Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБУЧЕНИЯ ОДНООПОРНОМУ СКОЛЬЖЕНИЮ ПО ДУГЕ 25
1.1. Определение закона скольжения фигуриста с сосредоточен ной массой 25
1.2. Динамика скольжения при моделировании фигуриста однородным стержнем 33
1.3. Динамика скольжения при трех- и четырехзвенном моделировании фигуриста с цилиндрической формой туловища... 44
1.4. Динамика скольжения при трех- и четырехзвенном моделировании фигуриста с конической формой туловища... 54
1.5. Количественные исследования влияния динамических и антропометрических параметров на скольжение фигуриста 63
1.6. Динамика скольжения с группировкой при трех- и четырехзвенном моделировании фигуристов с различной формой туловища 72
1.7. Количественные исследования влияния динамических и антропометрических параметров на скольжение с группировкой 82
Глава 2. СОЗДАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ СКОЛЬЖЕНИЕМ ПО ДУГЕ 87
2.1 . Движение фигуриста, моделируемого однородным стержнем 87
2.2. Динамика создания начального вращения на льду и в прыжках при трех- и четырехзвенном моделировании фигуристов с различ ной формой туловища 96
2.3. Количественные исследования влияния параметров на создание начального вращения 100
2.4. Исследование влияния группировки ноги на скольжение и вращение 106
Глава 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ СОЗДАНИЮ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ ЗАКРУЧИВАНИЕМ ТЕЛА 113
3.1. Определение момента отрыва фигуриста ото льда 113
3.2. Влияние формы туловища фигуриста на скорость вращения в полете 117
3.3. Влияние динамических и антропометрических параметров
фигуриста на скорость вращения в полете 119
Глава 4. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ СОЗДАНИЮ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ СКОЛЬЖЕНИЕМ ПО ДУГЕ И ЗАКРУЧИВАНИЕМ ТЕЛА 128
4.1. Основной способ - закручивание тела 131
4.2. Основной способ - скольжение по дуге 140
4.3. Количественные параметрические исследования 143
Глава 5. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ СОЗДАНИЮ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ СТОПОРЯЩИМ ДЕЙСТВИЕМ КОНЬКА О ЛЕД 155
5.1. Определение параметров движения фигуриста, моделируемого цилиндром 155
5.2. Определение средней величины силы трения стопорящего действия конька о лед 160
5.3. Параметрические исследования движений фигуриста перед
отрывом ото льда 162
Глава 6. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ СОЗДАНИЮ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ СТОПОРЯЩИМ ДЕЙСТВИЕМ КОНЬКА И ЗАКРУЧИВАНИЕМ ТЕЛА 169
6.1. Динамика создания начального вращения при трехзвенном моделировании фигуриста с конической формой туловища 170
6.2. Количественные параметрические исследования 178
Глава 7. ОБУЧЕНИЕ СОЗДАНИЮ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ НА ОСНОВЕ ПЯТИЗВЕННОГО АНТРОПОМОРФНОГО МЕХАНИЗМА 196
7.1. Создание начального вращения скольжением по дуге 198
7.2. Создание начального вращения закручиванием туловища. 204
7.3. Создание начального вращения стопорящим действием конька 210
Глава 8. ОБУЧЕНИЕ ФИГУРИСТОВ ПОЛЕТУ ПРИ ИСПОЛНЕНИИ ПРЫЖКОВ 220
8.1. Динамика полета 220
8.2. Средства увеличения времени полета 226
8.3. Движения фигуриста после полета 230
Глава 9. КОНЬКИ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ИСПОЛНЕНИЮ МНОГООБОРОТНЫХ ПРЫЖКОВ 233
9.1. Коньки с цилиндрическими телескопическими пружинами 233
9.2. Коньки с рессорами 239
9.3. Коньки с качающимся упругим элементом 244
9.4. Коньки с регулируемой фиксацией заторного зуба 250
Глава 10. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРЫ КОНЕК-ЛЕД 254
ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 261
ВЫВОДЫ 264
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 269
ЛИТЕРАТУРА 272
ПРИЛОЖЕНИЕ 300
- Определение закона скольжения фигуриста с сосредоточен ной массой
- Движение фигуриста, моделируемого однородным стержнем
- Определение момента отрыва фигуриста ото льда
Введение к работе
Актуальность темы. Диссертация посвящена разработке биомеханических основ индивидуализации профессионального обучения физическим упражнениям на примере фигурного катания на коньках.
Профессиональное образование направлено на специальную подготовку человека к конкретной деятельности, становящейся основной в его трудовой и спортивной работе. Физическая культура и спорт как ее составляющая являются обязательным компонентом профессионального образования в российских ВУЗах. Достижение высоких результатов в обучении исполнению физических упражнений возможно только при скоординированной деятельности преподавателя (тренера) и учащегося (спортсмена) на основе учета индивидуальных биомеханических особенностей учащегося.
