Биомеханический аналіз техніки стрибка заввишки способом фосбері-флоп

Биомеханический аналіз техніки стрибка заввишки способом «фосбері-флоп «

В.Ю. Єкимов, Білоруська державна академія фізичної культури, Мінськ, Заслужений тренер Республіки Білорусь у, кандидат педагогічних наук М. М. Шур Техника стрибка заввишки передбачає певну організацію рухових дій, що забезпечують досягнення головної мети вправи — подолання максимально доступною висоти. Побудова рухів підпорядковується биомеханическим закономірностям, не повідомляючи яких неможливий цілеспрямований плідний тренувальний процес.

Попытаемся стисло висловити деякі положення, необхідних осмислення наступного матеріалу. Переміщенням тіла у просторі спортсмен управляє у вигляді суглобних рухів, обмежуючи рухливість тільки в суглобах і активізуючи в інших. Характер управляючих рухів у взаємозв'язку з зовнішніми які впливають чинниками (кількість руху; реакції опори; момент сил тертя, тяжкості і т.д.) зумовлює розмаїття рухових дій людини.

Ограничение рухливості між окремими ланками тіла, достигаемое переважно відповідним перерозподілом м’язового тонусу, називається динамічної поставою гімназистка (В.Т. Назаров, 1984). Управляючі руху заведено поділяти на головні (без яких досягнення мети неможливо) і коригувальні (доповнюють головні, полегшують виконання).

Прыжок заввишки — складне вправу, що складається з низки взаємозалежних частин, причому кожна попередня готує умови для ефективного виконання наступної. Інакше кажучи, усі вони пов’язані певними цільовими установками.

Разбег. Розбігаючись, спортсмен запасає кінетичну енергію та наводить тіло до становище, зручний використання частину цієї енергії на рух вгору. Саме тому стрибки заввишки з розбігу виявляються ефективніше стрибків із місця. Механізм використання придбаної в розбігу кінетичною енергії простий. Суть його у цьому, що тіло, рух з певною швидкістю, взаємодіє зі опорою з допомогою ноги, виставленої вперед. У результаті умовна лінія, з'єднує ОЦМ тіла спортсмена до точки опори, виявляється відхиленій від вертикалі на величину, близьку до 40°. У цьому зниження ОЦМ стосовно вертикальному становищу сягає 24%. За даними математичного моделювання, ідеальний кут взаємодії спираючись для стрибка заввишки — 45о. Тіло, навіть виконуючи далі ніяких дій, змінює напрям свого руху, набуваючи вертикальну швидкість .

Разбег складається з 6 -11 бігових кроків. Іноді він починається з кількох кроків підходу. Спочатку розбіг виконується з точки близько 90 відсотків°, але в останніх 3−5 кроках стрибун змінює напрямок руху й відштовхується дальньої від планки ногою з точки 35 — 38° стосовно планці.

Дугообразный розбіг — специфічний для стрибка «фосбері-флоп «спосіб підготовки до отталкиванию (рис. 1 — вид згори, усереднені характеристики). Кожен крок розбігу має рухові установки. На у перших двохчотирьох кроках це підвищення швидкості пересування ОЦМ тіла спортсмена, достигаемое збільшенням довжини і темпу кроків (рис. 1). Подальше підвищення швидкості розбігу відбувається через збільшення темпу кроків в розбігу попри деякий зменшенні їх довжини. За виконання сьомого (п'ятого) кроку спортсмен повинен організувати нахил тіла до переходу до бігу по повороту (див. рис. 1). Механізм цього руху нами вже описаний. На шостому, п’ятому, четвертому, третьому кроках спортсмен під впливом центростремительной сили змінює собі напрямок руху на 6−10° у кожному кроці. У цьому через нахилу тулуба всередину дуги повороту (до 30−40о) зниження ОЦМ тіла сягає 20 див і більше. Це з моментів, пояснюють доцільність виконання розбігу по дузі.

Основываясь на описане вище, уточнимо рухові завдання розбігу. Перша — забезпечити тілу запас кількості руху на горизонтальному напрямі. Друга — надати йому отклоненное у вертикальної площині руху ОЦМ становище (30−40°). Третя — прийняти позу, що дозволить при відштовхуванні організувати необхідне економічного подолання висоти обертання тіла щодо його ОЦМ. Четверта рухова завдання — забезпечити перед відштовхуванням рух ОЦМ тіла спортсмена без значних вертикальних коливань. Така постановка завдання пов’язані з доцільністю зниження ударної навантаження на опорно-руховий апарат, що у поштовху працює із подолання сили тяжкості.

