Биомеханика оздоровительных упражнений - Масловский Е.А., Стадник В.И., Загревский В.И.

Биомеханика оздоровительных упражнений: учебное пособие. Масловский Е.А., Загревский В.И., Стадник В.И. Пинск: ПолесГУ, 2010. 252 с. ISBN 978-985-516-091-6
Глава 1. Теоретико-методические основы оздоровительных упражнений
1.2 Закономерности формирования опорно-двигательного аппарата с позиции индивидуально-сопряженного
1.3.Управление тренировочной нагрузкой с использованием современных технологий сопряженного воздействия и тренажеров
Глава 2. Биомеханика и ее классификационная характеристика
2.2 Формы движения материи. Естественные и целенаправленные движения
2.4 Взаимосвязь биомеханики с другими учебными дисциплинами
2.5 Характеристика анализа движений биомеханических систем как метода биомеханики
2.6 Характеристика синтеза движений биомеханических систем как метода биомеханики
2.7 Оптические методы регистрации движений
2.8 Инструментальные методы регистрации движений
2.9 Биокинематические пары, цепи, степени свободы
2.10 Инерционность процесса мышечного напряжения
2.11 Зависимость «сила - суставной угол»
2.13 Факторы, определяющие величину проявления мышечной силы
2.14 Классификация биомеханических характеристик
2.15 Биомеханические характеристики сегментов тела человека
2.16 Кинематические характеристики движения
2.16.3 Пространственно-временные характеристики
2.17 Динамические характеристики движений
2.18 Системный подход к анализу построения техники двигательных действий
2.19 Биомеханика сгибательно-разгибательных движений в суставах в безопорном состоянии спортсмена при отсутствии начального вращательного импульса
2.20 Механизмы управления скоростью вращения звеньев тела спортсмена в полетной части упражнения при наличии начального вращательного импульса
2.21 Биомеханизмы перемещения общего центра массы тела спортсмена в полетной части упражнения
2.22 Механизмы управления движениями спортсмена в условиях опоры за счет изменения величины внешних моментов сил
2.23 Механизмы управления движениями спортсмена в условиях опоры с использованием кориолисовой силы инерции
Глава 3. Биомеханизмы оздоровительных упражнений
3.2 Биомеханизмы в оздоровительных ходьбе и беге
3.6 Биомеханизмы в оздоровительном плавании
Автор: Масловский Е.А. Стадник В.И. Загревский В.И.
Теги: философия теория назначение методика этика эстетика медико-биологические основы физического воспитания медицина физическая культура оздоровление
ISBN: 978-985-516-091-6
Год: 2010
Похожие
Биомеханика физических упражнений
Вертебрально-базилярная недостаточность. Возможности мануальной диагностики и терапии
Медицинская реабилитация
Основы кинезиологии
Текст
                    Е.А. МАСЛОВСКИЙ
В.И. СТАДНИК
В.И. ЗАГРЕВСКИЙ
БИОМЕХАНИКА
ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫХ
УПРАЖНЕНИЙ

Национальный банк Республики Беларусь
УО «Полесский государственный университет»
Е.А. Масловский
В.И. Загревский
В.И. Стадник
БИОМЕХАНИКА
ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫХ
УПРАЖНЕНИЙ
учебное пособие для студентов,
обучающихся по специальностям:
1-8 801 01- Физическая культура и спорт (по направлениям)
1-88 01 02 - Оздоровительная и адаптивная
физическая культура (по направлениям)
1-88 01 03 -Физическая реабилитация и эрготерапия
(по направлениям)
Пинск,
ПолесГУ
2010

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 5
Глава 1. Теоретико-методические основы оздоровитель-
ных упражнений 9
1.1 Все о мышечно-сухожильной системе опорно-
двигательного аппарата: история, анатомия, физиология,
практическая медицина, биомеханика 9
1.2 Закономерности формирования опорно-двигательного
аппарата с позиции индивидуально-сопряженного 26
1.3.Управление тренировочной нагрузкой с использова-
нием современных технологий сопряженного воздейст-
вия и тренажеров 52
Глава 2. Биомеханика и ее классификационная характе-
ристика 65
2.1 Общая характеристика биомеханики как учебной и
научной дисциплины 65
2.2 Формы движения материи. Естественные и целена-
правленные движения 69
2.3 Общая и частные задачи биомеханики 73
2.4 Взаимосвязь биомеханики с другими учебными дис-
циплинами 75
2.5 Характеристика анализа движений биомеханических
систем как метода биомеханики 77
2.6 Характеристика синтеза движений биомеханических
систем как метода биомеханики 79
2.7 Оптические методы регистрации движений 80
2.8 Инструментальные методы регистрации движений 85
2.9 Биокинематические пары, цепи, степени свободы 90
2.10 Инерционность процесса мышечного напряжения.... 93
2.11 Зависимость «сила - суставной угол» 96
2.12 Зависимость «сила - скорость» 98
2.13 Факторы, определяющие величину проявления мы-
шечной силы 100
2.14 Классификация биомеханических характеристик 103
2.15 Биомеханические характеристики сегментов тела че-
ловека 105
2.16 Кинематические характеристики движения 109
3

2.16.1 Пространственные характеристики ПО
2.16.2 Временные характеристики 116
2.16.3 Пространственно-временные характеристики... 118
2.17 Динамические характеристики движений 121
2.18 Системный подход к анализу построения техники
двигательных действий 126
2.19 Биомеханика сгибательно-разгибательных
движений в суставах в безопорном состоянии спортсмена
при отсутствии начального вращательного импульса 134
2.20 Механизмы управления скоростью вращения
звеньев тела спортсмена в полетной части упражнения
при наличии начального вращательного импульса 138
2.21 Биомеханизмы перемещения общего центра массы
тела спортсмена в полетной части упражнения 139
2.22 Механизмы управления движениями спортсмена в
условиях опоры за счет изменения величины внешних
моментов сил 140
2.23 Механизмы управления движениями спортсмена в
условиях опоры с использованием кориолисовой силы
инерции 143
2.24 Закон сохранения количества движения (передача
количества движения с одного звена на другое) 144
Глава 3. Биомеханизмы оздоровительных упражне-
ний 147
3.1 Биомеханизмы дыхательных упражнений 148
3.2 Биомеханизмы в оздоровительных ходьбе и беге 152
3.3 Биомеханизмы двигательной пластики 154
3.4 Биомеханизмы в скоростном беге 158
3.5 Биомеханизмы в прыжках 168
3.6 Биомеханизмы в оздоровительном плавании 196
3.7 Биомеханизмы в теннисе 205
3.8 Биомеханизмы в дзюдо (устойчивость, равновесие,
реабилитация травм и перегрузок позвоночного столба)
(совместно с Г.П.Пархомович) 224
Литература 249
4

ВВЕДЕНИЕ
В руководящем документе отмечается, что одним из видов
профессиональной деятельности специалиста является проектно-
аналитическая деятельность и то, что специалист, квалификации
преподавателя физической культуры, должен уметь:
• на научной основе организовать свой труд, владеть компью-
терными методами сбора, хранения и обработки, редактирования
информации в сфере его профессиональной деятельности;
• приобретать новые знания, используя современные техноло-
гии;
• строить и использовать модели описания и прогнозирования
различных явлений, осуществлять их количественный и качествен-
ный анализ;
• подбирать средства, методы, методические приемы, органи-
зационные формы занятий в работе с детьми дошкольного и
школьного возраста и взрослыми, имеющими различные наруше-
ния развития;
• применять в профессиональной деятельности полученные
знания по теоретическим основам патологических изменений в ор-
ганизме инвалидов разного возраста и пола и лиц с особенностями
психофизического развития;
• овладевать умениями и навыками в обучении инвалидов раз-
ного возраста и пола отдельным физическим упражнениям с оздо-
ровительной направленностью из разделов гимнастики, акробати-
ки, атлетической гимнастики, легкой атлетики, плавания, спортив-
ных игр, видов борьбы (ушу).
В области естественнонаучных дисциплин специалист должен
иметь представление:
- об основных понятиях, физических и механических законах
движения точки, тела, системы тел;
- об кинезиологии как науке человеческого движения, бази-
рующейся на биомеханике, скелетно-мышечной анатомии и нейро-
мышечной физиологии;
- о математическом моделировании движений в спорте.
Распространяя требования образовательного стандарта, предъ-
являемые к специалисту в области его знаний, умений и представ-
5

лении, на моторный компонент двигательных действии, можно от-
метить, что двигательные действия человека, в частности, спорт-
смена, представляют собой сложную биомеханическую структуру.
Возможность прогнозирования рациональной техники спортивных
упражнений для конкретного исполнителя, указаний по технологии
построения биомеханически целесообразных и эффективных
структур новых двигательных действий крайне ограничена. В то же
время специалист должен знать и уметь использовать:
• основы кинематики, включающей программу положения тела
в пространстве при выполнении упражнений;
• основы динамики, позволяющей установить закономерности,
связанные с силовым обеспечением физических упражнений;
• основные правила синтеза двигательных действий в процессе
обучения;
• основные законы и принципы человеческого движения (мо-
торики) в контексте новых знаний по динамической анатомии, фи-
зиологии, физике и математике, которые определяют сущность
предмета кинезиологии.
В настоящее время обучение технике спортивных упражнений
строится на основе теоретических сведений об общих биомехани-
ческих закономерностях изучаемой структурной группы движений,
не учитывающих индивидуальные антропометрические особенно-
сти спортсменов, то есть эмпирическим методом «проб-ошибок».
Предварительного теоретического построения и обоснования
оптимальных вариантов движений для спортивных упражнений с
оздоровительной направленностью, составляющих базовую основу
здоровьесберегающих технологий, не проводится. Это связано с от-
сутствием научно-обоснованной методики синтеза и оптимизации
двигательных действий спортсмена под каждый конкретный вид
оздоровительной, лечебной, адаптивной, рекреационной дошколь-
ной физической культуры, рекомендуемых образовательным стан-
дартом с целью повышения, прежде всего, уровня общефизической
подготовленности.
Человеческое тело является очень сложным механизмом, под-
чиненным механическим и биологическим законам и принципам.
Кинезиология подчеркивает механические аспекты, но при необхо-
димости включаются также биологические функции организма, по-
скольку они имеют отношение непосредственно к моторной работе.
6

Древнегреческого философа и ученого Аристотеля вполне за-
конно называют отцом кинезиологии, поскольку он был первым
человеком, который написал трактат о механических принципах,
касающихся моторной работы. Живя более чем 300 лет до рождест-
ва Христова, Аристотель демонстрировал знание человеческого те-
ла, орудий и объектов, законов движения, принципов рычагов, ис-
пользуемых в работе. Другой древнегреческий ученый, Архимед,
развил принципы жидкой механики, которые управляют плаваю-
щими телами в воде. Используя принципы рычагов, он мог пере-
мещать огромные объекты в пространстве путем механического
преимущества перед другими видами работ. Клодий Галан (131 -
201 гг. н.э.) считается первым врачом спортивной команды гладиа-
торов. Он имел возможность, как никто другой, изучать части че-
ловеческого тела после смертельных гладиаторских схваток.
Тем самым, он существенно обновлял практические знания по
анатомии и физиологии человеческого тела, которые составляют
основу исследований в кинезиологии.
Исследование человеческого движения во всех его проявлениях
привлекало внимание лучших мыслителей во все времена. Особен-
но это стало заметно в XX - XXI веках с введением новых уст-
ройств, миникомпьютеров, радарного оружия, быстродействующей
фотографии, электрогониометров и электромиографов и пр. Этот
поток новых методов исследований помогает развивать кинезиоло-
гию в настоящее время.
Говоря о чуде и сложности мышечных действий в человече-
ском теле с позиции кинезиологии, можно утверждать, что даже в
относительно простом двигательном действии при выполнении ка-
кой-то небольшой части физического упражнения, в работу вовле-
чено свыше 100 мышц. Одни мышцы напрягаются, чтобы вызвать
желательные движения. Другие, противоположные мышцы (анта-
гонисты), должны расслабиться, чтобы разрешить движения. Мно-
го дополнительных мышц играют роль стабилизаторов, чтобы ог-
раничить действие негативных факторов. Все эти процессы прохо-
дят в пределах секунды. Мышцы в своем роде являются как бы
участниками состязаний, где побеждают те из них, которые с пози-
ции кинезиологии безупречны в законах моторики человеческого
тела и жесткой координации. Сложность состоит в том, что многие
мышцы одновременно действуют в двух или более видах движений
7

в течение работы. Например, в один момент мышца могла быть
первичным двигателем движения. В следующий момент она может
быть антагонистом к желательному движению. Мгновение спустя
она может играть роль стабилизатора.

Глава 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
БИОМЕХАНИКИ ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫХ УПРАЖНЕНИЙ
1.1 Все о мышечно-сухожильной системе опорно-
двигательного аппарата: история, анатомия, физиология,
практическая медицина, биомеханика
Теория и методика физической культуры и спорта как учебная
дисциплина преподается на основе общепринятых дидактических и
педагогических методологий, то есть совокупности взаимосвязан-
ных частных концепций, составляющих теоретическую основу
процесса достижения желаемого результата в развитии психофизи-
ческих качеств.
В физическом воспитании и спорте наблюдается интенсивное
развитие средств и методов учебного процесса, разработка и при-
менение новых дидактических и педагогических технологий, син-
тезирование знаний из смежных наук. К таковым наукам следует
отнести биомеханику, динамическую морфологию, физиологию,
практическую медицину. На их основе разворачиваются новые пер-
спективные направления, которые, по существу, формируют адап-
тационные ресурсы здоровьесберегающих технологий в физиче-
ской культуре и спорте. К таковым следует отнести направления:
- человек как предмет познания (Б.Г.Ананьев, 2000);
- онтокинезиология человека (В.К.Бальсевич, 2000);
- управление спортивной тренировкой: системность, адапта-
ция, здоровье (Л.М.Куликов, 1995);
- биомеханические основы создания предметной среды для
формирования и совершенствования спортивных движений
(Г.И.Попов, 1992);
- двигательные возможности человека и нетрадиционные ме-
тоды их развития и восстановления (И.П,Ратов, 1994);
- двигательные координационные способности: значимость,
структура, обусловленность, формирование (В.Староста, 2003);
- технология физического воспитания (А.Д.Скрипко, 2003).
Перечисленные направления подчиняются закону функциони-
рования критических периодов биопродуктивной системы (человек
- биологический объект исследования), которые отличаются сле-
дующими свойствами:
9

- целостность;
- сложность;
- функциональность;
- динамичность;
- открытость;
- самоорганизованность;
- ограниченность;
- определенность;
- управляемость.
Методологическая обеспеченность данной системы определя-
ется следующими целевыми критериями:
- целенаправленность;
- наследственность;
- приоритет качеств;
- приоритет интересов над системой (выделение ведущих ин-
тересов);
- надежность;
- оптимальность;
- информационная неопределенность;
- эмержентность (цели не соответствуют друг другу);
- мультипликатность (на основе относительных величин).
При этом сохраняются следующие принципы функционирова-
ния и развития:
1.Общего характера:
- непрерывность;
- альтернативность путей;
- синергичность взаимодействия;
- инерционность;
- организованность;
- стандартизация технологий;
- инновационность
2. Специфического характера:
- системность (адаптивная система управления в формате по-
строения и исследования имитационной модели этой системы);
- адаптация (адаптационные ресурсы здоровьесберегающих
технологий в ФК и спорте);
- здоровье (отход от нормативной ФК к оздоровительной, пре-
дусматривающей гуманизацию и индивидуализацию учебно-
10

