Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические и методологические предпосылки исследования биомеханической структуры спортивных движений 13
1.1. Средства и методы воспитания силовых и скоростно-силовых качеств спортсменов 13
1.2. Зависимость силы мышц от ее моторных и сенсорных компонентов. Моторная функция мышцы 23
1.3. Биомеханическая структура спортивных движений и проблема ее формирования 37
1.4. Тренажеры, тренировочные устройства. Их классификация и назначение 43
1.5. Гипотеза исследования 50
ГЛАВА 2. Цель, задачи, методы и организация исследования 53
2.1. Цель и задачи исследования 53
2.2. Методы исследования 54
2.3. Методы обработки экспериментальных данных 64
2.4. Организация исследований 70
ГЛАВА 3. Формирование биомеханической структуры движений в различных режимах внешней нагрузки 74
3.1. Кинематические и динамические характеристики прыжка вверх спортсменов различной квалификации 74
3.2. Теоретическое обоснование совершенствования биомеханической структуры специальных упражнений 80
3.3. Экспериментальная проверка теоретических положений по совершенствованию биомеханической структуры специальных упражнений 89
3.3.1. Кинематические и динамические характеристики прыжков, выполняемые с различными видами отягощений 91
Заключение по главе 101
ГЛАВА 4. Моторная и сенсорная активность мышц при выполнении физических упражнений в различных режимах внешней на грузки 106
4.1. Критерии оценки мышечной активности при выполнении физических упражнений 106
4.2. Изменение относительной длины мышц при взаимодействии с опорой при выполнении различных видов прыжков 112
4.3. Изменение скорости сокращения мышц при взаимодействии с опорой при выполнении различных видов прыжков 126
4.4. Оценка афферентного притока, поступающего от рецепторов мышц при выполнении физических упражнений 134
Заключение по главе 136
ГЛАВА 5. Оценка эффективности и адекватности специальных упражнений скоростно-силового характера 140
5.1. Оценка эффективности специальных упражнений 141
5.2. Оценка адекватности специальных упражнений 147
Заключение по главе 169
ГЛАВА 6. Экспериментальная оценка эффективности методики применения тренажера с возможностью регулирования отягощением в учебно-тренировочном процессе 173
6.1. Характеристика педагогического эксперимента 173
6.2. Принципы построения учебно-тренировочных занятий в группах при проведении педагогического эксперимента 175
6.3. Результаты педагогического эксперимента 179
Заключение по главе 185
ГЛАВА 7. Обсуждение результатов исследования 188
Выводы 202
Практические рекомендации 207
Библиография 210
Приложения 260
- Зависимость силы мышц от ее моторных и сенсорных компонентов. Моторная функция мышцы
- Теоретическое обоснование совершенствования биомеханической структуры специальных упражнений
- Изменение относительной длины мышц при взаимодействии с опорой при выполнении различных видов прыжков
- Принципы построения учебно-тренировочных занятий в группах при проведении педагогического эксперимента
Введение к работе
Физические упражнения представляют собой сложную и многогранную систему объединения составных частей с различными и разнообразными свойствами. Основными из них являются Функции двигательного аппарата в качестве анализатора (органа чувств), двигателя и рекуператора энергии. Предметную область теории и методики физического воспитания и спортивной тренировки чаще всего составляют средства и способы развития двигательных качеств и формирования двигательных навыков. При этом, как правило, исследователи ограничиваются оценкой толь::о моторного компонента организации двигательной деятельности спортсменов, ее кинематики и динамики. Гораздо меньше работ посвящено исследованию двигательного аппарата в качестве анализатора и преобразователя энергии. Однако и в этих работах изучалась преимущественно какая-либо одна сторона организации и формирования двигательной деятельности человека [165, 166, 192, 193]. Изучение какой-либо одной стороны сложного явления позволяет упростить исследовательские задачи, сделать их доступными для решения дифференцирования теоретических знаний и методов исследования - одно из основных направлений развития науки.
Однако не все проблемы удается решить таким способом, в частности проблему формирования новых, сложных свойств, которые появляются в результате взаимодействия составных частей сложного явления. Такой подход в большей степени соответствует духу современного этапа развития науки, методологическим причинам системного исс-
ледования.
