо забывать, что боксерские перчатки созданы прежде всего для предохранения мягких тканей лица. Удары без перчаток приводят к повреждениями костей, суставов и мягких тканей как у атакующего, так и у атакуемого спортсмена. Наиболее распрастроненым и болезненым из них является травма, именуемая "костяшка боксера (известный в спортивной медицине термин, используемый для описания травмы кисти - повреждения суставной капсулы пястно-фалангового сустава (обычно II или III), а именно волокон, удерживающих сухожилие мышцы-разгибателя пальцев)".

Опасность заражения различными инфекциями, в том числе вирусами гепатита С или ВИЧ и масса других неприятных последствий, включая малопривлекательную внешность, всячески отметают тезис о том, что драться голыми руками безопаснее для здоровья.

http://sportmedicine.ru Обновить" + "div>" + "Введите код на картинке:" + "div>" + "

www.fightbox.ru

удар подъёмом, удар по воротам, удары по мячу в футболе, обучение удару футбол, удар серединой подъема, техника удара подъёмом

Удар подъёмом имеет 5 вариантов исполнения, в зависимости от того какой точкой на подъёме стопы касаются мяча и какую тактическую задачу он должен обеспечить. И каждый вариант удара имеет свое предназначение. Рассмотрим их.

Удар подъемом

Удар внутренней частью подъёма (точки 1 и 2). Используется для передачи мяча на большое расстояние и дальних ударах по воротам. Обеспечивает точность и силу удара.

Точка 1. Удар этой точкой стопы, является базовым (основным) из ударов подъёмом при начале обучения. Добившись уверенного динамического стереотипа этого удара, переходящего в навык (автоматизм), можно быстро освоить другие варианты удара подъёмом.

Точка 2. Находится ближе к основанию большого пальца и позволяет придавать мячу более "крутую" траекторию, за счёт увеличения рычага и движения в голеностопном суставе. Используется для передач партнёру через головы соперников. Обучение этому удару начинаем после создания автоматизма удара первой точкой. Из недостатков можно отметить пониженную силу удара, из-за большей амортизации.

Удар серединой подъёма (точки 3 и 4). Используется для удара по воротам с дальнего расстояния. Самый сильный удар в футболе. Биомеханика этого удара позволяет максимально использовать все способы увеличения силы удара.

Точки 3. Самый мощный удар наносится именно этой точкой стопы.

Точки 4. Так как эта точка находится ближе к носку стопы, то позволяет наносить этот удар и игрокам с большой стопой. Но касание мяча при ударе этой точкой снижает силу удара.

Так как ситуации, в которых используется этот удар, в игре встречаются редко, то целесообразно обучать этому удару позднее. Важным ограничением служит размер стопы. Игроки у которых большая стопа не могут использовать этот удар, приходится немного подворачивать стопу в сторону, что отрицательно сказывается как на силе удара, так и на его точности.

Удар внешней частью подъёма/шведкой (точка 5). Удар который позволяет придавать мячу сильное вращение, делать передачу мяча замаскировано и неожиданно для соперника, легко производится без замаха, но требует очень тонкой координации движений. Этому удару надо обучать более взрослых юношей, уже овладевших другими способами удара подъёмом.

Удары "Серединой подъёма" и "Внутренней частью подъёма" и их варианты имеют много общих фаз и элементов.

Без сомнения удар серединой подъёма наиболее естественный с биомеханической точки зрения и поэтому наиболее простой для исполнения. У маленьких футболистов размер стопы позволяет наносить этот удар правильно всем игрокам без исключения. Важно так же то, что серединой подъёма можно нанести сильный удар, что учитывая недостаточную мышечную силу детей, позволяет сделать передачу на большее расстояние, чем другими видами удара. Но при принятии решения с какого вида удара подъёмом начать обучение юного футболиста надо принимать во внимание имеющиеся у этого вида удара недостатки. Этот удар нечасто используется в игре. При определенных обстоятельствах в своей будущей карьере Игрок не сможет пользоваться этим ударом (в силу того, что стопа вырастете до большого размера и производить правильно удар серединой подъёма, не будет возможности).