тренировочного процесса).
Достижения во всех видах спортивной деятельности человека
постоянно улучшаются. Анализ роста спортивных результатов в
скоростно-силовых видах спорта (м, сек, кг) показывает их неадек-
ватность росту объемов и интенсивности тренировочных нагрузок.
Кроме того, дальнейшее повышение тренировочных нагрузок часто
сопровождается нежелательными изменениями в опорно-
двигательном аппарате, которые ограничивают спортивные резуль-
таты, приводят к возникновению травм и даже спортивной инва-
лидности.
Улучшение результатов в спорте идет по нескольким направ-
лениям:
1. Поиск одаренных спортсменов (генотип).
2. Расширение двигательных возможностей.
3. Совершенствование техники.
4. Медико-восстановительные мероприятия.
5. Техническая оснащенность.
Необходимо также отметить влияние на рост спортивных ре-
зультатов стимуляторов. По опросам ведущих спортсменов мира и
тренеров, начало употребления стимуляторов приходится на 1966-
68 годы. С этого времени нельзя с высокой степенью достоверно-
сти связывать рост спортивных достижений только с вышеуказан-
ными факторами. Факторы под пунктами 4,5 являются надбавоч-
ными внешними. Совершенствование техники сугубо индивиду-
ально и тесно связано с физическими возможностями организма.
Мы неизбежно возвращаемся к первоисточнику силы - опорно-
двигательному аппарату, т.е., к внутреннему фактору.
Опорно-двигательный аппарат (ОДА) человека состоит из бо-
лее 600 скелетных мышц, 200 костей, соединенных между собой
суставами, сухожилиями, связками. Объединенный в целое, ОДА и
производимые им движения представляют систему, состоящую из
отдельных элементов, находящихся в определенной взаимной свя-
зи.
Современная наука характеризует систему как единство эле-
ментов и структуры. Под элементами понимаются «...любые явле-
ния, процессы, а также их свойства, находящиеся в какой-либо вза-
имной связи». Элемент, как часть системы, имеет качественные и
количественные характеристики и обладает некоторыми общими
11

для данной системы свойствами.
Под структурой понимается «.. .качественно-количественное
выражение типа взаимодействия материальных элементов системы
как их единства». Структура являет собой характер, способ, закон
связи элементов, частей в целое.
Любой элемент системы можно рассматривать как новую сис-
тему (подсистему), со своими качественно-количественными ха-
рактеристиками .
Источниками движения в целостной системе ОДА человека яв-
ляются отдельные звенья.
Наименьшим рабочим звеном является: 1) мышечная ткань,
прикрепленная к сухожилиям; 2) сухожилия, прикрепленные к кос-
ти (костные ткани).
Рассмотрим работу звена как систему, назвав ее мышечно-
сухожильная система (далее МСС).
В физиологии в качестве источника движения анализируется
работа «кинетона». Кинетон состоит из мотонейрона, нервно-
мышечного синапса, мышечных волокон, соединения мышечных
волокон с сухожилиями, сухожильных волокон. Понимаем, что вы-
деляя рабочее звено в МСС, в некоторой мере сужаем понятие «ки-
небтон». Такой метод необходим, чтобы в исследовании применить
системный подход и системный анализ.
Сущность системного подхода заключается в исследовании
наиболее общих форм организации изучения частей системы с ее
целями. Системный подход - общая методология, а системный ана-
лиз — прикладная, максимально квантифицированная методика ис-
следования (Д.МХвишиани).
Учитывая глубину и сложность поднимаемой проблемы, необ-
ходимо обратиться к фундаментальным, смежным наукам и их раз-
делам: философии, эволюции ОДА, кибернетике, анатомии, физио-
логии, травматологии. Для этого необходимо знать элементарный
состав мышечно-сухожильной системы.
Строение и функция мышц и сухожильной ткани
Вопросы строения мышц, развития силы, скорости, скоростно-
силовых возможностей освещаются в учебниках анатомии, физио-
логии, теории и методики физического воспитания. Им посвящены
12

многочисленные научные разработки, методические пособия.
При исследовании отметим состав мышцы и ее функцию.
Мышца состоит из: 1) мышечных волокон; 2) двигательной едини-
цы; 3) кинетона. Особенность функции такой мышцы в том, что она
в разных суставах одновременно создает разные моменты силы тя-
ги, т.е.разные силы суставных движений.
Строение и функция сухожилий в учебно-методической лите-
ратуре для специальных учебных заведений освещается крайне
скупо, буквально в нескольких строках. Сухожилию отводится роль
гибкого каната, который передает усилие, производимое мышцей
(мышцами), костям. Подчеркивается роль сухожильных веретен в
регуляции степени напряжения мышц.
Сухожильные образования состоят из коллагеновых, клей-
дающих (колла-клей, генно-порождаю) волокон. Волокнистый бе-
лок - коллаген - состоит из параллельных пучков, спирально за-
вернутых полицептидных цепей. Цепи связываются в волокно при
помощи межмолекулярных связей (Михайлов А.Н.). Такое устрой-
ство придает им особую прочность. Волокна погружены в так на-
зываемое основное вещество. Основное вещество известно под на-
званием связующего и цементирующего и является коллоидом. В
этом вязком веществе заключаются клетки, волокна, сосуды (Ели-
сеев В.Г.). Основное вещество обладает рядом механических
свойств: удерживая воду, оно становится напряженным, и пропор-
ционально своей вязкости тормозит перемещение волокон, которые
оно удерживает (Поликар А., Колле А.).
Таким образом, прочность сухожилий обусловлена особым
устройством коллагеновых волокон и окружающего его основного
вещества.
Важным моментом в характеристике МСС является крепление
мышечных волокон с сухожильными. Мембрана мышечных воло-
кон имеет на концах вдавливания. Коллагеновые волокна заполня-
ют их, соединяясь с мембраной основным, цементирующим веще-
ством. Мышечные и коллагеновые волокна взаимопроникают друг
в друга на расстояние 5-6 саркомеров. Длина одного саркомера 2-3
мкм, т.е. соединение захватывает расстояние в 10-18 мкм. За преде-
лами мышечного волокна коллагеновые волокна сплетаются в еди-
ное целое, образуя плотное сухожилие (Д.Козаров, Ю.Т.Шпаков).
Как видно из строения мышечной ткани и сухожилий, они яв-
13

ляются морфологически разными образованиями.
Связь структуры и функции является фундаментальным фак-
том для биологии (В.И.Свидерский). Соответственно, основная
функция мышечной ткани - выработка энергии, а сухожиль-
ной - передача этой энергии на другие (соседние) звенья ОДА.
Как факт, в МСС имеет место совершенно разнородных мор-
фологически и функционально элементов. Нечто похожее имеет
место в технике, когда нужно соединить два металла, имеющих
разную прочность, упругость, вязкость, тепло- и электропровод-
ность, в один. Получают биметаллическую пластинку.
При соединении элементов систем в новую систему, система
приобретает новые свойства, отличные от свойств частей. Так же
одна система, через общие параметры, становится управляющей по
отношению к другой.
Эволюция конечностей животных и человека
Зарождение живой материи, ее эволюция - вопросы, волную-
щие ученых на протяжении обозримых тысячелетий. Общеприня-
той теорией является возникновение жизни в жидкой среде, фор-
мирование в ней класса позвоночных, к которым относится чело-
век.
Формирующее влияние жидкой среды на позвоночных вырази-
лось в соответствующей форме туловища и конечностей. Конечно-
сти имели характер мягких, эластичных образований и в сочетании
с формой туловища представляли собой высокую степень адапта-
ции к жидкой среде.
В эволюционном процессе, при переходе позвоночных из жид-
кой среды на сушу, произошли значительные изменения. Измене-
ние среды обитания привело к «превращению плавательных конеч-
ностей в ползающие, при этом из плавников образовалась система
рычагов наземной конечности (А.В.Северцев, 1967).
Многообразие форм животного мира на суше, различие в кор-
мовой базе, местности обитания привело к значительным различи-
ям в форме и функции конечностей животных. Здесь и копыта, и
кости, и крылья. Высшей точкой эволюции конечностей стала рука
человека. «Развитие пятипалой конечности несомненно сопровож-
далось выходом животного на сушу» (И.И.Шмальгаузен, 1915).
14

Дальнейшее развитие получила мускулатура конечностей. При
передвижении животных на суше функция мускулов стала интен-
сивнее (А.В.Северцев? 1967).
Из хода эволюционного развития ОДА логически вытекает, что
мышечная ткань конечностей является филогенетически более
поздним образованием, чем мышцы туловища. В свою очередь, са-
ма мышечная ткань конечностей получила дальнейшее развитие.
Необходимость быстрее передвигаться, более точно координиро-
вать свои движения в пространстве и во времени вызвала к жизни
изменения в ОДА, именно в местах прикрепления мышцы к кости,
перехода с одного сустава на другой. Эти изменения привели к по-
явлению сухожилий. Возникновение сухожилий произвело рево-
люцию в животном мире и выразилось в первую очередь в сле-
дующих моментах:
- расширились возможности в выполнении более тонких, диф-
ференцированных движений;
- увеличилось количество степеней свободы ОДА.
Выделение на одном из этапов эволюционного процесса чело-
века из животного мира привело к существенным различиям ко-
нечностей человека и животных. В силу этого центр борьбы за вы-
живание организма человека переместился из конечностей в кору
больших полушарий мозга с последующей дифференциацией
функций конечностей в верхние и нижние. Это привело к ряду ти-
пичных для человека особенностей формирования конечностей и
их роли в обеспечении телодвижений. Масса мышц всей мускула-
туры составляет у взрослого 28%, у ребенка 27%, а нижних конеч-
ностей соответственно 54% и 38%.
Но главное отличие в компоновке конечностей. У человека ко-
нечности полностью выступают из туловища и при передвижении
создают значительные реактивные силы. У животных основная
масса конечностей как бы вливается в туловище. Наружу выступает
лишь незначительная масса костно-сухожильного аппарата. Можно
предположить, что подобное устройство конечностей наиболее вы-
годно в животном мире, где наряду с обонянием, зрением, слухом,
умение без всякой «разминки» быстро перейти от состояния покоя
к состоянию максимальной мощности и является средством в борь-
бе за выживание.
Анализ и логическое обобщение материалов по изучаемой про-
15

блеме показывает, что порядок формирования мышечной ткани
можно представить в такой последовательности: 1) возникновение
мышц туловища; 2) возникновение мышц туловища; 3) формирова-
ние мышц конечностей; 4) возникновение сухожилий.
В 1928 г. К.Бэр сформулировал знаменитый закон об отноше-
нии эмбриональными и взрослыми признаками форм животных.
Углубив его, А.В.Северцев предложил свою формулировку закона
К.Бэра: «...последовательность появления в онтогенезе характер-
ных признаков взрослого животного соответствует последователь-
ности появления этих признаков в филогенезе предков этих живот-
ных».
Закон К.Бэра является действительным для признаков, которые
развиваются по типу анаболии, надставки. А именно таким путем
развился мозг, органы высших чувств с их скелетом
(А.В.Северцев).
Следовательно, туловище человека, конечности с их мышцами,
сухожилия в онтогенезе развиваются в соответствующем порядке.
Этот фактор необходимо учитывать при обосновании построения
учебно-тренировочного процесса.
Сила и ее проявление в сухожилиях и мышцах
Сила является качеством, наделенным человеком природой,
благодаря которому он может перемещаться в пространстве, со-
вершать движения. «Представление о силе возникает у нас само со-
бой благодаря тому, что в своем собственном теле мы обладаем
средствами переносить движение» (Ф.Энгельс, Диалектика приро-
ды, 1982).
В спортивной науке вопросы развития силы освещены доста-
точно широко. Предлагается большой набор средств и методов ее
развития. Авторами предлагаются свои понятия силы:
«Увеличение мышечной силы обусловлено, с одной стороны,
выработкой в коре больших полушарий условно-рефлекторных
связей, улучшающих координацию произвольных движений, с дру-
гой, прогрессивным изменением строения и химизма волокон тре-
нируемых мышц (Н.В. Зимкин, 1952).
«Развитие силы происходит как за счет совершенствования
центральной нервной координации движений, так и за счет гипер-
16

трофии мышц» (А.Б. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1970).
Определяют силу человека «...как способность преодолевать
внешнее сопротивление за счет мышечных усилий» (В.В.Кузнецов,
1970; В.М. Зациорский, 1970; СВ. Вайцеховский, 1971) и др.
Более углубленное понятие силы предлагает Ю.В. Верхошан-
ский (1970): «В физическом смысле - как векторная величина - си-
ла понимается в том случае, когда рассматривается количественная
сторона взаимодействия человека...» с опорой, снарядом или дру-
гим внешним объектом. Иными словами, в данном случае силовые
способности оказывают определенное влияние на результат движе-
ния, его рабочий эффект. Если же речь идет об источнике движе-
ний человека, то говоря о силе, имеют в виду способность человека
производить работу. То есть, речь идет о силе тяги мышц человека
как явлении физиологическом».
Авторами подчеркивается, что сила мышц может быть оценена
только при проявлении ее в конкретных двигательных актах. Такой
подход к пониманию силы и ее проявления базируется на диалек-
тическом понимании данных категорий. «Сила в точности равна
своему проявлению» (Ф.Энгельс, 1982).
Но оценка проявления силы через конечный результат является
оценкой результирующего действия системы всего ОДА или глав-
ных задействованных в движении звеньев.
Таким образом, под проявлением силы понимается результат
действия системы, системный результат. Результат действия всей
системы складывается как итог взаимодействия многих ее МСС,
принимающих участие в конкретном двигательном действии, «...те
или иные свойства целого в определенном смысле можно рассмат-
ривать как сумму соответствующих свойств его частей»
(В.Г.Афанасьев).
В методической литературе вопросы развития силы физиче-
скими упражнениями рассматриваются как процесс изменения в
мышечной ткани. Проявление силы понимается как непосредствен-
ный результат работы мышечной ткани, передачи ею энергии на
соседние звенья, внешний объект (Физиология человека, 1970; Лег-
кая атлетика, 1972; Ю.В. Верхошанский, 1970; В.В.Кузнецов, 1975;
В.М. Зациорский, 1966; Н.В. Зимкин, 1956). Вместе с тем следует
отметить, что вопрос участия сухожилий в передаче силы мышц на
соседние кинематические звенья ОДА в литературе почти не рас-
17

сматривается.
Рассмотрим, как взаимодействуют мышечная ткань и сухожи-
лия в процессе выработки и передачи силы на соседние звенья.
«Цель изучения системы - не столько уствновить ее состав, сколько
выявить основные свойства и поведение системы» (М. Месарович,
1966).
Одним из основных условий функционирования динамической
системы является стабильность, устойчивость, равновесие, надеж-
ность. Термины по своему употреблению в значительной степени
идентичные.
Прочность мышечной ткани у различных групп мышц колеб-
лется от 1,6 кгс/см2 до 3,2 кгс/см2 при удлинении на разрыв от 60%
до 100% (H.Yamada, 1970). Прочность коллагеновых волокон на
много порядков выше и достигает 60-70 кг/см2 (А.Л. Вайдес,
С.И.Соколов, 1937).
Подчеркивается, что предел прочности сухожилия в 20-30 раз
больше предела прочности мышцы (B.C. Гурфинкель, Ю.С. Левик,
1985).
Указанные данные в соотношении прочности мышц и сухожи-
лий получили на мертвых тканях при увеличивающейся однократ-
ной нагрузке.
Двигательные действия в целостном организме характерны из-
менением скорости нагрузки на МСС, многократной повторяемо-
сти. В этом случае картина соотношения прочности резко меняется.
«Нагружение» образца мертвой ткани ахиллова сухожилия со
скоростью 400 мм/мин, предел прочности уменьшается на 30-45%
по сравнению со скоростью дачи нагрузки 200 мм/мин. При много-
кратном повторении (15-20 раз) нагружения одного и того же су-
хожилия, предел прочности его уменьшается на 35 - 55%
(А.П.Пименова, 1966).
Таким образом, можно предположить, что в реальной картине
движений человека, в зависимости от рода двигательной деятель-
ности, разница в пределах прочности сухожилия и мышечной ткани
значительно сглаживается, изменяется.
Вышеуказанные данные о соотношении прочности мышц и су-
хожилий тем не менее не могут отразить всю сложность их взаимо-
действия в живом организме «...эксперименты на животных в ус-
ловиях вивисекции и наркоза отвечают только на вопрос о том, ка-
18