Поставленные перед розбігом завдання вирішуються у вигляді наступних компонентів:

1) переходу від бігу по прямий до бігу по дузі;

2) управління обертанням тіла щодо подовжньої осі;

3) зміни орієнтації тіла в сагиттальной площині під час останніх 3−4 кроках розбігу.

Примечание. Сагиттальная площину поділяє тіло людини у становищі основний стійки на дві щодо однакові частини — ліву праву, фронтальна площину перпендикулярна сагиттальной і ділить тіло на передню і задню частини. Горизонтальна площину перпендикулярна першим двох і ділить тіло на верхню і нижню половини.

.

Рис. 1. Розбіг стрибуна 1-го розряду.

Пересекаясь, ці площині утворюють перпендикулярні осі: подовжню, поперечну і передне-заднюю;

4) пересування без значних вертикальних коливань ОЦМ тіла спортсмена;

5) переходу від бігу по дузі до рухатися прямий. Кожен механізм полягає в реалізації закономірностей механіки у вигляді організації рухів у суглобах. Управляючі руху, і елементи динамічної постави механізму переходу від бігу по прямий до бігу по дузі (див. рис. 1) розкрито вище.

Теперь розглянемо (рис. 2) механізм зміни орієнтації тіла в сагиттальной площині під час останніх кроках розбігу (поворот тому). Дія цього механізму можна бачити в всіх легкоатлетичних стрибках за один-два кроку перед відштовхуванням.

При допомоги цього механізму забезпечується далека (попереду вертикальної проекції ОЦМ тіла) постановка ноги, і навіть поза реалізації подальших дій.

Основное котра управляє рух — розгинання в тазостегновому суглобі, яке виконує часто разом з згинанням в колінному суглобі. Дослідженнями Б. П. Кузенко встановлено, що розгинання в тазостегновому суглобі опорною ноги сприяє найбільшому просуванню ОЦМ тіла уперед і повороту тіла щодо поперечної осі тому. Цікаво, що у фазі передній опори кроку момент сили тяжкості уповільнює пересування ОЦМ тіла уперед і прискорює поворот щодо ОЦМ тому, а фазі задньої опори — навпаки. Отже, на вирішення що стоїть перед спортсменом завдання досить виконувати основне котра управляє рух трохи раніше, ніж у звичайному біговому кроці.

Следует пам’ятати, як раніше, досі вертикалі, виконання управляючого руху істотно знижує можливість підвищення швидкості розбігу, але в практиці частіше призводить до її зниженню. Тому такий характер виконання цього механізму притаманний переважно спортсменам низьку кваліфікацію або кваліфікованим прыгунам, але із недостатньою функціональної підготовленістю відповідних м’язових груп. Іноді помилка що така зустрічається через неправильного ставлення до русі у цій фазі розбігу. Спортсмени високій кваліфікації здійснюють котра управляє спрямування момент, коли ОЦМ тіла в сагиттальной площині близький до вертикалі. Фактично, це виявляється у активізації бігових рухів, щодо підвищення темпу бігу. Ця активізація пов’язана з тим, що переміщення з бігу з відхиленням тулуба знижує функціональні можливості м’язових груп, здійснюють основне котра управляє рух. На підвищення швидкості пересування спортсмен змушений виконувати руху частіше і з більшими на внутрішніми напругами. Нині можна зрозуміти підвищений інтерес фахівців до характеру наростання та темпу кроків в розбігу, і навіть спроби використовувати цей показник як критерій ефективності дій стрибуна.

В кожному легкоатлетичному стрибку цей механізм має свої особливості, пов’язані із розбіжностями в рухових установках. У стрибку заввишки способом «фосбері-флоп «виявляється на минулих 3 — 4 взаємодію з опорою, особливо в проході через толчковую ногу за 2 кроки від поштовху. На циклограмме (див. рис. 2) порівняйте кадри 39 — 57 і 75 — 91. На останніх кадрах видно, що розгинання в тазостегновому суглобі виконано раніше, у результаті тіло спортсмена значно змінило орієнтацію. Дії махової ногою перед останнім кроком (кадри 106 — 122) починаються вагітною, близький до вертикальному в сагиттальной площині, що дозволяє підтримувати високу швидкість пересування. У цьому фазі до функціональної підготовленості м’язових груп, які забезпечують основне котра управляє рух, пред’являються особливо високі вимоги, оскільки момент сили тяжкості перешкоджає повороту тому чи збереженню орієнтації тіла щодо поперечної осі. З іншого боку, очевидно, що функціональні можливості м’язових груп, які забезпечують руху на тазостегновому суглобі при кутках, близьких до анатомічного межі вільного пересування у цьому суглобі, знижуються.