Актуальность. Соответствие средств и методов подготовки двигательным возможностям организма спортсменов является непременным условием совершенствования учебно-тренировочного процесса. Несмотря на большое разнообразие специальных упражнений и тренажерных устройств, нацеленных на решение тренировочных задач и достижение высоких спортивных результатов, решение этой важной проблемы нельзя считать удовлетворительным. Это вызвано двумя основными причинами: первая - подбор тренировочных средств основывается на оценке внешней стороны движения, показатели которой не связаны однозначной зависимостью с содержанием двигательного действия; вторая -использование критериев, которые преимущественно оценивают какую-либо одну сторону организации физических упражнений. На первую причину обратил внимание Н.А. Бернштейн, показав, что между командами, поступающими из нервных центров, и работой мышц существует сложная, неоднозначная связь. Мышцы функционируют в качестве двигателей, анализаторов и рекуператоров энергии. В связи с многообразием функций двигательного аппарата при обосновании средств и методов технической и физической подготовки выявляется весьма сложная проблемная ситуация, ее техническая, методическая и прикладная стороны. Обоснование критериев, основанных на многообразии функций двигательного аппарата, для подбора эффективных и адекватных средств решения тренировочных и соревновательных задач биомеханики спорта. Поиск новых средств, способствующих повышению эффективности учебно-тренировочного процесса, показал целесообразность использования тренажеров различного типа [97, 190, 205, 293] и привел в конечном итоге к формированию концепции "искусственной
управляющей среды". Однако основное внимание при обосновании эффективности работы с тренажерными устройствами исследователи уделяли преимущественно какой-либо одной стороне организации спортивных движений. Это не позволило рассмотреть проблему в широком плане так, чтобы создать новый класс специальных упражнений, нацелен-ных на совершенствование многогранной, полифункцкональной природы двигательной системы, ее биомеханической структуры, и как следствие, - обосновать их место в общей системе средств подготовки спортсменов на основе оценки их эффективности и адекватности структуре основного двигательного действия. Актуальность данной работы обусловлена стремлением подойти к исследованию физических упражнений как единству трех основных компонентов двигательного аппарата и его функций анализатора, двигателя и рекуператора энергии, тем более, что сиетемно-структурный подход стал надежным методологическим средством решения сложных биомеханических задач [30, 31, 74, 75, 122, 123 и др.]. Объединение составных частей в единое целое происходит в рамках формирования биомеханической структуры движений. В ее состав входят компоненты различной природы: двигательная задача (абстрактный образ), двигательная программа (физиологический механизм координации движений), морфологические образования периферии двигательного аппарата (мышцы, кости и их сочленения).
Объект исследования. Основные и специальные упражнения в легкой атлетике, волейболе, силовом троеборье.
Предмет исследования. Биомеханическая структура соревновательных и специальных упражнений, интегрирующая основные функции дви-
гательного аппарата спортсмена как анализатора, двигателя и рекуператора энергии.
Новизна исследования заключается в постановке проблемы, отражающей основные противоречия скоростно-силовой подготовки: между требованием одновременно развивать значительные усилия и делать это с высокой скоростью (противоречие между реализацией двигательных качеств силы и скорости); между различными функциями двигательного аппарата: его активностью в качестве двигателя, накопителя упругой энергии, когда увеличение внешней нагрузки приводит к увеличению скорости сокращения мышц в одной части движения и, наоборот, к снижению - в другой. Получены новые факты, характеризующие активность мышечного аппарата в качестве двигателя, анализатора и рекуператора энергии.. Эти сведения послужили естественной научной базой для проектирования тренажерных устройств и тренажеров, применение которых позволило обеспечить высокий тренировочный эффект. Выдвинуто новое теоретическое положение, основанное на знаниях о становлении биомеханической структуры специальных скорост-но-силовых и силовых упражнений, приобретении новых системных свойств, расширяющих и усиливающих средства специальной физической и технической подготовки спортсменов, способствующих эффективному увеличению скорости сокращения мышц как в эксцентрическом, так и концентрическом режимах. Использование новых методик обработки экспериментальных данных (методика построения фазовых траекторий мышц и оценки их сенсорной активности) позволило подбирать и проектировать новые средства специальной физической и технической подготовки, основанные на комплексной оценке
Теоретическая и практическая значимость исследования для теории и методики физической культуры состоит в следующем:
Предложен новый класс специальных упражнений, основанный на использовании тренажерного устройства, позволяющего регулировать внешнюю нагрузку и снять противоречие между условиями для развития скорости и силы сокращения мышц.