кие механизмы существуют и могут быть использованы в управле-
нии движениями, но не решают, какие из них в действительности
используются в естественных двигательных актах» (Р.С.Персон,
1985).
Взаимодействие между мышцей и сухожилием в работающей
МСС можно охарактеризовать как «отношения напряженных со-
стояний».
В спортивных движениях, которые характеризуются макси-
мальными скоростями и усилиями, эти отношения обострены до
предела. Предельным случаем этих отношений является травма.
Однако по данным М.Куслика (1959), «...решающую роль в
разрывах сухожилий играет не столько размер нагрузки, сколько
патологические изменения в сухожилиях, снижающие их проч-
ность. Разрывается не здоровое, а патологически измененное сухо-
жилие».
Этого же мнения на природу разрыва сухожилия придержива-
ются К.Франке, 1981; Я.Г.Дубов; О.Ш.Бучаидзе, 1965; Д.Райт,
1970;Ю.Гайзлер, 1960.
Итак, что же обеспечивает надежность работы МСС, какой
элемент МСС является ведущим, управляющим ?
«Мозг человека, скелетные мышцы развивались в филогенезе
по принципу анаболии, надставки. Каждый новый уровень является
главным, ведущим для нижележащих, т.е.ранее сформированных»
(Н.А.Бернштейн, 1947). Низший уровень мозга, руброспинальный,
отвечает за низшие, хватательные действия. Высшие уровни отве-
чают за предметную, смысловую и мыслительную деятельность.
Новый, филогенетический молодой уровень управляет старыми.
Подобным образом в МСС более новый, молодой элемент сис-
темы (сухожилия), является ведущим, управляющим элементом по
отношению к мышцам. Эволюционизируя, мозг человека приобрел
высшие уровни смысловой, мыслительной деятельности. Для вы-
живания, исполнения высших функций мыслительной деятельно-
сти, понадобилось не столько способность к предельным физиче-
ским усилиям, сколько способность к выполнению сложных, диф-
ференцированных движений. Возникновения высших уровней коры
головного мозга потребовало соответствующих изменений в ОДА
человека, т.е. привело к возникновению сухожилий. Сухожилия и
суставы обеспечили человеку свыше ста степеней свободы ОДА.
19

Значимость сухожилий для выживания организма видна, как
говорят, невооруженным глазом. Разрыв сухожилия означает ги-
бель живого существа в природных условиях.
Таким образом, исследование эволюции ОДА человека и целей
спортивной тренировки выявило противоречие.
Эволюционно ОДА человека формировался для выполнения
тонких, высокоточных, дифференцированных движений, обеспечи-
вающих деятельность высших смысловых и мыслительных функ-
ций коры головного мозга.
Как биологическая система, человек выжил за счет формирова-
ния высших уровней коры головного мозга, оставив ОДА обеспе-
чивающие функции, но не ведущие в проблеме выживания.
В спортивной деятельности требуется результат, предельные
усилия. Налицо противоречие в формировании человека в процессе
эволюции и частных целей тренировочного процесса. Другое про-
тиворечие кроется в устройстве МСС (описано выше). Оба проти-
воречия, в конечном итоге, сводятся к одному - противоречие в
устройстве и функции мышцы и сухожилия.
В решении этого противоречия видятся внутренние резервы
организма человека, его ОДА в более рациональном, щадящем, в
более эффективном строении тренировочного процесса. По-
существу, это инновационный путь решения проблемы МСС в кон-
тексте длительной адаптации ОДА к нагрузкам максимальной
мощности. Необходимо обеспечить рациональную «переходную»
систему повышения мощности тренировочных нагрузок с учетом
устройства МСС путем оптимального ранжирования средств и ме-
тодов в микро- мезо - и макро циклах спортивной тренировки.
Определенный «резерв» усиления надежности МСС лежит в воз-
можности использования степеней свободы ОДА как целевого кри-
терия для расширения благоприятных для МСС зон деятельности и
наполнения их содержательными и процессуальными характери-
стиками.
20

Биомеханика и практическая медицина
мышечно-сухожильной системы
(на примере крестообразного комплекса коленного сустава)
Известные механизмы взаимодействия мышечной и сухожиль-
ной ткани изложены в исследованиях ученых по физиологии. Мы-
шечные рецепторы информируют нервные центры о скорости рас-
тяжения мышцы и ее длине. От сухожильных рецепторов в нервные
центры поступает информация о степени напряжения мышечной
ткани и скорости ее развития. Через отдельные сегменты спинного
мозга информация поступает в кору головного мозга. По принципу
обратной связи, отработанные в коре головного мозга данные по-
ступают в нервные центры МСС. Идет сличение готовности МСС с
наиболее важными параметрами будущего, еще не полученного ре-
зультата.
Нами была выдвинута гипотеза, что в работе МСС управляю-
щим подсистемой элементом является сухожилие, а не мышцы.
Сущность управления заключается в организации целенаправлен-
ных воздействий и всегда связана с самой управляемой системой,
т.е. с мышечной тканью. Некоторые ученые считают, что снижение
влияния сухожильных рецепторов растормаживает мышцы, что
приводит к более мощному их сокращению и, как следствие - уве-
личению проявления силы в МСС.
Проведено исследование мышечной ткани и сухожилий, их
взаимодействие. В изучении проблемы использованы данные ана-
томии, физиологии, спортивного травматизма, эволюции ОДА по-
звоночных, эволюции коры головного мозга, философии, киберне-
тики. Методика исследования - системный анализ.
Человеческое тело исследовано вдоль и поперек, препарирова-
но и рассмотрено в микроскоп еще сотни лет назад. Если наука и
сулит открыть в нем что-то неизведанное, то где-то в загадочной
глубинке клетки, в таинственном мерцании хромосом, молекул, ге-
нов. В то же время в строении тела, в функциях его органов и сис-
тем открываются столь сложные загадки, что впору создавать це-
лые новые теории и медицинские практики. В первую очередь это
относится к коленному суставу. Речь идет не о лечении и операци-
ях мениска, которые стали обычным явлением, а о более 400 тысяч
порванных связок коленного сустава в год у представителей спорта
21

и балета, (по данным официальной статистики). С учетом бытовых
травм их становится в три-четыре раза больше, многие из постра-
давших даже не обращаются к врачу, о чем жалеют в дальнейшем.
Если во время падения или удара пострадал крестообразный ком-
плекс - связка в виде косого креста, соединяющая бедро и голень,
последствия могут быть самыми серьезными, вплоть до утраты
трудоспособности.
Восстановить порванную связку - задача сложная. Ею, как и
травмами других суставов, занимается целая отрасль медицины -
спортивная и балетная травматология. Есть у травмы колена и
«собственная» промышленность - производство различных проте-
зов связки как металлических, так и синтетических. Но проблема
состоит в том, что протезирование, которое хотя бы частично вос-
станавливают функции колена, бывает успешным лишь в одном
случае из пяти. Чтобы сдвинуться с мертвой точки, необходимо
было проанализировать все, что известно о крестообразном ком-
плексе. Так, морфологи досконально изучили развитие связки, на-
чиная с ранних стадий человеческого эмбриона. Поняли, что она
срастается с хрящом, а потом с костью, как в нее проникают и раз-
виваются кровеносные сосуды. Оказалось, что связка толщиной
чуть больше карандаша чрезвычайно сложна, устроена по принци-
пу «матрешки». Она состоит из 12-16 связок, каждая из которых
упакована в собственную оболочку, снабженную собственным кро-
веносным сосудом и нервным окончанием. В целом же количество
сосудов, снабжающих связку кровью, сопоставимо с количеством
сосудов, питающих головной мозг. Более того, каждая из мелких
связок, составляющих весь комплекс, состоит из нескольких десят-
ков тонких суперсвязок, также имеющих свои нервные окончания.
Среди них есть уникальные сверхбыстропроводящие нервы. Про-
водимость нервного импульса по ним во много раз превышает
стандартную: если в обычных нервах импульс распространяется со
скоростью от 4 до 80 метров в секунду, то по нервным волокнам
крестообразной связки он летит со скоростью больше 180 метров в
секунду. Обмен информацией со спинным и головным мозгом со-
вершается буквально за доли секунды. Вся система в целом пред-
ставляет собой сверхчувствительный механический датчик, в кото-
ром задействовано около 300 рецепторных систем.
Рецепторы постоянно сообщают центральной нервной системе
22

о малейших изменениях в биомеханической нагрузке и на связку, и
на саму конечность. Обратная связь позволяет при малейшей пере-
грузке менять положение ног и тела. Это законы динамической
биомеханики, связанные непосредственно с координационной
структурой спортивных упражнений и управляющими (ведущими)
звеньями опорно-двигательного аппарата. Можно предположить,
что это своеобразный механический орган чувств, который позво-
ляет точно координировать и поддерживать движения конечностей.
Как всякий орган чувств, связка реагирует даже на небольшие
изменения внешних условий. Если, например, футболист получает
нетяжелую, на первый взгляд травму с внутренней стороны колена,
возникает отек, гематома. Нерв при этом повреждается, и связка не
может функционировать в полном объеме - передавать информа-
цию о положении колена и о величине нагрузки на нее саму. Оче-
видно, что в следующей игре при утраченной информации о поло-
жении колена (на биомеханическом уровне) и величине нагрузки
(на функциональном уровне), занимающийся связку порвет. Таким
образом, научная информация об этом становится важной практи-
ческой рекомендацией для спорта.
Наука обратила внимание на то, что специфическая функция
крестообразной связки связана с прямохождением, так как подоб-
ный механизм сформировался в эволюции очень давно. А вот ре-
цепторная система сложилась значительно позже, не говоря уже о
механизме передачи информации на больной орган. Ведь это все
настолько сложно, что попытки механической замены органа не
восстанавливают все его функции, а значит такой подход пробле-
матичен и не имеет перспективы.
Новая теория и успешная медицинская практика в лечении ко-
ленного сустава была внедрена в лабораториях Российского НИИ
морфологии человека. Ученым удалось вырастить из клеток самого
человека новенькую крестообразную связку, которую затем можно
пересадить в коленный сустав больного. Суть технологии в том,
что процесс роста нерва надо направлять. А для этого необходимо
смоделировать в коленном суставе условия эмбрионального разви-
тия, то есть как бы повторить весь процесс формирования кресто-
образной связки во взрослом организме. Уже имеются единичные
примеры успешной медицинской практики, связанной с технологи-
ей управляемой направленной регенерацией крестообразного ком-
23

плекса в коленном суставе.
Таким образом, можно сделать следующее заключение:
1. Мышечная ткань и сухожилия являются морфологическими
и функционально совершенно разнородными образованиями.
2. Сухожилие не является продолжением мышечной ткани. В
процессе эволюции ОДА позвоночных, она возникла методом ана-
болии (надставки).
3. Мышечная и сухожильная ткани работают в сложных взаи-
модействиях и представляют собой системное образование, которое
назвали МСС.
4. Управляющей подсистемой, элементом является сухожилие.
5. Предположительно, нервные импульсы, идущие от мышеч-
ных и сухожильных рецепторов, регулируют активность мышц,
выполняя тормозную функцию для предотвращения травмы сухо-
жилия, как эволюционно более важного и уязвимого элемента сис-
темы.
6. Развитие мышц в учебно-тренировочном процессе необхо-
димо проводить поэтапно:
1 этап - развиваются преимущественно мышцы туловища;
2 этап - мышцы конечностей;
3 этап - подготовка сухожилий. То есть, в настоящее время нет
экспериментальных данных - тренируемо ли сухожилие. А если
тренируемо, то, что такое тренировка сухожилия в общепринятом
понимании этого термина.
7. В МСС произошло объединение двух разнородных элемен-
тов в целое. От понимания этой проблемы и нужно будет строить
систему упражнений, их ранжирование во времени, интенсивность,
режим работы.
8. В этом поиске можно и нужно использовать внутренние ре-
зервы, заложенные в МСС. Мы не можем управлять физическим
развитием человека. Физическое развитие - биологическая, объек-
тивная реальность. Мы можем управлять системой физических уп-
ражнений, направленных на физическое развитие человека. Наде-
емся, что такая система упражнений существует и для МСС. Мно-
гочисленные беседы с ведущими спортивными специалистами (в
том числе и высшей квалификации) по данной проблеме убедили
нас в том, что мы находимся на правильном пути познания истины
и ее претворения в спортивной практике. Даже теоретическое зна-
24

ние этой проблемы позволяет избежать многих ошибок в процессе
длительного формирования ОДА на звеньевом, межзвеньевом и ин-
тегральном уровнях (в контексте МСС) к нагрузкам максимальной
мощности. Обозначен и путь инновационного направления, в кото-
ром управляющие функции системы отведены сухожилию.
9. Крестообразный комплекс коленного сустава это связка в
виде косого креста, соединяющая бедро и голень, наиболее часто
травмирующиеся у представителей спорта и балета. Она чрезвы-
чайно сложна и устроена по принципу «матрешки» с автономной
кровеносной системой и оболочкой, нервным окончанием с обрат-
ной связью с выходом на центральную нервную систему, в которой
свыше 300 рецепторов сообщают ей о малейших изменениях в
биомеханической нагрузке и на связку и на саму конечность. Пред-
ложен альтернативный подход к протезированию связки. Он за-
ключается в том, что из клеток человека можно вырастить новую
крестообразную связку, которую затем можно пересадить в колен-
ный сустав больного.
Контрольные вопросы
1. Характеристика опорно-двигательного аппарата человека.
Строение и функция мышц.
2. Строение и функция сухожилий.
3. Эволюция конечностей и животных.
4. Закон К.Бэра. Теория А.В.Северцева.
5. Определение понятия «сила» (по Ф.Энгельсу, Н.В.Зимкину,
В.М.Зациорскому, Ю.В.Верхошанскому, В.Г.Афанасьеву).
6. Прочность мышечной ткани и прочность сухожилий (колла-
геновых волокон) в реальной картине движений человека.
7. Характер взаимодействия между мышцей и сухожилием в
работающей мышечно-сухожильной системе. Причина разрыва су-
хожилий.
8. Сухожилие как ведущий, более молодой, управляющий эле-
мент мышечно-сухожильной системы по отношению к мышцам.
9. Противоречия в формировании мышечно-сухожильной сис-
темы человека в процессе ее эволюции и частными целями трени-
ровочного процесса.
10. Саморегуляция мышечно-сухожильной системы как объект
25

внутренних резервов, заложенных в этой системе.
11. Сухожилия и суставы опорно-двигательного аппарата чело-
века как ведущий фактор обеспечения степеней свободы.
12. Формула трехэтапного развития мышц и сухожилий в учеб-
но-тренировочном процессе.
13. Морфологические особенности строения коленного сустава.
14. Механизм регулирования биомеханической нагрузки на
крестообразную связку коленного сустава.
15. Как осуществляется обратная связь между рецепторами ко-
ленного сустава и спинным и головным мозгом, обеспечивающая
при малейшей перегрузке смену положений ног и тела?
16. Технология выращивания из клеток самого человека новой
крестообразной связки, которую затем можно пересадить в колен-
ный сустав.
17. Почему коленный сустав можно принять за орган чувств?
1.2 Закономерности формирования опорно-двигательного
аппарата с позиции индивидуально-сопряженного подхода
Скоростно-силовые способности и силовая выносливость яв-
ляются главными составляющими сопряженной тренировки. Ско-
ростно-силовые способности проявляются в стартовой силе, уско-
ряющей и реактивной силе в виде ускорения или скорости, прида-
ваемой в заданный промежуток времени собственному телу или
другому телу и поэтому характеризуются внутренней силой, прояв-
ляемой за счет произвольного сокращения мышц, величина которой
достигается за определенную единицу времени, а также временем
поддержания достигнутой силы..
На середину XX века пришлись наиболее значимые работы по
изучению скоростно-силовых способностей и, особенно, «взрыв-
ной» силы спортсменов. К таковым следует отнести работы Ю.В.
Верхошанского, М.А. Годика, В.М. Зациорского, Ю.И. Смирнова,
В.П. Филина, Н.Г. Озолина. В них дается не только характеристика,
понятийный аппарат, но и методы воспитания этих разновидностей
скоростно-силовых способностей. Так, стартовая сила зависит от
способности уже в начале сокращения активно включать в движе-
ние как можно больше двигательных единиц, которая понимается
как способность к быстрому достижению значительного усилия в
26