В свою очередь, удар внутренней частью подъёма более вариативен, из-за больших возможностей производить удар по дуговой траектории (кручёный мяч) и при правильном исполнении может наноситься с большой силой. Так что тренер вправе принять решение основываясь на собственных предпочтениях, с учетом индивидуальности Игрока. Главное, не обучать сразу обоим видам удара, это явная методическая ошибка. Удары очень схожи по общей структуре, но отдельные детали и элементы технических приемов надо выполнять по разному. Юный игрок будет обязательно путаться в этих мелких деталях и это значительно снизит эффективность обучения.

Фазы, части, элементы и детали удара внутренней частью подъёма Вы можете посмотреть здесь.

xn----8sbbn7arsjife8g.xn--p1ai

Теория и биомеханика удара — МегаЛекции

По биомеханике

БИОМЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЫПЛНЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРЯМОГО УДАРА В БОКСЕ

Работу выполнил студент

ФФК 2 курса 2 группы

Смирнов Руслан

ШУЯ, 2012 ГОД

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЩИЕ
1.1. Кинематические характеристики движение
1.2. Динамические характеристики движений
1.3. Энергетические характеристики движений
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ДВИЖЕНИЙ
2.1. Общее о боксе
2.2Направленость силы удара.
2.3Теория и биомеханика удара


ГЛАВА 3. БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИ ВЫПОЛЕНИЯ ПРЯМОГО УДАРА
3.1.Кинематические характеристики движений
3.2. Динамические характеристики движений
3.3. Энергетические характеристики движений
ВЫВОДЫ

Наблюдая движения человека, можно заметить, что многие их особенности все время изменяются. Изменяется положение звеньев тела, скорости движения и многое другое. Особенности (или признаки) движения позволяют разделить сложное движение на составные части, заметить, как они влияют одна на другую, как помогают достичь цели. Для этого и изучают характеристики движений человека.

Характеристики движений человека - это те особенности, или признаки, по которым движения различаются между собой.Различают качественные и количественные характеристики.Качественные характеристики - характеристики, описываемые только словами и не имеющие точной количественной меры (например: напряженно, свободно, плавно, мягко и др.).Количественные характеристики - характеристики, которые измеряют или вычисляют, они имеют количественную меру.

Педагогу при проведении урока нечем и некогда измерять и регистрировать количественные характеристики. Ему приходится пользоваться качественными характеристиками, он проводит качественный биомеханический анализ движений каждого ученика.Изучая движения с помощью измерительной и записывающей аппаратуры, получают количественные характеристики. Их обрабатывают, проводят вычисления для количественного биомеханического анализа. Конечно, затем должен следовать и качественный анализ, чтобы понять законы движения и использовать их в физическом воспитании. Хорошо владея навыками количественного анализа, в повседневной практической работе можно с успехом пользоваться только качественным анализом.Вся сложность взаимосвязи характеристик, используемых для изучения движений человека, отражена в схеме.Из нее видно, что наиболее важными являются те из них, которые характеризуют изменения положения тела и движения. К ним относятся кинематические и динамические характеристики. При этом следует отметить тот факт, что движения человека и предметов, перемещаемых им, можно заметить и измерить, только сравнивая их положения с положением выбранного для сравнения тела (тело отсчета) . Поэтому все движения человека в биомеханике рассматриваются как относительные .Движение выражается в изменении с течением времени взаимного положения тел. Его можно наблюдать и отсчитывать только относительно других реальных тел (например, при прыжках в длину - относительно бруска) или условных (например, в старте яхт - относительно линии створа) .В зависимости от условий задачи, стоящей при изучении двигательного действия, выбирается та или иная система отсчета . Принято выделять:

- инерциальную систему отсчета (Земля, дорожка, лыжня) - движения их в данной системе незаметны при измерениях, т.е. изменениями скорости, ускорениями при решении данной задачи можно пренебречь;

- неинерциальная система отсчета - движущееся тело (скользящая лыжа, раскачивающиеся кольца), движение которого происходит с заметным ускорением, существенно влияющим на отсчет расстояния;

- соматическая система отсчета (тело человека) - движение звеньев рассматривается относительно туловища.

