Модельные характеристики техники бега на короткие дистанции
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
СПОРТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра «Спортивная инженерия»
КУРСОВАЯ
РАБОТА
по
дисциплине: «Моделирование биомеханических и физиологических параметров
спортивных движений»
на тему
Модельные
характеристики техники бега на короткие дистанции
Исполнитель:
Барбарян Д.К.
студентка
4 курса группа 119818
Руководитель
Семенюк М.В.
Минск
2012
ВВЕДЕНИЕ
В современном спортивном мире идет постоянная
борьба за улучшение спортивных результатов. Наиболее актуальна данная проблема
в легкой атлетике, в специфической ее области - спринте.
Спринтерский бег - один из наиболее популярных
видов легкой атлетики. Кроме того, бег с максимальной скоростью используется
как средство тренировки в других видах спорта.
Рост результатов в спринтерском беге не
отличается высокими темпами. Мировой рекорд в беге на 100 м за последние 40 лет
был улучшен только на 0,3 с, в связи с чем, многие специалисты говорят о
близком пределе человеческих возможностей на этой дистанции.
Действительно, современный уровень спортивных
достижений в беге на короткие дистанции очень высок, однако потенциальные
возможности человека так велики, что даже при сегодняшнем положении в спринте
они еще не раскрыты полностью. Дальнейшее улучшение спортивных результатов в
беге на короткие дистанции немыслимо без совершенствования технического
мастерства спортсменов. В связи с этим встает вопрос об экспериментальном
исследовании техники спринтерского бега, иначе говоря, о построении модели
идеальной техники бега на короткие дистанции.
Цель работы: охарактеризовать бег на короткие
дистанции.
Задачи работы:
проанализировать литературные источники по
вопросам биомеханической и физиологической характеристики бега на короткие
дистанции;
определить основные модельные характеристики
цикла бега на короткие дистанции.
ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПРИНТЕРСКОГО БЕГА
Лёгкая атлетика объединяет следующие дисциплины:
- беговые виды
<#"800204.files/image001.gif">
Рис. 1.1 - Периоды и фазы движений в беге
1.1 Биомеханическая
характеристика спринтерского бега
Рассмотрим биомеханику двойного бегового шага
[10, 7]. В конце отталкивания толчковая нога почти прямая, стопа в
голеностопном суставе находится в состоянии активного подошвенного сгибания.
Таз продвинут вперед по ходу движения, обеспечивая хорошее натяжение сгибателей
туловища и четырехглавой мышцы, что способствует в дальнейшем организации
хорошего реактивного маха с малыми энергозатратами. Если этого натяжения не
произойдет, то мах будет силовой, медленный и высокозатратный за счет
сокращения мышц, поднимающих бедро.
При покидании опоры толчковая нога становится
маховой с высоким уровнем потенциальной энергии. По инерции маховая нога
сгибается в коленном суставе, тем самым увеличивается натяжение в четырехглавой
мышце, и укорачивается амплитуда движения на длину голени, что существенно
ускоряет мах.
В организации маха большую роль играет работа
рук. В конце отталкивания правой ногой правая рука активно машет вперед по ходу
движения, а левая назад. Таким образом, правое плечо поворачивается в сторону
движения и через косые мышцы живота поворачивает правую сторону таза так же в
сторону движения, тем самым дополнительно увеличивается натяжение сгибателей
туловища и четырехглавой мышцы.
Мах в значительной степени осуществляется за
счет превращения потенциальной энергии в кинетическую. Во время маха происходит
натяжение мышц антагонистов (разгибателей туловища и мышц задней поверхности
соответствующей ноги).
Натяжение мышц задней поверхности останавливает
мах и выхлест голени. Маховая нога, слегка согнутая в коленном суставе, упруго
ставится на опору несколько впереди центра с наружной части стопы загребающим
движением, и начинается фаза амортизации за счет некоторого подседания, то есть
сгибания в тазобедренном и коленном суставе и тыльном сгибании в голеностопном
суставе. Все это дает возможность растянуть соответственные мышцы и подготовить
их тем самым к активной работе при отталкивании, то есть вновь происходит
накопление потенциальной энергии в растянутых мышцах, которая, превращаясь в
кинетическую, произведет отталкивание.