начале рабочего напряжения мышц. В то же время функция уско-
ряющей силы лежит в плоскости наращивания рабочего усилия в
условиях уже происходящего движения, поэтому и активизируется
процесс сокращения мышц. Полноценная их активация возможна
лишь при условии наличия оптимального уровня максимальной си-
лы, скорости сокращения мышц, а также от количества одновре-
менно активизируемых двигательных единиц Большое значение
играют условия для обеспечения реактивности нервно-мышечного
аппарата, позволяющие полноценно использовать эластические
свойства мышц, их возбудимость. По Ю.В. Верхошанскому (4),
внешний раздражитель после механического предварительного
внешнего воздействия, выражающегося в ударном растяжении
мышц, не только изменяет, но и увеличивает, в определенной мере
эффект рабочего усилия. В этом случае позиции педагогов и био-
механиков едины, когда они утверждают, что свойство мышц нака-
пливать механическую энергию, преобразовывая ее в энергию дви-
жения, часто используется в тренировочном процессе спортсменов
высокой квалификации и этот методический прием лежит в основе
многих элементов спортивной техники.
Если сила скелетной мышцы зависит главным образом от по-
перечного сечения (количество и толщина миофибрилл), то сило-
вая выносливость характеризуется величиной сопротивления ор-
ганизма утомлению при относительно длительных и больших сило-
вых нагрузках, проявляемых в количестве повторений движений
или максимально возможном времени противодействия (удержа-
ния) внешним силам.
Целенаправленное развитие физических качеств и формирова-
ние техники движений - это установление наиболее целесообраз-
ной количественной и качественной взаимосвязи между внутрен-
ней (динамической) и внешней (кинематической) структурами
движений. Это направление обосновано как метод сопряженного
воздействия (19, 20) и трактуется как принцип направленного со-
пряжения.
С позиции Ю.В. Верхошанского (4) в сопряженном методе, вы-
ражающем методическую идею единства специальной физической
и технической подготовки, заложен принцип динамического соот-
ветствия. Подбор средств специальной подготовки в его понимании
должен осуществляться на основе этого принципа. В отношении
27

развития быстроты неукоснительно должно соблюдаться методиче-
ское требование: силовые упражнения соответствуют соревнова-
тельному или его элементам по режиму работы мышц и быстроте
проявления максимального усилия. Важным дополнением является
соблюдение условия, при котором специальные упражнения вы-
полняются таким образом, что каждое из них структурно соответ-
ствовало или превышало соревновательное упражнение по интен-
сивности до 10% (2).
Специалисты (25,28) утверждают, что специальное упражнение
считается эффективным, если оно по каким-то параметрам превы-
шает соответствующие характеристики основного упражнения; и
упражнением сопряженного воздействия называется в том случае,
если оно эффективно и адекватно основному упражнению. Подчер-
кивается значимость критерия эффективности упражнения. В их
понимании это - отношение максимальной скорости растяжения
мышц при выполнении специализированного упражнения к макси-
мальной скорости растяжения мышц при выполнении основного
упражнения (26). Так, упражнения сопряженного воздействия - бег
с буксировкой груза считается эффективным с позиции активиза-
ции мышц на опоре (20) и неэффективно с позиции такого критерия
как скорость бега. Во втором варианте существенно замедляется
скорость растяжения мышц и перенос маховой конечности. Полу-
чается, что в одном случае избранное средство положительно дей-
ствует на становление одной фазы бегового цикла, а на другую -
отрицательно. Предлагается также выход из данной ситуации с по-
мощью тренажеров (19), которые способны обеспечить «локально-
точечное» воздействие на фазу и тем самым существенно повысить
«упражняющую» способность упражнения и в определенной сте-
пени «нивелировать» отрицательное воздействие на другую фазу
бегового шага.
Чтобы понять сущность метода сопряженного воздействия, не-
обходимо разобраться вначале с положительным и отрицательным
взаимодействием различных сторон тренированности. Эффект пе-
реноса тренированности (17, 25) начинается с того, когда спорт-
смены используют вспомогательные упражнения из других видов
спорта: прыгуны тройным и в длину - спринтерский бег, метатели
- упражнения со штангой.
В.М Зациорский (12, 13) впервые описал это явление и сделал
28

заключение о том, что оно является результатом сложного положи-
тельного или отрицательного взаимодействия различных сторон
тренированности.
Общеизвестно, что скоростные способности успешно проявля-
ются во многих видах спортивной деятельности. В контексте пере-
носа тренированности этот процесс заметно усложняется, поэтому
в ряде случаев ожидаемого эффекта не происходит. Обнаружено
(8), что нет прямо пропорциональной зависимости между такими
компонентами, как скорость движения и латентное время реакции,
особенно в сложно-координационных упражнениях. Если в про-
стых движениях перенос значительно облегчен (6), то в сложно-
координационных затруднен, так как результат целостного движе-
ния во многом зависит от координационного сходства выполняе-
мых упражнений. Поэтому «золотым» методическим правилом для
использования основного и вспомогательного упражнений является
вывод о том, что отсутствует достоверная зависимость между от-
дельными элементарными (время реакции и время движения руки и
ноги) и комплексными формами скоростных качеств. Показано
(20), что чем выше квалификация спортсмена, тем корреляционные
связи между ними слабее. По мнению В.М.Зациорского (13) глав-
ным в переносе является взаимодействие нервно-координационных
механизмов, обеспечивающих выполнение соответствующих дви-
жений.
Специалисты (17, 18, 20) указывают на резервы повышения
скорости бега за счет актуализации координационной слаженности
и увеличения скорости движений в моменты сокращения и рас-
слабления мышц. Этот фактор тесно связан с техникой движений,
так как длина пути ограничивается условиями их выполнения. С
другой стороны, существенные резервы повышения скорости зало-
жены в знании механизмов адаптации двигательного аппарата к си-
ловым нагрузкам (28). Каждая из сторон (физическая и техниче-
ская), имея свои специфические особенности, в то же время являет-
ся фундаментом одного и того же нервно-мышечного аппарата и в
совокупности они определяют уровень спортивного мастерства. На
это указывают также специалисты по физиологии, психологии, ме-
дицине (12, 24, 27).
Суммируя мнение специалистов по использованию метода со-
пряженного воздействия в многолетней подготовке юных и взрос-
29

лых спортсменов, следует обратить внимание на разночтение мне-
ний специалистов на эти сопряженные процессы в одну из сторон
подготовленности, а именно:
- в сторону преимущественного развития физических качеств в
тесной связи с формированием двигательных навыков;
- в сторону преимущественного формирования двигательных
навыков, когда этому процессу взаимодействия должна предшест-
вовать работа, направленная на развитие физических качеств, кото-
рые проявляются при их выполнении;
- на укрепление специфических групп мышц с формированием
двигательного навыка в различных условиях (сочетание обычных
условий с облегченными и затрудненными);
- на учет факторов спортивно-технического мастерства и инди-
видуальных отклонений в физической и технической подготовлен-
ности.
Многочисленные экспериментальные исследования (25, 28)
подтвердили идею ученых и тренеров о ведущей роли физических
качеств, которые создают базовую основу для овладения спортив-
ной техникой в легкоатлетических упражнениях скоростно-
силового характера.
Ряд специалистов (2, 13) в то же время убежден в правомерно-
сти предположений иного свойства. Они сводятся к тому, что зна-
чения силы и скорости движения обратно пропорциональны при
низком уровне спортивного мастерства, когда характер взаимосвя-
зи параметров технической и физической подготовленности не
имеет решающего значения. В этих условиях важно обеспечить до-
полнительное ускорение для развертывания упражнения с учетом
резервных возможностей организма. Имеется ввиду введение на
определенных этапах многолетней подготовки упражнений с эле-
ментами «нагружения» и «облегчения», чтобы стимулировать с од-
ной стороны - координационно-скоростной компонент движений, а
с другой - координационно-силовой компонент. Объяснение этой
позиции видится в используемых технологиях тренировки, когда в
первом случае повышенное отягощение стимулирует развитие си-
лы отдельных мышц, а во втором - совершенствуется в большей
мере межмышечная координация движений. Утверждается, что ра-
циональная структура движений лучше формируется на основе
контрастных ощущений, полученных в различных условиях выпол-
30

нения спортивного упражнения.
Значимую структурно-силовую функцию по обеспечению со-
пряженных процессов несут специальные тренажерные устройства
и специальные упражнения, которые широко применяются в прак-
тике подготовки легкоатлетов на разных стадиях спортивного со-
вершенствования (18).
На начальном этапе занятий спортом в большей степени ис-
пользуются тренажеры глобального и регионального воздействия,
обеспечивающие всестороннюю подготовленность и соразмерное
развитие физических качеств. В последующие годы занятий скоро-
стно-силовыми видами легкой атлетики происходит естественный
«отброс» лишних упражнений.
Рассмотрим более детально в контексте задач специальной си-
ловой подготовки сущность, структуру и содержание сопряженной
тренировки со всеми вытекающими отсюда последствиями. Просто
силовой подготовки в спорте без связи с формированием двига-
тельных навыков (в нашем случае - навыки скоростного бега) не
бывает или она носит оздоровительный характер.
Специалисты (20, 25) убеждены, что сопряженная тренировка
на всех этапах многолетней подготовки бегунов на короткие дис-
танции занимает на современном этапе развития спорта приоритет-
ное значение. В научную аргументацию данного подхода положены
идеи и доказательства того, что использование сопряженных тре-
нировочных средств продолжается вплоть до участия в мировых
форумах и приносит ощутимые результаты (18, 19). Поэтому боль-
шинство ведущих специалистов Республики Беларусь и СНГ еди-
нодушно устанавливают принцип главенства или примат сопря-
женной тренировки в тренировочном процессе перед другими ви-
дами тренировки.
В то же время метод сопряженного воздействия не является са-
моцелью. Его основное предназначение - обеспечить единство спе-
циальной физической и технической подготовленности легкоатле-
ток-спринтеров при выборе сопряженных средств тренировки, в
первую очередь тренажерных устройств. Дополнительным факто-
ром для его актуализации является учет индивидуальных антропо-
метрических и физических возможностей юных спортсменов. Спе-
циальное упражнение, как правило, считается эффективным, если
оно по каким-то параметрам превышает соответствующие характе-
31

ристики основного упражнения и адекватно основному упражне-
нию. С этих позиций следует говорить о факторе идентичности
усилий для того, чтобы показать соответствие усилий, проявляемых
отдельной группой мышц при выполнении специального и основ-
ного упражнений. В первом случае идет речь о использовании
принципа динамического соответствия по амплитуде и направле-
нию движбения, величине усилия и времени его развития. Во вто-
ром - о конкретном участии отдельных групп и их последователь-
ности в осуществлении конкретного технического действия.
Особому рассмотрению подлежит внутренняя сила, которая
возникает в результате сокращения мышц при их растяжении и
укорочении. Последовательность активации сокращения мышц-
антагонистов и синергистов способствует проявлению силы и осу-
ществляет движение звеньев и тела. Периоды опоры в спринтер-
ском беге для поступательного движения является основным. Нога
в этот период принимает на себя всю тяжесть падающего тела,
амортизирует и затем производит отталкивание. При этом, направ-
ление силы реакции опоры в фазе амортизации, фазе отталкивания
и в момент прекращения уменьшения угла в коленном суставе
опорной ноги совершенно различно. А вот реактивная сила («даро-
вая») способствует синхронности и слаженности движений в виде
«силовых» волн, ими необходимо управлять в целях повышения
эффективности и экономинизации движений
Опираясь на мнения авторитетных ученых в области спринта
(2, 20, 28, 34) а также на собственные логические заключения, мы
выделили в качестве основной величины, удовлетворяющей необ-
ходимым требованиям, сумму горизонтальных и вертикальных со-
ставляющих скорости вылета общего центра массы тела бегуна в
каждом беговом шаге. Именно эта величина может рассматривать-
ся как ключевой критерий для создания системы тренировочных
средств и ранжирования в общей структуре нагрузки.
В то же время следует отметить, что критерий скорости вылета
в каждом беговом шаге не может быть единственно, достаточным
параметром при ранжировании упражнений бегунов. Скорость
отражает только кинематику движения, не раскрывая его причины.
В основе сообщения телу ускорения при взаимодействии с опорой
и достижения необходимых значений скорости вылета в каждом
беговом шаге лежат силы (гравитации, инерции, трения, реакции
32

опоры и т.д.). Отталкиваясь в опорной фазе, разгоняя бедро и тор-
мозя его в полетной фазе, бегун стремится реализовать максималь-
ную мощность. Поэтому тренировка спринтера строится в направ-
лении повышения мощности отталкивания и силовой быстроты пе-
ремещения бедер при выполнении как соревновательного, так и
всех типов тренировочных упражнений. Мощность, как функция,
определяется двумя параметрами: силой и скоростью. При выпол-
нении беговых шагов на скоротечной дистанции одной из основных
характеристик, определяющих эффективность отталкивания в каж-
дом беговом шаге, являются величина средних динамических уси-
лий и характер изменения кривой. Силовая быстрота перемещений
отдельных звеньев тела в полетных фазах бегового шага определя-
ется, по существу, теми же параметрами, как и при отталкивании, и
трансформируется в направленное движение за счет максимально
большего количества движений в единицу времени и выражается в
герцах путем деления первой величины на вторую (чем выше коли-
чественный показатель, тем эффективнее движение).
С этих позиций достижение соответствующей мощности оттал-
кивания и перемещения бедер, а также для расширения границ
темпа движений необходима достаточная силовая проработка ос-
новных мышечных групп двигательного аппарата, в первую оче-
редь нижних конечностей и туловища. На их основе возможно:
- освоить повышенные амплитудные траектории рабочих цик-
лов бегового шага;
- увеличить диапазон растяжимости и укорочения мышц в мо-
менты направленного сокращения и расслабления;
- выполнить объем силовой работы различной мощности в не-
сколько раз превышающий традиционные варианты;
- произвольно дифференцировать силовую проработку мышц-
антагонистов разгибателей и сгибателей или интегрировать их раз-
витие в совместные двигательные акты;
- моделировать соревновательные условия по принципу «пере-
ключения» усилий с мышц-разгибателей на мышцы-сгибатели и,
наоборот.
В наиболее простом варианте мышечные группы спринтера мо-
гут быть представлены в виде четырех мышечных групп, разбитых
на пары, а именно: разгибатели и сгибатели бедра; разгибатели и
сгибатели голени; разгибатели и сгибатели стопы; разгибатели и
33

сгибатели туловища. При этом принципиально выделяют два на-
правления их совершенствования: 1-е - развитие силовой быстроты
в ограниченной временной зоне или количестве повторений (соот-
ветственно 5-6 секунд или 5-6 повторений); 2-е - развитие сило-
вой выносливости - (20-40 секунд или 20-40 повторений). Указы-
вают (28) конкретно на те мышечные группы, от которых зависит
уровень достижений в спринте. Это мышцы обслуживающие три
сустава (тазобедренный, коленный и голеностопный), играющие
основную роль в продвижении тела вперед (горизонтальная ско-
рость). В силу этого большинство силовых упражнений спринтера
разгибательного характера (свыше 80%) рассматриваются в виде
«базовой» основы для формирования рациональной структуры бе-
гового шага в целом и, в частности, для повышения мощности от-
талкивания. Этим же целям служат специальные силовые упражне-
ния для развития мышц-сгибателей стопы. Этот фактор был отме-
чен рядом специалистов (19, 20) как недостаточно целесообразный.
Так, акцентированное внимание на мощность отталкивания снижа-
ет скорость бега, удлиняет шаг, снижает темп. Бег становится пры-
гающим, менее эффективным, возрастают продолжительность по-
летной фазы. Вертикальная скорость общего центра массы тела и
показатели его колебания также возрастают.
Установка на быстрое отталкивание следует считать целесооб-
разной. Установлено (18), что силовая подготовленность мышц-
антагонистов разгибателей различных мышечных групп у спринте-
ров имеет различную степень связи со скоростью бега на отдель-
ных отрезках стометровой дистанции. Так, скорость бега на участке
набора скорости (30 - 50 м) и достижения ее максимальных харак-
теристик (50 - 70 м) связана преимущественно с силой мышц-
разгибателей бедра, несколько меньше с силой подошвенных сги-
бателей. На участке снижения скорости бега (70 - 90 м) возрастает
значимость относительной взрывной силы подошвенных сгибате-
лей. Значимость обеих групп на этом участке практически уравно-
вешиваются. На отрезке финиширования (90-100 м) этот фактор
проявляется в полной мере.
Исходя из теоретико-методических основ адаптации двига-
тельного аппарата спортсменок к циклическим локомоциям (28) в
многолетней подготовке следует выделить четыре этапа специфи-
ческого приспособления к силовым нагрузкам. На первом этапе
34

