Основная функция мышц состоит в преобразовании химической энергии в механическую работу или силу. Главными биомеханическими показателями, характеризующими деятельность мышцы, являются: а) сила, регистрируемая на ее конце (эту силу называют натяжением или силой тяги мышцы)1, и б) скорость изменения длины.
При возбуждении мышцы изменяется ее механическое состояние; эти изменения называют сокращением. Оно проявляется в изменении натяжения и (или) длины мышцы, а также других ее механических свойств (упругости, твердости и др.). Механические свойства мышц сложны и зависят от механических свойств элементов, образующих мышцу (мышечные волокна, соединительные образования и т. п.), и состояния мышцы (возбуждения, утомления и пр.). Упругие компоненты по механическим свойствам аналогичны пружинам: чтобы их растянуть, нужно приложить силу.
Если мышцу растягивать повторно через небольшие интервалы Времени, то ее длина увеличится больше, чем при однократном «содействии. Это свойство мышц широко используется в практике при выполнении упражнений на гибкость (пружинистые движения, повторные махи и т. п.). Длина, которую стремится принять мышца, будучи освобожденной от всякой нагрузки, называется равновесной (или свободной. При такой длине мышцы ее упругие силы равны нулю. В живом организме длина мышцы всегда несколько больше равновесной и поэтому даже расслабленные мышцы сохраняют некоторое натяжение. При растягивании мышцы больше равновесной длины появляются упругие силы в параллельных, упругих компонентах. С уменьшением длины мышцы сила ее тяги падает, а сила контрактильных компонентов падает также и при значительном удлинении мышцы. При уменьшении или увеличении длины мышцы площадь перекрытия и соответственно число поперечных мостиков, образующихся между миозиновыми и актиновыми нитями, уменьшается, соответственно падает и сила.
Для мышц характерно также такое свойство, как релаксация — снижение силы упругой деформации с течением времени. При отталкивании в прыжках с места сразу после быстрого приседания прыжок будет выше, чем при отталкивании после паузы в низшей точке подседа: после паузы упругие силы, возникшие при быстром приседании, вследствие релаксации не используются.
Механизм сокращения мышечного волокна:
В сосстоянии покоя кальций находится на саркоплазматическом ретикулуме, тропанин перекрывает актин-миозиновые нити. Мышечные волокна находятся в расслабленном состоянии.
В состоянии работы под действием нервного импульса возникает потенциал действия на оболочке клеточной мембраны. Кальций устремляется к тропанину и образует кальций-тропаниновый комплекс. Фермент АТФаза с кальцием образуют активное состояние. Возникают связи между актином и миозином (АТФ-АДФ+энергия)
В состоянии восстановления на оболочку мембраны перестает действовать нервный импульс, кальций устремляется обратно в ретикулум, присходит ресинтез АТФ (АДФ+АДФ=АТФ+АМФ-шлаковый) Глю-МК+2АТФ)
8) Групповое взаимодействие мышц.
Мышцы действуют группами, со взаимодействием как между группами так и внутри них. Рабочие напряжения мышц(динамическая работа) обуславливают выполнение движений, а опорные напряжения мышц (статестическая работа) создают необходимые для этого условия. Мышцы участвующие в двигательном действии можно разделить на 2 группы. Эти группы объединины по признаку- работают они статестически или динамически. Оба эти вида работы зависят от друг друга. Мышцы окружающие сустав, образуют функциональные группы для конкретного движения: синергисты(совместного действия) выполняющие преодолевающую работу и их антогонисты(противоположного действия) выполняющие уступающую работу. Для мышц синергистов характерно что при совместном действии они могут обуславливать движение которое по отдельности обеспечить не могут. Мышцы антогонисты участвую в движениях выполняют уступающую работу. Растягиваясь они тормозят движения. Каждая мышца в движении имеет зону активности. Это пределы в которых мышца может выполнять функцию в данном положении. Зона активности отдельной мышцы еще более ограничена: размах движения еще не достиг максимума, а мышца (действующая) уже не в состоянии выполнить требуемую функцию. Мышцы в целенаправленных движениях проявляют активность всегда согласно группам причем взаимодействие между группами также согласовано.