В момент прохождения вертикали все предпосылки
для отталкивания уже сформированы. Далее идет разгибание туловища и коленного
сустава и подошвенное сгибание в голеностопном суставе, причем последнее
происходит не столько за счет сокращения икроножной мышцы, сколько за счет ее
упругости при разгибании в коленном суставе, так как эта мышца двухсуставная и
прикрепляется к пяточной кости, а начинается от бедренной кости [1].
За счет стопы происходит быстрое доталкивание.
Рациональная кинематика может осуществляться только в упругих звеньях
опорно-двигательного аппарата (ОДА), так как только в них может происходить
накопление упругой деформации (потенциальной энергии).
.1.1 Анализ техники
спринтерского бега
Бег на короткие дистанции (спринт) условно
подразделяется на четыре фазы (рис. 1.2).
Рис. 1.2 - Условное разделение спринтерского
бега на фазы
Начало бега (старт). В спринте применяется
низкий старт, позволяющий быстрее начать бег и развить максимальную скорость на
коротком отрезке. При низком старте общий центр тяжести (ОЦТ) бегуна сразу
оказывается далеко впереди опоры - как только спортсмен отделит руки от дорожки
[9].
Для быстрого выхода со старта применяются
стартовый станок и колодки. Они обеспечивают твердую опору для отталкивания,
стабильность расстановки ног и углов наклона опорных площадок.
Стартовый разгон. Чтобы добиться лучшего
результата в спринте, очень важно после старта быстрее достичь в фазе
стартового разбега скорости, близкой к максимальной.
Правильное и стремительное выполнение первых
шагов со старта зависит от выталкивания тела под острым углом к дорожке, а
также от силы и быстроты движений бегуна.
Большое значение имеют энергичные движения рук
вперед-назад. В стартовом разбеге они в основном такие же, как и в беге по
дистанции, но с большой амплитудой в связи с широким размахом бедер в первых
шагах со старта.
Бег по дистанции. К моменту достижения высшей скорости
туловище бегуна незначительно (72-80°) наклонено вперед. В течение бегового
шага происходит изменение величины наклона. Во время отталкивания наклон
туловища уменьшается, а в полетной фазе он увеличивается [6].
Нога ставится на дорожку упруго, с передней
части стопы, на расстоянии 33-43 см от проекции точки тазобедренного сустава до
дистальной точки стопы. Далее происходит сгибание в коленном и разгибание
(подошвенное) в голеностопном суставах. В момент наибольшего амортизационного
сгибания опорной ноги угол в коленном суставе составляет 140-148°. У
квалифицированных спринтеров полного опускания на всю стопу не происходит.
Бегун, приходя в положение для отталкивания, энергично выносит маховую ногу
вперед-вверх (рис. 1.3).
Рис. 1.3 - Бег по дистанции
Выпрямление опорной ноги происходит в тот
момент, когда бедро маховой ноги поднято достаточно высоко и снижается скорость
его подъема. Отталкивание завершается разгибанием опорной ноги в коленном и
голеностопном суставах (подошвенное сгибание). В момент отрыва опорной ноги от
дорожки угол в коленном суставе составляет 162-173°. В полетной фазе происходит
активное, возможно более быстрое сведение бедер. Нога после окончания
отталкивания по инерции движется несколько назад-вверх. Затем, сгибаясь в
колене, начинает быстро двигаться бедром вниз-вперед, что позволяет снизить
тормозящее воздействие при постановке ноги на опору. Приземление происходит на
переднюю часть стопы [2].
Частота шагов в спринте достигает 4,5-5,5
шага/с, их длина колеблется в пределах 190-250 см. Максимальная скорость
современных спринтеров близка к 12 м/с и она в большей мере зависит от частоты,
чем от длины беговых шагов.
Шаги с правой и левой ноги часто неодинаковы: с
сильнейшей ноги они немного длиннее. Желательно добиться одинаковой длины шагов
с каждой ноги, чтобы бег был ритмичным, а скорость равномерной. Добиться этого
можно путем развития силы мышц более слабой ноги. Это позволит достичь и более
высокого темпа бега. В спринтерском беге по прямой дистанции стопы надо ставить
носками прямо-вперед. При излишнем развороте их наружу ухудшается отталкивание.
Как в стартовом разбеге, так и во время бега по
дистанции руки, согнутые в локтевых суставах, быстро движутся вперед-назад в
едином ритме с движениями ногами. Движения руками вперед выполняются несколько
внутрь, а назад - несколько наружу. Угол сгибания в локтевом суставе
непостоянен: при выносе вперед рука сгибается больше всего, при отведении
вниз-назад несколько разгибается.