Объектом исследования является совместная деятельность преподавателя (тренера) и учащегося (спортсмена), направленная на построение индивидуализированных образовательных, учебно-тренировочных и соревновательных программ, а также на выбор и использование технических средств повышения их эффективности в фигурном катании на коньках на основе биомеханики двигательных действий.
Предметом исследования являются построенные автором механико-математические модели спортсмена и его двигательных действий как теоретическое средство передачи знаний учащимся, которое используется для построения научно обоснованного индивидуально специализированного процесса обучения эффективному исполнению профессиональных физических упражнений, в том числе и в спорте высших достижений.
Методологией исследования являются принципы, законы и теоремы классической теоретической биомеханики, теория Н.А.Бернштейна о построении движений и теория А.Н.Крестовникова о двигательном навыке.
Концепцией выполненных исследований и разработки биомеханических основ индивидуализации обучения профессиональным физическим упражнениям являются
выбор из бесконечного числа профессиональных физических упражнений только тех, по которым, главным образом, судят о мастерстве их исполнителя, например, о мастерстве спортсмена в рассматриваемом виде спорта,
построение антропоморфных механизмов для изучения выбранных физических упражнений,
построение математических моделей движений антропоморфных механизмов для выбранных физических упражнений,
анализ количественного влияния антропометрических характеристик человека и параметров его двигательных действий на индивидуализацию профессионального обучения физическим упражнениям.
Некоторые авторы (например, Экхард Майнберг и др.) педагогику физической культуры называют наукой о действии. При этом синонимом науки является теория, а действие - иное определение практики.
В.Н.Селуянов и Аиед Берхман в учебном пособии для студентов и слушателей РГАФК (Москва-1997) указывают, что наука о действии получила существенное ускорение развития в работах Брауне и Фишера, Н.А.Бернштейна, Д.Д.Донского, Д.Хейя. Брауне и Фишер оценили действующие силы при движении человека на основе ньютоновской механики (1889, 1906). Н.А.Бернштейн один из первых поставил вопрос об управлении опорно-двигательным аппаратом человека как основы теории двигательных действий. Д.Д.Донской и его последователи Х.Х.Гросс, В.Б.Коренберг, С.В.Дмитриев внесли свой вклад в теорию двигательных действий на основе педагогических наблюдений. Так пишут авторы указанного учебного пособия РГАФКа.
Наибольших успехов в создании теоретических основ науки о действии достигли С.Ю.Алешинский, Д.Г.Арсеньев, А.В.Зинковский, В.А.Шолуха и дру-
гие. Они построили математические модели движений антропоморфных механизмов в дифференциальной форме. Модели оказались сложными и результат удалось получить численным интегрированием только для движений спортсменов в сагиттальной плоскости.
Общий фундаментальный подход при построении теории обучения профессиональным физическим упражнениям, позволяющий формулировать педагогические рекомендации с количественным обоснованием для бесконечного числа движений, реализовать до настоящего времени не удалось. До сих пор в биомеханике не существует общей теории управления движениями.
Можно утверждать, что результаты изучения движений человека, в том числе и в фигурном катании на коньках, получены на огромном опыте педагогических наблюдений, и экспериментальных исследований.
Однако, качественные количественно не обоснованные результаты не дают полного представления о путях дальнейшего развития профессиональных физических упражнений, в том числе и в фигурном катании на коньках, из-за субъективизма выводов на основе наблюдений почти мгновенно протекающих двигательных действий, и из-за ограниченности экспериментальных исследований в силу их технической сложности, трудоемкости и, как следствие, высокой стоимости.
Таким образом, построение биомеханической теории исполнения прыжков и одноопорного скольжения по дуге, как важнейших элементов фигурного катания, по исполнению которых судят о мастерстве фигуристов, может стать основой педагогической теории в этом виде спорта.
В широком смысле можно утверждать, что качественные методы профессионального обучения, традиционно раскрывающие совокупность свойств с помощью описания признаков, развиваются успешно. Однако пока нет другой части, характеризующей развитую науку, - математической. Дополняя качест-
венные представления формализованными обобщениями, педагогическая теория приобретает необходимую строгость.
Преобразующим средством педагогических исследований становится моделирование. Моделирование - это метод создания и исследования моделей. Главное преимущество моделирования - целостность представления информации. Сотни лет педагогика развивалась главным образом за счет анализа - расчленения целостного на части; синтезом как таковым пренебрегали. Моделирование основывается на синтезе, когда вычленяются целые системы и исследуется их функционирование.
В работе развивается научное направление, актуальность которого определяется Приказом 578 от 30.03.02г. В.Путина "Перечень критических технологий РФ". Раздел "Компьютерное моделирование":
- теоретические основы и инструментарий для проведения математического моделирования и вычислительного эксперимента, включая новые математические модели для естественных и гуманитарных наук.
