Биомеханика двигательной деятельности

Введение

Биомеханика – это наука, изучающая механические явления в живых системах. К этим явлениям относятся и движения человека.
Биомеханика спорта изучает движения человека в процессе физических упражнений. Одна из основных задач биомеханики спорта – совершенствование движений спортсмена, спортивной техники. Цель биомеханики – объединить механические и биологические знания о движениях человека для установления основных закономерностей формирования и развития двигательной деятельности. В движениях человека биомеханика изучает особенности перемещения в пространстве и во времени, особенности сохранений положений тела при двигательных действиях, а также механические и биологические причины возникновения движений, способы и особенности выполнения движения в различных условиях и их эффективность. Биомеханика позволяет понять общие закономерности построения и управления движениями, выявить причины двигательных ошибок и отыскать пути их устранения, конструировать технику спортивных движений.
Основная цель выполнения учебно-исследовательских и самостоятельных работ по биомеханике – помочь студентам приобрести практические навыки в системном анализе физических упражнений.
Работа с данным сборником предусматривает:
- расчет биомеханических характеристик;
- анализ связей биомеханических характеристик в целостной системе движений;
- биомеханическую и педагогическую оценку упражнений;
- выполнение комплекса заданий для самостоятельной работы с целью более глубокого изучения дисциплины и закрепления основных знаний по биомеханике.
При выполнении учебно-исследовательских работ следует помнить, что производимые в них расчеты не являются самоцелью, а должны служить средством анализа движений и их общей оценки. Поэтому окончательным итогом работы должны быть выводы, основанные на результатах расчетов биомеханических характеристик и анализе их взаимосвязей.










1.Теоритические сведения
1. Измерить длину звеньев (см) как расстояние между ограничивающими звеньями центров суставов и запись в таблицу 1. Центр тяжести звена - это воображаемая точка, к которой приложена равнодействующая сил тяжести всех частиц звена. Опытным путем (О.Фишер, Н.А.Бернштейн) были определены средние данные о весе звеньев тела и о положении их центров тяжести. Если принять вес тела за 100%, то вес каждого звена может быть выражен в относительных единицах (%).
Таблица 1
Исходные данные для определения ОЦМ тела

Название звеньев Относ. вес звена
Pотн (%) Абсол.вес
звена
Рi (кг) Длина
звеньев
Lзв (мм)
Кi Расст.ЦМ звена до его прокс. конца Li (cм)
Все тело 100 -
Голова 7 -
Туловище 43 0.44
Правое плечо 3 0.47
Левое плечо 3 0.47
Правое предплечье 2 0.42
Левое предплечье 2 0.42
Правая кисть 1 -
Левая кисть 1 -
Правое бедро 12 0.44
Левое бедро 12 0.44
Правая голень 5 0.42
Левая голень 5 0.42
Правая стопа 2 0.44
Левая стопа 2 0.44

Точка же приложения этой результирующей и будет ОЦМ тела. Графически эту точку можно найти последовательным нахождением точек приложения равнодействующей каких-либо двух сил тяжести звеньев. Воспользуемся правилом определения равнодействующей 2-х параллельных сил, т.е. сложением двух векторов (рис.1).
А С В




Р1 
Р2

Р3

Рис.1 Нахождение равнодействующей двух параллельных сил
С - точка приложения равнодействующей силы
  
Р3 = Р1 + Р2








Положение точки С на прямой находится определением отрезка АС или ВС.
Положение ОЦМ тела зависит от его позы. Поэтому, при последовательном сложении центров масс двух звеньев тела можно брать любые пары, но учитывая парные конечности и то, что силы тяжести головы с туловищем (соответствуют 50%) равны силам тяжести рук и ног, удобнее определить ОЦМ одной руки (сложить последовательно силу тяжести кисти с предплечьем по методу на рисунке 1; полученную точку аналогично сложить с силой тяжести плеча), определить ОЦМ другой руки, определить ОЦМ обеих рук, определить ОЦМ одной ноги, затем другой и обеих ног вместе. Найти ОЦМ головы и туловища и ОЦМ рук и ног, соединить найденные точки прямой линией. Середина этой линии и будет общим центром масс (общим центром силы тяжести) тела спортсмена в данной позе.

