Биомеханические характеристики тела человека и его движений

Федеральное агентство по образованию  РФ

Тольяттинский государственный университет

Заочное отделение

Факультет физической культуры и спорта

Кафедра «Адаптивная физическая культура»

КОНТРОЛЬНАЯ   РАБОТА

По предмету «Биомеханика»

По теме: «БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЛА     ЧЕЛОВЕКА И ЕГО ДВИЖЕНИЙ»

Студента группы АФКз - 201

Долгова А.А.

Преподаватель: Джалилов А.А.

Оценка:

Регистрационный номер_________ дата ______________________

Тольятти 2012

Введение

1 . Биомеханические характеристики как понятие

2 . Кинематические характеристики

3 . Динамические характеристики

4 . Распределение масс частей тела

Заключение

Литература

Введение

Движения частей тела человека представляют собою перемещения в пространстве и времени, которые выполняются во многих суставах одновременно и последовательно. Движения в суставах по своей форме и характеру очень разнообразны, они зависят от действия множества приложенных сил. Все движения закономерно объединены в целостные организованные действия, которыми человек управляет при помощи мышц. Учитывая сложность движений человека, в биомеханике исследуют и механическую, и биологическую их стороны, причем обязательно в тесной взаимосвязи.

Поскольку человек выполняет всегда осмысленные действия, его интересует, как можно достичь цели, насколько хорошо и легко это получается в данных условиях. Для того чтобы результат движения был лучше, и достичь его было бы легче, человек сознательно учитывает и использует условия, в которых осуществляется движение. Кроме того, он учится более совершенно выполнять движения. Биомеханика человека учитывает эти его способности, чем существенно отличается от биомеханики животных.

Таким образом, биомеханика человека изучает, какой способ и какие условия выполнения действий лучше и как овладеть ими. Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели. Всякое изучение движений, в конечном счете, направлено на то, чтобы помочь лучше выполнять их. Прежде, чем приступить к разработке лучших способов действий, необходимо оценить уже существующие. Отсюда вытекает общая задача биомеханики, сводящаяся к оценке эффективности способов выполнения изучаемого движения. Биомеханика исследует, каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести рабочее применение. Рабочий эффект измеряется тем, как используется затраченная энергия. Для этого определяют, какие силы совершают полезную работу, каковы они по происхождению, когда и где приложены. То же самое должно быть известно о силах, которые производят вредную работу, снижающую эффективность полезных сил. Такое изучение дает возможность сделать выводы о том, как повысить эффективность действия. При решении общей задачи биомеханики возникают многочисленные частные задачи, не только предусматривающие непосредственную оценку эффективности, но и вытекающие из общей задачи и ей подчиненные.

1 . Биомеханические характеристики как понятие

Наблюдая движения человека, можно заметить, что мно­гие их особенности все время изменяются. Изменяется поло­жение звеньев тела, скорости движения и многое другое. Осо­бенности (или признаки) движения позволяют разделить слож­ное движение на составные части, заметить, как они влияют одна на другую, как помогают достичь цели. Для этого и изу­чают характеристики движений человека.

Характеристики движений человека - это те особен­ности, или признаки, по которым движения различаются меж­ду собой.

Различают качественные и количественные характеристики.

Качественные характеристики - характеристики, описы­ваемые только словами и не имеющие точной количественной меры (например: напряженно, свободно, плавно, мягко и др.).

Количественные характеристики - характеристики, которые измеряют или вычисляют, они имеют количествен­ную меру.

Педагогу при проведении урока нечем и некогда изме­рять и регистрировать количественные характеристики. Ему приходится пользоваться качественными характеристиками, он проводит качественный биомеханический анализ движе­ний каждого ученика.

Изучая движения с помощью измерительной и записыва­ющей аппаратуры, получают количественные характеристи­ки. Их обрабатывают, проводят вычисления для количествен­ного биомеханического анализа. Конечно, затем должен сле­довать и качественный анализ, чтобы понять законы движения и использовать их в физическом воспитании. Хорошо владея навыками количественного анализа, в повседневной практи­ческой работе можно с успехом пользоваться только каче­ственным анализом.