Целью работы являются разработка биомеханических основ индивидуализации профессионального обучения физическим упражнениям на примере фигурного катания на коньках с использованием механико-математического моделирования фигуриста и его двигательных действий при одноопорном скольжении и в прыжках, с использованием количественной оценки влияния антропометрических параметров фигуриста, параметров его двигательных действий и с использованием технических параметров коньков для повышения эффективности одноопорного скольжения и увеличения многооборотности прыжков.
Научная гипотеза. Предполагалось, что классическая теоретическая механика позволит разработать биомеханические основы индивидуализации профессионального обучения физическим упражнениям на примере фигурного катания на коньках и с использованием простейших и многозвенных систем по-
зволит построить биомеханические модели фигуриста и математические модели их двигательных действий, которые связывают антропометрические и динамические параметры единой зависимостью, позволит определить количественное влияние этих параметров на одноопорное скольжение по дуге и создание начального вращения в прыжках и станет основой индивидуализации обучения одноопорному скольжению и прыжкам с поворотами, по которым судят о мастерстве в спорте высших достижений.
Научную новизну составляют:
концепция разработки биомеханических основ индивидуализации обучения профессиональным физическим упражнениям, которая заключается в выборе из бесконечного числа только части физических упражнений, определяющих, например, мастерство спортсмена; в построении для выбранных физических упражнений антропоморфных механизмов и математических моделей их двигательных действий; в анализе количественного влияния антропометрических параметров человека и параметров его двигательных действий на эффективность обучения физическим упражнениям;
построении технологии обучения спортсмена двигательным действиям в фигурном катании на коньках на основе принципов, законов и теорем классической теоретической механики;
профессиональные средства повышения квалификации преподавателя и обучения ученика для индивидуализации тренировочного процесса и построения соревновательных программ с использованием математических моделей двигательных действий при исполнении основных физических упражнений в фигурном катании на коньках;
- количественная оценка влияния антропометрических параметров фигу
риста и динамических параметров его двигательных действий на одноопорное
скольжение по дуге;
количественная оценка влияния антропометрических параметров фигуриста и параметров его двигательных действий на создание начального вращения во всех известных прыжках всеми известными способами, которая используется для индивидуализации обучения с учетом возрастных изменений масс-инерционных характеристик спортсмена;
определение роли настильной траектории полета фигуриста в создании художественного эффекта при исполнении прыжков;
разработка методик совершенствования кинематической структуры од-ноопорного скольжения и прыжков с оборотами;
обоснование эффективности использования упругих элементов в коньках для увеличения многооборотности прыжков;
теоретическое обоснование педагогического резерва обучения фигуриста увеличению многооборотности прыжков в фигурном катании на коньках;
механико-математические модели человека и его двигательных действий и количественные результаты параметрического анализа для построения научно обоснованных индивидуально специализированных программ обучения фигуриста технике исполнения сложнейших физических упражнений и для построения соревновательных программ.
Практическая значимость. Педагогическая польза построенных биомеханических основ исполнения профессиональных физических упражнений на примере фигурного катания на коньках состоит в возможности индивидуализации обучения потому, что
- определены скрытые от наблюдения биомеханические силы инерции, ко
торые являются причиной срыва исполнения прыжка "Сальхов", и определены
оптимальные двигательные действия с учетом сил инерции во время исполне
ния одноопорного скольжения по дуге и многооборотных прыжков;
- даны объективные оценки количественного влияния антропометриче
ских параметров человека и параметров его двигательных действий на одно-
- II -
опорное скольжение и увеличение многооборотности прыжков, которые позволяют управлять индивидуальным процессом обучения мастерству катания во время тренировок путем отбора и установления очередности исполнения прыжков в зависимости от возрастных изменений масс-инерционных характеристик ученика;
- полученные математические модели одноопорного скольжения по дуге и
исполнения всех известных прыжков всеми известными способами и их соче
таниями, которые просты и доступны для повышения квалификации препода
вателей и для образования и самообразования учащихся;
- предложены конструкции коньков с упругими элементами, которые
можно эффективно использовать для совершенствования техники исполнения
основных физических упражнений в фигурном катании на коньках;
- результаты работы в совокупности позволяют индивидуализировать про
цесс обучения физическим упражнениям с учетом возрастных изменений масс-
инерционных характеристик человека по научно обоснованным индивидуально
специализированным тренировочным программам и позволяют строить сорев
новательные программы с оптимально подобранным числом и составом мно
гооборотных прыжков.
Достоверность результатов работы обеспечивается применением совокупности методов классической теоретической механики, ее принципов, законов и теорем, анализом влияния полученных количественных результатов на эффективность обучения физическим упражнениям и успешной практикой их внедрения в учебные и тренировочные процессы.
Организация исследований.