Кисти во время бега полусжаты или разогнуты (с
выпрямленными пальцами). Не рекомендуется ни напряженно выпрямлять кисть, ни
сжимать ее в кулак. Энергичные движения руками не должны вызывать подъем плеч и
сутулость - первые признаки чрезмерного напряжения.
Частота движений ногами и руками взаимосвязана.
Перекрестная координация помогает увеличить частоту шагов посредством учащения
движений рук. Техника бега спринтера нарушается, если он не расслабляет тех
мышц, которые в каждый данный момент не принимают активного участия в работе.
Успех в развитии скорости бега в значительной мере зависит от умения бежать
легко, свободно, без излишних напряжений [11].
Финиширование. Бег заканчивается в момент, когда
бегун коснется туловищем вертикальной плоскости, проходящей через линию финиша.
Бегущий первым касается ленточки (нити), протянутой на высоте груди над линией,
обозначающей конец дистанции. Чтобы быстрее ее коснуться, надо на последнем
шаге сделать резкий наклон грудью вперед, отбрасывая руки назад. Этот способ
называется «бросок грудью».
Применяется и другой способ, при котором бегун,
наклоняясь вперед, одновременно поворачивается к финишной ленточке боком так,
чтобы коснуться ее плечом. При обоих способах возможность дотянуться до
плоскости финиша практически одинакова.
1.2 Физиологическая
характеристика спринтерского бега
Бег на короткие дистанции относятся к
упражнениям максимальной анаэробной мощности и околомаксимальной анаэробной
мощности.
Упражнения максимальной анаэробной мощности.
1) Мощность - около 120 ккал/мин.
2) Дистанция - бег на 60-100м.
) Время упражнения - до 20сек.
) Системы энергообеспечения - 90-100%
анаэробная система (в основном фосфогенная), менее 10% - аэробная система.
) Реакция вегетативных систем:
предстартовые сдвиги сильно выражены ( частота сердечного сокращения (ЧСС)
составляет около 140-150 уд/мин).
) Рабочие сдвиги в деятельности
сердечнососудистой и дыхательной систем незначительны, так как за короткое
время нагрузки функции организма не успевают намного возрасти (легочная вентиляция
(ЛВ) составляет 20-30% от максимальной ЛВ) физиологические параметры достигают
через 1-3 мин после нагрузки (ЧСС 160-180 уд/мин, ЛВ 30-40% от максимальной ЛВ,
концентрация лактата 5-8 ммоль/л).
) ведущая система утомления - моторные
центры головного и спинного мозга. В центральной нервной системе нарушается
координация нервных центров, так как их нейроны не в состоянии длительно
генерировать высокочастотный титанический разряд в связи с их развитием
охранительного торможения. Такие центры не могут долго поддерживать тонкую
реципрокную взаимосвязь мышц-антагонистов в связи с чем, происходит резкое
ухудшение координации движений.
Упражнения околомаксимальной анаэробной
мощности.
1) Мощность 50-100 ккал/мин.
2) Дистанция - бег на 200-400м.
) Время упражнения - 20-60сек.
) Системы энергообеспечения - 75-85%
анаэробные системы (фосфагенная и гликолитическая примерно поровну), 15-25%
аэробная.
) Реакция вегетативных систем а)
предстартовые реакции сильно выражены (ЧСС 150-160 уд/мин); б) максимальных
значений функциональные показатели достигают на финише или сразу после финиша
(ЧСС 80-90% от ЧСС макс, ЛВ 50-60% от ЛВ макс, концентрация лактата до 15
ммоль/л).
6) Ведущие системы утомления - моторные
центры центральной нервной системы (ЦНС), а также мощность лактацидной системы
(количество энергии в минуту, которую способна выработать лактацидная система
спортсмена, зависит от индивидуальной активности его ферментов и индивидуальной
переносимости рабочей лактацидемии) [4].
Подводя итог всему выше сказанному, следует
отметить, что спринтерский бег - это одна из наиболее популярных дисциплин
легкой атлетики, включающая бег на дистанции 60, 100, 200 и 400 м, а также
различные виды эстафетного бега, включающие этапы спринтерского бега.