2 . Кинематические характеристики

Они описывают движения в пространстве и во времени. Соответственно различают характеристики:

- пространственные;

- временные;

- пространственно-временные.

Пространственные характеристики позволяют определить, каково исходное и конечное положения при движении(координата), какова между ними разница, насколько они изменились (перемещение) и через какие промежуточные положения выполнялось движение (траектория), т.е. пространственные характеристики в целом определяют пространственную форму движений человека.

Координата точки — это пространственная мера местоположения точки относительно системы отсчета.

С точки зрения механики описать движение - это значит определить положение в любой момент времени, определить координаты опознавательных точек тела, по которым изучают ход движения в пространстве.

По координатам определяют, где находится изучаемая точка относительно начала отсчета, измеряя ее линейные координаты. Положение точки на линии, определяет одна координата, на плоскости - две, в пространстве - три.

Изучая движение нужно определить: 1) начальное положение, из которого движение начинается; 2) конечное положение, в котором движение заканчивается; 3) ряд мгновенных промежуточных положений, которые принимает тело при выполнении движения.Перемещение точки - это пространственная мера изменения местоположения точки в данной системе отсчета.Перемещение - величина векторная. Она характеризуется численным значением (модулем) и направлением, т.е. определяет размах и направление движения. Если после движения точка вернулась в исходное положение, перемещение равно нулю. Таким образом, перемещение есть не само движение, а лишь его окончательный результат - расстояние по прямой и направление от исходного до конечного положения.Перемещение (линейное, в поступательном движении) измеряется разностью координат в моменты начала и окончания движения .Перемещение тела при вращательном движении измеряется углом поворота - разностью угловых координат в одной и той же системе отсчета расстояний.Траектория точки - это пространственная мера движения (воображаемый след движения точки) . Траекторию определяют, устанавливая ее длину, кривизну и ориентацию в пространстве.Пространственный рисунок движения точки дает ее траектория. Длина траектории показывает, каков путь точки.Путь точки в прямолинейном движении равен расстоянию от исходного до конечного положения.

3 . Динамические характеристики

Все движения человека и движимых им тел под действием сил изменяются по величине и направлению скорости. Чтобы раскрыть механизм движений (причины их возникновения и ход их изменения), исследуют динамические характеристики. К ним относятся инерционные характеристики (особенности самих движущихся тел) , силовые (особенности взаимодействия тел) и энергетические (состояния и изменения работоспособности, биомеханических систем) .

Инерционные характеристики раскрывают, каковы особенности тела человека и движимых им тел в их взаимодействиях. От инерционных характеристик зависит сохранение и изменение скорости.Все физические тела обладают свойством инертности (или инерции), которое проявляется в сохранении движения, а также в особенностях изменения его под действием сил.Понятие инерции раскрывается в первом законе Ньютона: "Всякое тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока внешние приложенные силы не заставят его изменить это состояние".Говоря проще: тело сохраняет свою скорость, а также под действием внешних сил изменяет ее.Масса - это мера инертности тела при поступательном движении. Она измеряется отношением величины приложенной силы к вызываемому ею ускорению.Масса тела характеризует, как именно приложенная сила может изменить движение тела. Одна и та же сила вызовет большее ускорение у тела с меньшей массой, чем у тела с большей массой.Момент инерции - это мера инертности тела при вращательном движении. Момент инерции тела относительно оси равен сумме произведений масс веек его частиц на квадраты их расстояний от данной оси вращения.Отсюда видно, что момент инерции тела больше, когда его частицы дальше от оси вращения, а значит угловое ускорение тела под действием того же момента силы меньше; если частицы ближе к оси, то угловое ускорение больше, а момент инерции меньше. Значит, если приблизить тело к оси, то легче вызвать угловое ускорение, легче разогнать тело во вращении, легче и остановить его. Этим пользуются при движении вокруг оси.

