Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературных источников 11
1.1. Определение понятия «техника физического упражнения» 11
1.1.1. Логико-методологические принципы определения понятий 11
1.1.2. Понятие «техника» 13
1.1.3. Понятие «техника» в спорте 15
1.2. Способы оценки техники физического упражнения 17
1.2.1. Педагогический контроль 19
1.2.2. Метод экспертных оценок 19
1.2.2.1. Метод "снежного кома" 20
1.2.2.2. Метод предпочтения (или метод ранжирования) 21
1.2.2.3. Метод попарного сравнения 22
1.2.2.4. Метод «Дельфы» 22
1.2.3. Методы оценки реализационной эффективности техники 23
1.2.3.1. Аддитивная модель 24
1.2.3.2. Мультипликативная модель 26
1.3. Деятельностный подход в исследовании двигательных действий 26
1.4. Метод биомеханического обоснования строения двигательных действий 28
1.5. Анализ техники прыжковых упражнений 33
1.5.1. Фазовый состав прыжка вверх с места 35
1.5.2. Анализ динамограммы прыжка вверх с места 43
1.5.3. Биомеханические характеристики техники прыжка вверх с места 45
1.5.4. Теоретический анализ техники прыжка вверх с места 50
Глава 2. Задачи, методы и организация исследования 60
2.1. Анализ научно-методической литературы
2.2. Лабораторный эксперимент 61
2.2.1. Динамометрический аппаратно-программный комплекс «AMTI» 61
2.2.2. Устройство регистрации максимальной силы ног в статических условиях 62
2.2.3. Аппаратно-программный комплекс «MuscleLab» 63
2.2.4. Оптико-электронный и динамометрический аппаратно-программный комплекс «Qualisys» 67
2.3. Методы математической статистики 72
2.4. Организация исследования 73
Глава 3. Исследование биомеханической структуры прыжковых упражнений 76
3.1. Кинематические и динамические показатели прыжковых упражнений и силовые возможности мышц нижних конечностей 79
3.2. Корреляционные зависимости между кинематическими и динамическими показателями прыжковых упражнений и силовыми возможности мышц нижних конечностей 85
Глава 4. Реализационная эффективность техники прыжковых упражнений 93
4.1. Реализация силовых возможностей мышц – разгибателей нижних конечностей в выполнении прыжка вверх с места 94
4.2. Реализационная эффективность предварительного подседания в прыжках вверх с места 97
4.3. Реализационная эффективность техники маха руками в прыжке вверх с места 101
Глава 5. Рациональность биомеханизмов отталкивания от опоры в прыжке вверх с места 104
5.1. Влияние подседания на рациональность биомеханизма разгибания ног и выпрямления туловища в прыжке вверх с места 104
5.2. Рациональность техники движений маховых звеньев в прыжке вверх с места 114
Заключение 124
Выводы 127
Список литературы
- Логико-методологические принципы определения понятий
- Лабораторный эксперимент
- Корреляционные зависимости между кинематическими и динамическими показателями прыжковых упражнений и силовыми возможности мышц нижних конечностей
- Рациональность техники движений маховых звеньев в прыжке вверх с места
Введение к работе
Актуальность темы исследования и степень ее разработанности. Одним из самых распространенных направлений исследования в спортивной биомеханике является изучение техники физических упражнений, поиск рациональных вариантов и оценка эффективности их выполнения. Однако, как это ни парадоксально, понятие «спортивная техника» остается не вполне определенным, так же как и способы количественной оценки уровня технического мастерства спортсменов. Трудность решения этой проблемы связана с тем, что какие бы биомеханические показатели не использовали в качестве критериев технического мастерства спортсменов, их величина в той или иной мере зависит от двигательных способностей спортсменов, психологических и других факторов.
В спортивной биомеханике изучение техники физических упражнений в большинстве случаев осуществляется методом биомеханического анализа кинематических, динамических и энергетических характеристик движения с использованием различных методик исследования (оптико-электронных, механо-электрических, электрофизиологических и др.) (Д.Д. Донской, 1975). Однако существуют и другие методы исследования двигательных действий человека, такие как логико-статистические, механико-математические и системные (Ан.А. Шалманов, 2002). Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, знание которых необходимо не только для успешного решения исследовательских задач, но и для поиска новых подходов к решению этой проблемы. Разработка и экспериментальная проверка эффективности использования интегративных подходов к изучению техники спортивных двигательных действий является одной из актуальных методологических задач спортивной биомеханики.