Спринтерский бег условно подразделяется на фазы: старт, стартовый разгон, бег
по дистанции и финиширование. Цикл спринтерского бега (двойной беговой шаг)
включает две фазы опоры и две фазы полета. Кроме того, спринт является
скоростно-силовым видом спорта. Исходя из этого, в спринтерском беге очень
важна специальная скоростная выносливость, в основе которой лежат анаэробные
возможности организма, обеспечивающие энергетический обмен в бескислородных
условиях работы.
. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Цель исследования
Определить основные модельные характеристики
цикла бега по дистанции.
2.2 Задачи исследования
. Определить основные кинематические
характеристики цикла бега по дистанции: траекторию ОЦТ тела спортсмена,
продольную скорость и продольное ускорение, угловое перемещение, угловую
скорость и угловое ускорение, суставные углы в граничных моментах фаз и силу
реакции опоры.
. Определить динамические характеристики цикла
бега по дистанции: собственный момент инерции.
. Определить энергетические характеристики цикла
бега по дистанции: кинетическую и потенциальную энергии в фазах цикла бега по
дистанции.
2.3 Методы исследования
Применялся метод высокоскоростной видеосъемки и
биомеханического анализа отснятых видеофрагментов [8].
Видеосъемка проводилась со скоростью 300 кадров
в секунду. Исследование проводилось при фактической скорости 20 кадров в
секунду.
2.4 Организация
исследования
Исследование проводилось в мае 2011 года на
открытом легкоатлетическом стадионе учреждения образования БГУФК. Объект
биомеханического исследования - цикл бега по дистанции, исполнитель - мастер
спорта по бегу на длинные дистанции.
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для анализа выбран цикл бега по дистанции.
Начальным моментом послужило отталкивание правой ногой, конечным - приземление
на правую ногу. Видеофрагмент с анализируемым двигательным действием имеет
длительность 0,6 секунд.
Цикл бега по дистанции имеет фазовую структуру:
фаза опоры правой ногой длительностью 0,175 с, фаза полета длительностью 0,125
с, фаза опоры левой ногой длительностью 0,175 с, фаза полета длительностью
0,125 с, фаза опоры правой ногой.
3.1 Кинематические
характеристики цикла бега по дистанции
В результате проведенного исследования были
определены следующие кинематические характеристики: траектория ОЦТ тела
спортсмена, суммарная скорость, суммарное ускорение, угловое перемещение,
угловая скорость, угловое ускорение, суставные углы в граничных моментах фаз и
сила реакции опоры.
Траектория ОЦТ тела спортсмена. Траектория ОЦТ
спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции показана на рис. 3.1.
Рис. 3.1 - Траектория ОЦТ тела спортсмена в
цикле бега по дистанции
Траектория ОЦТ имеет волнообразный вид. В фазе
опоры правой ногой наблюдается движение ОЦТ вверх, в связи с окончанием фазы
отталкивания правой ногой и началом фазы полета. По достижении максимальной
точки во второй половине фазы полета, наблюдается плавное движение ОЦТ вниз до
момента начала фазы опоры левой ногой. Минимальное значение приходится на
середину фазы опоры левой ногой. Затем повторяется движение ОЦТ вверх, в связи
с началом фазы полета, до максимального значения, приходящегося на границу фазы
полета и фазы опоры правой ногой. После ее прохождения снова наблюдается
стремление ОЦТ вниз.
Скорость ОЦТ спортсмена. На рис. 3.2 приведен
пример изменения скорости ОЦТ спортсмена при выполнении цикла бега по
дистанции.
Рис. 3.2 - Пример изменения скорости ОЦТ
спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции
В изменении скорости четко выделяются три фазы:
фаза нарастания с момента времени 0,075 с (от начала фрагмента) до 0,175 с
(середина фазы полета) скорость увеличивается с 9 м/с до 10,5 м/с; фаза
относительной стабилизации скорости в пределах 10,5÷10,85
м/с с момента времени 0, 075 с до 0,5 с (середина второй фазы полеты); и с
момента времени 0,5 с снова начинается фаза нарастания.
Ускорение ОЦТ спортсмена. Пример изменения
ускорения ОЦТ спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции приведен на
рис. 3.3.
Рис. 3.3 - Пример изменения ускорения ОЦТ
спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции
Изменение ускорения спортсмен при выполнении
цикла бега по дистанции имеет волнообразно восходящий вид. Минимальные значения
приходятся на границы фаз: фазы опоры правой ногой и фазы полета - 13,5 м/с2,
фазы опоры левой ногой и фазы полета - 16,5 м/с2. Максимальное значение 31,5
м/с2 приходятся на границу фазы полета и фазы опоры левой ногой, а абсолютный
максимум 52 м/с2 на границу фазы полета и фазы опоры правой ногой.