решаются задачи силовой подготовки общего характера. В то же
время происходят положительные изменения в соотношении сило-
вого индекса «бедро-голень» и «голень-стопа». Укрепляется задняя
группа мышц бедра и сгибающих бедро в тазобедренном суставе.
Совершенствование гармонизации внутризвеньевых и межзвенье-
вых силовых соотношений мышц нижних конечностей происходит
на недостаточном уровне. Отмечен «крен» в сторону приоритета
мышц-разгибателей. На втором этапе достигается выравнивание
силового взаимоотношения мышц-антагонистов бедра и стопы за
счет реализации требований к подошвенным сгибателям стопы,
разгибателям голени и бедра. Происходят так называемые «пере-
программирования» «лишних» мышц. В целом совершенствуется
компенсаторно-приспособительная перестройка разгибателей на
фоне дальнейшей и существенной гармонизации соотношения
суммарных показателей силы мышц-антагонистов бедра и стопы.
На третьем этапе активно разворачиваются приспособительные
сдвиги в гармонизации силы мышц на уровне соотношения внутри-
звеньевых и межзвеньевых индексов, особенно в сближении вели-
чин индексов гармонизации сгибателей и разгибателей на более
высоком качественном уровне. На четвертом этапе достигается
стойкая соразмерность внутри и меж звеньевых и интегрального
соотношений мышц-антагонистов. Прежде всего корректируются
индивидуальные значения силовой гармонизации сгибателей и раз-
гибателей стопы, голени и бедра.
Рассуждая о способности к проявлению силы, нельзя не обра-
тить особое внимание на три основных фактора: 1) слаженность
процессов нервно-мышечной координации; 2) волевые усилия; 3)
мышечная масса.
Первый фактор, естественно, связан с повышением функцио-
нальных возможностей нервно-мышечного аппарата и с техникой
движений. Под «слаженностью» процессов следует понимать тот
прогнозируемый уровень, который бы обеспечил не только пра-
вильность движений, но и умение управлять усилиями, проявлять
их в разной мере и в разных условиях. Особенно это важно начи-
нающим и слабо подготовленным физически, когда им предлагает-
ся проявлять усилия в широком диапазоне (в том числе и в разно-
образных темпах). Таким образом, у них мышечная сила будет раз-
виваться не за счет увеличения поперечника мышц, а, в первую
35

очередь, за счет приобретения умения владеть своими мышцами,
сокращать и напрягать их с нужной силой. Это и будет «школой»
движений, где основным регулятором являются условия проявле-
ния силы в разнообразных движениях, но в разных режимах и
уровнях.
Ко второму фактору отнесены волевые усилия, психическая ус-
тановка, концентрация внимания, которые, прежде всего, являются
атрибутами для проявления силы на максимальном уровне. Для на-
чинающих и слабо подготовленных физически этот фактор не столь
значителен. В то же время, он и в этих условиях имеет место, но на
более низком уровне потенциальных возможностей мышц. С уче-
том оздоровительной направленности тренировочных занятий и
желания достичь гармоничного развития скелетных мышц, объем
данных упражнений невелик. Для лиц женского пола такой мето-
дический подход не характерен, однако он в небольших дозах дол-
жен присутствовать на занятиях с силовой направленностью. Наи-
более оптимальными упражнениями в этом случае являются уп-
ражнения с различными отягощениями и сопротивлением, в кото-
рых необходимо проявлять околомаксимальные волевые и мышеч-
ные усилия - 80-90% от максимума. Они занимают небольшой объ-
ем в системе специальных силовых упражнений. В связи с этим
наибольший объем силовых упражнений приходится на зону «оп-
тимума» нейро-мышечной активности мышц с обязательным при-
сутствием упражнений на расслабление мышц.
Третьим фактором является мышечная масса, которая в значи-
тельной степени определяет силу. Показано (6,7), что сила мышцы,
при прочих равных условиях, пропорциональна ее физиологиче-
скому поперечнику. Именно под влиянием физических упражнений
развитие силы происходит также за счет увеличения мышечной
массы.
Наибольшего эффекта в быстром наращивании мышечной мас-
сы достигают применением локальных упражнений (общий подход
к развитию силы), воздействующих на одну мышечную группу. С
этой целью в течение ряда недель выполняются упражнения для 3 -
4 групп мышц. В результате занимающиеся достигают как бы
«промежуточного» уровня требуемого развития мышечной массы,
который является основанием для использования в дальнейшем уп-
ражнений с меньшей дозировкой. Основная задача в этом случае -
36

добиться поддержания так называемого «парникового» эффекта.
Когда это становится возможным, следует использовать методиче-
ский прием «переключения» для следующих 3-4 групп мышц и
т.д.
Особо выделим также физиологический фактор в наращивании
силы, так как это позволяет использовать само свойство мышцы -
эластичность. Это свойство, допускающее растягивание (натяже-
ние) мышцы и обеспечивающее возвращение ее в исходное состоя-
ние. Специалисты (8, 9, 10, 13) утверждают, что растянутая мышца
(до определенного оптимума) функционирует сильнее и быстрее, и
для улучшения эластичности мышц необходимы упражнения, в ко-
торых бы происходило растягивание напряженной мышцы. Это по-
ложение является наиболее значимым при разработке новых нетра-
диционных технологий в совершенствовании скоростных способ-
ностей.
С точки зрения биомеханического аспекта проявления силы
наибольшую силу проявляет мышца, предварительно растянутая.
Критерий растянутости мышцы во многом определяет согласован-
ность в работе мышц-синергистов и антагонистов. Преимущество
растянутых мышц в том, что они, во-первых,
одновременно с формированием в них подъемных сил, способ-
ствуют успешному их развитию и, во-вторых, в том, что они в со-
стоянии покоя слегка напряжены (около 15% своей длины) и из
этого начального состояния способны развить особенно большую
силу. Таким образом, межмышечная координация, наряду с попе-
речным сечением мышечных волокон, объемом мышц, строением
волокон и внутримышечной координацией, определяют базовый
потенциал силы человека. Относительно понятийного аппарата, ка-
сающегося непосредственно внутримышечной координации, ее
следует охарактеризовать как способность управлять двигательны-
ми единицами синхронно. Ее уровень считается высоким, если тре-
нирующийся, с одной стороны, умеет хорошо дифференцировать
силовые напряжения, а с другой, одновременно активизировать вы-
сокий процент двигательных единиц.
Вначале рассмотрим несколько проблемных вопросов по осо-
бенностям силовой подготовки с начинающими спортсменами. В
соответствии с программой по учебно-тренировочному процессу
для ДЮСШ или СДЮШОР учащиеся на этапах начальной и выбо-
37

pa спортивной специализации получают разностороннее физиче-
ское развитие средствами общей физической подготовки, в которой
определенный объем приходится на силовые упражнения неспеци-
фического (по отношению к скоростному бегу) воздействия. Под
разносторонним физическим развитием применительно к учебным
группам по легкой атлетике понимают тот условный уровень физи-
ческой подготовленности, который необходимо достигнуть в отно-
шении развития комплекса физических качеств, именно: силы, бы-
строты, выносливости, гибкости, ловкости, координации, работо-
способности всех органов и систем, слаженности их функций. Под
влиянием общей физической подготовки, которая является «базо-
вым» компонентом содержания учебно-тренировочных занятий,
повышается едва ли не главный фактор любой тренировочной дея-
тельности - здоровье. А чем оно крепче с подросткового возраста,
тем естественно, выше в целом работоспособность организма, тем
адекватнее воспринимаются и осваиваются тренировочные нагруз-
ки. И, наоборот, при недостаточной специальной тренированности
или слабой физической подготовке могут иметь место различные
формы взаимоотношений между вегетативными двигательными
функциями. В первом случае могут определяться признаки сниже-
ния функционального состояния нервно-мышечного аппарата при
еще достаточно хороших показателях адаптации сердечно - сосу-
дистой системы. Во втором, при слабой общей физической подго-
товке, снижение работоспособности часто проявляется раньше все-
го по показателям вегетативной системы организма.
На начальном этапе занятий легкой атлетикой при подборе уп-
ражнений необходимо определиться с избранным режимом работы
мышц, от которого зависит эффект развития силы. Так как боль-
шинство игровых и легкоатлетических средств связаны с преодоле-
вающим режимом работы мышц, поэтому они в соответствии с ре-
комендациями и научными изысканиями специалистов(18, 20)
должны занимать приоритетное положение в системе начальной
подготовки юных легкоатлеток. В то же время, имеются данные ис-
следований (4, 20), которые доказывают эффективность в способ-
ности проявлять силу при уступающе-преодолевающем режиме. К
таковым упражнениям, как правило, относят: прыжки вверх сразу
после спрыгивания с высоты, прыжки с отягощениями в руках или
на поясе, гирями, а также упражнения рывково-тормозного харак-
38

тера, броски предметов и снарядов и т.п.
Все они являются эффективными средствами для совершенст-
вования работы мышц в условиях преодолевающей взрывной рабо-
ты.
Ряд исследований подтвердили успешность методического
подхода, направленного на оптимизацию силовых показателей
мышц-разгибателей и мышц-сгибателей бедра и голени за счет по-
вышенного внимания к развитию мышц-сгибателей.
Большая роль на начальном этапе занятий легкой атлетикой от-
водится специально-подготовительным и специально-подводящим
упражнениям, без которых невозможно осуществлять процесс обу-
чения основным физическим упражнениям. Смысл их использова-
ния в большом количестве заключается в желании, с одной сторо-
ны, создать так называемую школу движений, а, с другой, развить
необходимые специальные физические качества, в первую очередь
- силу, силовую быстроту и силовую выносливость. На основе это-
го и выстраиваются обучающие программы для освоения новых
двигательных действий.
Общеизвестно, что специально-подготовительные упражнения
способствуют в большей мере улучшению развития специальной
силы, координации движений. Кроме того, решается целый ряд во-
просов, связанных с техникой бега, прыжков, метаний и т.п. В то
же время специально-подводящие упражнения направлены на ов-
ладение и совершенствование техники движений, но так как они
включают в себя часть элементов техники основного упражнения,
то выполнять их легче и проще. Метод использования подводящих
упражнений - повторный и основывается на применении имитаци-
онных, образных и специальных упражнений.
Каждая группа специальных упражнений предусматривает
обучение либо совершенствование отдельных фаз бега, прыжков,
метаний, поз, элементов техники или их связок. Вместе они состав-
ляют целостное действие по образу и подобию того или иного
спортивного упражнения. Занимающийся последовательно овладе-
вает составными частями целостной структуры движений в опреде-
ленном ритме (который может быть и должен быть различным), да-
лее соединяет различные фазы движения с последующими и со-
вершенствует новым образом отдельные звенья целостного упраж-
нения. Именно тогда к нему приходит тонкое мышечное чувство,
39

позволяющее контролировать и координировать тот или иной эле-
мент техники либо отдельную фазу или стыковку отдельных фаз и
звеньев бега, прыжка или метания, входящих в общую целостную
систему движений.
В спринтерской подготовке всегда занимали достойное место
прыжковые упражнения в целях развития силы мышц ног: подско-
ки, прыжки с ноги на ногу, на двух ногах, скачки на одной ноге,
прыжки с места и с разбега, в длину, тройные и пятерные, в высоту,
далеко-высокие, высоко-далекие и другие. Имеется много экспери-
ментальных работ, доказывающих полезность прыжковых упраж-
нений с дополнительной силовой внешней нагрузкой: мешочки с
песком на плечах или пояс со свинцовой дробью, а также методом
изменения условий их использования - бег в гору и по ступенькам
стадиона. В этих условиях важно учитывать сопротивление со сто-
роны силы тяжести, воды, грунта, рельефа, одежды, обуви, ластов,
манжетов, утяжеленных поясов при выполнении основного и вспо-
могательных упражнений.
Ценность упражнений с меньшим весом (набивные мячи, ган-
тели, мешочки с песком и др.) очевидна, так как они по существу
развивают быструю мышечную силу. К таковым относятся те мы-
шечные группы, которые активно участвуют именно в «быстрых»
движениях
Нельзя умалять достоинство метательных упражнений в подго-
товке легкоатлеток-спринтеров. Такие упражнения - очень мощное
средство развития силы и «быстрой» силы мышц не только рук, но
также туловища и ног. Особенно полезны метательные упражнения
для развития силы мышц туловища, особенно при выходе с низкого
старта. Не случайно, что многие метатели успешно конкурируют со
спринтерами при выходе со старта.
Мышцы брюшного пресса и мышцы поясничной области в
процессе занятий спортом активно развиваются, не зависимо от
возраста, пола и уровня физической подготовленности. Различия
лишь в объемах их применения. Они очень полезны для лиц жен-
ского пола и выполняются ими с удовольствием, так как все без ис-
ключения желают обрести стройную фигуру(особенно в области
живота и талии). Их значимость определяется следующими поло-
жениями. Они участвуют в большинстве локомоций, образуют хо-
роший «мышечный корсет», охватывающий брюшную полость,
40

способствующий нормальному функционированию внутренних ор-
ганов и положительно сказываются на состоянии физического здо-
ровья, а должная сила мышц брюшного пресса является лучшей га-
рантией предупреждения грыж.
Сообразуясь с теорией нейромоторной регуляции, в силовой
подготовке следует решать следующие приоритетные задачи:
- развивать силу мышечной системы вообще;
- развивать силу мышечной системы специально, то есть раз-
вивать те группы мышц, которые непосредственно участвуют в
движении;
- развивать силу «проблемных» мышечных групп, которые иг-
рают определенную роль в основных двигательных актах, но труд-
нодоступны для развития (например, отводящие и приводящие
мышцы в спринтерском беге);
- развивать силу мышечной системы с помощью нетрадицион-
ных средств для раскрытия функциональных резервов организма;
- развивать силу мышечной системы в комфортных условиях
(без перемещения тяжелых отягощений) и регулировать ее нагрузку
в процессе выполнения силовых упражнений.
Первая задача решается путем простого увеличения объема или
интенсивности силовых упражнений. Вторая - путем ведения стро-
гого отбора силовых упражнений по их направленности, подбору
веса отягощений, оптимального количества повторений и способов
выполнения. Третья - путем создания биомеханически целесооб-
разной предметной среды и конструктивных новшеств тренажера,
позволяющего достигнуть воздействия на «заказные» мышечные
группы. Четвертая - путем использования приборов, оборудования
и методических приемов, позволяющих полнее раскрыть функцио-
нальные резервы организма, превзойти достигнутые им силу, гиб-
кость и специальные навыки (применение тренажеров, обеспечи-
вающих сопряженное совершенствование силовых способностей в
структуре основного двигательного навыка) или в условиях стиму-
лирования отдельных рецепторов (зрительного, слухового, вести-
булярного) электростимуляционного нервно-мышечного воздейст-
вия. Пятая - путем замены громоздких тренажеров на более про-
стые и легкоуправляемые, с регулированием силовой нагрузки и с
технологическими «новинками», позволяющими выйти на более
высокий качественный уровень обучения и тренинга.
41

При выборе сопряженных средств в условиях «нагружения» и
«облегчения» для их введения в учебно-тренировочные комплексы
следует руководствоваться следующими методическими положе-
ниями:
- в беге на скорость и с ускорениями целесообразно уменьшить
передвигаемую массу в облегченных условиях на 15%;
- оптимальный вес отягощения на дистальной части голени в
пределах 200 - 400г;
- использование упругой связи в тяговом устройстве на вели-
чину 50 - 10%-го облегчения;
- бег с буксировкой груза, а также традиционные беговые уп-
ражнения, в которых активизируются мышцы ноги на опоре, вклю-
чать только по необходимости, а их объем не должен превышать
объем основного упражнения;
- эффективность средств тренировки определять по «золотому
сечению» бегового шага (не более 0,616), когда положительно
взаимодействуют импульсы разгона махового звена в момент мак-
симального сгибания в коленном суставе и торможения махового
звена в конце опорного периода на момент пересечения траектории
дистального участка голени маховой ноги проекции тазобедренно-
го сустава;
- в условиях «облегчения» следует осуществлять подбор
средств, в которых совершенствуется механизм переноса ноги и
возможность для быстрого отталкивания;
- в режимах «нагружения» и «облегчения» наиболее эффектив-
ны те средства, которые способствуют максимальной скорости рас-
тяжения мышц, преимущественно в условиях действия инерцион-
ных и реактивных сил (быстрота разгона и торможения конечно-
стей).
Технология метода сопряженного воздействия в развитии си-
ловых способностей и формировании двигательных навыков (при-
менительно к бегу на короткие дистанции) с позиции системно-
целевого подхода при построении микро, -мезо, - макроциклов
тренировки, включает: а) целевой компонент (определение общей и
специальной системы диагностических целей; акцентирование
формирование силовых способностей с акцентом на развитие сило-
вой выносливости во взаимосвязи со становлением спортивной
техники) на каждом этапе реализации целостного процесса; б) со-
42