Среди многочисленных физических упражнений, используемых в тренировочном процессе и при тестировании двигательной подготовленности спортсменов, наиболее широко применяемым и наиболее изученным является прыжок вверх с места. Поэтому разновидности этого упражнения целесообразно использовать в качестве модели для отработки и совершенствования методов оценки технической и физической подготовленности спортсменов в разных видах спорта.
Данная работа направлена на разработку и экспериментальную проверку интегративного подхода к изучению техники физических упражнений и оценке уровня технического мастерства спортсменов на основе логико-статистических методов, метода биомеханического обоснования строения двигательных действий и метода механико-математического моделирования на примере прыжка вверх с места.
Теоретико-методологическими основаниями нашего исследования являлись теория многоуровневого строения системы управления двигательными действиями человека Н.А. Бернштейна, теория функциональных систем П.К. Анохина, психологическая теория деятельности С.Л. Рубинштейна и А.Н. Леонтьева, концепция биомеханического строения двигательных действий человека Д.Д. Донского и Ан.А. Шалманова.
Объектом исследования явилась техническая подготовленность спортсменов и методы ее исследования.
Предмет исследования заключался в разработке концептуальных положений интегративного подхода к изучению спортивной техники и экспериментальной проверке эффективности его использования.
Гипотеза исследования. Предполагается, что совместное использование метода биомеханического обоснования строения двигательных действий, логико-статистических и механико-математических методов исследования, позволит глубже изучить биомеханическое строение двигательных действий и оценить эффективность их выполнения.
Цель исследования. Разработать и экспериментально проверить эффективность применения интегративного подхода к изучению и оценке техники выполнения двигательных действий на примере прыжковых упражнений.
Исходя из цели исследования, были поставлены следующие основные задачи:
-
Изучить кинематическую и динамическую структуру прыжковых упражнений.
-
Оценить реализационную эффективность техники прыжковых упражнений по степени использования силы мышц нижних конечностей, маховых движений руками и предварительного подседания.
-
Определить рациональность биомеханизма разгибания ног и выпрямления туловища и биомеханизма движения маховых звеньев тела в прыжке вверх с места.
-
Проверить эффективность использования интегративного подхода к изучению строения спортивных двигательных действий и оценке эффективности их выполнения.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследования:
-
Анализ научно-методической литературы.
-
Лабораторный эксперимент.
-
Методы математической статистики.
Организация исследования. Исследование включало в себя лабораторный эксперимент, проводимый в два этапа. На первом этапе проводился эксперимент для получения количественных данных о показателях техники прыжков вверх с места и двигательных способностей испытуемых. В эксперименте приняли участие 68 человек различной спортивной специализации в возрасте от 13 до 24 лет с массой тела 68,9±12,6 кг. Место проведения эксперимента – лаборатория кафедры биомеханики ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ».
Второй этап исследования заключался в изучении особенностей проявления биомеханизмов разгибания ног и выпрямления туловища и биомеханизма движения маховых звеньев тела в прыжках вверх с места у испытуемых с оценками за технику выше и ниже среднего. В нем приняли участие 7 испытуемых (возраст 20,1±2,5 лет, рост 168,1±7,3 см, масса 58,5±9,7 кг) с разной реализационной эффективностью техники прыжка.
Новизна исследования заключается в разработке интегративного подхода к изучению и оценке техники прыжковых упражнений на основе логико-статистических, механико-математических и системных методов исследования.
Впервые получены уравнения регрессии, позволяющие оценивать реализационную эффективность техники прыжков по степени использования силовых возможностей мышц нижних конечностей, биомеханических свойств мышц и маховых движений руками.
Разработаны нормативы для оценки реализационной эффективности техники прыжка вверх с места по степени использования силы мышц нижних конечностей, биомеханических свойств мышц и маховых движений руками.
Предложен новый коэффициент, косвенно определяющий степень использования энергии упругой деформации мышц, основанный на измерении относительной величины электрической активности мышц нижних конечностей.