Угловое перемещение тела спортсмена. Положение
тела спортсмена определялось по положению продольной оси тела спортсмена.
Пример углового перемещения тела спортсмена при выполнении цикла бега по
дистанции приведен на рис. 3.4
Изменение углового перемещения продольной оси
тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции имеет волнообразный вид.
В начальный момент угловое перемещение стремится вниз до минимального значения
-0,0125 рад, приходящегося на начало фазы полета. Затем угловое перемещение
возрастает до 0,01 рад. (первая треть фазы опоры левой ногой). Следующее
минимальное значение -0,0075 рад. (начало фазы полета). Наибольшего значения
угловое перемещение достигает в первой трети фазы опоры правой ногой - 0,02
рад.
Рис. 3.4 - Пример углового перемещения
продольной оси тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции
Угловая скорость тела спортсмена. Пример
изменения угловой скорости тела спортсмена при выполнении цикла бега по
дистанции показан на рис. 3.5.
Рис. 3.5 - Пример изменения угловой скорости
продольной оси тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции
Угловая скорость при выполнении цикла бега по
дистанции волнообразно возрастает со временем. Минимальные значения - -0,2
рад/с и -0,15 рад/с приходятся на начало первой и второй фаз полета
соответственно. Максимальные значения - 0,2 рад/с и 0,41 рад/с приходятся на
первую треть фазы опоры левой ногой и фазы опоры правой ногой соответственно.
Угловое ускорение тела спортсмена. Пример
изменения углового ускорения продольной оси тела спортсмена при выполнении
цикла бега по дистанции показан на рис. 3.6.
С начального момента угловое ускорение
возрастает с -11рад/с2 (фаза опоры правой ногой) до 4,5 рад/с2 (первая половина
фазы полета).
Рис. 3.6 - Пример изменения углового ускорения
продольной оси тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции
Затем начинает снижаться и, достигнув
минимального значения -2,5 рад/с2 (середина фазы опоры левой ногой), снова
возрастает. Следующее максимальное значение приходится на середину фазы полета
- 3,5 рад/с2. На фазу опоры правой ногой приходится минимальное значение
углового ускорения - -2,25 рад/с2.
Суставные углы в граничных моментах фаз. Пример
изменения поз тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции показано
на рис. 3.7.
В фазе 1-2 наименьшие изменения суставных углов
произошли в плечевом (-1.4 º)
и лучезапястном (-0,6 º) суставе
правой руки и в локтевом суставе левой руки (-0,4 º).
Это говорит о том, что эти движения являются элементами динамической осанки.
Управляющими движениями являются движения в суставах, в которых произошли
наибольшие изменения суставных углов: коленные суставы правой (43,4 º)
и левой ноги (-55 º) и локтевой
сустав правой руки (24,4 º).
Позы: 1 - фаза опоры правой ногой (момент
отталкивания); 2 - фаза полета; 3,4 - фаза опоры левой ногой (момент постановки
и момент отрыва левой ноги соответственно); 5 - фаза полета; 6 - фаза опоры
правой ногой (момент постановки правой ноги). Стрелкой указано направление
движения спортсмена
Рис. 3.7 - Пример изменения поз тела спортсмена
при выполнении цикла бега по дистанции
В фазе 2-3 наименьшие изменения суставных углов
произошли тазобедренном суставе левой ноги (0,4 º),
плечевом суставе правой руки (-1,7º)
и локтевом суставе левой руки (-2,6 º),
поэтому эти движения являются элементами динамической осанки. Наибольшие
изменения произошли в тазобедренном (-26 º)
и коленном суставе (58,1 º) правой
ноги, в коленном суставе левой ноги (-72,8 º)
и в локтевом суставе правой руки (27 º),
поэтому движения в этих суставах являются управляющими.
Кроме того, следует отметить, что происходит
неравномерное изменение суставных углов при отталкивании левой и правой ногой.
Сила реакции опоры. Пример изменения силы
реакции опоры в опорных фазах при выполнении цикла бега по дистанции показан на
рис. 3.8.
Изменение силы реакции опоры зависит от
ускорения ОЦТ тела спортсмена и площади прикосновения стопы спортсмена к опоре.