Силовые характеристики. Известно, что движение тела может происходить как под действием приложенной к нему движущей силы, так и без движущей силы (по инерции), когда приложена только тормозящая сила. Движущие силы приложены не всегда; без тормозящих же сил движения не бывает. Изменение движений происходит под действием сил. Сила не причина движения, а причина изменения движения; силовые характеристики раскрывают связь действия силы с изменением движения.

Сила — это мера механического воздействия одного тела на другое в данный момент времени. Численно она определяется произведением массы тела и его ускорения, вызванного данной силой.Чаще всего говорят про силу и результат ее действия, но это применимо только к простейшему поступательному движению тела. В движениях человека как системы тел, где все движения частей тела вращательные, изменение вращательного движения зависит не от силы, а от момента силы.

Момент силы - это мера вращающего действия силы на тело. Он определяется произведением силы на ее плечо.Момент силы обычно считают положительным, когда сила вызывает поворот тела против часовой стрелки, и отрицательным при повороте по часовой стрелке.Чтобы сила могла проявить свое вращающее действие, она должна иметь плечо. Иначе говоря, она не должна проходить через ось вращения.Определение силы или момента силы, если известна масса или момент инерции, позволяет узнать только ускорение, т.е. как быстро изменяется скорость. Надо еще узнать, насколько именно изменится скорость. Для этого должно быть известно, как долго была приложена сила. Иначе говоря, следует определить импульс силы (или ее момента) .Импульс силы - это мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени (в поступательном движении) . Он равен произведению силы и продолжительности ее действия.Любая сила, приложенная даже в малые доли секунды (например: удар по мячу) , имеет импульс. Именно импульс силы определяет изменение скорости, силой же обусловлено только ускорение.Во вращательном движении момент силы, действуя в течение определенного времени, создает импульс момента силы.Импульс момента силы — это мера воздействия момента силы относительно данной оси за данный промежуток времени (во вращательном движении) .Вследствие импульса как силы, так и момента силы возникают изменения движения, зависящие от инерционных свойств тела и проявляющиеся в изменении скорости (количество движения, кинетический момент) .Количество движения — это мера поступательного движения тела, характеризующая его способность передаваться другому телу в виде механического движения. Количество движения тела измеряется произведением массы тела на его скорость и ЦП. Когда ЦП ниже ОЦТ, лыжник вращается головой вперед. Если ЦП оказывается выше ОЦТ, то тело получает вращение головой назад. При расположении ОЦТ и ЦП на одной линии, параллельной направлению полета, вращения не возникает.

Общее о боксе

Каждый преподаватель, тренер и боксер должны хорошо себе представлять анатомическое строение человеческого тела, функции отдельных мышц с тем, чтобы правильно ориентироваться в подборе упражнений. Например, для развития скорости и силы бокового удара правой в голову надо подбирать такие упражнения, которые бы развивали, главным образом, большую грудную и дельтовидную мышцы.

Движения в боксе в зависимости от морфологических, физиологических и психологических особенностей боксера имеют свои пространственные, временные, скоростные и динамические характеристики. Поэтому их вариативность не имеет предела. Для биомеханического анализа ударных действий боксера даем изложение нескольких фрагментов из работы В. М. Клевенко [Клевенко В.М., Быстрота в боксе, М. "Физкультура и спорт", 1968] .