Вся сложность взаимосвязи характеристик, используемых для изучения движений человека, отражена в схеме.

Из нее видно, что наиболее важными являются те из них, которые характеризуют изменения положения тела и движе­ния. К ним относятся кинематические и динамические ха­рактеристики. При этом следует отметить тот факт, что дви­жения человека и предметов, перемещаемых им, можно заме­тить и измерить, только сравнивая их положения с положением выбранного для сравнения тела (тело отсчета) . Поэтому все движения человека в биомеханике рассматриваются как от­носительные .

Движение выражается в изменении с течением времени взаимного положения тел. Его можно наблюдать и отсчиты­вать только относительно других реальных тел (например, при прыжках в длину - относительно бруска) или условных (например, в старте яхт - относительно линии створа).

В зависимости от условий задачи, стоящей при изучении двигательного действия, выбирается та или иная система от­счета. Принято выделять:

-   инерциальную систему отсчета   (Земля, дорожка, лыж­ня)   - движения их в данной системе незаметны при измере­ниях,   т.е. изменениями скорости, ускорениями при решении данной задачи можно пренебречь;

-   неинерциальная система отсчета - движущееся тело (скользящая лыжа, раскачивающиеся кольца), движение ко­торого происходит с заметным ускорением, существенно вли­яющим на отсчет расстояния;

-   соматическая система отсчета (тело человека) - движе­ние звеньев рассматривается относительно туловища.

2 . Кинематические характеристики

Наблюдая сам факт движений, их внешнюю картину, раз­личают пространственную форму (рисунок, узор) движений и их характер (изменение во времени - быстрее, чаще и т.п.).

Количественные характеристики, раскрывающие форму и характер движений, называются кинематическими. Они описывают движения в пространстве и во времени. Соответственно различают характеристики:

-   пространственные;

-   временные;

-   пространственно-временные.

Пространственные характеристики позволяют опре­делить, каково исходное и конечное положения при движении (координата), какова между ними разница, насколько они из­менились (перемещение) и через какие промежуточные поло­жения выполнялось движение (траектория), т.е. простран­ственные характеристики в целом определяют пространствен­ную форму движений человека.

Координата точки — это пространственная мера мес­тоположения точки относительно системы отсчета.

С точки зрения механики описать движение - это значит определить положение в любой момент времени, определить координаты опознавательных точек тела, по которым изуча­ют ход движения в пространстве.

По координатам определяют, где находится изучаемая точка относительно начала отсчета, измеряя ее линейные ко­ординаты. Положение точки на линии, определяет одна коор­дината, на плоскости - две, в пространстве - три.

Изучая движение нужно определить:

1) начальное поло­жение, из которого движение начинается;

2) конечное поло­жение, в котором движение заканчивается;

3) ряд мгновен­ных промежуточных положений, которые принимает тело при выполнении движения.

Перемещение точки - это пространственная мера из­менения местоположения точки в данной системе отсчета.

Перемещение - величина векторная. Она характеризует­ся численным значением (модулем) и направлением, т.е. оп­ределяет размах и направление движения. Если после движе­ния точка вернулась в исходное положение, перемещение рав­но нулю. Таким образом, перемещение есть не само движение, а лишь его окончательный результат - расстояние по прямой и направление от исходного до конечного положения.

Перемещение (линейное, в поступательном движении) из­меряется разностью координат в моменты начала и оконча­ния движения.

Перемещение тела при вращательном движении измеря­ется углом поворота - разностью угловых координат в одной и той же системе отсчета расстояний.

Траектория точки - это пространственная мера дви­жения (воображаемый след движения точки). Траекторию определяют, устанавливая ее длину, кривизну и ориентацию в пространстве.

Пространственный рисунок движения точки дает ее тра­ектория. Длина траектории показывает, каков путь точки.

Путь точки в прямолинейном движении равен расстоя­нию от исходного до конечного положения.

При криволинейном движении путь точки равен ариф­метической сумме модулей ее элементарных перемещений.

Кривизна траектории показывает, какова форма движе­ния в пространстве. Чтобы определить кривизну траектории, измеряют радиус кривизны. Если траектория является дугой окружности, радиус кривизны постоянный. С увеличением кривизны ее радиус уменьшается, и, наоборот, с уменьшением кривизны, радиус увеличивается.