Педагогические наблюдения, формирование концепции исследований, построение биомеханической теории двигательных действий при исполнении основных физических упражнений в фигурном катании на коньках и использова-
ниє результатов в педагогической практике проводились в период работы с фигуристами и преподавателем физической культуры и спорта в ВУЗе. В период работы
1964 - 1966 г.г. тренером сборной команды по фигурному катанию МОС ДСО "Труд" при подготовке спортсменов КМС и МС;
1966 - 1967 г.г. старшим тренером ДЮСШ по фигурному катанию треста "Мосстрой 13" с группами начальной подготовки;
1975 - 1979 г.г. тренером ДЮСШ по фигурному катанию Балашихинско-го литейно-механического завода с учебно-тренировочными группами спортсменов 2-го и 1-го разрядов;
- 1979 - 1981 г.г. тренером по фигурному катанию ДЮСШ МГС ДСО
"Зенит" с учебно-тренировочными группами спортсменов 1-го разряда и КМС
на основании педагогических наблюдений сформировалась гипотеза об эффективности оснащения коньков упругими элементами с целью повышения высоты прыжка и, следовательно, эффективности обучения учеников многооборотным прыжкам. Предложенные конструкции коньков с упругими элементами защищены авторскими свидетельствами.
В период работы
-1981 - 1987 г.г. тренером по фигурному катанию сборной команды СССР по Центральному Совету ВДФСО "Труд" с олимпийским контингентом на централизованных учебно-тренировочных сборах для кандидатов в основной, молодежный, юношеский и резервный составы сборной команды СССР по ВДФСО "Труд";
- 1987 - 1991 г.г. тренером по фигурному катанию МГС ВДФСО профсою
зов с олимпийским резервом и спецгруппой одиночников по разряду КМС и
МС
со сборными командами страны и ведущими тренерами Г.Змиевской, Т.Москвиной, А.Мишиным, Э.Плинером, Т.Тарасовой и другими наблюдались
- ІЗ -
трудности увеличения многооборотности прыжков. Особенно у женщин. Это был трудный период освоения исполнения прыжков в 3,5 оборота для мужчин и 2.5 оборота для женщин. Для решения возникших задач стала очевидной необходимость индивидуализации учебно-тренировочного процесса обучения с учетом антропометрических параметров спортсмена и его двигательных возможностей.
Задача, которая ставилась практикой учебно-тренировочного процесса, решалась автором работы на основании концепции, вытекающей из опыта педагогической работы с высококвалифицированными спортсменами.
Внедрение результатов работы. Некоторые результаты работы внедрены в:
индивидуализацию учебно-тренировочного обучения прыжкам учащихся и совершенствования исполнительского мастерства спортсменов ДЮСШ МГС ДСО "Зенит" стадиона "Авангард";
процесс обучения студентов Российской государственной академии физической культуры в виде учебного пособия "Биомеханика. Одноопорное скольжение фигуриста";
процесс обучения студентов Московской государственной академии физической культуры по курсу теории и методики фигурного катания на коньках.
Основные положения, выносимые на защиту:
- концепция исследования, в основе которой лежит принцип выделения и
изучения важнейших профессиональных физических упражнений для индиви
дуализации обучения;
- построение механико-математических моделей фигуриста и его двига
тельных действий как средство повышения квалификации тренеров и индиви
дуализации обучения спортсменов технике исполнения профессиональных фи
зических упражнений спорта высших достижений;
организация учебного процесса на основе индивидуализированных методик, разработанных с учетом антропометрических и морфологических особенностей спортсменов;
теоретическая биомеханика как основа индивидуализации профессионального обучения физическим упражнениям и индивидуализации построения соревновательных научно обоснованных программ на примере фигурного катания на коньках;
технические средства для повышения эффективности индивидуального обучения многооборотным прыжкам в фигурном катании на коньках.
Объем и структура диссертации.
Работа изложена на 300 страницах машинописного текста, содержит 60 таблиц и 57 рисунков. Она состоит из введения, 10 глав, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. Список аннотированной литературы представлен 221 работами отечественных и 20 работами зарубежных авторов. Приложение содержит акты о внедрении результатов научных исследований в практику и 5 авторских свидетельств на изобретения.
Обзор литературы.
Фигурное катание на коньках, согласно общей классификации движений в спорте В.С.Фарфеля, отнесено к движениям качественного значения - оцениваемых в баллах [156].
Большинство движений фигурного катания - прыжки, вращения, прыжки во вращения классифицированы как ациклические, которые имеют четко выраженное начало и, в особенности, конец. Это - однократные движения. Скольжения и разбега относятся к циклическим движениям, где все фазы, существующие в одном цикле, присутствуют в остальных, причем в той же последовательности [100,112,113,156].
Немецкие тренеры относят фигурное катание к индивиду-
-15-альной борьбе с косвенным влиянием со стороны противника
[163] .
Ряд авторов относят фигурное катание на коньках к группе видов спорта, в которых техника движений является спортивным достижением [70, 148, 160].
Фигурное катание на коньках - один из видов спорта, где высокое спортивное мастерство достигается к 15 - 18 годам, начало занятий этим видом спорта приходится на старший дошкольный и младший школьный возраст [36, 51, 70, 99, 100, 130, 132, 136, 156] .
