Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
Глава I. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ МННЫХ ПО БИОГЛЕХАНИКЕ
ХОДЬБЫ II
1.1. Состав движений при ходьбе . , II
Фазы ходьбы II
Зависимость длительности фаз от темпа
ходьбы 12
1.2. Кинематика ходьбы 14
Длина шага . . . 14
Взаимосвязь между длиной иагов, скоростью
и темпом ходьбы. . .' . 16
1.2.3. Угловые перемещения звеньев и в суставах
тела человека при ходьбе 16
1.2.3.1. Угловые перемещения в суставах
нижней конечности ..... 16
1.2.3.2. Угловые перемещения туловища и таза. . 21
Линейные перемещения, скорости и ускорения звеньев тела человека при ходьбе ... 22
Перемещение общего центра масс тела ... 23
Перемещение ОЦМ тела в вертикальном направлении 23
Перемещение ОЦМ в горизонтальной плоскости 26
Перемещение ОЦМ в пространстве .... 26
1.3. Динамика ходьбы 27
Силы в ОЦМ тела 27
Суставные моменты мышечных сил 30
Биоэлектрическая активность мышц 32
Энергетика ходьбы 36
Внутренняя и внешняя работа 36
Зависимость энергетических затрат
от скорости ходьбы 38
Сравнение внешней работы с энергозатратами. . 39
Механическая работа и мощность за счет действия моментов сил в суставах 39
Оптимизация энергозатрат при ходьбе 41
1.6, Заключение 42
Глава 2. ЦЕЛЬ,ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ 44
Цель и задачи исследования 44
Методы исследования , 45
Организация экспериментальных исследований .... 48 Глава 3. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СПОРТСМЕНА С ОПОРОЙ 53
3.1, Анализ связи движения ОЦМ тела и сил
опорных реакций 53
3.2, Сравнительный анализ вертикальных перемещений
ОЦМ тела при нормальной и спортивной ходьбе. ... 58
3.3, Организация движения ОЦМ тела при нормальной
и спортивной ходьбе 61
Еяализ вращательных движений тела человека относительно его ОЦМ 61
Влияние скорости ходьбы на характер
движения ОЩ тела 63
3.4. Вклад сил, приложенных в центрах масс отдельных
звеньев в реакцию опорз при спортивной ходьбе ... 67
Двухопорный период. 67
Одноолорный период 77
3.4.2.1. Фаза амортизации. Механизмы амортизации
в различных видах ходьбы 77
3.4.2.2; Фаза отталкивания 80
3.4;2.3; Фаза тоїможения 87
3.4.2.4. Момент вертикали - главные минимум вертикальной составляющей опорной реакции ... 91
3.5; Заключение 93
Глава 4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИКИ СПОРТИВНОЙ
Х0ДКШ 96
4.1; Анализ дискриминативных характеристик техники
спортивной ходьбы 96
4.2; Сравнительный биодинамический анализ двух вари
антов техники спортивной ходьбы . 100
Кинематические характеристики ........ 100
Динамические характеристики 103
Энергетические характеристики . 109
4.3. Обоснование и возможности использования
отягощений в тренировочном процессе
спортсменов-скороходов .... . 123
4.3.1. Проблема локального утомления передней болыпеберцовой мышцы и возможные
пути его устранения . 123
4.3;2; Анализ факторов снижения скорости
спортивной ходьбы. . 125
4.3,3, Анализ материалов анкетирования ведущих тренеров по слортивной
ходьбе , 131
4.4, Заключение и практические рекомендации ..... 134
ВЫВОДЫ 136
СПИСОК ЖЕРАШЫ 138
ПРИЛОЖЕНИЕ 161
Введение к работе
Ходьба - один из самых древних локомоторных актов. В настоящее время насчитывается несколько тысяч публикаций, посвященных норлальной (обычной) ходьбе человека и лишь небольшое число -спортивной ходьбе. Исследуя биомеханические характеристики ходьбы, ученые надеются найти ответы на многие вопросы, стоящие перед самыми различными областями науки и техники, связанные со спортивной тренировкой, космической медициной, протезостроением, лечебной медициной, созданием антропоморфных механизмов и т.д. [її, 21, 26, 93, IOOj. Обычная ходьба человека привлекает внимание исследователей и как мощное оздоровительное средство в борьбе с гипокинезией [35, 45].
Однако несмотря на обширіость крута исследования имеется ряд нерешенных проблем. Наиболее сложной, по нашему мнению, является проблема управления движениями - отыскание интегральных показателей, по которым мозг управляет движениями человека и, в частности, ходьбой.
Решение этой проблемы для спортивной теории и практики позволило бы осуществить поиск рациональных способов управления движениями и нахождение оптимальных индивидуальных вариантов техники.
Так, в практике спортивной ходьбы существует два варианта техники ходьбы, не противоречащих правилам международных соревнований: ходьба с постановкой прямой и согнутой нога в коленном суставе. Хотя чаще применяется первый вариант (с постановкой прямой ноги), однако среди некоторых специалистов по легкой атлетике существует мнение о большей эффективности второго варианта ходьбы. Ответ на этот вопрос может быть получен в результате сравнительного биомеханического анализа двух вариантов спортивной ходьбы.
Включение в программу Олимпийских игр женского вида спортивной ходьбы предъявляет к этому в прошлом "мужскому" виду легкой атлетики требование экономичности движений.
Трудность рассмотрения задач, связанных с прблемами управления движениями, прежде всего определяется сложностью анатомо-функционального строения человеческого тела, состоящего более чем из 206 костей и 640 мышц [43]. Подвижные соединения - суставы -имеют различную геометрическую фоіму, обусловливающую число степеней свободы в суставе. Сложность управления такой системой звеньев предопределяется также анатомическим строением мышц и многообразием их креплений с опорю-двигательным аппаратом; класс актонов мышц тела варьирует от I до 7, что означает максимально возможное для одного актона управление моментами сил в 7 суставах, с которыми мышца соединена через сухожилия и фасции [l4lj.