Определено место предложенных специальных упражнений в общей системе средств подготовки спортсменов.
Разработано и создано "Тренажерное устройство", позволяющее регулировать внешнее отягощение в соответствии с особенностями строения и функциями двигательного аппарата спортсмена. Экспериментально оценена его эффективность.
Получен новый фактический материал о кинематике и динамике взаимодействия с опорой у спортсменов различной квалификации в различных видах спорта (легкая атлетика, волейбол, силовое троеборье) .
Расширены представления о периферических механизмах регуляции мышечной активности при взаимодействии спортсмена с опорой.
Практическая значимость
Исследовано влияние различных видов отягощений, создаваемых тренажерным устройством для достижения максимальной эффективности использования специальных упражнений.
Разработана методика применения тренажерного устройства с возможностью регулирования внешнего отягощения.
Оценена эффективность и адекватность специальных упражнений, используемых в учебно-тренировочном процессе спортсменов в различных видах спорта (волейбол, легкая атлетика, силовое трое-
борье).
4. Получены новые теоретические и практические данные, которые
могут быть внедрены в содержание лекционных и практических занятий
по курсам теории и методики физического воспитания, физиологии,
биомеханики и спортивных дисциплин (легкая атлетика, спортивные
игры, тяжелая атлетика и др.).
- *.
Положения, выносимые на защиту:
Первое. Теоретические положения о технологии проектирования и конструирования тренажерных устройств, предназначенных для ско-ростно-силовой и силовой подготовки спортсменов различных видов спорта. Специальные физические упражнения, созданные на основе теоретических положений о биомеханической структуре движений, реализация которых обеспечивается применением тренажерных устройств, позволяющих регулировать внешнее отягощение по ходу выполнения упражнения в соответствии с особенностями работы мышц спортсмена, влияющих на скорость, длительность и степень сокращения мышц в соответствии с тренировочными задачами. Для развития скоростно-сило-вых качеств мышц наиболее эффективной является нагрузка, возрастающая при амортизации и убывающая при отталкивании.
Второе. Средства и методы технической и физической подготовки спортсменов различных видов спорта с применением тренажеров и тренажерных устройств, построенных с учетом системности свойств двигательного аппарата по критериям эффективности, адекватности и показателям афферентного притока, в большей степени соответствующих задачам спортивной тренировки. Биомеханическая структура движений при взаимодействии спортсмена с опорой определяется системными свойствами двигательного аппарата, интеграцией его функций в ка-
- и -
честве двигателя, органа чувств и рекуператора энергии, что позволяет объяснить периферический механизм организации движений, который рассматривается как регулятор внешних и внутренних сил на основании характеристических зависимостей "сила - длина" и "сила -скорость".
Третье. Научно-методический подбор упражнений на основе всесторонней оценки биомеханической структуры специальных упражнений, являющийся основополагающим методическим принципом, определяющим содержание и формы специальных и базовых упражнений, технических средств обеспечения учебно-тренировочного процесса, что позволяет снять противоречия при сопряженном развитии двигательных качеств и техники движения. Подбор специальных упражнений, основанный на принципе превышения значений основных компонентов биомеханической структуры специального упражнения над аналогичными компонентами основного упражнения. Эффективности решения двигательной задачи соответствует не подобие различных сторон движения или динамических акцентов ее реализации, а соответствие основной задаче - достижению спортивного результата, т.е. повышению как двигательного потенциала, так и совершенствования механизмов для его реализации.