Получены экспериментальные данные, объясняющие причины эффективной и неэффективной реализации биомеханизма разгибания ног и выпрямления туловища и биомеханизма маховых движений руками при отталкивании от опоры в прыжковых упражнениях.
Теоретическая значимость исследования заключается в дальнейшей разработке методов изучения и оценки технической подготовленности спортсменов. Полученные результаты позволяют глубже изучить содержание понятия «техническое мастерство» спортсмена и вскрыть недостатки и ограничения в использовании существующих в спортивной биомеханике методов исследования техники физических упражнений. Доказана эффективность интегративного подхода к изучению спортивной техники на основе объединения логико-статистических, механико-математических и системных методов исследования. Показано, что более перспективным является изучение техники физических упражнений на основе введения понятия о биомеханизмах, лежащих в основе строения спортивных двигательных действий.
Практическая значимость. Известно, что прыжковые упражнения часто используются в качестве тестов для оценки физической подготовленности спортсменов в разных видах спорта. Однако их выполнение в разных двигательных заданиях в сочетании с измерением силовых способностей спортсменов позволяет оценивать уровень их технической подготовленности в этих упражнениях. В работе получены уравнения регрессии, позволяющие оценить реализационную эффективность техники подседа и маха руками в прыжках вверх с места, а также степень использования силовых возможностей мышц нижних конечностей. Разработаны нормативы для оценки реализационной эффективности техники, которые могут быть использованы в учебно-тренировочном процессе.
Положения, выносимые на защиту:
-
Относительно невысокие корреляции между кинематическими и динамическими показателями отталкивания от опоры и результатом в прыжковых упражнениях, а также средние корреляционные связи высоты прыжка с силовыми возможностями мышц нижних конечностей говорят о более сложной внутренней структуре прыжковых упражнений и отсутствии единичного фактора, определяющего результат в этих заданиях.
-
Прыжковые упражнения, выполняемые в разных двигательных заданиях, могут быть использованы не только для оценки физической подготовленности спортсменов, но и для оценки реализационной эффективности техники их выполнения.
-
Использование интегративного подхода в применении различных методов исследования биомеханической структуры и строения спортивных двигательных действий позволяет глубже раскрыть рациональные способы реализации биомеханизмов, лежащих в основе их выполнения.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных данных подтверждается использованием современных аппаратно-программных комплексов регистрации движений человека, достаточным объемом испытуемых и корректным применением статистических и математических методов обработки результатов измерений.
Апробация результатов исследования проводилась на научных конференциях различного уровня: университетских конференциях молодых ученых и профессорско-преподавательского состава, всероссийских и международных.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Диссертационная работа содержит 143 страницы текста, иллюстрирована 18 таблицами и 44 рисунками. В работе использовано 112 литературных источников, из них на иностранных языках – 42.
Логико-методологические принципы определения понятий
Рассмотрим сначала более широкое понятие «техника», его определения разными авторами.
«Техника (от греч. techne – искусство, ремесло, мастерство), совокупность средств человеческой деятельности, создаваемых для осуществления процессов производства и обслуживания непроизводственных потребностей общества. Термин "техника" часто употребляется также для совокупной характеристики навыков и приемов, используемых в какой-либо сфере деятельности человека. В технике материализованы знания и опыт, накопленные в процессе развития общества. Основное назначение техники – облегчение и повышение эффективности труда человека, расширение его возможностей, освобождение (частичное или полное) человека от работы в условиях, опасных для здоровья» [Цит. по: 13].
«Техника (греч. Technike – буквально «искусная») – совокупность приемов и приспособлений, применяемых для получения наибольших результатов при наименьшей затрате человеческого труда» [Цит. по: 60]. «Техника: 1. Круг наук, связанных с изучением и созданием средств производства, орудий труда. 2. Совокупность средств труда, знаний и деятельности, служащих для создания материальных ценностей (передовая техника, овладеть техникой). 3. Совокупность приемов, применяемых в каком-нибудь деле, мастерстве (музыкальная техника, техника шахматной игры, техника делопроизводства). 4. Машины, механические орудия, устройства (ремонт техники). 5. В сочетаниях со словом техника имеет следующие значения. Техника безопасности – система технических мероприятий, обеспечивающих здоровые и безопасные условия труда. Дело техники (разг.) – говорится, когда достижение результатов зависит только от умелого исполнения, от оперативности» [Цит. по: 58]. «Техника: 1) Совокупность средств человеческой деятельности, направленных на осуществление процессов производства и обслуживание непроизводственных потребностей общества. 2) Совокупность машин, механизмов, механических устройств, аппаратов определенной отрасли производства. 3) а) Совокупность приемов и навыков в каком-либо виде деятельности, мастерства. б) Владение такими приемами; мастерство. в) Внешняя сторона исполнения чего-либо» [Цит. по: 59]. Таким образом, для понятия «техника», как общего понятия, мы можем выделить следующие особенности, касающиеся его содержательной стороны.