В фазе опоры (рис. 3.8 а) сила реакции опоры
имеет максимальное значение 1600 Н в момент времени 0,0625 с (начало
фрагмента), так как в этот момент спортсмен почти полностью стоит на стопе.
Затем она начинает уменьшаться до начала фазы полета и затем перестает
действовать.
Рис.3.8 - Пример изменения силы реакции опоры в
опорных фазах при выполнении цикла бега по дистанции
В фазе опоры левой ногой (рис. 3.8 б) момент
времени 0,25 с соответствует моменту постановки левой ноги и площадь
соприкосновения стопы с опорой минимальна, поэтому и сила реакции опоры
минимальна - 1400 Н. Затем сила реакции опоры возрастает до значения 2150 Н в
момент времени 0,325 с (стопа полностью соприкасается с опорой и спортсмен
действует на нее всем своим весом). Далее сила реакции опоры уменьшается до
начала фазы полета (момент времени 0,4125 с) и снова перестает действовать.
В фазе опоры правой ногой (рис. 3.8 в)
минимальное значение силы реакции опоры составляет 2150 Н в момент времени 0,55
с, приходящийся на момент постановки правой ноги. Далее сила реакции опоры
увеличивается до максимального значения - 2650 Н в момент времени 0,58 с. Это
связано с тем, что в этот момент стопа спортсмена полностью соприкасается с
опорой, а так же в этот момент достигает максимального значения ускорение ОЦТ
тела спортсмена. После прохождения максимального значения снова наблюдается
снижение силы реакции опоры.
3.2 Динамические
характеристики цикла бега по дистанции
В курсовой работе исследованию были также
подвержены и динамические характеристики: собственный момент инерции тела
спортсмена. Собственный момент инерции. Пример изменения собственного момента
инерции тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции показан на рис.
3.9.
Изменение момента инерции осуществляется за счет
изменения расстояния от точки отсчета (оси вращения) до центров тяжести звеньев
тела спортсмена. В момент отрыва правой ноги (поза 1) собственный момент
инерции тела составил 8,44 кг·м2. В фазе полета (поза 2) собственный момент
инерции увеличился до 9.12 кг·м2, так как увеличилось расстояние от центров
тяжести (ЦТ) правого предплечья, левой голени и левой стопы до ОЦТ спортсмена
(рис. 3.10).
Позы: 1 - момент отрыва правой ноги (фаза опоры
правой ногой); 2 - полет; 3- момент постановки левой ноги (фаза опоры левой
ногой); 4 - момент отрыва левой ноги (фаза опоры левой ногой); 5 - полет; 6 -
момент постановки правой ноги (фаза опоры правой ногой).
Рис. 3.9 - Пример изменения собственного момента
инерции тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции
Рис. 3.10 - Пример изменения положения звеньев
тела относительно ОЦТ спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции
В позе 3 наблюдается минимальное значение
собственного момента инерции - 7,92 кг·м2. Это связано с тем, что в момент
постановки левой ноги все ЦТ звеньев тела спортсмена приближаются к ОЦТ тела
спортсмена. В момент отрыва левой ноги (поза 4) собственный момент инерции
увеличивается до значения 9,17 кг·м2, в связи с тем, что ЦТ правого бедра,
левой голени и левой стопы отдаляются от ОЦТ тела спортсмена. В позе 5 (фаза
полета) ЦТ звеньев нижних конечностей спортсмена наиболее удалены от ОЦТ тела
спортсмена и поэтому в этой позе наблюдается максимальный собственный момент
инерции - 10,46 кг·м2. В фазе опоры правой ногой (поза 6) собственный момент
инерции уменьшился до значения 8,44 кг·м2, так как в момент постановки правой
ноги уменьшилось расстояние от ЦТ звеньев нижних конечностей до ОЦТ тела
спортсмена.
3.3 Энергетические
характеристики цикла бега по дистанции
На рис. 3.11 показан пример изменения
кинетической энергии тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции
Фазы: 1 - фаза опоры правой ногой; 2 - фаза
полета; 3 - фаза опоры левой ногой; 4 - фаза полета; 5 - фаза опоры левой ногой
Рис. 3.11 - Пример изменения кинетической
энергии тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции
Потенциальная энергия при выполнении цикла бега
по дистанции меняется незначительно и имеет максимальное значение 437 Дж.