9. Биомеханическая характеристика силовых качеств
Сила действия человека - сила возд-я его на внешнее физ окружение, передаваемая через рабочие точки своего тела.
Сила —мера механического действия одного тела на другое (равна произведение массы тела на его ускорение). Момент силы — это мера вращающего действия силы на тело; он определяется произведением модуля силы на ее плечо. Сила действия человека зависит от состояния данного человека и его волевых усилий, а также от внешних условий, в частности от параметров двигательных заданий. Силовые качества характеризуются максимальными величинами силы действия, которую может проявить тот или иной человек. Классификация силовых качеств:
Силовые качества Условия проявления
1. Собственно-силовые Статический режим и дв-е (медленные)
2. Скоростно-силовые:
а) динамическая сила Быстрые движения
б) амортизационная сила Уступающие движения. Сила действия человека и сила мышц. Почти любое движение происходит в результате сокращения большого числа мышечных групп; сила действия — итог их совместной активности. При изменении суставных углов меняются условия тяги мышц за кость, в частности плечи сил мышечной тяги
Зависимость силы д-я опр-ся от таких хар-к двиг заданий, как: а) скорость движущегося звена тела, б) направление движения.
Связь «сила действия — скорость». Если толкать ядра различного веса, измеряя скорость вылета ядра и проявленную силу действия, то сила и скорость будут находиться в обратно пропорциональной зависимости: чем выше скорость, тем меньше проявленная сила.
Связь «сила действия — направление.
10. Биомеханическая характеристика выносливости
Выносливость - это способность человека выполнять длительную работу с сохранением ее качества.
Выносливость - это способность человека преодолевать утомление и эффективно действовать при этом.
Если человек длительное время выполняет какое-то двигательное задание, то его движения можно классифицировать:
1)- по интенсивности (скорость, мощность, сила.);
а) скорость спортсмена (Н-р в беге ед измер-я—м/с);
б) мощность (Н-р педалирование на велоэргометре [Вт];
в) сила (Н-р при статическом удержании груза [ньютоны].
2)- по объему (расстояние, количество повторений и др)
а) пройденное расстояние (бег—метры);
б) выполненная работа (при вращении педалей велоэргометра-джоули);
в) импульс силы(при статическом усилии—ньютон/сек).
3)- по времени выполнения (секунда).
Эти показатели относят к эргометрическим.
Один из них всегда задается как параметр задания; два других — измеряются. Н-р, при беге на 5км дистанция задается заранее, а время бега и средняя скорость измеряются; при часовом беге задается время, а измеряются дистанция и скорость; при беге с заданной скоростью «до отказа» измеряются дистанция и время.
Наибольшая величина энергии, освобождаемой при мышечной работе, определяется величинами:
а) максимального кислородного долга,
б) кислородной емкости.
для оценки выносливости используют термин утомление, что означает временное снижение работоспособности. Биомеханика рассматривает только физическое утомление.
Утомление проявляется как в субъективных ощущениях, так и в объективных физиологических и биомеханических сдвигах - уменьшение систалического давления, сдвиг PH крови в кислотную сторону.
Повышение устойчивости спортивной техники к утомлению является одной из важнейших задач спорта. Это достигается длительной тренировкой. Так, велосипедист высокого класса, при утомлении почти не меняет своей техники. В процессе тренировки в год он совершает 5 миллионов оборотов педалей.
11) Утомление и его биомеханические проявления
Утомлением называется вызванное работой временное снижение работоспособности.
Утомление при мышечной работе проходит через две фазы:
1) фазу компенсированного утомления — в ней, несмотря на возрастание затруднения, спортсмен сохраняет интенсивность выполнения двигательного задания например, сжиристь плавании; на прежнем уровне;
2) фазу декомпенсированного утомления — в ней спортсмен, несмотря на все старания, не может сохранить необходимую интенсивность выполнения задания.
Утомление проявляется в специфических субъективных ощущениях, объективных физиологических и биохимических сдвигах (например, в уменьшении систолического выброса, сдвиге рН крови в кислую сторону).