Апробация работы. Результаты исследования явились основой методических рекомендаций и указаний, которые способствовали повышению эффективности учебно-тренировочного процесса. Эти рекомендации изложены в ряде публикаций:
- Силовой тренажер с регулируемыми режимами сопротивления для тренировочных занятий с лицами, занимающимися физической культурой, а также инвалидами с ограниченными функциональными возможностями. - Майкоп: Изд-во Адыгейского гос. ун-та, 1990;
Проблемы физического воспитания учащейся молодежи. - Карачаевок, 1991;
Контроль за технической подготовленностью тяжелоатлетов. Майкоп: Изд-во Адыгейского гос. ун-та, 1994;
скоростно-силовая подготовка спортсменов с использованием машины управляющего воздействия. - Майкоп: Изд-во Адыгейского гос. ун-та, 1995;
Биомеханические основы волейбола.- Майкоп: Изд-во Адыгейского гос. ун-та, 1998;
Совершенствование биомеханической структуры двигательных действий спортсменов на основе регуляции режимов мышечного сокращения. - Майкоп: Изд-во Адыгейского гос. ун-та, 1999.
Результаты исследования доложены на Всесоюзных научно-технических конференциях "Техника и спорт-VI".- Москва, 1982; "Электроника и спорт-VII".- Тула, 1983; Северо-Кавказская научно-практическая конференция "Проблемы физического воспитания учащейся молодежи". - Карачаевок, 1991, а также на других конференциях и семинарах.
Материалы исследования нашли свое отражение в 10 авторских свидетельствах на изобретения, два из которых разработаны, изготовлены и внедрены в практику спортивной тренировки (имеется 5 актов внедрения результатов диссертационного исследования).
Зависимость силы мышц от ее моторных и сенсорных компонентов. Моторная функция мышцы
Рост спортивных результатов зависит от многих факторов и. прежде всего, от увеличения объема и интенсивности тренировочной нагрузки [59].
Однако чрезмерное увеличение тренировочной работы вошло в противоречие с другими компонентами нагрузки, отрицательно сказалось на эффективности процесса специальной физической и технической подготовки спортсменов [182, 183, 184, 1853.
Б связи с вышеизложенным полагаем,что повышение спортивного мастерства требует расширения средств и методов подготовки, повышающих эффективность тренировочных занятий без значительного возрастания объема и интенсивности тренировочной работы, позволяющих полнее раскрыть функциональные резервы организма спортсмена [3, 55, 56].
Решением проблемы, по мнению известных специалистов [86, 137, 172, 205, 209 и др.), являются тренировки с применением метода сопряженного воздействия, предложенного В. М. Дьячковым. Метод сопряжения нашел свое подтверждение в исследованиях, проведенных в легкой атлетике [27, 54, 71, 76, 152, 162, 205, 220, 222, 225, 275, 283 и др.]. Характерной формой сопряженного совершенствования является совместная технико-физическая подготовка, осуществляемая в целостном двигательном акте, в структуре соревновательного упражнения [82]. Сложность сопряженного совершенствования заключается в отборе специальных упражнений, позволяющих добиваться высоких результатов в основном упражнении как за счет совершенствования физических качеств, так и за счет повышения спортивного мастерства. По существу, процесс отбора таких упражнений имеет все черты структурно-функционального моделирования основных фаз двигательного акта с возможно большей степенью подобия характеристик [86]. Специальные упражнения должны иметь сходство с кинематической и динамической структурой соревновательных упражнений [76]. Ряд авторов занимались исследованием динамических и кинематических характеристик тяжелоатлетических соревновательных и специально вспомогательных упражнений [5, 27, 56, 77, 98, 99, 146, 148, 186, 275, 278, 293 И др.]. Важными достоинствами специальных упражнений являются следующие: - возможность локального воздействия на отдельные группы мышц, что позволяет добиться большей мощности их сопряжения, чем в основном упражнении при меньшей общей нагрузке на организм спортсмена [305]; - исправление ошибок техники движений, освоение новых элементов движения в основном упражнении, а также при выходе их устоявшегося стереотипа на движения для повышения частоты и скорости его выполнения [276. 298. 300, 301 и др.]; - перенос положительных качеств и навыков на основное соревновательное упражнение [101]. Е.