Выводы
Таким образом, анализируя кинематические
характеристики при выполнении цикла бега по дистанции, следует отметить, что
при выполнении цикла бега по дистанции траектория ОЦТ тела спортсмена имеет
волнообразный вид. Скорость ОЦТ тела спортсмена от начала фрагмента возрастала,
затем относительно стабилизировалась и снова возрастала до максимального
значения 12.09 м/с в фазе опоры правой ногой. Ускорение имеет волнообразно
восходящий вид с максимальным значением 52,5 м/с2 в фазе опоры правой ногой.
Угловые кинематические характеристики при выполнении цикла бега по дистанции
имеют также волнообразный вид и менялись несущественно, поэтому они не
представляют особого интереса. Сила реакции опоры достигает своего
максимального значения 2650 Н в фазе опоры правой ногой, когда стопа спортсмена
полностью соприкасается с опорой и наблюдается максимальное значение ускорение
ОЦТ тела спортсмена
Говоря о динамических характеристиках, следует
обратить внимание на то, что собственный момент инерции тела спортсмена имеет
минимальное значения (8,44 кг·м2) в момент постановки правой ноги, когда звенья
тела спортсмена наиболее приближены к туловищу. В свою очередь максимальное
значение (10,46 кг·м2) приходится на фазу полета, когда звенья тела наиболее
удалены от туловища.
Наибольший интерес представляют результаты
исследования изменения суставных углов при выполнении цикла бега по дистанции.
К элементам динамической осанки относятся движения в плечевом и лучезапястном
суставах правой и левой руки. Управляющими движениями являются движения в
коленном суставе правой и левой ноги. Кроме того, следует отметить, что
происходит неравномерное изменение суставных углов при отталкивании левой и
правой ногой.
Так же важно обратить внимание на то, что не
используется полная амплитуда движений в голеностопном суставе. Следствием
неполной амплитуды является использование не всех возможностей для достижения
максимальной скорости спортсмена. Причиной является недостаточный уровень
развития двигательных способностей мышц, обеспечивающих движение в
голеностопном суставе. Данная проблема может быть решена с помощью специального
тренажера для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы. Основанием для
разработки технического задания могут послужить данные, полученные в ходе
проведенного исследования.
анаэробный шаг эстафетный бег
ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Наименование и область применения продукции.
Тренажер для тренировки мышц подошвенных
сгибателей стопы.
Основание для разработки.
Основанием для разработки является «Задание по
курсовому проектированию» утвержденное 21 февраля 2011 года.
Исполнитель: Барбарян Дарина Карниковна
гр.119818
Цель и назначение разработки.
Цель разработки: модернизировать конструкцию
тренажерного устройства для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы,
обеспечить обратную связь системы в тренажерном устройстве.
Назначение разработки: для тренировки мышц
подошвенных сгибателей стопы. Технические требования.
Состав продукции и требования к конструктивному
устройству
Габаритные размеры тренажера для тренировки мышц
подошвенных сгибателей стопы:
высота 950..960 мм
ширина 500..510 мм
длина 1000..1010 мм
Степень защиты конструкции IP
34
Требования к надежности
Срок эксплуатации 5 лет.
Требования к технологичности
Тренажер для тренировки мышц подошвенных
сгибателей стопы должен быть прост в изготовлении; должны быть обеспечены
минимальная стоимость, минимальная масса и ремонтопригодность.
Условия эксплуатации. Климатическое исполнение
конструкции - УХЛ 1; интервал рабочих температур +40..-60; верхнее значение
относительной влажности 100% при +25ºС.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе данной курсовой работы был произведен
анализ литературных источников по вопросам биомеханической и физиологической
характеристики бега на короткие дистанции.
Спринтерский бег - это одна из наиболее
популярных дисциплин легкой атлетики, включающая бег на дистанции 60, 100, 200
и 400 м, а также различные виды эстафетного бега, включающие этапы
спринтерского бега. Спринтерский бег условно подразделяется на фазы: старт,
стартовый разгон, бег по дистанции и финиширование. Цикл спринтерского бега
(двойной беговой шаг) включает две фазы опоры и две фазы полета. Кроме того,
спринт является скоростно-силовым видом спорта. Исходя из этого, в спринтерском
беге очень важна специальная скоростная выносливость, в основе которой лежат
анаэробные возможности организма, обеспечивающие энергетический обмен в
бескислородных условиях работы.