Если посмотреть на кинематическую структуру тела человека, то легко представить оси вращения и точки опоры при нанесении ударов (рис. 7). Участие нижней части тела боксера в механике ударов происходит по следующей трехсуставной кинематической цепи: стопа — голень— бедро. Эта кинематическая цепь, передавая поступательное движение туловищу, способствует ускорению вращения таза. При опоре на левую ногу вращение происходит вокруг вертикальной оси, проходящей через левую стопу и левый тазобедренный сустав; при опоре на правую ногу — вращение происходит вокруг оси, проходящей через правую стопу и правый тазобедренный сустав. Диагональная ось вращения при опоре на левую стопу проходит через левую стопу и правый тазобедренный сустав; при опоре на правую стопу — через правую стопу и левый тазобедренный сустав.

Рис. 7. Опорные точки осей вращения

От кинематической цепи стопа — голень — бедро движение передается в следующую трехсуставную цепь: плечо — предплечье — кисть. Звенья пояса верхней конечности подвижны, например, одна половина пояса может производить движения независимо от другой (правая от левой или левая от правой).

При нанесении ударов усилия- передаются от стопы на голень и бедро, затем на таз, туловище к поясу верхней конечности и от него на ударную часть кисти (рис. 8). Таким образом, начиная с первого момента ударного действия (от толчка стопой) и до заключительного (действия ударной части кисти), сила и скорость как бы нарастают в каждой цепи. Чем меньше мышцы, тем быстрей они могут сокращаться, но вместе с тем они должны быть достаточно сильными, чтобы поддержать поступательный эффект крупных мышц и ускорить действие, т. е. увеличить силу удара.

Рис. 8. Направления сил при ударах

В зависимости от направления удара (прямой, боковой, снизу или комбинированный — снизу-сбоку, прямой-сбоку и т. д.) в активную работу включаются те или иные группы мышц, от качественного действий которых зависят скорость, сила. Зная особенности, расположение и функции мышц, преподавателю (тренеру) нетрудно определить, на какие из них следует обратить внимание для качественного целенаправленного их развития, какие следует выбрать средства для каждого боксера в отдельности.

Особенно большое внимание следует уделить развитию внутренних и наружных косых мышц живота, широчайшей мышцы спины, большой и малой грудных мышц, трапециевидной, участвующих в «скручивании» верхней части туловища вокруг вертикальной оси. После нанесения удара и некоторого закручивания туловища тело, естественно, стремится к раскручиванию, а следовательно, создаются биомеханические условия для нанесения последующих ударов другой рукой.

Серия коротких ударов в ближнем бою, независимо от движения ног, в основном наносится за счет активных действий мышц пояса верхней конечности при весьма малых вращательных движениях туловища. Наиболее сложные движения совершают части тела при защитных действиях, когда боксеру необходимо не только уйти от удара противника, но и создать исходное положение для собственных активных действий.

Прежде чем перейти к изучению механики движений ударов, определим места, в которые их следует наносить для получения наибольшего эффекта.

Подводящее упражнение: прямой правой в голову из положения у. с.

Основа техники удара на месте: а) перемещение тела вперед; б) поворот туловища справа налево; в) ударное движение правой руки.Детали техники: положение головы (как в б. с.), левой руки (предплечье и кисть руки во время удара подтягиваются для защиты головы и передней части туловища), возврат в исходное положение и т. д.Перегти от прямого правой на месте к прямому правой с шагом можно с использованием методического приема, опробованного при овладении прямым левой:под счет «раз» — шаг левой ногой с одновременным началом перемещения тела на нее и поворотом туловища справа налево;под счет «два» — завершение удара с одновременным подшагиванием правой ногой. Детали техники те же.Приемы защиты от прямого правой в голову на первых порах те же, что и от прямого левой в голову: подставки, одиночные шаги, уклоны.

2.1 Биомеханические особенности прямого правого удара

Удар наносится из боевой стойки. Для правши в этой стойке правый кулак находится дальше от цели, чем левый, и поэтому такие удары чаще используются как сильные. Однако более длинный путь движения правого кулака до цели позволяет сопернику организовать эффективную оборону. Поэтому одиночные удары прямой правой используются реже, чем прямые левой ' (рис. 1, 2).