Важный механізм розбігу — просування спортсмена без значних вертикальних коливань (див. рис. 2, кадри 106 -137). Дія цього механізму спостерігається у всіх взаємодію спираючись, коли підйом ОЦМ тіла вгору небажаний чи неможливий. Основні управляючі руху — різні поєднання дій в гомілковостопному, колінному і тазостегновому суглобах. Причому якщо одні суглоби забезпечують і рух уперед, то інші нейтралізують виникає у своїй рух вгору. Характер поєднання суглобних рухів залежить від вихідного становища ланок стосовно друг до друга і зажадав від цього у який фазі (переднього кроку, близько до вертикалі, заднього кроку) здійснюється дію.

Отличительной особливістю виконання цієї механізму стрибку способом «фосбері-флоп «(див. рис. 2, кадри 106 -122) є здійснення управляючих рухів у положеннях, близьких до вертикальному, і заднього кроку. Це також користь дугообразного способу підготовки до отталкиванию. Котра Управляє спрямування становищі, близький до вертикальному, — розгинання в тазостегновому суглобі опорною ноги; вагітною переднього кроку — розгинання в гомілковостопному і тазостегновому суглобах.

Теперь розглянемо механізм зміни напрями руху на дугообразном розбігу при перехід до бігу по прямий (див. рис. 1 — останні кроку розбігу і польотну фазу стрибка). Щоб можливість перейти до рухатися прямий, потрібно ліквідувати дію центростремительной сили. У нашому випадку цього потрібно позбутися нахилу тіла всередину дуги повороту. Зробити може бути, лише поставивши ногу на опору в вертикальної площині руху ОЦМ тіла. Основним зовнішнього прояви дії цього механізму слід виділити збільшення кута повороту горизонтальної площині на останньому кроці. Основне котра управляє рух — згинання чи розгинання в тазостегновому суглобі опорною (махової) ноги — здійснюється у фронтальній площині. З іншого боку, даний механізм тісно пов’язані з управляючими рухами двох описаних раніше. Це сполучення необхідне збереження відхиленого становища тулуба перед постановкою ноги цього разу місце відштовхування.

.

Рис. 2. Циклограмма чотирьох кроків розбігу і відштовхування (складена за результатами кінозйомки 100 к/с; номери поз відповідають номерам кадрів на кіноплівці).

Итак, твердження, що до отталкиванию в стрибку «фосбері-флоп «не не потребує спеціальної перебудови руху, не так. Розбіг кваліфікованого спортсмена відрізняється передусім ефективним виконанням підготовчих механізмів, не що перешкоджають придбання високу швидкість руху перед відштовхуванням.

Внешне складається враження, що спрямування розбігу виконується вільно, невимушено і видимої підготовки до поштовху. Індивідуальні особливості техніки виявляється у різноманітному поєднанні представлених механізмів.

Отталкивание. Відштовхування (рис. 3) здійснюється дальньої від планки ногою з відривом 70 -110 див від вертикальної проекції планки на грунт. Досягнення максимально високого злету спортсмену необхідно по дорозі вертикального переміщення ОЦМ тіла при відштовхуванні проявити найбільшу потужність.

По даним різних досліджень, величина максимального вертикального переміщення ОЦМ тіла (шлях розгону) стрибунів заввишки способом «фосбері-флоп «сягає 35 — 48 див. Шляхом механічного моделювання нами встановлено, що завдяки всім суставным рухам видалення ОЦМ тіла від точки опори становить 16 — 25 див.