держагпелъный компонент (отбор средств сопряженного воздейст-
вия по специфике напряжений мышц-антагонистов разгибателей и
сгибателей бедра, голени туловища и подошвенного сгибания сто-
пы; величине и характеру физических нагрузок и восстановления с
учетом принципов обучения и тренировки, требовавшей индивиду-
ально-сопряженного и дифференцированного подходов; в) органи-
зационно-структурный компонент — оптимизация построения не-
дельных циклов тренировки на основе учета специфики и направ-
ленности учебно-тренировочных комплексов и условий их выпол-
нения (режимы: обычный, облегченный и затрудненный; характер:
целостный, региональный, локальный; методы сопровождения дви-
гательных действий: визуальный, звуковой, нервно-мышечный;
специфика воздействия: полетная и опорная фазы бегового шага,
разгибатели и сгибатели опорно-двигательного аппарата; г) опера-
циональный компонент - освоение навыков, умений, развитие фи-
зических качеств согласно концепции, программы организации
констатирующего и формирующего педагогических экспериментов
с акцентом на сопряженное развитие силовых способностей и ста-
новление спортивной техники, формирующих и корригирующих
двигательную основу стометровой дистанции (старт, стартовый
разгон, бег по дистанции и финиширование); включение в учебно-
тренировочные комплексы тренажеров и вспомогательных упраж-
нений на основе функциональной специфики двигательного аппа-
рата и характера адаптационных возможностей ССС и ОДА; д) ди-
агностический компонент — осуществление обратной связи: вклю-
ченным наблюдением, предварительным, текущим, итоговым кон-
тролем степени выраженности и уровня сопряженности двигатель-
но-координационного и двигательно-силового потенциала дости-
жений занимающихся, оценки функционального состояния систем
организма.
Технологическая концепция системного проектирования тре-
нировочных нагрузок сопряженного воздействия в годичном цикле
тренировки легкоатлеток-спринтеров на этапах начальной и выбора
специализации, на наш взгляд, предполагает решение ряда приори-
тетных задач, на которых и будет базироваться скоростная, сило-
вая, скоростно-силовая и двигательно-координационная подготовки
в их рациональном соотношении и соразмерности развития. К та-
ковым следует отнести:
43

- здравоформирующее направление, которое предполагает та-
кую морфо- функциональную перестройку организма в многолет-
ней подготовке под влиянием фактора естественного развития и
тренировки, которая способствует расширению физических воз-
можностей юных спортсменок и одновременно создает морфо-
функциональные и психологические предпосылки для перехода на
более высокий уровень спортивного мастерства и сохранения здо-
ровья;
- комплексное решение задач функциональной и технической
подготовки (3) за выполнением стандартных тренировочных нагру-
зок в естественных условиях спортивной тренировки, когда важно
распознать первые признаки и в целом тенденцию к ухудшению со-
стояния лимитирующих систем (в первую очередь, ССС и НМА).
Как результат их воздействий на любых этапах подготовки по мере
необходимости вводится алгоритм «коррекционных» мероприятий
для приведения организма спортсменки в адаптированное состоя-
ние. Суть этих мероприятий заключается в том, что напряженные
специфические скоростно-силовые и другие виды (беговые и сило-
вые) заменяются частично или полностью (с учетом текущего со-
стояния) нагрузками щадящего характера в виде «компенсаторно-
го» бега. Преимущественное использование низко -интенсивного
бега (выполнение с интенсивностью 80-85% при частоте пульса
не выше 150 уд/мин в сочетании со специализированной подготов-
кой, направленной на воспитание силовых способностей с исполь-
зованием тренажерных устройств и комплекса локальных силовых
упражнений), обеспечивают неуклонный рост тренированности;
- принцип главенства сопряженной тренировки в тренировоч-
ном процессе перед другими видами тренировки. Сопряженная
тренировка на всех этапах многолетней подготовки бегуний на ко-
роткие дистанции (в том числе и на этапах начальной и выбора
спортивной специализации) занимает приоритетное положение, по-
скольку использование сопряженных тренировочных средств как
новичками, так и квалифицированными атлетами обеспечивает вы-
сокий тренирующий уровень специальной физической и техниче-
ской подготовленности. Учет «сенситивных» периодов развития и
«сенситивных» периодов сопряженного формирования специаль-
ных физических качеств и двигательных навыков устанавливает
необходимость акцентированного применения средств сопряжен-
44

ной тренировки. Важно учитывать также условия их проявления - в
обычных условиях, «нагружения» и «облегчения». Естественно, что
должен осуществляться сопряженный контроль, который предпола-
гает обеспечение средствами и методами сопряженной тренировки
и создание педагогических условий для системного проектирова-
ния параметров тренировочной нагрузки сопряженного воздейст-
вия. В этом случае предусмотрена программа реализации локально-
го, регионального и целостного воздействия на ведущие двигатель-
ные звенья опорно-двигательного аппарата на основе применения
нетрадиционных тренажеров, технических приспособлений и вспо-
могательных упражнений, адекватных к серийному использованию
при оптимальных силовых отягощениях. За основу была взята кон-
цепция адаптации двигательного аппарата спортсменок к цикличе-
ским локомоциям. Один из ярких вариантов использования данной
концепции на практике - учет адаптационного ресурса двигатель-
ного аппарата спортсменок через формирование уникальных спо-
собностей по управлению произвольным максимальным напряже-
нием и максимальным произвольным расслаблением мышечных
единиц, ответственных за моторику бега;
- использование метода оценки чувствительности бегового ша-
га к сопряженным нагрузкам. Данный метод включает бег на дис-
танцию 20 м на
максимальной скорости с предварительного разбега и фиксиро-
ванием времени преодоления дистанции. Дистанцию 20 м пробега-
ют в три серии, по две пробежки в каждой. В первой, во второй и в
третьей сериях бег выполняют соответственно в обычных, облег-
ченных и затрудненных условиях и рассчитывают разницу лучшего
времени бега первой и второй, первой и третьей серий, отличаю-
щихся тем, что во второй серии пробежки выполняют с тяговыми
средствами, воздействующими на бегуна на плечи вверх и за пояс
по направлению бега, и дополнительно с отягощениями в центрах
масс плеча и предплечья. В третьей серии бег выполняют с тяговы-
ми средствами, воздействующими на бегуна за пояс против направ-
ления бега, и дополнительно с отягощениями в центрах масс бедра
и голени. Рассчитывают, соответственно, показатели, по которым
выносят суждение об индивидуальной чувствительности бегового
шага к сопряженным нагрузкам соответственно облегчающего или
нагружающего воздействий, а по отношению величин первого и
45

второго расчетов выносят суждение о тренировочном потенциале в
беговом шаге двигательных действий. Они оцениваются намного
выше, чем каждая из перечисленных в отдельности:
- являются основными в интенсификации и повышении специ-
альной работоспособности;
- должны рассматриваться также в виде «самостоятельных»
тренирующих воздействий (средства специальной физической под-
готовки; средства специальной технической подготовки; средства
специальной психологической подготовки; средства специальной
тактической подготовки; средства общей физической подготовки) и
в этих измерениях являются как бы дополнительными средствами;
- способствуют повышению их упражняющего воздействия за
счет различных комбинаций как самих сопряженных средств, так и
их методов и методик;
- могут и должны быть представлены в новом формате прин-
ципа сенситивной периодичности - сенситивных периодов сопря-
женного формирования с учетом факторов «нагружения» и облег-
чения»; поэтому должны иметь совершенно другие акценты (по на-
правленности, возрасту и полу) педагогических воздействий;
- позволяют устанавливать оптимальную схему или ритм их
использования в одном занятии или в недельном цикле тренировки
с учетом фактора «переноса» тренированности;
- предполагают также сопряженный контроль за уровнем раз-
вития двигательных способностей, а также анализ и учет сопря-
женных нагрузок.
Специфика силовой подготовки спринтера заключается в том,
что определяются те мышечные группы, которые предопределяют
успешность выступления спортсменки на соревнованиях. В це-
лом силовая подготовка и ее методическое обеспечение строится по
законам развития силы в плане увеличения количества миофибрилл
в мышечных волокнах. С рассмотренных позиций следует разли-
чать силовую подготовку гликолитических и окислительных мы-
шечных волокон. По данным специалистов, гликолитические мы-
шечные волокна увеличивают силу при выполнении динамических
упражнений с интенсивностью более 60% от максимальной произ-
вольной силы. Окислительные мышечные волокна тренируются
при выполнении стато-динамических упражнений с интенсивно-
стью 30 - 60% от максимальной произвольной силы. Следователь-
46

но, основными для спринтера являются окислительные мышечные
волокна, поскольку их развитие дает прирост силы, быстроты и вы-
носливости и, наоборот, увеличение силы гликолитических мы-
шечных волокон, как правило, не ведет к прямому росту силы и
выносливости. Активизация большой массы гликолитических мы-
шечных волокон по ходу выполнения стандартизированных бего-
вых заданий приводит к быстрому утомлению, понижению работо-
способности. Поэтому следует отдавать предпочтение силовой под-
готовке окислительных мышечных волокон. Эта проблема хорошо
разработана в плавании.
Необходимое условие для реализации данной концепции - ме-
тодическое обеспечение тренировочных программ по силовой под-
готовке спринтеров на основе учета специфики работы и загружен-
ности мышечных групп нижних конечностей: разгибателей и сгиба-
телей. Оно сводится к объяснению механизма формирования нарас-
тающего темпа движений, выступающего в виде локомотива движе-
ния. Источником (локомотивом) движения в скоростном беге явля-
ется взаимодействие внутренних (возникающих при работе мышц),
внешних (тяжести, сопротивления среды, реакции опоры) и реак-
тивных, которые как бы «переливаются» по цепям многозвеньевых
движений сил, имеющих место при выполнении бегового шага.
Особому рассмотрению подлежит внутренняя сила, которая
возникает в результате сокращения мышц при их растяжении и
укорочении, Последовательность активации сокращения мышц-
антагонистов и синергистов способствует проявлению силы и осу-
ществляет движение звеньев и тела. В момент достижения наивыс-
шего темпа движений мышцы-антагонисты разгибатели и сгибате-
ли нижних конечностей работают в предельных режимах, поэтому
с целью повышения эффективности и экономинизации движений
этими силовыми «волнами» необходимо управлять синхронно и
слаженно. Ведь в предельных режимах долго невозможно выпол-
нять большую объемную работу, так как вполне естественно, что
имеющиеся резервы скорости закономерно иссякают. Чтобы этого
не случилось, необходимо обеспечить «резервный запас» темпа
движений в других условиях, наиболее адекватных формированию
адаптационного механизма двигательного аппарата спортсменок в
циклических локомоциях.
Выходом из этого положения является современная, научно
47

обоснованная концепция, изложенная рядом специалистов в виде
обеспечения целевой направленности на проектирование силовой
нагрузки с позиции ключевого критерия для создания системы тре-
нировочных средств (в первую очередь для развития силовой быст-
роты и силовой выносливости мышц нижних конечностей) и их
ранжирования в общей структуре нагрузки.
Тренировки в беге на короткие дистанции строится в направле-
нии повышения мощности отталкивания и силовой быстроты пере-
мещения бедер при выполнении как соревновательного, так и всех
типов тренировочных упражнений. Это логично, так как мощность
как функция определяется двумя параметрами: силой и скоростью.
С другой стороны, силовая быстрота перемещений отдельных
звеньев тела в полетных фазах определяется по существу теми же
параметрами, как и при отталкивании, и трансформируется в на-
правленное движение за счет максимально большего количества
движений в единицу времени, и только поэтому мы в своих расче-
тах ориентировались не на этот показатель (количество движе-
ний/время выполнения), а на их производное, выраженное в герцах
путем деления первой величины на вторую (чем выше количест-
венный показатель, тем эффективнее движение).
Следовательно, параметр силы реакции опоры и параметр си-
ловой быстроты перемещения бедер (как результат действия на те-
ло гравитации и взаимодействия движущегося тела с опорой и
инерционных сил в полетной фазе) являются наряду с горизонталь-
ными и вертикальными скоростями вылета еще одной базовой ве-
личиной для построения учебно-тренировочного комплекса средств
подготовки. Таким образом, новое направление формирования и
совершенствования механизма локомоторной функции на силовую
быстроту и силовую выносливость мышц-антагонистов разгибате-
лей и сгибателей нижних конечностей, принимающих активное
участие в рабочих движениях полетных и опорных фаз бегового
шага, должно базироваться и формироваться в контексте с выдви-
нутой специалистами и подтвержденной нами в процессе экспери-
ментальных исследований концепцией стратегической технологии
отбора средств учебно-тренировочного комплекса.
Косвенным подтверждением этому положению является уста-
новленный специалистами (19) факт, что силовая подготовленность
мышц-антагонистов разгибателей и сгибателей мышечных групп у
48

спринтеров имеет различную степень связи со скоростью бега на
отдельных отрезках стометровой дистанции. Так, скорость бега на
участке набора скорости бега (30 - 50 м) и достижения ее макси-
мальных характеристик (50-70 м) связана преимущественно с си-
лой мышц - разгибателей бедра, несколько меньше с силой подош-
венных сгибателей. На участке снижения скорости бега (70 - 100 м)
этот фактор проявляется в полной мере. Нашими исследованиями
установлен факт того, что на участке разгона (0 - 30 м) скорость
бега зависит не столько от проявлений мышц - разгибателей бедра
и подошвенных сгибателей, как от силы мышц - сгибателей бедра и
силы мышц - разгибателей туловища. На участке финиширования
(80 - 100 м), в отличие от предыдущих заключений установлено,
что скорость бега так же, как и на участке разгона (0 - 30 м), зави-
сит преимущественно от названных выше мышечных групп. Полу-
ченные нами данные позволяют утверждать о существенном повы-
шении значимости мышц-сгибателей бедра и мышц-разгибателей
туловища.
При раскладке стометровой дистанции на участки бега, в кото-
рых скорость бега зависит от силовых проявлений мышц-
антагонистов разгибателей и сгибателей бедра, нами выделены
приоритетные зоны сбалансированности между ними, а именно:
- первая зона - мышцы-сгибатели бедра, активно участвующие
на участке разгона (0 - 30 м) плюс мышцы-сгибатели бедра, актив-
но участвующие на участке финиширования (80 - 100 м), что в
сумме равняется 50 метрам;
- вторая зона - мышцы-разгибатели бедра, активно участвую-
щие на участке набора скорости (30 - 50 м) плюс мышцы-
разгибатели, активно участвующие на участке достижения макси-
мальных характеристик (50 - 80 м), что в сумме равняется 50 м.
Следовательно, мышцы-антагонисты разгибатели бедра при-
нимают примерно равное участие в обеспечении спортивного ре-
зультата в беге на 100 метров.
Самостоятельными мышечными группами в обеспечении спор-
тивного результата в беге на 100 метров выступают мышцы подош-
венных сгибателей и мышцы-разгибатели туловища.
В целом, по результатам исследований группы авторов и наших
исследований, касающихся силового развития мышц-антагонистов
разгибателей и сгибателей бедра, можно говорить о полученных за-
49