А. Гридасова, А. А. Умаров [69] предлагают обосновать принципы соответствия специального упражнения основному и выделяют основные признаки, по которым можно сгруппировать те или иные специальные упражнения: 1. Внешнее подобие, что заключается в том, чтобы внешний кинематический рисунок специального и основного упражнений был по возможности одинаков в одной или нескольких фазах, и это практически присутствует во всех видах легкой атлетики: в различных прыжковых упражнениях, беге с отягощениями (с автомобильной покрышкой, тормозным устройством, парашютом и т.п.); чем больше соответствие, тем больший эффект может быть достигнут. 2. Координационная зависимость - связь специальных упражнений с основным. Так, некоторые авторы предлагают упражнения для развития скоростно-силовых качеств спринтера [230]; для толкателей ядра рекомендуются жим штанги лежа и бросок ядра через голову. 3. Идентичность усилий отдельных групп мышц в специальном и основном упражнении, а также на силе взаимодействия спортсмена с опорой [77, 99, 178, 294, 296]. В исследовании А. В. Самсоновой [225] соответствие специальных упражнений основному осуществлялось по двум критериям: эффективности (К,) и адекватности (К.). Критерий эффективности оценивал соответствие специальных беговых упражнений спринтеров и барьеристов основному движению на основе сопоставления скорости растяжения мышц при выполнении упражнений. Предложенный ею критерий эффективности имеет вид: где: L ynp(t) - скорость растяжения"основных групп мышц при выполнении специального упражнения; L 0CH(t) - скорость растяжения мышц при выполнении основного движения. Критерий адекватности (Ка) оценивал соответствие "внешней" и "внутренней" структуры специальных упражнений основному. Соответствие "внешней" структуры оценивалось по степени пересечения фазовых траекторий основного и специального упражнений (2): где: J0, Jy - контуры (фазовые траектории мышц) основного и специального упражнений; Dj0 DJy - области, ограниченные контурами JQ и Jy; S(D) - площадь области D; DJoAD3y - симметрическая разность множеств Dj0 и DJy; DJOUDJy - объединение множеств DJ0 и DJy. Соответствие "внутренней" структуры упражнений оценивалось по соответствию распределения активности мышц в ее фазовых траекториях. При выборе упражнений необходимо учитывать суставные углы, что более наглядно проявляется при выборе специальных упражнений изометрического характера [21, 22, 295, 296, 297]. Важна учитывать не только величину усилия, но и режим работы мышц, а именно уступающий, преодолевающий, баллистический [48, 77, 176]. Важным показателем при выборе специальных упражнений является сила реакции опоры, что отмечалось в ряде работ [29, 46, 77, 99, 161, 295, 296, 293 и др.]. 4. Работа мышц, основанная на внешнем подобии миограмм, времени сокращения, а также величине усилий мышц [126, 197, 223]. 5. Изменение условий выполнения основного упражнения за счет создания искусственной гравитационной силы при размещении грузов по окружностям биозвеньев спортсмена. Сила искусственной гравитации приложена строго к центру тяжести каждого звена тела. Спортсмен как бы помещается в гипергравитационную внешнюю среду, силовое поле которой по направленности своего воздействия на тренирующегося приближается к естественному, однако превосходит его по модулю в любое желаемое количество раз [468];
Теоретическое обоснование совершенствования биомеханической структуры специальных упражнений
Следует отметить, что эксперименты, проведенные с целью изучения зависимости силы мышцы от длины и скорости сокращения, предполагали, что напряжение мышцы - величина постоянная. Большинство экспериментов проводилось в лабораторных условиях на животных. Однако в интактном организме усилие, развиваемое мышцей, зависит от ее длины, скорости сокращения, а также от уровня ее напряжения.
Появление электромиографической методики позволило установить зависимость между уровнем напряжения мышц и величиной биопотенциалов. Одни исследователи [403] предполагают, что эта зависимость имеет линейньш характер, другие [430, 448] предполагают, что эта связь нелинейна. В исследованиях P.R. Rack, D.R. Wesrbury [428], G.C. Joyce, P.M.H. Rack [389] было установлено, что повышение частоты стимуляции двигательного нерва приводит к переносу характеристик "сила-длина" вдоль оси абсцисс, а "сила-скорость" - вдоль оси ординат.