Рассматривая биомеханическую характеристику бега
на короткие дистанции, следует отметить, что частота шагов в спринте достигает
4,5-5,5 шага/с, их длина колеблется в пределах 190-250 см. Максимальная
скорость современных спринтеров близка к 12 м/с и она в большей мере зависит от
частоты, чем от длины беговых шагов.
Также было проведено исследование цикла бега по
дистанции, в котором был применен метод высокоскоростной видеосъемки и
биомеханического анализа отснятых видеофрагментов.
В результате исследования были определены
основные кинематические характеристики цикла бега по дистанции: траектория ОЦТ
тела спортсмена, продольная скорость и продольное ускорение, угловое
перемещение, угловая скорость и угловое ускорение, суставные углы в граничных
моментах фаз и сила реакции опоры
При выполнении цикла бега по дистанции траектория
ОЦТ тела спортсмена имеет волнообразный вид. Скорость ОЦТ тела спортсмена от
начала фрагмента возрастала, затем относительно стабилизировалась и снова
возрастала до максимального значения 12.09 м/с в фазе опоры правой ногой.
Ускорение имеет волнообразно восходящий вид с максимальным значением 52,5 м/с2
в фазе опоры правой ногой. Угловые кинематические характеристики при выполнении
цикла бега по дистанции имеют также волнообразный вид и менялись несущественно,
поэтому они не представляют особого интереса. Сила реакции опоры достигает
своего максимального значения 2650 Н в фазе опоры правой ногой, когда стопа
спортсмена полностью соприкасается с опорой и наблюдается максимальное значение
ускорение ОЦТ тела спортсмена
Так же исследованию подверглись динамические
характеристики цикла бега по дистанции: собственный момент инерции.
Следует обратить внимание на то, что собственный
момент инерции тела спортсмена имеет минимальное значения (8,44 кг·м2) в момент
постановки правой ноги, когда звенья тела спортсмена наиболее приближены к
туловищу. В свою очередь максимальное значение (10,46 кг·м2) приходится на фазу
полета, когда звенья тела наиболее удалены от туловища.
Так же исследовались энергетические
характеристики цикла бега по дистанции: кинетическая и потенциальная энергии в
фазах цикла бега по дистанции. Максимальное значение кинетической энергии 273,8
Дж. Потенциальная энергия при выполнении цикла бега по дистанции меняется
незначительно и имеет максимальное значение 437 Дж.
Наибольший интерес представляют результаты
исследования изменения суставных углов при выполнении цикла бега по дистанции.
К элементам динамической осанки относятся движения в плечевом и лучезапястном
суставах правой и левой руки. Управляющими движениями являются движения в
коленном суставе правой и левой ноги. Кроме того, следует отметить, что
происходит неравномерное изменение суставных углов при отталкивании левой и
правой ногой.
Так же важно обратить внимание на то, что не
используется полная амплитуда движений в голеностопном суставе. Следствием
неполной амплитуды является использование не всех возможностей для достижения
максимальной скорости спортсмена. Причиной является недостаточный уровень
развития двигательных способностей мышц, обеспечивающих движение в
голеностопном суставе. Данная проблема может быть решена с помощью специального
тренажера для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы.
Данные, полученные в ходе проведенного
исследования, послужили основанием для разработки технического задания на
проектирование тренажера для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
Алабин, В.Г. Спринт / В.Г. Алабин, Т.П. Юшкевич. - Минск.: Беларусь, 1977. -
127с.
.
Албанин, В.Г. Тренажеры и специальные упражнения в легкой атлетике / В.Г
Албанин, М.П. Кривоносов. - Москва : Ф. и С, 1976. - 142 с.
3.
Библиотека международной спортивной информации [Электронный ресурс]. - Режим
доступа : http://bmsi.ru/doc/c54f0535-401e-430b-9e69-cd67131b74ba. Дата доступа
: 03.05.2012.
4.
Бондарчук, А.П. Тренировка легкоатлета / А.П. Бондарчук. - Киев : Здоровье,
1986. - 160 с.
.
Дубровский, В.И. Биомеханика : Учебник для высших и средних учебных заведений /
В.И. Дубровский, В.Н. Федорова. - Москва : ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. - 321 с.
6.
Петровский, В.В. Бег на короткие дистанции / В.В Петровский. - Москва : Ф и С,
1973. - с.
7.
Сотский, Н.Б. Практикум по биомеханике / Н.Б. Сотский, В.Ю. Екимов, В.К.
Пономаренко; Бел. гос. ун-т физ. культуры. - Минск : БГУФК, 2011.