ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.12.2021
Просмотров: 430
Скачиваний: 2
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
20
допомагають розвитку саме цих м’язів і їхньої координації. Залежно
від того, яка частина усієї м’язової маси тіла задіяна, розрізняють:
глобальну м’язову роботу (більш за
2
/з), регіонарну (від ⅓ до
2
/з),
локальну (менш ⅓). Так, спортсмени-бігуни, гребці, лижники виконують
глобальну м’язову роботу. До регіонарної відноситься, наприклад, м’язова
робота, що виконується при деяких загальнорозвиваючих гімнастичних
вправах (підтягування на перекладинах, піднімання ніг і верхньої частини
тулуба тощо).
Рис. 1.2.1.
Фазовий склад ударної дії у тенісі (за Л. С. Зайцевою)
А
– хронограма;
Б
– тензометрична відмітка удару,
I
– фаза руху назад
для замахування;
II
– фаза прискореного руху ракетки вперед;
III
– фаза взаємодії ракетки з м’ячем;
IV
– фаза затриманого руху
ракетки вперед;
V
– фаза повернення ракетки в початкове положення
Реєструючи електричну активність м’язів, можна отримати інформацію
про те, які саме м’язи задіяні в кожній вправі (
метод електроміографії
).
Чим інтенсивніше працює м’яз, тим вищою є його електрична активність і
тим більшою є амплітуда електроміограми. На рис. 1.2.2 показано місця
накладання електродів при запису електроміограми, а на рис. 1.2.3 –
приклад графічного зображення топографії працюючих м’язів.
Різні рухи відрізняються один від одного за кінематикою (зовнішньою
картиною) і динамікою (характером силових взаємодій). Так само і
електроміографічний портрет рухів є неоднаковим для різних вправ.
Але, як писав Р. Персон, «навіть дуже складні рухи, якщо вони є
достатньо автоматизованими (наприклад, ходьба або інші локомоції,
побутові, професійні і спортивні рухи), мають більш-менш постійний
малюнок збудження м’язів не лише при повторенні руху однією
людиною, але і у різних людей» [26].
Основи біофізики і біомеханіки
21
Рис. 1.2.2.
Схематичне зображення м’язів тіла людини і місць
накладення електроміографічних електродів [16]
Рис. 1.2.3.
Граничні пози при підтягуванні на низькій перекладині –
м’язи-згиначі кисті; 2 – триголовий м’яз плеча; 3 – двоголовий м’яз
плеча; 4 – плечелучевий м’яз; 5 – великий грудний м’яз; 6 – широкий
м’яз спини; 7 – чотириголовий м’яз стегна; 8 – м’язи-розгиначі ступні;
9 – прямий м’яз голені
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
22
4.
Визначення енергетичних витрат і доцільності витрат енергії
працюючих м’язів.
Для цього реєструють енергетичні характеристики
(робота, потужність, енергія). Поряд з величинами енерговитрат важливою
є економічність, яка є тим вищою, чим є більшою є частка корисних
енерговитрат по відношенню до усієї витраченої енергії. Підраховано,
наприклад, що у бігунів вищої кваліфікації підвищення економічності
бігу на 20 % переміщує бігуна у списку кращих з 10-го на 1-е місце.
5.
З’ясування оптимальних рухових режимів (найкращої техніки
рухових дій і найкращої тактики рухової діяльності)
здійснюється на
заключному етапі біомеханічного аналізу рухової діяльності. Тут
оцінюється рівень відповідності варіантів техніки і тактики: реальної і
оптимальної.
Оптимальним
є найкращий варіант з усіх можливих. У спорті (а в
останній час і в оздоровчій фізкультурі та при фізичній реабілітації)
постійно здійснюється пошук оптимальних варіантів техніки і тактики,
а також з визначенням рівня відповідності оптимальному руховому
апарату того апарату, що реально спостерігається. Так вирішується
задача оптимізації рухової діяльності.
Оптимізацією
називають
вибір найкращого варіанту з числа можливих
.
Але для різних цілей є неоднаковими критерії оптимальності, тобто
показники, які використовуються для оцінки рівня досягнення цілі:
економічність, механічна продуктивність, точність, естетичність, ком-
фортабельність, безпечність.
Економічність
рухової діяльності є зворотно пропорційною енергії,
що витрачається на одиницю роботи, що виконується або метр
пройденого шляху.
Механічна продуктивність
є тим вищою, чим більший об’єм роботи
виконується за певний час або чим швидше виконується цей об’єм
роботи. Наприклад, у циклічних видах спорту механічна продуктивність
оцінюється часом подолання дистанції змагання, а в масовій фізичній
культурі – відстанню, яку людина може пройти, пробігти чи пропливти за
12 хвилин.
Точність
рухових дій має 2 два види: цільова точність і точність
виконання певної зовнішньої картини рухів. Цільова точність оцінюється
відхиленням точки попадання від центру мішені (наприклад, при
стрельбі), або відношенням кількості успішно виконаних рухових дій
до їх загальної кількості (ударів у боксі і в спортивних іграх тощо).
Естетичність
оцінюється близькістю кінематики (тобто зовнішньої
картини руху) до естетичного ідеалу – загальноприйнятому або прийнятому
в даному виді спорту.