Ориентация траектории в пространстве при одной и той же ее форме может быть разная. Ориентацию определяют для прямолинейной траектории по координатам точек на­чального и конечного положений; для криволинейной траек­тории - по координатам этих двух точек и третьей точки, не лежащей с ними на одной прямой линии.

В совокупности ориентация, длина и кривизна траекто­рии позволяют определить направление, размах и форму дви­жения точки, а также начальное положение, конечное и все промежуточные.

Временные характеристики раскрывают движения во времени: когда оно началось и закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выпол­нялось движение (темп), как движения были построены во времени (ритм). Вместе с пространственно-временными харак­теристиками они определяют характер движений человека.

Момент времени — это временная мера положения точ­ки тела и системы, определяемая промежутком времени до него от начала отсчета.

Момент времени определяют не только для начала и окон­чания движения,   но и для других важных мгновенных положений. В первую очередь это моменты существенного изме­нения движения: заканчивается одна часть (фаза) движения и начинается следующая (например: отрыв стопы от опоры в беге — это момент окончания фазы отталкивания и начало фазы полета). По моментам времени определяют длитель­ность движения.

Длительность движения - это его временная мера, ко­торая измеряется разностью моментов времени окончания и начала движения.

Длительность движения представляет собой количество времени, прошедшее между двумя ограничивающими его мо­ментами времени. Сами моменты (как границы между двумя смежными промежутками времени) длительности не имеют. Ясно, что измеряя длительность, пользуются одной и той же системой отсчета времени. Узнав путь точки и длительность ее движения, можно определить ее скорость. Зная длитель­ность движений, определяют также их темп и ритм.

Темп движений — это временная мера повторности дви­жений. Он измеряется количеством движений, повторяющихся в единицу времени (частота движений).

Темп - величина, обратная длительности движений. Чем больше длительность каждого движения, тем меньше темп, и наоборот. В циклических движениях темп может служить показателем совершенства техники.

Ритм движений - это временная мера соотношения час­тей движений. Он определяется по соотношению промежутков времени, затраченного на соответствующие части движения.

Ритм определяют как соотношение двух периодов времени (например: опоры и полета в беге) или длительности двух фаз периода (например: фазы амортизации и фазы отталкивания в опорном периоде). Можно говорить и о ритме ряда фаз (напри­мер: соотношение длительностей пяти фаз скользящего шага в лыжном ходе).   Ритм бывает постоянным и переменным.

Пространственно-временные характеристики определя­ют, как изменяются положения и движения человека во времени.

Скорость точки — это пространственно-временная мера движения. Она определяет быстроту изменения положения точки в пространстве с изменением времени.

В поступательном движении скорость измеряется отно­шением пройденного пути (с учетом его направления) к затра­ченному времени; во вращательном движении - отношением угла поворота ко времени, за которое произошло вращение.

Ускорение точки - это пространственно-временная мера изменения движения, которая характеризует быстро­ту изменения скорости по величине и направлению.

Ускорение измеряется отношением изменения скорости (угловой скорости) к затраченному на него времени.

Различают ускорения точки: а) положительное, имеющее одинаковое направление со скоростью, - скорость возрастает; б) отрицательное, имеющее направление, противоположное направлению скорости, - скорость убывает; в) нормальная -скорость прежняя, изменяется направление.

3 . Динамические характеристики

Все движения человека и движимых им тел под действи­ем сил изменяются по величине и направлению скорости. Чтобы раскрыть механизм движений (причины их возник­новения и ход их изменения), исследуют динамические харак­теристики. К ним относятся инерционные характеристики (особенности самих движущихся тел), силовые (особенности взаимодействия тел) и энергетические (состояния и измене­ния работоспособности, биомеханических систем).

Инерционные характеристики раскрывают, каковы особенности тела человека и движимых им тел в их взаимо­действиях. От инерционных характеристик зависит сохране­ние и изменение скорости.

Все физические тела обладают свойством инертности (или инерции), которое проявляется в сохранении движения, а так­же в особенностях изменения его под действием сил.