В условиях такого сложного соединения мышц и костей управление активностью мышц осуществляется мозгом по образному выражению Н.А, Бернштейна [э] путем "преодоления избыточных степеней свободы движущегося органа".
Представляет интерес поиск механизмов управления движениями в направлении отыскания координационной структуры движения, позволяющей оптимизировать энергетические затраты при ходьбе как навыке, выработанном человечеством в результате своего филогенеза.
Известно, что njH ходьбе существует такое оптимальное соотношение длины и частоты шагов, при котором наблюдаются минимальные энергетические затраты организма на І м пути [l80, 181, 185, 199, 200].
Ряд авторв высказали гипотезу, что в основе оптимальных режимов ходьбы лежит механический резонанс нижней конечности, снижающий энергозатраты человека при ходьбе за счет приближения собст-
венной частоты колебаний нижней конечности к частоте шагов при ходьбе [25, 75]. Отсюда вытекает предположение, что изменяя собственную частоту колебаний нижней конечности путем искусственного ее утяжеления (наложением отягощений) можно получить данные о наличии программы оптимизации энергозатрат при ходьбе, задаваемой мозгом в изменившихся условиях.
Другой подход к проблеме оптимизации энергетических затрат при ходьбе связан с известной зависимостью энергетических затрат от скорости ходьбы [lI2, 115, 127, 133, 180 j. В данном случае оптимизацию энергетических затрат связывают с минимизацией пространственного перемещения общего центра масс (ОЦМ) тела, т.е. выбором оптимальной траектории его движения. Было высказано предположение, что высокая скорость спортивной ходьбы (по сравнению с нормальной ходьбой) связана с меньшей амплитудой колебаний ОЦМ тела, обусловленной самой техникой спортивной ходьбы [і, 62, 91, 92], однако при этом не была выявлена причина и механизм такой организации движений. Целесообразность такого исследования подтверждается также работой Б.В. Белецкого [?], показавшего на примере математической модели двуногой ходьбы увеличение энергозатрат при движении ОЦМ тела по прямой линии.
Оценивая возможность минимизации метаболических энергозатрат за счет координации движений при ходьбе, следует учитывать те разновидности перехода механической энергии, котоіне были отмечены в нормальной ходьбе в течение цикла движения [36, 119].
Особое место занимает проблема амортизации ударных нагрузок, возникающих при взаимодействии с опорой. Представляет интерес детальный анализ механизма амортизации при ходьбе и поиск основных звеньев и суставов, обеспечивающих гашение этих ударных нагрузок.
В этой связи целесообразно сравнить механизмы амортизации в нормальной и двух видах спортивной ходьбы и выявить, как программа амортизации корригируется центральной нервной системой при наложении отягощений на голень nja спортивной ходьбе с максимальной скоростью.
Практика спортивной ходьбы ставит на рассмотрение проблему снижения локального утомления передней большебердовой мышцы. Это возможно достичь путем развития выносливости передней большебер-цовой мышцы (с помощью упражнений, весьма близких к спортивной ходьбе) или нахождением такой координационной структуры движений, при которой уменьшается напряжение этой мышцы во время переката с пятки на носок.
Актуальность данной диссертационной работы определяется возросшими требованиями к технической подготовленности спортсменов в спортивной ходьбе, необходимостью обучения рациональной технике ходьбы, выявлению и устранению слабых звеньев в технической подготовке, нахождению более эффективных вариантов спортивной ходьбы.
Тема исследования соответствует второму направлению Сводного плана НИР ІЦ0ЛИФК, проблеме 7.4.
Новизна работы заключается в следующем;
Впервые проведен биодинамический анализ нормальной и спортивной ходьбы в трехмерном пространстве (на основе 15-звенной модели) с целью выявления особенностей движения ОЦМ тела человека в различных видах ходьбы.
Определены биомеханические характеристики (кинематические динамические и энергетические) различных вариантов спортивной ходьбы в обычных и усложненных условиях, на основе которых оценивалась степень совершенства техники.
Разработаны критерии эффективности техники спортивной ходьбы.
Выявлена разновидность минимизации вертикальных перемещений ОВД тела человека при различных видах ходьбы, способствующая уменьшению затрат механической энергии.
Доказано, что спортивная ходьба с постановкой ноги, согнутой в коленном суставе, целесообразнее, чем спортивная ходьба с постановкой прямой ноги.
На защиту выносятся фактические данные о кинематических, динамических и энергетических характеристиках при нормальной и спортивной ходьбе (полученные с помощью билатеральной стереофотот-грамметрической съемки.и тензодинамографии), а также на основе их анализа и синтеза - выявленные способы минимизации перемещений ОЦМ тела человека и критерии эффективности техники спортивной ходьбы.
Практическая значимость работы заключается в:
выявлении рационального варианта спортивной ходьбы, обеспечивающего минимум затрат механической энергии на I км дистанции;
рекомендациях об использовании отягощений, наложенных на голени для локального избирательного воздействия на мышцы нижней конечности в процессе тренировки.
Личный вклад автора в работу заключается в написании обзора данных по биомеханическим характеристикам нормальной и спортивной ходьбы, проведении экспериментов, связанных с регистрацией ходьбы с использованием методов стробоскопической стереофотосъемки, тензодинамографии, электромиографии, в обработке экспериментальных данных, интерпретации и описании полученных файтов." '
Похожие диссертации на Критерии эффективности техники спортивной ходьбы на предельных скоростях и их использование в тренировочном процессе