1.Теоритические сведения
1. Измерить длину звеньев (см) как расстояние между ограничивающими звеньями центров суставов и запись в таблицу 1. Центр тяжести звена - это воображаемая точка, к которой приложена равнодействующая сил тяжести всех частиц звена. Опытным путем (О.Фишер, Н.А.Бернштейн) были определены средние данные о весе звеньев тела и о положении их центров тяжести. Если принять вес тела за 100%, то вес каждого звена может быть выражен в относительных единицах (%).
Таблица 1
Исходные данные для определения ОЦМ тела

Название звеньев Относ. вес звена
Pотн (%) Абсол.вес
звена
Рi (кг) Длина
звеньев
Lзв (мм)
Кi Расст.ЦМ звена до его прокс. конца Li (cм)
Все тело 100 -
Голова 7 -
Туловище 43 0.44
Правое плечо 3 0.47
Левое плечо 3 0.47
Правое предплечье 2 0.42
Левое предплечье 2 0.42
Правая кисть 1 -
Левая кисть 1 -
Правое бедро 12 0.44
Левое бедро 12 0.44
Правая голень 5 0.42
Левая голень 5 0.42
Правая стопа 2 0.44
Левая стопа 2 0.44

Точка же приложения этой результирующей и будет ОЦМ тела. Графически эту точку можно найти последовательным нахождением точек приложения равнодействующей каких-либо двух сил тяжести звеньев. Воспользуемся правилом определения равнодействующей 2-х параллельных сил, т.е. сложением двух векторов (рис.1).
А С В




Р1 
Р2

Р3

Рис.1 Нахождение равнодействующей двух параллельных сил
С - точка приложения равнодействующей силы
  
Р3 = Р1 + Р2








Положение точки С на прямой находится определением отрезка АС или ВС.
Положение ОЦМ тела зависит от его позы. Поэтому, при последовательном сложении центров масс двух звеньев тела можно брать любые пары, но учитывая парные конечности и то, что силы тяжести головы с туловищем (соответствуют 50%) равны силам тяжести рук и ног, удобнее определить ОЦМ одной руки (сложить последовательно силу тяжести кисти с предплечьем по методу на рисунке 1; полученную точку аналогично сложить с силой тяжести плеча), определить ОЦМ другой руки, определить ОЦМ обеих рук, определить ОЦМ одной ноги, затем другой и обеих ног вместе. Найти ОЦМ головы и туловища и ОЦМ рук и ног, соединить найденные точки прямой линией. Середина этой линии и будет общим центром масс (общим центром силы тяжести) тела спортсмена в данной позе.

1.Теоритические сведения
1. Измерить длину звеньев (см) как расстояние между ограничивающими звеньями центров суставов и запись в таблицу 1. Центр тяжести звена - это воображаемая точка, к которой приложена равнодействующая сил тяжести всех частиц звена. Опытным путем (О.Фишер, Н.А.Бернштейн) были определены средние данные о весе звеньев тела и о положении их центров тяжести. Если принять вес тела за 100%, то вес каждого звена может быть выражен в относительных единицах (%).
Таблица 1
Исходные данные для определения ОЦМ тела

Название звеньев Относ. вес звена
Pотн (%) Абсол.вес
звена
Рi (кг) Длина
звеньев
Lзв (мм)
Кi Расст.ЦМ звена до его прокс. конца Li (cм)
Все тело 100 -
Голова 7 -
Туловище 43 0.44
Правое плечо 3 0.47
Левое плечо 3 0.47
Правое предплечье 2 0.42
Левое предплечье 2 0.42
Правая кисть 1 -
Левая кисть 1 -
Правое бедро 12 0.44
Левое бедро 12 0.44
Правая голень 5 0.42
Левая голень 5 0.42
Правая стопа 2 0.44
Левая стопа 2 0.44