Основи біофізики і біомеханіки
23
Комфортабельними
вважаються плавні рухи. Чим більше коливається
тіло при ходьбі, бігу тощо, тим нижча комфортабельність.
Безпечність
є тим вищою, чим меншою є ймовірність травми.
Усі кількісні характеристики рухів дозволяють на рівні вищого
системного аналізу будувати м о д е л і с и с т е м и р у х і в , за допо-
могою яких вивчають процеси управління рухами, ведуть пошук
оптимальних варіантів рухів. Таким чином, у сучасній біомеханіці
рухової діяльності гармонічно перетинаються ідеї і методи оптимізації
рухової діяльності, функціонального і системно-структурного підходів,
автоматизованого контролю за технічно-тактичною майстерністю,
моделювання техніки і тактики на ЕОМ. Але головною залишається
думка та праця науковця, який досліджує закономірності рухів, і
практиків, які використовують ці досягнення в навчальному,
тренувальному, реабілітаційному процесах.
Реєстрація кінематичних характеристик.
Просторові кінематичні
характеристики (координати, траєкторії) вимірюють безпосередньо або
в лінійних, або у кутових одиницях відліку.
1.
Для вимірювання кутів у суглобах використовують метод
електрогоніометрії
. Основна мета методики гоніометрії – реєстрація
змін величин міжланкових кутів у великих суглобах нижніх кінцівок
(для оцінки якості руху людини). При електрогоніометрії на осі суглобу
закріплюються дві гілки гоніографу; при їх наближені чи віддалені
змінюється електричний опір, а зміна струму фіксується гоніографом.
При використанні системи електрогоніографів отримують реєстрацію
одночасних змін ряду суглобних кутів у різних площинах.
2.
Фотореєстрація
використовується у вигляді однократних або
багатократних експозицій для реєстрації змін в окремих суглобах при
виконанні рухових дій.
3.
Кінореєстрація
використовується для фіксації змін у суглобах,
що відбуваються при рухах людини.
Реєстрація динамічних характеристик.
Інерційні характеристики
(маси, момент інерції) звичайно не реєструються, а визначається
розрахунковими методами. Застосовують експериментальні і аналітичні
методи визначення положення ЗЦТ. До експериментальних методів
відносять метод зважування людини на трикутниковій платформі, за
моделлю Абалакова, за шарнірною моделлю О. Фішера. Визначення
моменту інерції відбувається або через застосування спеціальних гойдалок,
або розрахунковим методом за даними маси тіла людини, моменту
інерції самої установки, періоду качань.
Силу дії людини визначають як при роботі груп м’язів одного або
декількох суглобів, так і при спільній роботі багатьох груп м’язів. Цим
займається
динамографія
(коли під дією прикладеної сили деформується
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
24
пружина, а показання передаються на індикатор). Для вимірювання
моментів сили ряду груп м’язів у суглобах застосовують метод
полідинамометрії
(тут застосовується принцип важелю: співвідношення
сил тяжіння груп м’язів до їх рівнодіючої є обернено пропорційним
відповідній довжині важелів). Для реєстрації сили відштовхування при
стрибках, ходьбі, бігу, боротьбі і багатьох видах спорту використовують
метод
електричної тензометрії
(який засновано на зміні електричних
властивостей датчиків, що наклеюються на частини знарядь штанги або
перекладини, весла, ручки тенісної ракетки).
Метод електроміографії
–
це метод реєстрації електричної активності збуджених м’язів. За
допомогою електроміограми можна визначити момент включення цієї
активності і тривалість активності. Крім того, з певним наближенням можна
оцінювати ступінь активності м’язу, тобто величину його напруги.
Застосування портативних підсилювачів біострумів дозволяє записувати
активність багатьох м’язів.
§ 1.3. МОДЕЛЮВАННЯ МЕХАНІЧНИХ ТА ФІЗИЧНИХ ЯВИЩ У
БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМАХ
М о д е л ь
– це спрощена копія (макет), якій притаманні усі
характерні властивості біологічної системи різного роду організації.
Для дослідження механічних властивостей тканин та органів людини
розроблено відповідні моделі: механічні моделі кісткової тканини,
суглобів, м’язів, тканин кровоносної системи, які відображують механічні
властивості цих біологічних об’єктів (поведінку на деформацію, пружність,
міцність, жорсткість тощо – див. главу 6).
При вивченні біомеханічних властивостей опорно-рухового апарату
складають механічну модель, яка в цілому відображає роботу опорно-
рухового апарату при здійсненні ним рухової діяльності. Відомі моделі
Фішера, Абрамова та інших.
Дослідження системи кровообігу людину в серцево-судинній системі
не можливо без створення відповідної механічної моделі кругообертання
крові (див. главу 5). Саме створення такої моделі лежить в основі створення
апарату штучного кругообертання крові.
Через те, що всі тканини і органи людини володіють певними
електричними властивостями, то дослідження останніх неможливо без
створення відповідних електричних моделей (див. главу 8). Завдяки
моделюванню процесів передачі електричного імпульсу досліджено ті
процеси, які при цьому відбуваються у клітинах та тканинах, що необхідно
знати при проведенні лікувальних або діагностичних заходів у медицині.
Моделювання є інструментом при дослідженнях у
біологічній
кібернетиці
, яка вивчає організацію й управління сприйняття, зберігання,