Исследование физического упражнения «отталкивание в прыжке в высоту способом Фосбери - флоп»

2

Введение

    Прыжок в  высоту - один из наиболее популярных видов легкой атлетики и за свое более столетнее существование как спортивное упражнение достиг высокого уровня развития.

     Неуклонный рост спортивных результатов, растущая конкуренция на международной арене привели к поиску новых, более рациональных, технических форм прыжка, средств и методов тренировки. Особенно большие изменения происходили в технике прыжка.

     В настоящее время основой для достижения высоких спортивных результатов в прыжках в высоту является эффектная спортивная техника. 

     Технику прыжка в высоту следует понимать как систему движения, направленную на рациональную организацию взаимодействия внутренних и внешних сил (активных, упругих, реактивных и инерционных) с целью наиболее полного и эффективного использования двигательных возможностей спортсмена для достижения наиболее высоко спортивного результата. Чем совершеннее техника прыжка в высоту, тем в большей мере прыгун использует инерционные силы разбега и перемещение маховых звеньев тела, реактивные силы взаимодействия с опорой и энергию упругой деформации растяжения, участвующих в отталкивании предварительно напряженных мышц, для проявления в отталкивании усилий максимальной мощности, обеспечивающих высокую начальную скорость и оптимальный угол вылета, определяющих в конечном счете конечную высоту вылета общего центра тяжести тела спортсмена.

     В свою очередь, чем в большей степени при переходе через планку будет реализована достигнутая высота взлета, тем более высокий спортивный результат сможет показать спортсмен. 

    Целевым назначением спортивной техники в прыжках в высоту является достижение максимально высокого, индивидуального для каждого прыгуна спортивного результата.

    Достижение этой цели связано с решением двух основных задач: 1. Максимально использовать скорость разбега, реактивные, инерционные, упругие и активные силы в отталкивании для достижения максимальной высоты взлета; 2. Эффективно реализовать достигнутую высоту взлета при переходе через планку. При анализе спортивной техники возникает необходимость условно расчленить целостное упражнение на основные фазы, рассматривая при этом их значение и целесообразность в последовательной зависимости. Выделяют четыре основных фазы: разбег, отталкивание, полет и приземление. В данной работе я подробно рассмотрю фазу отталкивания в прыжке способом «Фосбери- флоп». В толчке необходимо сообщить телу максимальную скорость вылета, создать оптимальный угол вылета и обеспечить оптимальное положение прыгуна для эффективного перехода планки.

 

 

3

   Долгое время спортсмены использовали технику прыжка в высоту способом «перекидной». Появлению нового стиля способствовало применение новых мягких материалов (поролоновых матов) для места приземления. И несмотря на это, почти десятилетие понадобилось, чтобы новый стиль добился своего преимущества. Многие биомеханические исследования этих двух стилей в конце концов отдали предпочтение новому современному стилю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

    1. Исследование  содержания и воздействия упражнения.

    1.1. Последовательность и сочетание движений при отталкивании в прыжке «Фосбери- флоп»

    Отталкивание от опоры в прыжках совершается за счет выпрямления толчковой ноги, маховых движений рук и туловища. Задача отталкивания - обеспечить максимальную величину вектора начальной скорости ОЦМ и оптимальное ее направление. После отталкивания, в полете, тело спортсмена всегда совершает движения вокруг осей. Поэтому в задачи отталкивания входит также и начало управления этими движениями.

    С момента постановки ноги на опору начинается амортизация - подседание на толчковой ноге. Мышцы-антагонисты растягиваются и напрягаются, углы в суставах становятся близкими к рациональным для начала отталкивания. ОЦМ тела приходит в исходное положение для начала ускорения отталкивания (удлинение пути ускорения ОЦМ). Пока происходит амортизация (сгибание ноги в коленном суставе) и место опоры находится еще впереди ОЦМ, спортсмен, активно разгибая толчковую ногу в тазобедренном суставе, уже активно помогает продвижению тела вперед (активный перекат).

    В течение амортизации горизонтальная скорость ОЦМ снижается, во время отталкивания создается вертикальная скорость ОЦМ. К моменту отрыва ноги от опоры обеспечивается необходимый угол вылета ОЦМ.