Следовательно, близько 50% вертикального переміщення тіла при відштовхуванні відбувається поза рахунок кінетичної енергії розбігу. Швидкість переміщення ОЦМ тіла спортсмена у цьому шляху змінюється нерівномірно. Зі збільшенням швидкості переміщення ОЦМ тіла вгору зменшується здатність рухового апарату до прискорення у тому ж напрямі. У час постановки ноги цього разу місце відштовхування кут між вертикаллю і лінією, що з'єднує місце постановки толчковой ноги з ОЦМ спортсмена, близький до 30 — 40°. Завдяки такому взаємодії спираючись напрям руху ОЦМ тіла спортсмена змінюється. Уявімо, що тіло спортсмена у цей момент застигло, стало абсолютно твердим і взаємодіє зі той самий твердої опорою. І тут вертикальна складова швидкості вильоту тіла буде набагато нижчі тієї швидкості, яку досягають спортсмени за умов. Наприклад, щоб досягти вертикальної швидкості вильоту 4,7 м/с (вона доступна спортсменам екстра-класу), необхідно, щоб швидкість тіла перед відштовхуванням була 11 м/с, що поки нереально. З іншого боку, абсолютно жорсткий або дуже жорсткий удар дуже небезпечна організму спортсмена. У цьому на швидкостях розбігу вище 7 м/с тіло буде відриватися від опори практично миттєво та точка вильоту ОЦМ тіла перебуватиме в розквіті 0,8−0,9 м (за умов 1,2 — 1,3 м), що також призведе до їх зниження результатів на 40 — 50 див. Щоб успішно виконати відштовхування, абсолютно жорсткий контакт не годиться. Не можна домогтися якісного відштовхування, не виконуючи ніякого руху при взаємодії з опорою.

Механизм використання горизонтальній швидкості розбігу збільшення висоти стрибка полягає в двох закономірності механіки: перекладі поступального руху під обертальне і рекуперативном 1 гальмуванні. Управляючі руху подібні з управляючими рухами механізму просування без вертикальних коливань в фазі передній опори кроку. Тут важливий характер роботи м’язових груп у зв’язку з різноманітними цільовими установками. Шлях гальмування спортсмена забезпечується переміщення центру тиску опору з п’яти на передню частина стопи; активним переміщенням махових ланок стосовно іншим частинам тіла; згинанням в гомілковостопному, колінному і тазостегновому суглобах опорною ноги.

Важную роль цьому гальмуванні грають м’язові групи, обслуговуючі гомілковостопний суглоб. Развиваемое у яких напруга забезпечує виникнення гальмуючого зовнішнього моменту сил щодо гомілки. На рис. 3 гомілка загальмовується повністю через 0,15 — 0,18 з від початку контакту спираючись (кадр 9). До цього моменту рух махових ланок сприяє збільшення імпульсу сили реакції опори в вертикальному напрямі. Рекуперативное гальмування забезпечує до моменту, отображенному на кадрі 9 рис. 3, максимальне напруга всіх м’язових груп, що у подальше переміщення ОЦМ тіла вгору, оптимальні кутові значення відповідних суглобах для даного переміщення. Скорочення часу рекуперативного гальмування призводить до значного зростання потужності відштовхування.

Чем швидше настане момент утримання пози, тим менше будуть втрати енергії при переході від поступального руху до обертальному. Скорочення часу рекуперативного гальмування обмежена функціональними можливостями організму спортсмена і можуть призвести немає рекуперації, а до розвіювання енергії. М’язи стрибуна, не витримавши що виникли перевантажень, розтягнуться, не запасаючи у своїй потенційної енергії м’язового напруги. При надмірних перевантаженнях можуть виникнути розриви м’язових волокон. На момент закінчення рекуперативных процесів в відштовхуванні прискорення ОЦМ тіла, спрямоване вверх-вперед, має максимальні значения.

.

Рис. 3. Послідовне зміна поз і під час відштовхування (кожне наступне зображення відповідає зміни пози за 0,01 с) Таким чином, рекуперация і амортизація відбивають відповідно внутрішню й зовнішню боку процесу встановлення повного контакту спираючись (далі - фаза контакту, чи контактна фаза). Не відрізняючись за зовнішніми характеристикам (величинам, швидкостям і ускорениям змін кутів в суглобах), два варіанта виконання фази контакту може мати розбіжності в внутрішньому змісті, ступеня рекуперації кінетичної енергії двигающегося тіла в енергію пружною деформації м’язів. Це з важливих відмінностей у досліджуваному механізмі рухів висококваліфікованих спортсменів і новачків. З погляду механіки можна виділити три типу встановлення контакту спираючись: пружний, пластичний, твердий. Залежно від своїх поєднання виділяють чотири типи: стопорящий, жимовой, ударний, реактивно-маховый. Відразу після встановлення повного контакту з опорою тіло спортсмена перетворюється на активне обертання щодо точки контакту спираючись. Відбувається хіба що кидок тіла в зміненому внаслідок встановленого контакту напрямі.