кономерностях сбалансированного силового развития мышц-
разгибателей и мышц-сгибателей. Это в свое время утверждал Т.П.
Юшкевич (1992), показавший в педагогическом эксперименте с
легкоатлетками-новичками 9—11 лет эффективность идеи «вырав-
нивания» силового развития между мышцами-антагонистами раз-
гибателями и сгибателями бедра и голени за счет активизации си-
лового развития наиболее слабой группы мышц-сгибателей.
С позиции выдвинутой концепции биологически целесообраз-
ной физической подготовки спортсменов, следует говорить также и
о частном варианте ее использования в виде идеи биологически це-
лесообразной сбалансированной силовой подготовки мышц-
антагонистов разгибателей и сгибателей в обеспечении спортивно-
го результата на стометровой дистанции. Речь идет о «подтягива-
нии» слабых звеньев, которые необходимо ставить в ряд основных
факторов, снижающих эффект адаптации двигательного аппарата к
циклическим локомоциям. Применительно к этому случаю можно
выделить ее особую форму - адаптацию по типу «слабого звена». В
нашем случае таким «слабым звеном» выступают мышцы-
сгибатели бедра, развитию которых в тренировочном процессе
спринтеров уделяется необоснованно мало внимания (по сравне-
нию с мышцами-разгибателями бедра).
Основываясь на концепциях, идеях и методических рекоменда-
циях по проектированию тренировочной нагрузки в микро,- мезо-
и макроциклах для юных легкоатлеток-спринтеров и данных наших
исследований, можно выделить ряд основных положений по разви-
тию скоростных способностей на различных этапах подготовки.
Первое: иметь в комплексе обще-подготовительных и, тем бо-
лее, специально-подготовительных упражнений необходимое при-
сутствие упражнений, создающих «резерв вариативности», кото-
рый необходим для перехода на модифицированную модель техни-
ки и обеспечивающий постоянное наличие резерва ее совершенст-
вования. Поэтому можно полагать, что нервно-мышечный аппарат
спортсменок формируется не по жестким программам, имеющих
целевую перспективу стабильности роста спортивных результатов
в спринтерском беге. Естественно вариативность рассматривается
как поисковая система, обеспечивающая регулирование и выход ее
на такой режим работы, в котором наблюдается минимизация
взаимодействия между отдельными системами и в целом системы
50

организма.
Второе: любая форма развития скоростных способностей, даже
неспецифического характера, в целом благоприятствует положи-
тельному переносу этих элементарных компонентов на основной
навык.
Третье: при двигательной установке на максимально быстрое
выполнение упражнении , необходимо обеспечить «рабочее растя-
жение» мышцы (определяется как своеобразный способ релаксации
и расслабления) и это упражнение прорабатывать в медленном,
полностью раскрепощенном беговом движении. Основная цель -
достижение максимального диапазона между процессом расслаб-
ления и процессом напряжения в моторике циклических локомо-
ций, который достигается за счет совершенствования способности
к произвольному максимальному расслаблению (рассматривается в
качестве приоритетного направления) нервно-мышечного аппарата.
Четвертое: при смене фазы напряжения на фазу расслабления
с позиции нулевого стартового состояния рабочей двигательной
единицы опорно-двигательного аппарата, чтобы добиться предель-
но максимального быстрого выхода тела из состояния покоя, сле-
дует обеспечить биомеханически целесообразную позицию для
точки опоры, чтобы дать толчок мощному и направленному по пра-
вильной траектории движению .
Пятое: постоянно варьировать выполнение двигательных зада-
ний при чередовании взрывных (максимально быстрых) и медлен-
ных движений в обычном режиме, в режиме «нагружения» и режи-
ме «облегчения», целостном, региональном или локальном вариан-
тах, включая при этом все полезные вспомогательные средства и
тренажерные устройств.
Шестое: обращать постоянное внимание на высокую чувстви-
тельность параметров фазы отталкивания и фазы полета в ответ на
изменения состава, формы или интенсивности выполняемого уп-
ражнения, а также условий его выполнения.
В свете выдвинутых нами положений, принципиальное значе-
ние приобретает фактор выбора оптимальных физических нагрузок
различной целевой направленности, адекватных функциональному
состоянию, в частности, уровню физической работоспособности,
уравновешенности центральной и вегетативной нервных систем.
Специалистами (18, 28) при планировании силовых нагрузок
51

делается акцент на использование определенного круга силовых
упражнений и тренажеров, эффективность которых в ряде случаев
была доказана экспериментально. С другой стороны, нами была
проведена тщательная систематизация тренажеров, выявлены по-
ложительные и отрицательные стороны их практического исполь-
зования в тренировочном процессе легкоатлеток-спринтеров.
1.3. Управление тренировочной нагрузкой
с использованием современных технологий
сопряженного воздействия и тренажеров
С целью правильного использования понятийного аппарата при
анализе тренировочных нагрузок легкоатлеток-спринтеров нами
предложено теоретическое обоснование понятия «матрицы» (19).
Матрица (латинский - matrix - источник, матка) представляет
собой углубленное содержание планирования, основанного на
взаимосвязи:
- интеграции фазового применения рациональных тренировоч-
ных средств (по вертикали);
- последовательного соотношения объема и интенсивности
средств (по ЧСС) во времени (по горизонтали).
Предварительным этапом было программирование средств со-
пряженного воздействия. Для проектирования матрицы трениро-
вочных средств был оценен характер структурно-адаптационных
изменений составляющих спортивной тренировки в системе коор-
динат технико-силового (ТС), технико-координационного (ТК) и
технико-координационно-силового (ТКС) потенциалов в годичном
цикле легкоатлеток-спринтеров. Для усложнения двигательных за-
даний и усиления фактора «сопряженности» между параметрами
матрицы, а также постепенного увеличения интенсивности трени-
ровочных нагрузок реализовано шесть фазовых инвариативных
циклов, которые основаны на следующих педагогических воздей-
ствиях: 1 фаза - умеренно-развивающая для ТК и ТС потенциалов;
2 фаза - свободно-развивающая для ТК и ТС потенциалов и поис-
ковая для ТКС потенциала; 3 фаза - интенсивно-развивающая для
ТК и стабилизирующая для ТС потенциалов; 4 фаза - интенсивно-
развивающая для ТС и стабилизирующая для ТК потенциалов; 5
фаза - интенсивно-связующая для ТК и ТС потенциалов и поиско-
52

во-связующая для ТКС потенциала; 6 фаза - высокоинтенсивная и
рационально-связующая для ТК и ТС и связующая для ТКС потен-
циала. Каждая фаза имела временной режим - четыре недельных
микроцикла - и носила сопряжено-последовательную направлен-
ность в годичном цикле.
Формирование техники беговых движений проходило с ис-
пользованием обычных условий, а также в режимах «нагружения»
и «облегчения» для развития мышц-сгибателей и разгибателей
нижних конечностей на звеньевом, межзвеньевом и интегральном
уровнях. В частности, в режиме «облегчения» в большей степени
формировалась в тренирующем режиме ритмо-скоростная структу-
ра беговых шагов, в режиме «нагружения» отражала специально
«силовое» содержание. Режим «облегчения» - это ТК, а режим «на-
гружения» - ТС потенциалы.
Процессуальные характеристики матрицы в виде технико-
координационного и технико-силового потенциала определялись на
основе выявления индивидуальных особенностей занимающихся по
разнице основных результатов контрольного тестирования в облег-
ченных и затрудненных условиях выполнения скоростного бега по
сравнению с тестированием в обычных условиях.
На этой основе была спроектирована структура и содержание
дифференциации тренировочных нагрузок (объем - в % и интенсив-
ность - по ЧСС в уд/мин) в годичном цикле тренировки (табл. 1).
Таблица 1
Содержание пофазного ранжирования параметров объема (%)
и интенсивности (ЧСС уд/мин) тренировочных нагрузок
у легкоатлеток-спринтеров
Номера упражнений
№ фаз
Фаза 1
Фаза 2
ФазаЗ
Фаза 4
Фаза 5
Фаза 6
I
I
I
Y
Y
1
5
10
15
20
25
30
2
30
25
20
15
10
5
3
5
10
15
20
25
30
4
30
25
20
15
10
5
5
5
15
10
10
15
20
6
10
15
10
10
10
5
7
15
10
10
10
5
5
ЧСС (уд/мин)
Тренаж
140-144
144-158
148-152
152-156
156-160
160-164
Бег
145-150
150-155
155-160
160-165
165-170
170-175
Игры - ОФП
150-155
150-155
155-160
155-160
160-165
160-165
Примечание. 1 - тренажеры нового поколения; 2 - упражнения для ло-
кального и регионального развития силы мышц сгибателей и разгибателей
53

нижних конечностей; 3 - беговые средства в условиях «облегчения»; 4 - бе-
говые средства в условиях «нагружения»; 5 - беговые средства в обычных
условиях; 6 - игровой вариант силовых упражнений; 7 - средства общей фи-
зической подготовки.
Приоритеты используемых средств тренировки (либо обычный
режим, либо «облегчения», либо «нагружения») в годичном цикле
(по фазам) представлены на рисунке. 1.
Фаза 1 и 2
РН,
33% /^"~~
ПНР
■ РО
□ РН
^
~^v
^р
РО,
33%
HP,
►
Фаза 3
Щ
РО,
50%
фаза 5
РО
15%
РН,
15%
HP,
70%
Рис. 1. Особенности интеграции параметров объема (в %) ос-
новных тренировочных средств по фазам годичного цикла трени-
ровки в контексте различных внешних условий их использования:
HP - нормальный режим [J; РО - режим облегчения [Ц;
РН - режим нагружения | |.
Важной особенностью использования основных тренировоч-
ных средств является их обязательное использование в трех раз-
личных внешних условиях - в нормальном режиме, в режиме «об-
легчения» и режиме «нагружения», но в разных соотношениях (от-
носительно каждого из трех упражнений) пофазного ранжирования
объема. В частности, в 1 и 2 фазах - равномерное распределение; в
3-й фазе - акцент на режим «облегчения; в 4-й фазе - акцент на ре-
жим «нагружения»; в 5-й фазе - акцент на нормальный режим и в
6-й фазе - равномерное распределение.
Во второй части исследования были разработаны и обоснованы
54

тренажеры нового поколения (рисунок 2), которые имели три типа
конструкций целевой направленности и были реализованы для раз-
вития специальной силы мышц-сгибателей и разгибателей. Следует
отнести «беговой фристайл» (первые два упражнения) - в виде ка-
чельного варианта несущих конструкций для бегового шага (каж-
дой ноги) с опорой на стопы - стоя или на бедра, которые обеспе-
чивают поворотные движения тазовой области и бедер в передне-
заднем направлении.
Ко второму типу - «бег бедрами» на магнитной «подушке» с
направленностью на активизацию сведения и разведения бедер в
полетной фазе бегового шага.
К третьему типу относятся инерционные тренажеры для раз-
гона и торможения маховой конечности в беговом шаге.
Управление тренажерами осуществляется с помощью специ-
альной приставки-пульта путем соединения шарнирно-
инерционного механизма тренажера с гидротрубопроводной систе-
мой, которая заполнена магнитореологическим порошком, остро
реагирующим на действия тока (в форме затвердения, то есть фак-
тора, способствующего торможению).
Специфичность воздействия каждого конкретного средства фи-
зической подготовки на определенное техническое действие в на-
чале и в конце исследования имеет разную смысловую характери-
стику. В начале исследования влияние показателей физической
подготовки (преимущественно на развитие силовой быстроты
мышц-разгибателей нижних конечностей) на спортивно-
техническое мастерство в большей степени сказываются на резуль-
тативности стартового разгона и бега по дистанции. Из параметров
бегового шага (БШ) следует выделить такие, как длина шагов, уп-
ругость постановки ноги на опору, быстрое отталкивание, высота
беговой посадки. Это показатели, которые в основном характери-
зуют сформированность опорной фазы БШ. В конце исследования
влияние показателей физической подготовленности (преимущест-
венно на развитие силовой выносливости мышц сгибателей и раз-
гибателей нижних конечностей) в большей степени сказывается на
таких ответственных участках дистанции как старт и финиширова-
ние, а также бег по дистанции. Из параметров БШ следует выде-
лить: пронос маховой ноги вперед, опускание ноги к опоре, наклон
туловища, частота БШ, в меру расслабленный бег. Это показатели,
55

которые в основном характеризуют сформированность полетной
фазы БШ.
Беговой «фристайл»
Бег «бедрами»
на магнитной» «подушке»
Рис. 2. Тренажеры нового поколения
Инерционные
тренажеры
Среди множества проблем спортивной тренировки, решаемых
при подготовке спортивных резервов и взрослых спортсменок в
циклических видах спорта, одной из актуальных по значимости яв-
ляется проблема повышения роли механизма сенсорно-моторной
активности циклических упражнений. Особенно, когда ставится за-
дача - добиться согласования движения с «чувствованием» способа
его решения. Для этого необходимо строго учитывать опорные и
рессорные функции позвоночника, чувство позы. Совсем не слу-
чайно в практической деятельности тренеров в беге на короткие
дистанции отсутствуют средства и методы для совершенствования
сенсорной и интегративной структур физического развития и физи-
ческой подготовленности юных спортсменов. Для реализации этого
проекта необходимо создание техногенных устройств с сенсорной
организацией движения, в том числе с обратной связью. В работе
предлагаются научно обоснованные и успешно апробированные ав-
торские варианты нестандартных техногенных устройств, которые
несомненно будут востребованы тренерами-практиками.
Традиционные технологии спортивной тренировки на всех эта-
пах спортивного онтогенеза нуждаются в постоянном творческом
обновлении за счет введения инновационных средств и методов и
поиска резервных возможностей для совершенствования нервно-
56

мышечного аппарата человека. Ряд важных для теории и практики
спорта проблем непосредственно охватывает разделы биомеханики
и физиологии двигательного аппарата, которые связаны с опорной
и рессорной функциями позвоночника.
Именно рационально направленное воздействие педагогиче-
ских факторов на вышеперечисленные двигательные функции сни-
мает отрицательное влияние внешних сил при выполнении упраж-
нений с большими и предельными отягощениями и «резкими»
движениями в пространственно-временном и силовом поле кон-
кретного спортивного упражнения.
Одним из основных «лимитирующих» факторов в этом случае
выступает такой морфофункциональный показатель как осанка, ко-
торая не только определяет внешний вид человека, но и рациональ-
но взаимодействует с опорными и рессорными функциями позво-
ночника.
Ряд специалистов (19,28) утверждает, что основным сбиваю-
щим фактором является «слабость» мышц, обеспечивающих позу и
отсутствие баланса силы тяги мышц-антагонистов. При недоста-
точности мышечной силы (для поддержания системы и ее звеньев)
не менее важную роль (если не главную) играет плохо развитое
чувство позы, что влечет к рассогласованному восприятию кинема-
тики пространственно-временных параметров его движения.
Важнейшая регулирующая роль нервной системы заключается
в согласовании движения с «чувствованием» способа его решения.
Механизм его проявления связан со следующими действиями: пер-
вый - рефлекс, то есть автоматическая стереотипная реакция орга-
низма на внешние или внутренние факторы (дыхание, бег, ходьба
как примеры «врожденных» программ); второй - запрограммиро-
ванная способность включаться при стимулировании внешних фак-
торов. Оба способа по нашему мнению в основном регулируются
программами под влиянием сенсорных обратных связей. Каждый
двигательный акт (поза и движение) состоит из трех частей: подго-
товки, реализации и последующего запоминания. Самая важная фа-
за двигательного акта - фаза подготовки и обеспечивающим ее ме-
ханизмом сенсорных и ассоциативных нервных центров. Они от-
ветственны за самые важные процессы реализации двигательных
актов, за мотивацию плана движения, его программных устройств с
выходом на конкретные параметры заданных программ.
57

Вместе с тем, вся методика обучения основывается в основном
на моторике движения, на физических качествах и двигательных
навыках. Практически отсутствуют средства и методы для совер-
шенствования сенсорной и интегративной структур физической и
спортивно-технической подготовленности спортсменов и контроль
за их состоянием. Следовательно, путь для реализации сенсорно-
моторной активности физических упражнений должен решаться с
помощью инновационных технологий и, в первую очередь, техно-
генных устройств. Одним из приемлемых вариантов по стимулиро-
ванию этих важных функций является способ нервно-мышечного
координационного чередования фаз напряжения и расслабления
при опоре на различные поверхности тела в положении сидя, стоя,
лежа на боку, спине, животе и т.п. Особого внимания заслуживают
методические приемы, связанные с нестандартными перемещения-
ми тела в пространстве (в воздушном, водном и т.п.), со стимули-
рованием реактивных, гравитационных и инерционных сил, а также
повышения роли отдельных рецепторов - зрительного, слухового,
нервно-мышечного, тактильного, вестибулярного.
При этом происходит активизация проприорецепторов мышц,
суставов, «чувствования» движения, вестибулярного аппарата.
Другая форма сенсорной организации движений - техногенная
посредством мониторинга устройства, в том числе с обратной свя-
зью.
Приводим несколько примеров по реализации техногенных
устройств собственных разработок для реализации сенсорно-
моторной активности в беге на короткие дистанции.
Первый подход - использование в тренировочном процессе
методики сопряженного визуального, звукового и нервно-
мышечного сопровождения двигательных действий.
Формирование психолого-педагогической функции в спортив-
ной деятельности обычно связывают с визуально-чувственной
оценкой технических действий. Естественно, в поле зрения специа-
листов должны быть признаки, характеризующие рациональность
техники. По мнению специалистов (18,20), работающих в области
спринтерского бега, данная рациональность - это, во-первых, высо-
кая беговая посадка, обеспечивающая чувство позы; во-вторых, вы-
сокое складывание голени с движением пятки по главной траекто-
рии вплотную под ягодицу: в-третьих, высокий пронос голени и
58