Точка же приложения этой результирующей и будет ОЦМ тела. Графически эту точку можно найти последовательным нахождением точек приложения равнодействующей каких-либо двух сил тяжести звеньев. Воспользуемся правилом определения равнодействующей 2-х параллельных сил, т.е. сложением двух векторов (рис.1).
А С В




Р1 
Р2

Р3

Рис.1 Нахождение равнодействующей двух параллельных сил
С - точка приложения равнодействующей силы
  
Р3 = Р1 + Р2








Положение точки С на прямой находится определением отрезка АС или ВС.
Положение ОЦМ тела зависит от его позы. Поэтому, при последовательном сложении центров масс двух звеньев тела можно брать любые пары, но учитывая парные конечности и то, что силы тяжести головы с туловищем (соответствуют 50%) равны силам тяжести рук и ног, удобнее определить ОЦМ одной руки (сложить последовательно силу тяжести кисти с предплечьем по методу на рисунке 1; полученную точку аналогично сложить с силой тяжести плеча), определить ОЦМ другой руки, определить ОЦМ обеих рук, определить ОЦМ одной ноги, затем другой и обеих ног вместе. Найти ОЦМ головы и туловища и ОЦМ рук и ног, соединить найденные точки прямой линией. Середина этой линии и будет общим центром масс (общим центром силы тяжести) тела спортсмена в данной позе.

1.Теоритические сведения
1. Измерить длину звеньев (см) как расстояние между ограничивающими звеньями центров суставов и запись в таблицу 1. Центр тяжести звена - это воображаемая точка, к которой приложена равнодействующая сил тяжести всех частиц звена. Опытным путем (О.Фишер, Н.А.Бернштейн) были определены средние данные о весе звеньев тела и о положении их центров тяжести. Если принять вес тела за 100%, то вес каждого звена может быть выражен в относительных единицах (%).
Таблица 1
Исходные данные для определения ОЦМ тела

Название звеньев Относ. вес звена
Pотн (%) Абсол.вес
звена
Рi (кг) Длина
звеньев
Lзв (мм)
Кi Расст.ЦМ звена до его прокс. конца Li (cм)
Все тело 100 -
Голова 7 -
Туловище 43 0.44
Правое плечо 3 0.47
Левое плечо 3 0.47
Правое предплечье 2 0.42
Левое предплечье 2 0.42
Правая кисть 1 -
Левая кисть 1 -
Правое бедро 12 0.44
Левое бедро 12 0.44
Правая голень 5 0.42
Левая голень 5 0.42
Правая стопа 2 0.44
Левая стопа 2 0.44

Точка же приложения этой результирующей и будет ОЦМ тела. Графически эту точку можно найти последовательным нахождением точек приложения равнодействующей каких-либо двух сил тяжести звеньев. Воспользуемся правилом определения равнодействующей 2-х параллельных сил, т.е. сложением двух векторов (рис.1).
А С В




Р1 
Р2

Р3

Рис.1 Нахождение равнодействующей двух параллельных сил
С - точка приложения равнодействующей силы
  
Р3 = Р1 + Р2








Положение точки С на прямой находится определением отрезка АС или ВС.
Положение ОЦМ тела зависит от его позы. Поэтому, при последовательном сложении центров масс двух звеньев тела можно брать любые пары, но учитывая парные конечности и то, что силы тяжести головы с туловищем (соответствуют 50%) равны силам тяжести рук и ног, удобнее определить ОЦМ одной руки (сложить последовательно силу тяжести кисти с предплечьем по методу на рисунке 1; полученную точку аналогично сложить с силой тяжести плеча), определить ОЦМ другой руки, определить ОЦМ обеих рук, определить ОЦМ одной ноги, затем другой и обеих ног вместе. Найти ОЦМ головы и туловища и ОЦМ рук и ног, соединить найденные точки прямой линией. Середина этой линии и будет общим центром масс (общим центром силы тяжести) тела спортсмена в данной позе.