    Выпрямление толчковой ноги и маховые движения, создавая ускорения звеньев тела вверх и вперед, вызывают их силы инерции, направленные вниз и назад. Последние вместе с силой тяжести обусловливают динамический вес - силу действия на опору и вызывают соответствующую реакцию опоры. Отталкивание вперед происходит только в последние сотые доли секунды; основные усилия прыгуна направлены на отталкивание вверх, чтобы получить необходимый для прыжка больший угол вылета ОЦМ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

    1.2. Фазовый состав упражнения и анализ двигательных действий.

    В отталкивании выделяют две подфазы: перевод кинетической энергии разбега в энергию упругой деформации мышц и собственно отталкивание. Их условная граница - момент наибольшего сгибания в суставах тела.

    Отталкивание осуществляется дальней от планки ногой на расстоянии 70 -110 см от вертикальной проекции планки на грунт. Для достижения максимально высокого взлета спортсмену необходимо на пути вертикального перемещения ОЦМ тела при отталкивании проявить наибольшую мощность.

    По данным различных исследований, величина максимального вертикального перемещения ОЦМ тела (путь разгона) у прыгунов в высоту способом "фосбери- флоп" достигает 35 - 48 см. Путем механического моделирования нами установлено, что благодаря всем суставным движениям удаление ОЦМ тела от точки опоры составляет 16 - 25 см.

    Следовательно, около 50% вертикального перемещения тела при отталкивании происходит за счет кинетической энергии разбега. Скорость перемещения ОЦМ тела спортсмена на этом пути изменяется неравномерно. С увеличением скорости перемещения ОЦМ тела вверх уменьшается способность двигательного аппарата к ускорению в этом же направлении. В момент постановки ноги на место отталкивания угол между вертикалью и линией, соединяющей место постановки толчковой ноги с ОЦМ спортсмена, близок к 30 - 40°. Благодаря такому взаимодействию с опорой направление движения ОЦМ тела спортсмена меняется. Представим, что тело спортсмена в этот момент застыло, стало абсолютно твердым и взаимодействует с такой же твердой опорой. В этом случае вертикальная составляющая скорости вылета тела будет намного ниже той скорости, какую достигают спортсмены в реальных условиях. Например, для того чтобы достигнуть вертикальной скорости вылета 4,7 м/с (она доступна спортсменам экстра-класса), необходимо, чтобы скорость тела перед отталкиванием была 11 м/с, что пока нереально. Кроме того, абсолютно жесткий или очень жесткий удар опасен для организма спортсмена. При этом на скоростях разбега выше 7 м/с тело будет отрываться от опоры практически мгновенно и точка вылета ОЦМ тела будет находиться на высоте 0,8-0,9 м (в реальных условиях 1,2 - 1,3 м), что также приведет к снижению результатов на 40 - 50 см. Чтобы успешно выполнить отталкивание, абсолютно жесткий контакт не годится. Нельзя добиться качественного отталкивания, не выполняя никаких движений при взаимодействии с опорой.

    Механизм использования горизонтальной скорости разбега для увеличения высоты прыжка основывается на двух закономерностях механики: переводе поступательного движения во вращательное и рекуперативном торможении. Управляющие движения сходны с управляющими движениями механизма продвижения без вертикальных колебаний в фазе передней опоры шага. Здесь важен характер работы мышечных групп в связи с различными целевыми установками. Путь торможения спортсмена обеспечивается перемещение центра давления на опору с пятки на переднюю часть стопы;

6

активным перемещением маховых звеньев по отношению  к другим частям тела; сгибанием  в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах опорной ноги.

    Важную роль в этом торможении играют мышечные группы, обслуживающие голеностопный сустав. Развиваемое в них напряжение обеспечивает возникновение тормозящего внешнего момента сил относительно голени. На рисунке голень затормаживается полностью через 0,15 - 0,18 с после начала контакта с опорой (кадр 9). К этому моменту движение маховых звеньев способствует увеличению импульса силы реакции опоры в вертикальном направлении. Рекуперативное торможение обеспечивает к моменту, отображенному на кадре 9, максимальное напряжение всех мышечных групп, участвующих в дальнейшем перемещении ОЦМ тела вверх, оптимальные угловые значения в соответствующих суставах для данного перемещения. Сокращение времени рекуперативного торможения приводит к значительному росту мощности отталкивания.