Фигуристы по основным тотальным размерам тела относятся к людям среднего роста [42, 49, 51]. По данным С.И.Ляссотович [42] критериями, определяющими уровень достижения в одиночном катании, является уровень развития мышечной массы, которая составляет в относительных единицах, в процентах к весу тела, у мужчин 52 - 54%, у
женщин - 48-50%, а в парном катании разница в весе тела -20 - 26 кг, в росте - 17 - 32 см у сильнейших спортсменов.
Обзор специальной и научной литературы по фигурному катанию свидетельствует о постоянном стремлении специалистов дать научное об'яснение проблемам подготовки фигуристов для достижения ими высоких спортивных результатов, так, за последние шестьдесят лет в стране защищено более тридцати диссертационных работ в области теории и методики фигурного катания на коньках.
Однако, в' сравнении с такими развитыми в научном плане видами спорта как легкая атлетика и спортвная гимнастика фигурное катание отстает по количеству диссертационных работ, примерно, в двадцать и десять раз соответственно
[90].
Первая книга по фигурному катанию в России вышла в 1838 году в Петербурге под названием "Зимние забавы и ис-куство бега на коньках с фигурами" [134].
Тематика большинства диссертационных работ посвящена педагогическим проблемам и небольшая их часть посвящена психолого-педагогическим и биологическим проблемам фигурного катания.
Так, исследованию техники исполнения обязательных фигур одиночного катания посвящены работы ряда авторов [, 108, 117, 122], которые в основном базируются на педагогических наблюдениях и личном опыте авторов, и только в работах Н.И.Панина, Д.Д.Донского и Я.А.смушкина [58, 132, 133, 142] компоненты техники обязательных фигур исследованы с количественнрй оценкой. Позднее А.Н.Мишин и а. а.Четверу-хин [109, 167] разработали методики количественных оценок основных характеристик обязательных фигур с позиций современного фигурного катания.
в настоящее время обязательные фигуры - "школа" выведены из программы соревнований одиночного катания.Однако, научные рекомендации вышеназванных авторов актуальны, поскольку обязательные фигуры лежат в основе большинства элементов катания.
Обзор литературы показывает,что отдельные авторы [20, 132] и др. придают большое значение вопросам содержания и построения программ произвольного катания, но не исследовали их и не давали обоснованных рекомендаций по их построению.
в 70-х - 80-х годах появляется ряд исследований [38,
-I?-
39, 40-45, 50, 51-59, 70-73, 143]. В КОТОРЫХ ПрОСЛЄЖЄНЬІ
основные тенденции в изменении содержания и структуры произвольной программы фигуристов-одиночников в течение десятилетия и рассматриваются теоретико-методические основы управления тренировочным процессом в фигурном катании.
Анализ программ произвольного катания сильнейших фигуристов мира показал, что их содержание, количество входящих в программу элементов, является надежным критерием оценки уровня техгической подготовленности фигуристов одиночного катания. Основными элементами содержания произвольных программ являются прыжки, соответственно 76-68% у мужчин и женщин. Определен возраст первых выступлений на чемпионатах
МИра. ДЛЯ ЖЄНЩИН - 15 - 2,1 ЛЄТ, ДЛЯ муЖЧИН -16-1,9 лет.
зона возможного снижения результатов составляет соответствено 17- 1,8 и 17,7 - і лет. Зона максимальных результатов - 19 - 1,7 ЛЄТ у ЖеНЩИН И 20,4- 2,8 ЛЄТ у МуЖЧИН.
Средняя скорость прироста результатов у женщин выше, чем у мужчин на 26, 5%.
выявлена высокая степень связи между об'ємом тренировочной нагрузки по общефизической подготовке (ОФП) и общим количеством элементов в программе, об'ємом ПО ОФП и количеством прыжков, суммарным объемом тренировочной нагрузки по 0ФГІ и специальной физической подготовке (СФП) и общим количеством элементов в программе.
тренировочную нагрузку предложено определять в следующих количественных показателях: объемом тренировочной работы, выраженным в количестве упражнений в основных группах движений (прыжки, прыжки во вращения) и количеством часов, затраченных на тренировку элементов произвольного катания и
программы в целом, а также интенсивностью нагрузки, т.е. количеством элементов в единицу времени.
В восьмидесятые годы появляются книги [123, 124], в
которых авторы дают характеристики программ парного катания, раскрывают требования к их технической и художественной сторонам подготовки, дают рекомендации к сое тавлению, совершенствованию программ и подготовке фигуристов к старту.
Исследования вопросов управления подготовкой фигуристов вообще и тренировочным процессом в частности получили дальнейшее развитие, а результаты обобщены в сборнике научных ТруДОВ [48, 49] 1990 ГОДа.
проблемам' психологической подготовки фигуристов посвящены труды ряда авторов [87. 98, 114, 139 ]. в них разработаны приемы самоконтроля на основе самооценки и само коррекции неблагоприятных параметров психологического состояния фигуристов. Разработана система самоконтроля над техническими элементами соревновательных программ, приемы саморегуляции в подготовке к ответственным соревнованиям. Разработан метод стимуляции метафорического мышления, способствующий срочной оптимизации мотивационной установки.