В связи с тем, что мышца под действием импульсов, поступающих из центральной нервной системы (ДОС), может только активно укорачиваться, но не удлиняться, для регуляции ее длины на всем физиологическом диапазоне необходимо или участие мышцы-антагониста или внешней силы. н.А. Бернштейн [34] представлял механизм регуляции длины следующим образом. Изменение напряжения мышцы влияет на ее наличную длину. Следовательно, регуляция длины мышцы при ее укорочении осуществляется посредством регуляции напряжения мышцы. При растягивании мышцы регуляция ее длины осуществляется посредством обратной связи, поступающей от мышечных веретен к альфа-мотонейронам, иннервирующим данную мышцу [402]. После открытия особой, эфферентной иннервации мышечных веретен, P.A. Merton [410] выдвинул гипотезу о серво-контроле мышцы. В результате моделирования работы мотонейронного пула на ЭВМ пришли к выводу, что наиболее адекватный способ управления длиной мышцы - изменение порогов возбудимости веретен. Согласно исследованиям Дж. Хоука [385] регулируемым параметром является не длина, а первая производная по длине (то есть жесткость мышцы).
Даже в том случае, когда значения начального и конечного угла в суставе предписаны, сохраняется возможность выбора нервной системой скорости движения. Согласно гипотезе А.Г. Фельдмана [271] средняя скорость изменения межзвенного угла тем больше, чем больше скорость изменения порогов активации мышц. Это согласуется с мнением других исследователей [433] считающих, что регуляция быстро протекающих движений связана с изменением в регуляции отдельных параметров.
Регуляция уровня напряжения, развиваемого мышцей, заключается в том, что мотонейронный пул, посылая импульсы к мышечным волокнам, осуществляет дозирование силы сокращения и организацию его во времени для выполнения определенной двигательной задачи. Регуляция уровня напряжения, развиваемого мышцей, осуществляется на основе двух механизмов. Первый механизм реализуется отдельным мотонейроном. Это изменение управляющих параметров: паттерна (частоты импульсации). Второй механизм реализуется мотонейронным пулом. Он заключается в рекрутировании разного количества ДЕ. Структурная организация мотонейронногс пула такова, что в него входят большие и маленькие мотонейроны. Установлено, что маленькие мотонейроны активируются раньше, чем большие. На основе установленной закономерности Е. Хенеманн с сотрудниками [377, 378] сформулировали "принцип размера 1. Согласно этому принципу, при невысоком уровне синаптического потока, поступающего к мышце, первыми активируются небольшие мотонейроны. По мере нарастания синаптического потока активируются мотонейроны большого размера,
Существование нескольких параметров, по которым производится управление активностью мышц, ставит вопрос о том, насколько независимо это управление. Было высказано предположение о существовании раздельных подсистем контроля напряжения, длины мышцы и скорости ее укорочения. Как указывает Ю. Т. Шапков [301], эта гипотеза предполагает наличие для каждой подсистемы соответствующих типов мотонейронов, специализированных окончаний, дающих сигналы обратной связи и особые пути проведения центральных команд. Исследования Д. Козарова с соавторами [120] и Н. А. Рокотовой [221] подтверждают эту гипотезу.
Изменение относительной длины мышц при взаимодействии с опорой при выполнении различных видов прыжков
Процессы проявления силы в последовательном упругом компоненте описываются характерными взаимосвязями - "сила - скорость" и "сила длина" [380, 388). Последовательный упругий компонент выполняет в основном функцию трансмиссионного звена при передаче мышечного усилия.
Считается, что контрактильный компонент производит усилие против последовательного упругого компонента, который при растягивании аккумулирует энергию, которую можно рекуперировать в последующем сокращении.
К последовательному упругому компоненту можно отнести сократительные белки которые испытывают напряжение при растяжении, обеспечивая упруго-подобное поведение (квазиупругость) контрактильного компонента. Б отличие от истинной упругости, появление сил при насильственном растягивании системы актомиозиновых нитей, сопровождается образованием и разрывом поперечных спаек между филаментами, что связано с расходом метаболической энергии, но расход ее меньше, чем при миометрическом сокращении мышцы [379].
Параллельный упругий компонент (Пар УК) при сокращении подвергается пассивному растягиванию, и его вклад становится существенным при очень значительном растяжении мышцы [347, 429, 452].
Исходя из вышеизложенного, можно констатировать, что чем выше доля метаболической энергии в общем объеме положительной механической работы, тем экономичнее движение. Чем больше рекуперированной энергии упругой деформации можно добавить к максимальным конт-рактильным способностям мышечного аппарата, тем выше мощность двигательного акта. Трактовку феномена мышечной упругости нельзя свести только к механическому объяснению деформируемых биологических структур, не уделяя внимания рефлекторному контролю движений. Необходимо интегрировать знания и опыт в нескольких направлениях. Так, многие авторы проводили исследования эластических свойств биологических тканей (мышечной и сухожильной) на клеточном и субклеточном уровне с дифференцированной оценкой их способностей к накоплению и рекуперации энергии упругой деформации [391, 441, 442].