Все суглобні руху, які ведуть видалення ОЦМ тіла від опори, визначимо як другий механізм відштовхування. Зазначимо на характер зміни кута в колінному суглобі опорною ноги по закінченні фази контакту (див. рис. 3, кадри 9 -17). Опорне ланка (стопа, гомілка) зупинилося у просторі. Верхнє ланка (все частини тіла, розташовані вище колінного суглоба толчковой ноги) активно повертається вперед. Такий характер зміни орієнтації тіла у просторі можлива лише за наявності обертання всього тіла щодо точки контакту через стопу спираючись вперед. Якби це обертання не було, гомілка змінила б орієнтацію у просторі, зробивши противонаправленный поворот стосовно горішнього ланці. Розмір цього повороту більш ніж 2,5 разу перевищила б величину повороту верхньої ланки.

С зростанням кваліфікації спортсменів значно підвищується потужність відштовхування. Це виявляється, зокрема, в поєднанні окремих рухів у часі.

В ролі третьої механізму, реалізованого в відштовхуванні, виділимо дії, створені задля організацію обертання щодо ОЦМ тіла в політної фазі стрибка. У попередніх розділах ми визначили, як в стрибку в висоту способом «фосбері-флоп ». Зараз докладніше зупинимося на управляючих рухах і елементах динамічної постави.

В момент постановки ноги цього разу місце відштовхування тіло спортсмена скручено щодо подовжньої осі. Сагиттальная площину верхню частину тіла, і толчковой ноги перетинається із вертикальною площиною, у якій рухається. ОЦМ тіла перебуває з точки 40−60°, а сагиттальная площину середині тіла, і махової ноги з нею.

В відштовхуванні спортсмен повертає сагиттальную площину таза і махової ноги те щоб вони перетиналися із вертикальною площиною руху ОЦМ тіла (кут 40 — 60°). Це здійснюється ротацією в тазостегновому суглобі толчковой ноги і суглобах поперекового відділу хребетного стовпа (див. рис. 3). З огляду на ротації відбувається активне початок махового руху. Що Виникає обертальний момент щодо подовжньої осі тіла до кінця фази загальмовується з допомогою махових рухів. У фазі відштовхування основну управляючу функцію в організації обертання в сагиттальной площині виконують тазостегновий і колінний суглоби опорною ноги. Анатомічні особливості будівлі забезпечують противонаправленность рухів у цих суглобах. У цьому якщо разгибании тазостегнового суглоба обертання всього тіла щодо осі, що проходить через ОЦМ тіла, спрямоване тому, то, при разгибании в колінному суглобі - вперед. Регулюючи рухову активність у тих суглобах, людина управляє величиною і напрямом обертального моменту у сагиттальной площині тіла. У стрибку в висоту способом «фосбері-флоп «переважає розгинання в тазостегновому суглобі і грудному відділі хребетного стовпа. Махові руху, розгинання в гомілковостопному суглобі толчковой ноги, момент сили тяжкості також сприяють підвищенню швидкості обертання у сагиттальной площині. Так утворюється обертання, яку ми бачимо в стрибку через планку.

В зв’язку з високою ступенем рухливості махових ланок вони крім спільної всіх ланок функції в відштовхуванні (збільшення імпульсу сили реакції опори) виконують коригувальну функцію. Причому у потрібному напрямі, у певний час передається частина руху, яким мало махове ланка, і тіло змінює орієнтацію.

Полет. У польоті спортсмен з допомогою різних рухів може змінювати позу, контролюючи становище планки, уповільнювати чи прискорювати обертання щодо одній з осей тіла, видаляючи від нього чи наближаючи до неї частини тіла. Технічні складності, які під час подоланні планки, зазвичай, слідство не так організованих дій поштовху. Політна фаза може бути дзеркалом, в якому відбиваються все особливості механізму відштовхування спортсмена. У ролі елементів динамічної постави тут слід виділити утримання максимально разогнутого положення у тазостегнових суглобах при зігнутих з точки 90° в колінних суглобах ногах і прямому становищі голови. Зустрічаються варіанти, коли хребетний стовп прогнут чи, навпаки, зігнуть. Управляючі руху — згинання в тазостегнових суглобах і позвоночном стовпі і випрямлення ніг в колінних суглобах — виконуються після проходження ОЦМ тіла верхньої точки траєкторії польоту.

Приземление. Спортсмен приземляється горілиць чи лопатки. Основне завдання при приземленні - пом’якшити удар (поролонові мати полегшують його виконання). У процесі гальмування відбувається згинання переважають у всіх відділах хребетного стовпа, тазостегнових, колінних суглобах. Характер роботи м’язових груп — поступається.

1 Другу частина відштовхування може бути фазою реалізації (реалізаційною фазою) умов, виниклих внаслідок встановленого контакту з опорой.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.