Назначение техники – повышение производительности в данной сфере деятельности, её облегчение и, как следствие, достижение максимального результата в ней.
Достижение главной цели техники – высокого результата в деятельности – должно осуществляться при выполнении следующих условий:
1. Совокупное использование средств человеческой деятельности, создаваемых для осуществления процессов производства и обслуживания непроизводственных потребностей общества. Эти средства обозначаются как технические средства или техника в узком смысле. Характеристикой этой группы будет служить уровень развития общества (его культуры).
2. Совокупное использование знаний, умений, навыков, приёмов и способов выполнения двигательных действий, используемых в данной сфере деятельности для повышения её производительности, её облегчения и достижения высокого результата. Эта группа также может обозначаться как технические средства и методы или же техника в узком смысле. Характеристикой этой группы являются возможности человека.
Рассмотрим варианты определений понятия «техника спорта» или «техника соревновательного упражнения». Понимание техники менялось со временем даже в одном виде спорта. К примеру, так разными авторами и в разное время определялось понятие «техника гребли». Фомин С.К. под техникой понимал единый сложный комплекс взаимосвязанных естественных движений гребца [30]. Хербергер Э.: «Техника – это процесс выполнения движений в парной и распашной гребле, признаваемый в настоящее время как наиболее рациональный и экономичный с точки зрения получения высоких результатов» [30]. Чупрун А.К.: «Техника гребли – совокупность целесообразно организованных двигательных действий спортсмена-гребца, обеспечивающих поступательное перемещение лодки и ее удержание на заданном курсе» [30]. Кирсанов В.А.: «Техника – это способ выполнения движений гребцом с наименьшей затратой энергии и с наибольшим эффектом для продвижения лодки» [30]. Эти авторы к определению подходят, в основном, со следующих позиций: во-первых, технику связывают с определенным набором двигательных действий, во-вторых, её определяют как наиболее эффективный и рациональный способ выполнения движений.
Похожие определения мы можем встретить и в других видах спорта.
Техника спортивной борьбы – это система соревновательных упражнений, основанная на рациональном использовании координационных и кондиционных возможностей борцов и направленная на достижение высоких спортивных результатов [69].
Спортивное фехтование. Техника ведения поединка представляет собой систему специализированных операций, в которых объединены движения (приемы) и тактические задачи (намерения), при взаимодействии и соподчинении их отдельных компонентов в единых боевых действиях [53].
Понятие «техника» в спорте или же понятие «техника физического упражнения», по-видимому, должно отражать содержательную сторону общего понятия «техника», учитывая специфику спортивной деятельности.
Итак, назначением техники в спорте является достижение максимального результата с наибольшей реализацией двигательных возможностей спортсмена.
К первой группе технических средств можно отнести оборудование и инвентарь, используемые для достижения высокого результата в данном виде спорта: спортивная форма (одежда, обувь, аксессуары и т.п.), оборудование зала (снаряды, покрытие и т.п.), приспособления для выполнения соревновательного упражнения (велосипед, шест, мяч, лыжи и т.д. и т.п.).
Ко второй группе средств отнесём двигательные возможности спортсмена, такие как уровень развития физических качеств, двигательные умения, навыки и связанные с ними знания, владение приёмами. Кроме того, важной составляющей в понятии техники спорта будет наличие специальной двигательной программы спортсмена для достижения главной цели техники, т.е. особый способ выполнения двигательного действия или совокупности двигательных действий, с помощью которых все используемые технические средства (как первой, так и второй группы) привносят максимальный вклад в результат соревновательного упражнения.