ИССЛеДОВаИИЯ МНОГИХ аВТОрОВ [70, 92-94, І 15. 116,148-
155, 160-162, 172] посвящены проблемам энергетического обеспечения программ катания фигуристов:
-исследованы пути повышения работоспособности фигуристов (по показателям специальной выносливости). Рекомендован метод круговой тренировки, как значительно приближающий характер деятельности к соревновательным упражнениям фигуриста, и способствующий значительному повышению работоспо-
СОбноСТИ;
-исследованы вопросы специальной работоспособности фигуристов-одиночников. Впервые определен уровень развития максимальных аэробных и анаэробных показателей у фигуристов различного возраста, пола, квалификации и степень их проявления в соревновательном упражнении (произвольной прог рамме) /
-предложен новый принцип определения нагрузочности различных элементов фигурного катан ия по относительным показателям (коэффициентам нагрузочности) на основе пульсомет рической информации,-
-определено влияние различных режимов тренировочных занятий на ведущие функциональные системы организма спрот-сменов в микроциклах этапа непосредственной подготовки к главным стартам сезона,-
-проведено исследование газообмена и частоты сердечных сокращений у фигуристов при выполнении прыжков. Изучены про цессы расхода энергии у фигуристов во время выполнения упражнений произвольной программы и в начальном периоде восстановления.
Ряд работ посвящены исследованию хореографической
ПОДГОТОВЛеННОСТИ фигуристов [20, 51, 91, 134] :
Л. А.Пахомова одной из главных проблем фигурного катания определяет взаимоотношение фигурного катания и искусства балета, проблемы сочетания спорта, балета и музыки,-
- т.с.Клинова отводит существенную роль (от которой зависит результат фигуристов высокой квалификации) художественной стороне подготовленности, органично
сочетающей эстетическую культуру исполнения и хореографичес кие возможности, структура этого компонента представлена двумя независимыми факторами: "собственно художественной подготовленностью", характеризующей ценность фигурного катания с точки зрения искусства, и "эстетической реализации технических возможностей".
Одна из составных частей подготовки спортсмена - разви тие физических качеств. Процесс развития основных физических качеств спортсмена обычно называют физической подготовкой.
Примерно сто лет назад тренировались с помощью упражне ний только своего вида спорта, затем арсенал тренировки стал пополняться все большим числом физических упражнений. К началу пятидесятых годов стала обосновываться необходимо-сть хорошего физического развития спортсменов применительно к требованиям избранного вида спорта.
постепенно менялось понятие о физической подготовке как общей для всех, так и специальной. Для повышения эффективности такой подготовки все больше используются
упражнения, соответствующие особенностям вида спорта.
Исследования семидесятых годов подтверждают значительную роль ОФП, дополняющей специальную тренировку [166].
в основе современного планирования физической подготов ки в большей степени лежит анализ соревновательной деятельности фигуриста, выявление причин неудачных выступлений, связанных с недостаточным уровнем того или иного раздела об щей или специальной физической подготовки [113].
в целом для выполнения основных групп движений фигурис там необходимы прежде всего высокая степень развития силы,
скоростных качеств, координации, гибкости и подвижности в суставах.
Исследованиям физических качеств фигуристов посвящено
МНОГО работ [10,18,19,50,52-55,83,84,95.103.113,125,145,148 162].
Качество выполнения движений в фигурном катании характеризуется способностью управления различными сторонами дви гательного действия: силой и скоростью мышечных сокращений, координацией движений отдельных частей тела, поддержанием равновесия, ориентировкой в пространстве и во времени, гибкостью в суставах, действиями в безопорных условиях и выразительностью движений.
координация движений в фигурном катании разнообразна: от несложных движений одной конечности до сложнейших сочета ний движений всех четырех конечностей и туловища.
Сохранение равновесия особенно необходимо в фигурном катании, где опасность его потери возникает при исполнении многих элементов.
Ориентировка в пространстве и во времени - необходимое
условие качественного выполнения упражнений в фигурном ката
нии. особенно высокие требования к ориентировке в простран
стве и во времени пред'являют упражнения,
сопровождающиеся вращением тела вокруг его вертикальной и
горизонтальной осей, маховыми движениями,отсутствием опоры.
В сложных прыжках и вращениях спортсмен ориентируется главным образом не на ощущение пространства, а на ощущение времени, исключительно точное распределение движений во вре мени имеет решающее значение для совершенного выполнения всех движений в безопорном положении.
выразительность движений спортсмена относится к эстетической стороне физических упражнений, трудно назвать другие виды спорта, в которых демонстрировалось бы столько изящества, красоты, непринужденности, как это имеет место в фигурном катании, для обеспечения большей выразительности движении требуется высокая техника их исполнения. Лишь при совершенном владении навыком, когда исполнение элементов до ведено до автоматизма, движениям можно придать такие оттенки, которые производили бы на зрителя сильное эмоциональное воздействие, способствовали бы эстетическому восприятию дви жений. все это достигается в результате высокой степени совершенства управления движением, когда сознание спортсмена устремлено не столько на технику выполнения движения, сколь ко на придание ему эстетического образа, создаваемого средствами выражения художественной идеи [156].