В фазе компенсированного утомления скорость передвижения (или другой показатель интенсивности двигательного задания) не снижается, но происходят изменения в технике движений. Снижение одних показателей компенсируется ростом других. Наиболее часто уменьшается длина «шагов», что компенсируется возросшей их частотой. Особенно четко эта закономерность проявляется при задании удерживать как можно дольше постоянную скорость передвижения (например, при плавании за механическим лидером или светолидером).
Под влиянием утомления снижаются скоростно-силовые показатели утомленных мышц. Такое снижение может до известной степени компенсироваться сознательным или бессознательным изменением техники движения. Наблюдаемые в состоянии утомления изменения в технике движений имеют двоякую природу:
- изменения, вызванные утомлением,
- и приспособительные реакции, которые должны компенсировать эти изменения, а также снижение функциональных (в частности, скоростно-силовых) возможностей спортсмена.
В результате далеко не всегда ясно, полезным или вредным является то или иное изменение в технике движений при утомлении (например, меньшее сгибание ноги в коленном суставе при беге: надо ли с ним бороться или именно такой вариант исполнения в утомленном состоянии лучше других?). Повышение устойчивости спортивной техники по отношению к утомлению — одна из важных задач во многих видах спорта. Это достигается длительной специальной тренировкой (в том числе и в состоянии утомления).
Экономизация зависит от:
1)физиологических+биохомических факторов
2) биомеханических
С биомеханической точки зрения существует два пути повышения экомомности движений:
- понижение энергозатрат в каждом цикле
- рекуперация энергии (преобразование кинетической энергии в потенциальную и ее переход в кинетическую)
Первый путь реализуется несколькими способами:
1) устранение ненужных сокращений мышц
2) устранение ненужных движений
3)уменьшение внешнего сопротивления
4) уменьшение внутрицикловых колебаний скорости
5)выбор оптимального соотношения между силой действия и скоростью рабочих движений.
6)ритмо-темповая структура (выбор соотношения между длиной и скоростью шагов)
второй путьLрекуперация)
1)кинетическая энергия движения может переходить в потенциальную энергию гравитации (пр: бег, тройной прыжок, вращение на перекладине)
2) кинетическая энергия движения превращается в потенциальную энергию упругой деформации мышц, а накопленная потенциальная энергия частично превращается в работу (пр: тройной прыжок: отталкивание - перемещение оцт - воздействие силы тяжести - кинетическая энергия падает до 0 - потенциальная энергия растет до максимума)
12) Выносливость и биомеханические способы ее измерения.
Если предложить одно и то же двигательное задание разным людям, признаки утомления у них появятся через разное время. Причиной этого является, очевидно, разный уровень выносливости у этих людей. Выносливостью называется способность противостоять утомлению. При прочих равных условиях у более выносливых людей наступает позже как первая, так и вторая фаза утомления. Основным мерилом выносливости считают время, в течение которого человек способен поддерживать заданную интенсивность двигательного задания (В. С. Фарфель, 1937).
Согласно правилу обратимости двигательных заданий, для измерения выносливости можно использовать и другие эргометрические показатели. Если человек длительное время выполняет какое-то двигательное задание, то его движения можно классифицировать: - по интенсивности (скорость, сила и т.д.); - по объему (метры, работа и т.д.); - по времени выполнения (секунда). Эти показатели относят к эргометрическим. Взаимосвязь этих показателей отображает так называемое правило обратимости двигательных заданий.
Выделяют 3 способа определения выносливости:
I способ. задается время выполнения работы, измеряется объем работы (расстояние), определяется скорость выполнения.
II способ: объем работы постоянен - const; измеряется время выполнения, определяется скорость выполнения движения.
III способ: скорость выполнения постоянная, измеряется время выполнения, определяется объем работы.
Выносливостью называется способность противостоять утомлению. Основной мерой выносливости является удержание заданной интенсивности движения. 2 типа показательности выносливости: явные (абсолютные) и и латентные (относительные). Латентных показателей выносливости много. В их основе лежит сравнение эргометрических показателей в данном двигательном задании с достижением в других заданиях