Скорее всего, употребляя понятие «техника физического упражнения», подразумевают объекты именно второй группы средств техники. Вот, как это понятие определил Л.П. Матвеев: «В процессе совершенствования форм физических упражнений изыскивают рациональные способы выполнения двигательных действий. Важной предпосылкой этого является познание закономерностей, которым подчиняется так называемая техника физических упражнений.
Лабораторный эксперимент
По проблеме исследования было проанализировано 112 литературных источников, в том числе 42 публикации зарубежных авторов. Был получен материал для анализа понятийного аппарата, связанного с тематикой исследовательской работы, а также найдены данные о количественной оценке изучаемых характеристик. В частности, были рассмотрены следующие аспекты:
Для регистрации силы реакции опоры при выполнении прыжков вверх с места использовались две динамометрические платформы AMTI модели BP400600HF-2000 (рисунок 11). Сигнал с платформ поступал на усилители AMTI MSA-6, а затем через интерфейс ADI-32 на внешний модуль АЦП «L-Card» Е-440, который через USB-порт был соединен с компьютером. Частота сбора данных 1000 Гц. Расстояние между платформами 50 мм. Для дальнейшей обработки данных использовалось программное обеспечение ACTest. Каждая платформа была предназначена для регистрации силы реакции опоры одной из ног. Полученные динамограммы с левой и правой ноги программно суммировались, и, таким образом, рассчитывалась вертикальная составляющая сил реакции опоры. Рисунок 11 – Динамометрические платформы, закреплённые на рельсах, с возможностью изменения их расположения
Для оценки максимальной силы давления стоп на опору в статических условиях использовалась методика, изображённая на рисунке 12. Подвижное сиденье позволяло зафиксировать испытуемого так, чтобы угол в коленном суставе составлял 100, 125 или 150о. Значение угла определялось при помощи гониометра. Фиксирующий пояс крепился на теле испытуемого в области таза. Действие силы мышц спины исключалось. В подставку для стоп были вмонтированы тензодатчики. Сигнал от них через усилитель поступал на внешний модуль АЦП «L-Card» Е-440, который через USB-порт был соединен с компьютером. Максимум значения силы определялся с помощью программного обеспечения ACTest.
Для изучения активности мышц нижней конечности и угловой кинематики суставов нижней конечности при выполнении прыжковых упражнений использовался аппаратно-программный комплекс «MuscleLab» модель 4020е, состоящий из основного устройства (рисунок 13–А) с размерами 250х140х55 мм и массой 780 г, двух типов сенсоров и портативного компьютера с программным обеспечением «MuscleLab Software V8.10». Основное устройство имеет встроенный модуль «Bluetooth Wireless link» для беспроводной связи с ПК. Сигнал с датчиков (сенсоров) через предусилители поступает на основное устройство, а затем передается на ПК. К основному устройству были подключены 7 ЭМГ-сенсоров (рисунок 13–Б) и 2 угловых сенсора (гониометра (рисунок 13–В) модели SG150). Частота сбора данных по каналам ЭМГ – 100 Гц (для конвертированного сигнала). Разрешение АЦП – 16 бит. Входное сопротивление ЭМГ-предусилителей – 1012 Ом. Угловой диапазон гониометров 15–320о.
В программном обеспечении выбирался раздел «Advanced Test», позволяющий регистрировать и графически представлять сигналы от нескольких различных сенсоров, в том числе ЭМГ и гониометров (рисунок 14). Изменения сигналов, поступающих с датчиков, визуализировались как в реальном времени, так и в режиме отчёта (Advanced Report). На рисунке 14 представлен вариант отображения данных об эксперименте: в табличной форме и графически отмечены изменения угла в тазобедренном и коленном суставах (Joint Angle), электромиограммы семи мышц нижней конечности (EMGrms) и изменения угловой скорости разгибания/сгибания тазобедренного и коленного суставов (Angular Velocity).