    Чем быстрее наступит момент удержания позы, тем меньше будут потери энергии при переходе от поступательного движения к вращательному. Сокращение времени рекуперативного торможения ограничено функциональными возможностями организма спортсмена и может привести не к рекуперации, а к рассеиванию энергии. Мышцы прыгуна, не выдержав возникших перегрузок, растянутся, не запасая при этом потенциальной энергии мышечного напряжения. При чрезмерных перегрузках могут возникнуть разрывы мышечных волокон. К моменту окончания рекуперативных процессов в отталкивании ускорение ОЦМ тела, направленное вверх-вперед, имеет максимальные значения.

 

 

 Последовательное  изменение поз при выполнении  отталкивания (каждое последующее изображение соответствует изменению позы за 0,01 с).

7

    Таким образом, рекуперация и амортизация отражают соответственно внутреннюю и внешнюю стороны процесса установления полного контакта с опорой (далее - фаза контакта, или контактная фаза). Не отличаясь по внешним характеристикам (величинам, скоростям и ускорениям изменений углов в суставах), два варианта выполнения фазы контакта могут иметь различия во внутреннем содержании, степени рекуперации кинетической энергии двигающегося тела в энергию упругой деформации мышц. Это одно из важных различий в исследуемом механизме движений высококвалифицированных спортсменов и новичков. С точки зрения механики можно выделить три типа установления контакта с опорой: упругий, пластичный, твердый. В зависимости от их сочетания выделяют четыре типа: стопорящий, жимовой, ударный, реактивно-маховый. Сразу же после установления полного контакта с опорой тело спортсмена переходит в активное вращение относительно точки контакта с опорой. Происходит как бы бросок тела в измененном в результате установившегося контакта направлении.

    Все суставные движения, ведущие к удалению ОЦМ тела от опоры, определим как второй механизм отталкивания. Обратим внимание на характер изменения угла в коленном суставе опорной ноги после окончания фазы контакта (см. рис. 3, кадры 9 -17). Опорное звено (стопа, голень) остановилось в пространстве. Верхнее звено (все части тела, расположенные выше коленного сустава толчковой ноги) активно поворачивается вперед. Такой характер изменения ориентации тела в пространстве возможен только при наличии вращения всего тела относительно точки контакта через стопу с опорой вперед. Если бы это вращение отсутствовало, голень изменила бы ориентацию в пространстве, совершив противонаправленный поворот по отношению к верхнему звену. Величина этого поворота более чем в 2,5 раза превысила бы величину поворота верхнего звена.

    С ростом квалификации спортсменов значительно повышается мощность отталкивания. Это выражается, в частности, в совмещении отдельных движений во времени.

    В качестве третьего механизма, реализуемого в отталкивании, выделим действия, направленные на организацию вращения относительно ОЦМ тела в полетной фазе прыжка. В предшествующих разделах мы определили, как это происходит в прыжке в высоту способом "фосбери-флоп". Сейчас подробнее остановимся на управляющих движениях и элементах динамической осанки.

    В момент постановки ноги на место отталкивания тело спортсмена скручено относительно продольной оси. Сагиттальная плоскость верхней части тела и толчковой ноги пересекается с вертикальной плоскостью, в которой движется. ОЦМ тела находится под углом 40-60°, а сагиттальная плоскость средней части тела и маховой ноги совпадает с ней.

    В отталкивании спортсмен поворачивает сагиттальную плоскость таза и маховой ноги так, чтобы они пересекались с вертикальной плоскостью движения ОЦМ тела (угол 40 - 60°). Это осуществляется ротацией в

8

тазобедренном суставе  толчковой ноги и суставах поясничного  отдела позвоночного столба (см. рис. 3). На фоне ротации происходит активное начало махового движения. Возникающий вращательный момент относительно продольной оси тела к концу фазы затормаживается при помощи маховых движений. В фазе отталкивания основную управляющую функцию в организации вращения в сагиттальной плоскости выполняют тазобедренный и коленный суставы опорной ноги. Анатомические особенности строения обеспечивают противонаправленность движений в этих суставах. При этом если при разгибании тазобедренного сустава вращение всего тела относительно оси, проходящей через ОЦМ тела, направлено назад, то при разгибании в коленном суставе - вперед. Регулируя двигательную активность в этих суставах, человек управляет величиной и направлением вращательного момента в сагиттальной плоскости тела. В прыжке в высоту способом "фосбери-флоп" преобладает разгибание в тазобедренном суставе и грудном отделе позвоночного столба. Маховые движения, разгибание в голеностопном суставе толчковой ноги, момент силы тяжести также способствуют повышению скорости вращения назад в сагиттальной плоскости. Так образуется вращение, которое мы видим в прыжке через планку.