Обзор работ показывает недостаточное научное обеспечение фигурного катания в той области науки о челове-ке, которая называется биомеханикой.
Выявлению биомеханических закономерностей двигательных действий спортсменов посвящены работы во многих видах спорта.
Одно из направлений в исследованиях по биомеханике исследование технической подготовки спортсменов, изучение функциональных связей "биомеханические параметры - результат". Ему ПОСВЯЩенЫ МНОГИе рабОТЫ [15,33,57,59,60,64,66,88, 97, 125, 126, 135, 138, 146] .
Имеющиеся в настоящее время подходы к анализу двигательных действий и прежде всего - техники спортивных упражнений основаны на том, что целостное движение расчлени
ется на фрагменты. Все изменения в динамике движений,
происходящие по мере повышения тренированности или под
действием каких-либо возмущающих факторов, затем
сравниваются также на этом фрагментарном .уровне
[8,15,21,33,35,56,89,101,102,135]. В ЭТИХ работах
осуществляется только первая часть системного исследования - анализ. Последующее "сшивание" фрагментов в целостное движение-синтез не рассматривается.
в список литературы нами включены работы [202-244]. в
которых ставится задача построения многозвенных антропомор
фных механизмов (AM), возможности движений которых
адекватны специальным движениям человека и движениям
промышленных механизмов. в этих работах качественно
обосновывается построение пяти, шести, восьми, пятнадцати и
двадцатизвенных am для выполнения различных физических
упражнений, а также для произвольных пространственных
движений человека и механизмов.
математические модели движений am в дифференциальной
форме СТрОИЛИСЬ В работах [202-205, 218-223] С ПОМОЩЬЮ
уравнений лагранжа 2-го рода, принципа даламбера-Лагранжа, вариационных принципов Гаусса, Гамильтона и др. . математическое моделирование движений am в биомеханике и технической механике имеет одинаковые подходы.
Наибольших успехов в механико-математическом моделировании спортсменов и их двигательных действий достигли с. Ю. Алешин с кий, д. г. Арсенье в, А.в.зин ковский, В.А.Шолуха и др. При построении дифференциальных уравнений движений идеальных AM, у которых звенья - абсолютно твердые тела соединены шарнирами без трения, авторами вводятся
-24..
суставные моменты, которые в.м.зациорский назвал управляющими моментами. Следует отметить, что введенные в рассмотрение суставные моменты не имеют реальных адекватных мышечных построений в суставах человека.
Дифференциальные уравнения, построенные этими авторами, не имеют аналитических решений, а программы для их численного интегрирования оказались очень сложными.
С одной стороны построение общих и, следовательно, сложных и сверхсложных дифференциальных уравнений для описания произвольных движений AM несомненно значительные достижения авторов, с другой стороны именно эта сложность уравнений и сложность их численного интегрирования не позволяет воспользоваться результатами работ большинству тренеров-практиков. Да и самим авторам удалось получить количественные результаты для движений спортсменов лишь в сагиттальной плоскости.
Предложенные в рассмотренных работах механико-математические модели принципиально не позволяют анализировать движения неидеальных AM. Такие модели не позволяют, например, анализировать создание начального вращения в прыжках способом закручивания туловища фигуриста, в этом случае необходимо построение неидеального am и иное математическое моделирование его движений, так как одно из звеньев AM, туловище фигуриста, нельзя моделировать абсолютно твердым телом во время его закручивания.
в работах [206-217] математические модели движений идеальных и неидеальных AM позволили получить окончательные результаты в виде формул, доступных тренерам и спортсменам для параметрических исследований биомеханики прыжков.
Определение закона скольжения фигуриста с сосредоточен ной массой
Поскольку при движении фигуриста угол а отклонения его от нормали к поверхности льда изменяется свободным поворотом относительно опоры конька о лед в плоскости, проходящей через центр окружности, то опору можно считать цилиндрическим шарниром, ось которого направлена по касательной к дуге окружности.
Угол а мал и, следовательно, начало 0 осей координат можно совместить с центром тяжести фигуриста.
Таким образом, движение фигуриста приводится к схеме движения цилиндрического шарнира по дуге окружности, или, проще, к движению кольца (точка М) массой т, нанизанного на гладкую проволочную окружность.
На рис. 1.1 представлена расчетная схема, где показано, что на точку М с массой m действуют активная сила Р веса фигуриста и сила F трения его конька о лед.
Если точку М освободить от связи - кольца, что равносильно освобождению от воздействия льда на фигуриста, а действие связи заменить реакцией N, составляющие Ыь. Nn которой показаны на рис.1.1, то мы приходим ко второй задаче динамики, задаче определения закона движения материаль -ной точки под действием системы сил Р, F и N .