Для изучения были выбраны следующие мышцы нижней конечности (правая нога): большая ягодичная мышца, двуглавая мышца бедра, прямая головка четырёхглавой мышцы бедра, латеральная широкая мышца бедра, латеральная головка икроножной мышцы, камбаловидная мышца и передняя большеберцовая мышца. На рисунке 15 представлена схема крепления пары активных электродов для каждой из мышц. Референтный электрод располагался недалеко от активной пары, преимущественно в местах выступов костей. Гониометры крепились на тазобедренном и коленном суставах (рисунок 15). Для совпадения угловой шкалы для этих суставов один гониометр крепился латерально (тазобедренный сустав), а второй – медиально (коленный сустав).
Для возможности сравнения полученных данных об электрической активности мышц у различных испытуемых необходимо было провести процедуру нормализации ЭМГ выбранных мышц, которая заключалась в следующем. После предварительной пятиминутной разминки испытуемый занимал определённое положение и добивался максимального произвольного сокращения выбранной мышечной группы в статических условиях в течение 3–5 секунд. Программное обеспечение выполняло усреднение пиковых значений ЭМГ порциями по 500 мс и принимало среднее значение максимального произвольного напряжения за 100%. Ниже приведено описание положений тела, применяемых для процедуры нормализации ЭМГ различных мышц.
Большая ягодичная мышца. В положении лежа на животе испытуемый разгибает выпрямленную ногу на 20о, экспериментатор фиксирует ногу в этом положении, задача для испытуемого – максимальное произвольное разгибание в тазобедренном суставе (в статических условиях).
Прямая и латеральная широкая мышца бедра. Испытуемый фиксируется в кресле Biodex System-3, с использованием насадки на динамометрический вал для коленного сустава. Угол в коленном суставе составляет 120о. Задача для испытуемого – максимальное произвольное разгибание в коленном суставе.
Двуглавая мышца бедра. Положение испытуемого то же. Задача для испытуемого – максимальное произвольное сгибание в коленном суставе.
Передняя большеберцовая мышца. Положение испытуемого то же. Кроме того, экспериментатор фиксировал стопу испытуемого. Задача для испытуемого – максимальное произвольное разгибание в голеностопном суставе.
Икроножная и камбаловидная мышцы. Испытуемый фиксировался в положении седа лицом к стене. Стопы упирались в стену. Задача для испытуемого – максимальное произвольное сгибание в голеностопном суставе.
Корреляционные зависимости между кинематическими и динамическими показателями прыжковых упражнений и силовыми возможности мышц нижних конечностей
Как отмечалось в литературном обзоре, оценку реализационной эффективности техники спортивных упражнений выполняли с использованием двух отличающихся друг от друга подходов. В первом подходе оценивалось использование тех или иных двигательных способностей в изучаемом спортивном упражнении. Речь шла о том, чтобы оценить реализацию силовых, скоростных или других способностей в соревновательном упражнении и на основе этого определить эффективность техники. Во втором подходе оценивали реализацию спортсменом того или иного элемента двигательного действия, от выполнения которого зависит результат всего действия в целом. Например, как спортсмен в метании копья или толкании ядра реализует в дальности полета снаряда скорость предварительного разгона снаряда и тела при выполнении разбега.
Используя эти подходы, можно оценить реализационную эффективность техники прыжка вверх с места, выдвинув предположение о том, что результат в прыжке зависит от использования предварительного подседания, движения маховых звеньев и силовых возможностей мышц нижних конечностей.
Естественно предположить, что предварительный подсед при выполнении прыжка вверх с места даст возможность спортсмену использовать энергию упругой деформации мышц нижних конечностей при их растягивании во время подседания, а активное движение маховых звеньев увеличит давление на опору за счет возникновения сил инерции со стороны ускоряемых звеньев тела. Кроме того, скорость центров масс маховых звеньев и их положение в момент отрыва от опоры также влияют на скорость общего центра масс тела спортсмена согласно законам механики. И, наконец, высота прыжка зависит от силовых возможностей мышц нижних конечностей спортсмена: возникновение большего импульса силы реакции опоры будет определяться степенью использования силовых возможностей мышц – разгибателей нижних конечностей. Изучение взаимосвязи между результатами в прыжках вверх с места и показателями максимальной силы ног выявило статистически значимые положительные корреляции максимальной силы ног при угле в суставе 150о с результатами в прыжке из приседа, прыжках без маха и с махом руками: 0,51, 0,56 и 0,55, соответственно.