Много исследований биомеханических свойств мышц и сухожилий проводилось на изолированных препаратах с целью выявления закономерностей механики мышечного сокращения после растягивания [316, 348, 366, 432].
Ряд исследований мышечной активности проводился с использованием комплекса эргометрических методик при параллельном контроле электрической активности мышц и механическими параметрами движения для выявления степени использования энергии упругой деформации [21, 335, 330, 334, 335. 336, 339, 340, 446, 447].
Ведущее место в исследовании эластических свойств скелетных мышц и сухожилий занимает комплексный контроль [311, 312, 313. 323, 324, 325. 354, 389, 392, 393, 414]. Если подобный контроль осуществлять во время выполнения движений, то появляется возможность, хотя и с некоторой осторожностью, проводить анализ организации и структуры двигательного акта, о чем свидетельствует ряд работ [63, 320, 321, 357, 437].
Во время простой концентрической работы, эффективность преобразования метаболической энергии в положительную мышечную работу варьирует от 20 до 30% [107, 333, 362]. Максимальная эффективность мышечной работы, измеренная на изолированных мышечных препаратах, варьирует от 10 до 30 % [370,376]. В экспериментах с животньми после предварительного растягивания мышцы наблюдалась более высокая эффективность [348, 353]. Аналогичное увеличение наблюдается и в упражнениях, выполняемых спортсменами [20, 21, 318, 336, 354].
Исходя из вышеизложенного, можно предположить, что использование эластических свойств мышц и сухожилий повышает механическую При рассмотрении вопроса о накоплении и отдаче энергии упругой деформации в мышцах нижних конечностей в прыжках вверх с предварительным приседанием и без него было выявлено значительное повышение положительной механической работы и высоты прыжка в первом случае. Так, еще в 1985 году Магеу и Demeny [405] установили увеличение высоты прыжка после предварительного приседания, что нашло также подтверждение в ряде работ [318, 330, 336, 351].
Asmusen и Bonde - Peterson [318] в своих исследованиях установили, что прирост положительной механической работы составил 23 % от величины отрицательной механической работы. Кроме того, ими установлено, что произошло значительное повышение высоты прыжка после предварительного приседания.
Таким образом, можно предположить, что предварительное растягивание мышц в прыжках с приседанием способствует процессам накопления и рекуперации энергии упругой деформации, т.е. количество рекуперированной энергии упругой деформации является функцией начальной мышечной длины и степени растягивания мышц. Длительность концетрического сокращения после предварительного растягивания мышц сокращается [335. 341, 342].
Энергия упругой деформации, накопленная после предварительного приседания, может достигать от 1/2 до 2/3 общей положительной работы в результате последующей рекуперации [440].
При анализе прыжков вверх различного характера, проводимых с различными вариациями динамических нагрузок и амплитуды движений, Bosco, Viitasalo, Komi и Luhtanen [337] выделили два вида прыжков: прыжки баллистического типа и прыжки с плавным нарастанием мышечного усилия.
Принципы построения учебно-тренировочных занятий в группах при проведении педагогического эксперимента
Тренажеры и тренировочные устройства относятся к техническим средствам обучения (ТСО). ТСО объединяют разностороннюю группу инструментов, устройств, приспособлений и приборов, используемых для повышения эффективности учебно - воспитательного процесса [142]. Относительно технических средств, применяемых в спорте, Т.П. Юшкевич, В.Е. Васюк, В.А. Буланов [306, 307, 308] считают, что это устройства, системы, комплексы и аппаратура, применяемая для тренировочного воздействия на различные органы и системы организма, для обучения и совершенствования двигательных навыков, а также для получения информации в процессе учебно-тренировочных занятий с целью повышения их эффективности.
В настоящее время не существует общепринятой классификации технических средств в спортивной практике. Однако, в Международной классификации изобретений технические средства разделены на две группы, тренажеры и тренировочные устройства.