Для решения этой задачи воспользуемся принципом Далам-бера: движение точки м остановим даламберовыми силами FT И Fn инерции, которые направлены в стороны, противоположные направлениям касательного а и нормального ап ускорений движения точки м соответственно, а даламберовые моменты учитывать не будем.
Движение фигуриста, моделируемого однородным стержнем
Таким образом, углы д и а отклонения реакции N льда и тела фигуриста от нормали к поверхности льда могут отличаться почти на порядок и никогда не могут быть одинаковыми, как это принято в работе [ill] при изучении геометрических характеристик одноопорного скольжения фигуриста. прикладное значение полученных результатов состоит в том, что они показавают тренеру различное влияние учитываемых параметров на качество одноопорного скольжения фигуриста. Они позволяют найти их количественное влияние.
Реализуемый нами подход позволяет уточнять и развивать теорию биомеханики одноопорного скольжения фигуриста. динамика создания начального вращения на льду и в прыжках при трех и четырехзвенном моделировании фигуристов с различной формой туловища
Биодинамика создания начального вращения на льду и в прыжках скольжением по дуге достигается уменьшением радиуса R дуги скольжения, группировкой фигуриста и отталкиванием его ото льда в прыжок. Эти действия должны завершаться в один и тот же момент, то есть в момент отрыва фигуриста ото льда радиус скольжения по дуге уменьшается на столько, что ось туловища и ось Y дуги скольжения совмещаются. Вращение по дуге вокруг оси Y преобразовывается во вращение фигуриста вокруг его оси. в этот же момент отрыва ото льда должна завершаться группировка фигуриста прижатием рук и ноги к его туловищу. Если рассматриваемые действия заканчиваются не в один и тот же момент времени, то снижается начальная скорость вращения на льду и в прыжках и, следовательно, их многооборотность. начальная скорость вращения с опорой на лед и начальная скорость вращения в прыжках при соблюдении указанных выше условий, как очевидно, совпадают, по величине. величина начальной скорости и вращения с опорой н а лед и начальной скорости и вращения в прыжках могут быть определены с помощью закона сохранения момента количества движения фигуриста, то есть с помощью равенства (1.74), в котором величины правой части обозначим двумя звездочками, а именно JY CJ . Здесь JY - момент инерции фигуриста относительно его оси после группировки путем прижатия рук и ноги к туловищу сохранением формы и размеров последнего и увеличением лишь его массы.
Определение момента отрыва фигуриста ото льда
Успешное исполнение многооборотных прыжков зависит, главным образом, от увеличения скорости вращения со фигуриста в полете относительно его оси. Чтобы приближенно определить эту скорость в зависимости от кинематических параметров закручивания тела фигуриста и его антропометрических особенностей, сделаем ряд допущений.
Предположим, что при закручивании скорость вращения части тела фигуриста на уровне плеч в момент отрыва его ото льда известна и равна (Оо. Будем вначале считать, что конечности не участвуют в создании вращательного движения фигуриста. сам он - широкоплечий, с узким тазом и стройными ногами. тогда тело фигуриста можно представить (моделировать) в форме приведенного конуса с вершиной на опорном коньке! радиусом R основания и высотой I. Масса то единицы об ема такого конуса будет определяться отношением mo=M/V, где М=Р/д, Р-вес фигуриста, V-об ем приведенного конуса, a g=9,8i м/с2.
Скорость w вращения фигуриста в полете определим из условия, что кинетический момент, который создает фигурист закручиванием своего тела, после отрыва фигуриста ото льда не изменяется до приземления, так как в полете на него не действуют силы, образующие крутящий момент относительно оси вращения [147]і
Для решения задачи предположим, что конус набран из пластин, перпендикулярных его оси х, каждая і-я из которых имеет свою скорость вращения им относительно этой оси. тогда пластины образуют механическую систему из твердых тел, кинетический момент которой определяется по формуле
Однако, суммирование в этой формуле можно заменить интегрированием, если каждую пластину считать бесконечно тонкой dx, а элементарный осевой момент инерции определять для выделенного из і-ой пластины радиусами р и p+dp элементарного кольца, таким образом мы перейдем к определению кинетического момента для сплошного конуса, как тела фигуриста.
В силу неразрывности тела и, следовательно, отсутствия относительного поворота пластин мы задаемся законом изменения скорости вращения тела фигуриста по его длине при закручивании, этот закон можно определить экспериментально или задать приближенно в аналитической форме.
Предположим, что по длине тела угол р его закручивания от опорного конька, как от начала оси х, изменяется линейно, то есть р= рох/1, где ро-угол поворота плеч фигуриста. Тогда u =d p/dt=uox/l, где сл -угловая скорость части тела фигуриста при х=, то есть его плеч.
Похожие диссертации на Биомеханические основы индивидуализации профессионального обучения физическим упражнениям (На примере фигурного катания на коньках)