На рисунке 24 представлена корреляционная зависимость и уравнение регрессии между максимальной силой ног при угле 150о и высотой прыжка из приседа. На основе этих данных можно построить номограмму, по которой оценивается реализационная эффективность техники отталкивания в прыжке по степени использования силовых возможностей мышц – разгибателей нижних конечностей (таблица 14).
На рисунках 25 и 26 представлены корреляционные зависимости и уравнения регрессии между максимальной силой ног при угле 150о и высотой прыжков без маха и с махом руками. На основе этих данных можно аналогичным образом построить номограммы, по которым оценивается реализационная эффективность техники отталкивания в прыжке по степени использования силовых возможностей мышц - разгибателей нижних конечностей. 0,45
Исследование взаимосвязи результатов в различных видах прыжков вверх с места выявило достаточно высокую корреляцию между ними.
Рассмотрим два упражнения: прыжок вверх с места из приседа и прыжок вверх с места без маха руками. Эти два упражнения отличаются таким техническим элементом, как подсед. Выполняя подсед, мышцы ног накапливают энергию упругой деформации, которая может быть использована при отталкивании от опоры. Кроме того, появляется возможность задействовать большее число двигательных единиц за счет увеличения времени, необходимого для предактивации мышц. Таким образом, подсед должен обеспечить явную прибавку в результат прыжка вверх с места по сравнению с прыжком вверх из приседа. Чтобы узнать, насколько в среднем должен улучшиться результат, необходимо построить уравнение регрессии. Тогда по результату в первом виде прыжка можно определить средний результат во втором виде прыжка. Сравнивая реально показанный спортсменом результат с расчетным, мы можем оценить технику подседа: является ли она достаточно эффективной.
Согласно этому уравнению, если спортсмен в первом задании прыгает с результатом 20 см, то во втором задании он должен прыгнуть с результатом 23,5 см. Разница между реальным и теоретическим результатом, называемая регрессионным остатком, служит количественной оценкой реализационной эффективности техники подседа. Кроме этого, можно дать и качественную оценку, если все реальные значения разбить на интервалы и соответствующе эти интервалы обозначить. Для более точной оценки, мерой для интервалов можно считать половину стандартного отклонения. Пример шкалы оценок реализационной эффективности техники подседа представлен в таблице 15.
Рациональность техники движений маховых звеньев в прыжке вверх с места
Оперируя вышеизложенными показателями, можно выявить слабые стороны техники выполнения движений маховых звеньев, сравнить испытуемых между собой, а также подсказать тренеру возможности устранения недочётов. К примеру, рассмотрим двух испытуемых с разными оценками за технику движений маховых звеньев. На рисунке 44 отображены данные о выполнении прыжка вверх с места с махом руками испытуемым (девушка m=45,2 кг, L=1,63 м, 18 лет) с оценкой ниже среднего (слева) и испытуемым (девушка m=56,0 кг, L=1,70 м, 19 лет) с оценкой выше среднего (справа). Сверху вниз представлены графики изменения вертикальной составляющей силы реакции опоры (ВСРО) и ускорений частных центров масс туловища, плеча, предплечья и кисти. Указаны значения таких показателей, как максимум ВСРО (без учёта веса тела), вес тела, максимум ускорения частного центра масс звена и сила инерции при маховом движении звена. Рассмотрев характер изменения силы реакции опоры (на рисунке 44 отображена только положительная часть ВСРО за вычетом веса тела), можно заметить, что техника выполнения прыжка вверх с места у обоих испытуемых не является эффективной: маховые движения не ликвидируют провал между двумя пиками ВСРО. Это означает, что оба испытуемых могут прыгать выше, если обучить их правильному выполнению маховых движений. Несмотря на это, в сравнении друг с другом и остальными спортсменами один испытуемый владеет более, а другой – менее эффективной техникой. Различия заметны при анализе максимальных значений ускорений частных центров масс: у испытуемого с оценкой выше среднего эти значения выше до 75% по сравнению с испытуемым с оценкой ниже среднего, следовательно, и значения сил инерции, возникающих при движении маховых звеньев, также высоки.