Под термином "тренажер" понимаются технические средства для тренировки (подготовки) водолазов, космонавтов, летчиков, парашютистов, для обучения прицеливанию и наводке орудий, для обучения управлению транспортными средствами и т.п. А под термином "тренировочные устройства11 подразумеваются технические средства, применяемые конкретно в физической культуре и спорте.
Б Международной классификации "Тренировочные устройства" классифицированы по целевому признаку и относятся к разделу А "Удовлетворение жизненных потребностей человека"; к подразделу А63 "Спортигры, массовые развлечения; класс А63В "Снаряды и устройства для физических упражнений, гимнастики, плавания, альпинизма, фехтования, игры с мячом, тренировочные устройства".
Далее, тренировочные устройства относят к трем группам: 1. А63В 21/00 "Тренировочные устройства для развития и укрепления мускулатуры или суставов, основанные на необходимости преодоления повышенной нагрузки с измерительными приборами или без них". 2. А63В 23/00 "Тренировочные устройства для отдельных частей тела" 3. А63В 69/00 "Тренировочные устройства и принадлежности для упражнения в особых видах спорта". Тренировочные устройства создают мышцам человека сопротивление в виде сил тяжести, инерции, упругости, сопротивления среды, трения, электромагнитные и вибрационные нагрузки, а также различные комбинации этих сопротивлений. Создан ряд тренажеров, где работа мышц направлена на преодоление сил тяжести (гравитации), например, ТУ штангистов Ю.Т. Черкесов [461], ТУ для тренировки мышц А. Г. Цициков [457, 464], A.M. Доронин, В.Е. Чурсинов и др. [476], для тренировки спортсменов Р.К. Агашин [470] и т.п. Некоторые тренажеры создают сопротивление мышцам за счет преодоления сил инерции [475, 476] и др. Большое распространение получили Т.У., создающие и регулирующие величину нагрузки с помощью упругих элементов [453, 455, 469, 473, 474]. Во многих ТУ для создания сопротивления применяются дроссели, воздушные и жидкостные элементы [474] и др. Сопротивление может быть создано с помощью электродвигателя [459, 475]. В гимнастике и других видах спорта могут быть использованы вибрационные нагрузки [4703. В качестве нагрузочного устройства могут применяться аналоги центробежных регуляторов с грузами [473]. Также вышеперечисленные способы могут быть представлены различными сочетаниями [471, 475]. Ряд тренировочных устройств создан на основе преодоления сил тяжести и инерции для поступательного и вращательного движения. Подобные ТУ представлены следующими авторами: И.П. Ратов, A.M. Доронин, В.Е. Чурсинов [477]; A.M. Доронин, В.Е. Чурсинов [476, 475]; Ю.Т. Черкесов, Ю. С. Поветкин, В.И. Жуков и A.M. Доронин [478]. В спорте и физической культуре вместе с понятием "тренировочное устройство" используется термин "тренажер" (от англ. trein -тренировать, обучать) - тренировочное устройство для выработки навыка в совершенствовании техники управления машиной (механизмом). Применяются при подготовке летчиков и космонавтов, при обучении машинописи, автовождению и т.д. Многие авторы дают различные трактовки этих понятий. Так, Т.П. Юшкевич, В.Е. Васюк, В.А. Буланов [308] дают определение "Грекиро-вочные устройства - это технические средства, обеспечивающие выполнение спортивных упражнений с заданнъиш усилиями и структурой движений без контролируемого взаимодействия; а тренажеры - это учебно-тренировочные устройства для обучения и совершенствования спортивной техники и развития двигательных качеств, совершенство вания анализаторных функций и организма". По определению Ратова [212], тренажер: "... это комплекс устройств, обеспечивающих возможность для воспроизведения (при инструментальном контроле) осваиваемого упражнения или же его основных элементов є искусственно созданных условиях". По определению СП. Евсеева [92. 93], под тренажером понимает ся средство материально-технического обеспечения учебно-воспита тельного процесса, позволяющее организовать искусственные условия для эффективного формирования умений и навыков, развития и совер шенствования качеств и способностей, соответствующих требованиям, предъявляемым его будущей деятельностью. На сегодняшний день накоплен опыт конструирования и использования тренажеров [4, 7, 28, 71, 72, 188, 205, 212, 214, 215, 216, 288, 289, 290, 291. 292].