Рис. 1. Прямой удар правой в голову

Рис. 2. Прямой удар правой в туловище

При выполнении удара с установкой «на силу» боксер поворачивает туловище влево вокруг вертикальной оси с одновременным толчком от опоры правой ногой. Несколько позже рука разгибается в локтевом суставе, и кулак движется с нарастающей скоростью к цели. Одновременно продолжается поворот туловища и отталкивание ногой от опоры, и вперед выводится правое плечо. Кроме того, ОЦТ, ранее проецировавшийся на середину площади опоры, смещается к ее передней границе и проецируется на центр стопы стоящей впереди левой ноги. В конце ударного движения боксер опирается на левую ногу, слегка повернут правой половиной туловища к сопернику, правое плечо выведено вперед и находится на уровне передней границы опоры, рука развернута в локтевом суставе и касается кулаком цели. При этом левой рукой он страхуется от встречных ударов, прикрывая туловище и голову. На ближней дистанции удар выполняется аналогично описанному, но рука разгибается не полностью – сохраняется определенный угол сгибания в локтевом суставе. Важным моментом при этом является блокировка движений в локтевом суставе мышц-антагонистов – сгибателей и разгибателей предплечья, что создает жесткость ударного рычаги – руки.

В том случае, когда расстояние до цели более длины вытянутой руки, а прямой удар необходимо выполнить без шага, боксер слегка наклоняется вниз-вперед, чтобы более далеко вывести вперед плечо. Это дополнительное движение позволяет дотянуться до цели. При выполнении удара с установкой «на быстроту» начальная стадия движения сохраняется полностью: боксер поворачивает туловище вокруг вертикальной оси с одновременным отталкиванием от опоры правой ногой, затем выполняет ударное движение рукой к цели. Но с момента начала движения руки поворот туловища почти прекращается, и удар осуществляется за счет движения только одной руки. При

этом он более быстрый по скорости движения кулака, но менее сильный.

Теория и биомеханика удара

Рис. 5. Видеограмма выполнения прямого удара рукой

Ударная сила зависит, согласно закону Ньютона, от эффективной массы ударяющего тела и его ускорения:

F=ma, где F – сила, m – масса, a – ускорение.

Рис. 3

Ударная сила в начале удара быстро возрастает до наибольшего значения, а затем падает до нуля (рис. 3). Максимальное ее значение может быть очень большим. Однако основной мерой ударного взаимодействия является не сила, а ударный импульс, численно равный площади под кривой F(t). Он может быть вычислен как интеграл:

(1)

где

S – ударный импульс, t1 и t2 – время начала и конца удара,

F(t) – зависимость ударной силы F от времени t. [6]

Так как процесс соударения длится очень короткое время, то в нашем случае его можно рассматривать как мгновенное изменение скоростей соударяющихся тел.

В процессе удара, как и в любых явлениях природы должен соблюдаться закон сохранения энергии. Поэтому закономерно записать следующее уравнение:

E1 + E2 = E'1 + E'2 + E1п + E2п

где

E1 и E2 – кинетические энергии первого и второго тела до удара,

E'1 и E'2 – кинетические энергии после удара,

E1п и E2п – энергии потерь при ударе в первом и во втором теле.

1. Абсолютно упругий удар – вся механическая энергия сохраняется. Это идеализированная модель соударения, однако, в некоторых случаях, например в случае ударов бильярдных шаров, картина соударения близка к абсолютно упругому удару.

2. Абсолютно неупругий удар – энергия деформации полностью переходит в тепло. Пример: приземление в прыжках и соскоках, удар шарика из пластилина в стену и т.п. При абсолютно неупругом ударе скорости взаимодействующих тел после удара равны (тела слипаются).