Особое внимание из всех звеньев, участвующих в маховых движениях следует уделить туловищу, так как его вклад в импульс отталкивания достигает 80%. Обладая большой массой, туловище при больших ускорениях вызывает значительную силу инерции. Характер изменения ускорения туловища зачастую определяет характер и форму изменения ВСРО. Именно из-за того, что туловище по каким-либо причинам не может плавно двигаться с ускорением, возникают временные спады (провалы) в ВСРО. Основными причинами кратковременного спада ускорения туловища могут быть: 1) несвоевременное или чрезмерное разгибание ног в коленном суставе, что может вызвать наклон туловища вперёд относительно ОЦМ тела; 2) несвоевременный мах руками, который также может спровоцировать наклон туловища вперёд относительно ОЦМ тела.
Координация этих движений должна осуществляться таким образом, чтобы вклад каждого из них носил кумулятивный характер и не снижал бы долю остальных движений. Поэтому необходимо говорить о своевременности их выполнения, а также о толерантности одних звеньев к нагрузке, получаемой в результате движения других, с возможностью передавать энергию от одних звеньев тела другим.
Сравнительный анализ показал, что суммарный импульс силы инерции в центрах масс звеньев рук у спортсменов с хорошей техникой создает больший вклад в импульс силы отталкивания (до 45%), чем у спортсменов с плохой техникой (до 36%). Кроме того, использование маха руками спортсменами с высокой оценкой реализационной эффективности приводит к существенному увеличению вклада импульса силы инерции, возникшего в центре масс туловища (до 80% - у спортсменов с оценкой техники выше среднего и до 43% - у спортсменов с оценкой техники ниже среднего). Туловище обладает большой массой, поэтому при ускоренном движении оно улучшает результат в прыжке. Полученные данные позволяют предполагать, что при выполнении прыжка вверх с места реализуется не два, а три биомеханизма: биомеханизм разгибания ног (в состав кинематической цепи входят: таз, бёдра, голени и стопы), биомеханизм выпрямления туловища и головы и биомеханизм махового движения руками. Такое разделение биомеханизмов связано с их независимым вкладом в результат прыжка. С другой стороны, маховые движения руками способствуют более эффективному движению туловища и, вместе с тем, лучшей реализацией биомеханизма разгибания ног. Разгибание ног и выпрямление туловища создаёт начальные условия для выполнения маховых движений: выпрямление туловища определяет скорость и ускорение плечевого сустава, относительно которого будет выполняться мах руками.
Таким образом, рациональность техники маховых движений в прыжке вверх с места будет определяться следующими показателями: – максимум ускорения центра масс туловища (вклад в импульс отталкивания до 80%); – максимумы ускорений частных центров масс звеньев руки (суммарный вклад в импульс отталкивания до 45%); – возникновение максимумов ускорений звеньев рук во времени с возможностью компенсировать спад силы реакции опоры позволяет увеличить импульс отталкивания (графически – изменение формы и увеличение площади импульса).
Благодаря использованию оптико-электронного и динамометрического аппаратно-программного комплекса «Qualisys», можно получить данные об этих показателях, что позволит выявить недостатки в технике маховых движений и определить стратегию тренировочного процесса.
Прыжок вверх с места, используемый в спортивной практике и в научно-исследовательской деятельности, имеет множество разновидностей выполнения в зависимости от двигательного задания. Все варианты этих прыжков объединены общей целью – достижение максимальной высоты ОЦМ тела. Различные способы достижения цели двигательного действия приводят к различному результату, что послужило поводом для изучения техники этого двигательного действия.
Изучение взаимосвязей между кинематическими и динамическими показателями техники отталкивания от опоры в прыжковых упражнениях, и особенно их корреляции с результатом прыжка, показало наличие более сложных взаимоотношений между ними, чем это кажется на первый взгляд. Слабые и средние величины коэффициентов корреляции большинства изученных показателей с высотой прыжка, несмотря на довольно высокие взаимосвязи между самими показателями, не позволяют выявить ведущие элементы, обеспечивающие успех в этом упражнении. Лишь максимум положительной мощности отталкивания от опоры высоко коррелирует с результатом прыжков. Однако это говорит лишь о том, что данное упражнение имеет скоростно-силовой характер, тогда как важнее понять, как добиться максимальной мощности. Ответ на этот вопрос следует искать в анализе взаимодействия звеньев тела между собой и в показателях силовой подготовленности спортсменов.