3. Частично неупругий удар – часть энергии упругой деформации переходит в кинетическую энергию движения. [4]

(2)

где

v1, v2 – скорости тел до удара, v'1, v'2 – после удара. [2]

При k = 0 удар будет абсолютно неупругим, а при k = 1 – абсолютно упругим. Коэффициент восстановления зависит от упругих свойств соударяемых тел. Например, он будет различен при ударе теннисного мяча о разные грунты и ракетки разных типов и качества. Коэффициент восстановления не является просто характеристикой материала, так как зависит еще и от скорости ударного взаимодействия – с увеличением скорости он уменьшается. В справочниках приведены значения коэффициента восстановления для некоторых материалов для скорости удара менее 3 м/с. [22]

2. Ударное движение – от конца замаха до начала удара.

3. Ударное взаимодействие (или собственно удар) – столкновение ударяющихся тел.

Координация движений при максимально сильных ударах подчиняется 2 требованиям:

Выводы

1. На основе анализов литературных источников были выявлены биомеханические особенности прямого правого удара. Прямой удар состоит из 5 фаз: 1) исходное положение, 2) фаза отталкивающего разгибания ноги, 3) фаза вращательно-поступающего движения туловища, 4) фаза ударного движения руки к цели, 5) фаза стабилизации удара.

.3.Была проведена реконструкция пространственных координат звеньев кинематической цепи. Это позволило проводить анализ реальных пространственных углов, а не мнимых, традиционно исследуемых при однокамерном видеоанализе. При этом были значительно уменьшены погрешности и ошибки, связанные со сложной пространственной структурой движения.

4. Проведен анализ кинематических характеристик техники выполнения прямого удара правой рукой в боксе. В работе приводится анализ следующих кинематических характеристик по наиболее значимым и точным углам, с учетом разности движения:

– перемещение (вертикальное и горизонтальное),

– линейные скорости (вертикальные и горизонтальные),

– скорости угловые (вертикальные и горизонтальные),

– линейные ускорения (вертикальные и горизонтальные).Техника исследуемого боксера не отличается от описанной в литературных источниках техники прямого правого удара в боксе.

Список литературы

1. Платонов В.Н. Общая теория подготовки спортсменов в олимпийском спорте .-’’Олимпийская литература’’, К., 1997.- С. 207-220.

2. Лапутин А.Н. Обучение спортивным движениям.- К., - Здоров’я, 1986.- С. 176-209.

3. Лапутин А.Н. Дидактическая биомеханика: проблемы и решения // Наука в олимпийском спорте. - К., - №2, 1995.- С. 42-51.

4. Филимонов В.И. Бокс. Педагогические основы обучения и совершенствования: Учебник. - Москва: ИНСАИ, 2001. - 400 с.

5. Остьянов В.И., Гайдамак И.И. Бокс: Учебное пособие, К.: Олимпийская литература, 2000. - 356 с.

6. Введение в общую теорию физической культуры / Теория и методика физической культуры. Матвеев Л.П. - М., 2002. - Ч. 1.

7. Горстков Е.Н. Особенности методики тренировки боксеров тяжелых весовых категорий. Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. пед. наук/ ВНИИФК. - М., 1983. - 24 с.

8. Кличко В.В. Педагогический контроль в системе управления базовой подготовкой квалифицированных боксеров. Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. наук по физ. восп. и спорту./ НУФВСУ. - К., 2000. - 20 с.

megalektsii.ru

Лекция № 12. Биомеханика ударных действий Основы теории удара. Биомеханика в футболе

Биомеханика ударных действий | opace.ru

Биомеханика ударных действий

Лекция № 12. Биомеханика ударных действий Основы теории удара

Биомеханический контроль технической и физической подготовленности футболистов - Научные статьи

Теория и биомеханика удара | FIGHTBOX.RU-Самооборона, единоборства и бои без правил

Теория и биомеханика удара

удар подъёмом, удар по воротам, удары по мячу в футболе, обучение удару футбол, удар серединой подъема, техника удара подъёмом

Теория и биомеханика удара — МегаЛекции

Смотрите также