высокий подъем бедра; в-четвертых, наклон туловища (осанка); в-
пятых, острый угол выхлеста голени. Визуально-чувственную
оценку техники бега спринтеров на максимальной скорости следует
осуществлять по движениям звеньев тела в моментах, характери-
зующихся остановкой звеньев перед изменением направления
вращения. Например, момент отталкивания, который определяют
по углу в коленном суставе опорной ноги после отрыва перед нача-
лом складывания голени.
Метод визуального, звукового и нервно-мышечного сопровож-
дения основан на соединении двух методик. Первая изложена ранее
специалистами (18) и основана на визуальной оценке техники бега
спринтеров и максимальной скорости по движениям звеньев тела в
моментах, характеризующихся остановкой звеньев перед измене-
нием направления вращения. При этом, все фиксированные пози-
ции бегового шага были актуализированы соответствующими дви-
гательными установками в виде текстов психолого-педагогического
настроя на их выполнение. Для нервно-мышечного ощущения ско-
ростного бега на мышцы, ответственные за рабочую фазу бегового
шага, рекомендуется применять локально-точечное воздействие
механических и электрических импульсов. Амплитуда и длитель-
ность импульсов зависела от темпа беговых движений. С этой це-
лью был использован аппарат «Скат» (19) с определенной модифи-
кацией в плане активизации воздействия на нервные рецепторы
мышц. По мнению специалистов (19, 20), происходят воздействия
на сенсорный компонент движений (изменяется длина мышц) и од-
новременно на моторный механизм организации мышечной актив-
ности (увеличивается скорость сокращения мышц).
На основе вышеназванных методов нами разработана и научно
обоснована методика по сопряженному формированию визуально-
го, звукового и нервно-мышечного целостного образа спринтерско-
го бега и его базовых элементов. В качестве звукового сопровожде-
ния (через наушники) был использован видеоклип группы Ивануш-
ки Интернэйншл «Беги-беги», когда визуальное и звуковое изобра-
жение синхронизируется с механическим и чрезкожным электро-
стимуляционным воздействием на избранную мышцу или группу
мышц.
Применительно к данной методике было избрано восемь тек-
стов (озвучены через наушники), состоящих из двигательных уста-
59

новок в модифицированном виде на формирование психолого-
педагогического настроя на восприятие элементов мастерспринта и
частных ощущений элементов беговых движений.
Формирование визуального, звукового и нервно-мышечного
образа техники скоростного бега (по 20 - 25 мин на каждом заня-
тии) осуществлялось в три этапа (от двух недель до месяца на каж-
дый этап). Этап 1 - формирование общего психо лого-
педагогического настроя на мастерспринт и целостного образа ско-
ростного бега. Этап 2 - формирование психолого-педагогического
настроя на восприятие мастерспринта и частных зрительных обра-
зов элементов беговых движений. Этап 3 - формирование умения
«мысленно видеть» и чувствовать бег таким же быстрым, технич-
ным, как на видеокадре.
Второй подход - использование в тренировочном процессе ме-
тодики нервно-мышечного координационного чередования фаз на-
пряжения и расслабления в контексте трехуровневой организации
двигательного акта (1 фаза - подготовки; 2 - реализации; 3 - после-
действия в виде запоминания) путем активации сенсорных и ассо-
циативных нервных центров.
В основе методики лежит принцип использования адаптаци-
онных ресурсов нервно-мышечного аппарата (НМА) через форми-
рование способностей в произвольном максимальном напряжении
(ПМН) и произвольном максимальном расслаблении (ПМР) мы-
шечных единиц, ответственных за моторику физических упражне-
ний.
Развивать скоростные возможности преимущественно на осно-
ве соединения двух различных по напряжению моторик цикличе-
ских локомоций (максимально быстро плюс максимально свобод-
но-раскрепощенно, затем повторение схемы) - одно из перспектив-
ных направлений.
Термин «свободно-раскрепощенно» как нельзя лучше характе-
ризует уровень компенсаторного напряжения НМА в виде компен-
саторного бега, в котором обеспечивается важнейшая регулирую-
щая роль нервной системы - согласование движения с «чувствова-
нием» способа его решения. Акцент на 5 - 10-кратное превышение
объема двигательных заданий на ПМР (по сравнению с ПМН)
обеспечивает необходимый «запас» пороговой чувствительности и
существенно активизирует процесс последействия - запоминания
60

процесса расслабления как важнейшего элемента организации дви-
гательного акта.
Третий подход - использование в тренировочном процессе
комплекса техногенных устройств, реализующих моторику физиче-
ских упражнений (в нашем случае - бег на скорость) в нестандарт-
ных ситуациях положения тела в пространстве (в подвешенном со-
стоянии - в воздушном пространстве и в условиях уменьшения
массы тела - в водной среде).
Один из типичных вариантов подвешенного состояния - тре-
нажер беговой «фристайл», который представлен в виде качельного
оборудования с несущими конструкциями (для каждой ноги). Зада-
ние выполняется в ритме бегового шага с присущими для качель-
ной траектории движения ощущениями пространства и полета.
Сконструирован также механизм для силового развития «проблем-
ных» мышечных групп тазовой области, который обеспечивается
поворотными, так называемыми «фристайльными» беговыми дви-
жениями. Все передвижные отягощения в устройстве заменены на
магнитореологический способ торможения путем создания регули-
руемой величины силовой нагрузки на отдельные звенья тела с по-
мощью силы тока (путем поворота ручки на увеличение или на
уменьшение силы тока).
Бег «бедрами» в водной среде (с вертикальным положением
туловища) осуществляется загребающими попеременными движе-
ниями опорных частей голени и бедра обеих конечностей путем
«захвата» массы воды и ее проталкивания назад-вперед-назад и т.д.
в различных вариантах: в кругу камеры от автомобильного колеса;
с помощью длинного шеста с горизонтальной тягой помощником; с
буксировкой поролонового груза; в игровой обстановке; с переме-
щениями по периметру бассейна и т.п.
Занятия с использованием качельного варианта тренажера и
водной среды проходят, как правило, эмоционально с «чувствовани-
ем» способа выполнения двигательного действия. «Щадящие» усло-
вия тренировочной нагрузки позволяют выполнять задания на 250 -
300% без ущерба для здоровья. Во всех вариантах упражнений обес-
печивается осанка, формируется «чувство позы» в контексте нестан-
дартных временных и пространственных параметров. В сочетании с
традиционным вариантом выполнения упражнения обеспечивается
«чувственная» контрастность двигательных действий.
61

Контрольные вопросы
1. Теоретическая концепция «искусственная управляющая сре-
да» (по И.П.Ратову).
2. «Двигательное будущее» как решающий фактор создания
новых технологий, обеспечивающих «всплеск» результатов.
3. Инновационная методика оценки реактивной способности
нервно-мышечного аппарата.
4. Сущность, структура и содержание сопряженной тренировки
(в том числе и с использованием тренажерного устройства).
5. Основные факторы повышения скорости бега с учетом ре-
зервных возможностей организма.
6. Концепция ведущей роли маховых движений при взаимодей-
ствии с опорой в беге на короткие дистанции.
7. Анатомо-биомеханические факторы предрасположенности
человека к отдельным спортивным дисциплинам и организация их
двигательных действий.
8. Понятийный аппарат: скоростно-силовые способности и их
структура.
9. Законы развития силы в двух формах: 1) активизация окис-
лительных мышечных волокон; 2) активизация гликолитических
мышечных волокон; 3) их влияние на фактор утомления и работо-
способность в беге на скорость.
10. Гармоничность взаимовлияния мышц синергистов и анта-
гонистов нижних конечностей в биодинамике спринтерского бега.
11. Четырехэтапное формирование долговременной адаптации
двигательного аппарата спортсменов (по В.Г.Семенову).
12. Шесть методических правил для специальной силовой под-
готовки спортсменов к циклическим локомоциям максимальной
мощности.
13. Эффект переноса тренированности.
14. Принцип динамического соответствия основного и специ-
альных упражнений и целенаправленный подбор средств структур-
но-избирательной направленности.
15. Условия обеспечения реактивности нервно-мышечного ап-
парата, позволяющие полноценно использовать эластические свой-
ства мышц и их возбудимость (по Ю.В.Верхошанскому).
16. Сущность и методическая направленность использования
62

упражнений с элементами «нагружения» и «облегчения» в формате
развития силы отдельных мышц и межмышечной координации
движений.
17. Основные требования к силовой проработке основных мы-
шечных групп двигательного аппарата для увеличения мощности
отталкивания, быстроты перемещения бедер и расширения границ
темпа движений.
18. Основные факторы, обеспечивающие способность к прояв-
лению силы (слаженность процессов нервно-мышечной координа-
ции, волевые усилия, мышечная масса).
19. Понятийный аппарат: «межмышечная координация движе-
ний» и «внутримышечная координация движений».
20. Приоритетные задачи силовой подготовки с позиции теории
нейромоторной регуляции движений.
21. Характеристика целевого, содержательного, организацион-
но-структурного, операционального и диагностического компонен-
тов в формате средств и методов сопряженного воздействия.
22. Основные мышечные группы, обеспечивающие моторику
движений на отдельных отрезках стометровой дистанции.
23. Требования к специфическим силовым нагрузкам локально-
го и регионального развития для обеспечения «резервного запаса»
темпа движений в скоростном беге.
24. Критерии скорости вылета в каждом беговом шаге (грави-
тация, инерция, трения, реакции опоры, реактивная сила). Мощ-
ность отталкивания и силовая быстрота перемещения бедер в по-
летной фазе.
25. Основные положения технологической концепции систем-
ного проектирования тренировочных нагрузок сопряженного воз-
действия в годичном цикле тренировки.
26. Физиологический аспект в наращивании силы. Биомехани-
ческий аспект проявления силы и его влияние на межмышечную
координацию движений.
27. Понятийный аппарат - матрица тренировочной нагрузки.
28. Проектирование матрицы спортивной тренировки в системе
координат технико-силового (ТС), технико-координационного (ТК)
и технико-координационно-силового (ТКС) потенциалов в годич-
ном цикле.
29. Особенности интеграции параметров объема (в %) основ-
63

ных тренировочных средств по фазам годичного цикла тренировки
в контексте различных внешних условий их использования.
30. Биомеханический аспект управления тренажерами с магни-
тореологическим эффектом торможения.
31. Особенности реализации техногенных устройств собствен-
ных разработок для реализации сенсорно-моторной активности в
беге на короткие дистанции.
32. Метод визуального, звукового и нервно-мышечного сопро-
вождения двигательных действий. Способы его использования.

Глава 2. БИОМЕХАНИКА
И ЕЕ КЛАССИФИКАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Основы учебной дисциплины наиболее полно раскрываются в
предмете и методе соответствующей науки.
Любая наука имеет свой предмет исследования. Предмет нау-
ки (применительно к биомеханике) раскрывает:
• Что именно изучается (объект познания).
• Какую сторону действительности наука изучает (область по-
знания).
• С какой целью изучается.
• Как изучается модель тела человека - биомеханическая сис-
тема.
• Какие биомеханические характеристики изучаются.
• Какие механизмы управления движениями спортсмена изу-
чаются и в чем состоит их сущность.
2.1 Общая характеристика биомеханики
как учебной и научной дисциплины
Метод науки показывает основной способ исследования, путь
познания закономерностей исследуемых явлений, получения новых
знаний.
Биомеханика - наука о законах механического движения
вых системах.
В биомеханике как науке можно выделить следующие при-
кладные направления исследования:
1. Биомеханика физических упражнений.
2. Инженерная биомеханика.
3. Медицинская биомеханика.
Биомеханика физических упражнений ориентирована на поиск
рациональной техники спортивных упражнений, на совершенство-
вание их кинематической и динамической структуры, на научное
обоснование эффективной методики обучения двигательным дей-
ствиям.
Инженерная биомеханика смыкается с бионикой, инженерной
психологией («человек и машина»), связана с разработкой роботов,
65

манипуляторов и других технических устройств, умножающих
возможности человека в трудовых двигательных операциях.
Медицинская биомеханика дает обоснование методам протези-
рования, травматологии, ортопедии, лечебной физической культу-
ры.
Объект познания биомеханики - двигательные действия как
системы взаимно связанных активных движений и положений тела
человека.
Как наука биомеханика изучает не только движение человека,
но и движения животных. Однако двигательных действий человека
существенно отличаются от движений животных:
• осознанием целенаправленности движения человека;
• возможностью контролировать движения и планомерно со-
вершенствовать двигательные действия.
Учебный курс биомеханики направлен на изучение движений
только человека, которые совершаются на высшем уровне управле-
ния ими. Именно эти особенности движения человека не имеют
объяснения ни со стороны классической механики, ни со стороны
биологических наук.
Как отвечает основоположник отечественной школы биомеха-
ники Н.А. Бернштейн: «В норме человек производит не просто
движения, а всегда действия». Действия человека всегда имеют
цель, определенный смысл. Из действий человека, как из кирпичи-
ков движений, складывается его двигательная деятельность. Двига-
тельные действия, составляющие двигательную деятельность, осу-
ществляются посредством целенаправленных активных движений.
Именно активные движения человека (а также сохранение положе-
ний тела) является объектом изучения биомеханика. И здесь следу-
ет отметить, что активные движения изучаются как системы дви-
жений в двигательных действиях человека.
Область изучения биомеханики - механические и биологиче-
ские причины возникновения движений и особенности построения
и выполнения движений в различных условиях.
Причины возникновения движений человека и причины их из-
менения необходимо рассматривать как с позиции механики, так и
с точки зрения биологии, учитывать роль человеческого сознания в
управлении движениями.
Механическое движение в живых системах, в частности, в
66

движениях человека проявляются:
- в передвижении биосистемы относительно внешней среды
- в деформации самой биосистемы - перемещение одних ее
частей относительно других.
Движение абсолютно твердых тел, которые деформируются,
описываются основными законами Ньютона. В живых же системах
работа внешних сил (тяжести, трения, сопротивления внешней сре-
ды и др.), а также внутренних сил (тяги мышц) расходуется и на
деформацию опорно-двигательного аппарата.
Действие внутренних сил обусловлено управлением со стороны
центральной нервной системы. Поэтому, для корректного описания
закономерностей движений человека, недостаточно ограничиться
изучением непосредственно механики движения, но и необходимо
рассматривать биологическую сущность организации действия
внутренних сил в исследуемом двигательном действии. Именно
управление движениями с помощью внутренних сил обеспечивает
высокую эффективность двигательных действий в различных усло-
виях исполнения.
Закономерности функционирования мышечного аппарата тела
человека определяется рядом особенностей (зависимость «сила -
скорость», зависимость «сила - суставной угол»,инерционность
процесса мышечного напряжения, позно-тонический рефлекс и то-
му подобное). Все это не является предметом исследований класси-
ческой механики, поэтому содержание биомеханики существенным
образом отличается от классической механики .
Цель изучения биомеханических закономерностей двигатель-
ных действий человека заключается:
• в оценке эффективности действия приложенных сил для бо-
лее совершенного решения двигательной задачи;
• в выявлении возможностей и путей совершенствования тех-
ники спортивных упражнений;
• в научном обосновании рациональной методики обучения
двигательным действиям на основе биомеханического анализа тех-
ники реально исполняемых и синтезированных на ПЭВМ упражне-
ний;
Цель изучения учебного курса биомеханики на факультете ор-
ганизации здорового образа жизни:
• ознакомить студентов с общими основами биомеханики как
67

науки о движениях человека;
• дать необходимые сведения по биомеханическому обосно-
ванию использования оздоровительных упражнений в физическом
воспитании;
• вооружить знаниями, необходимыми для эффективного
применения физических упражнений в качестве оздоровительного,
лечебного и реабилитационного средства физического воспитания,
повышения технического мастерства спортсменов и уровня спор-
тивных достижений в паралимпийском движении адаптивного
спорта.
Биомеханика как наука о движениях человека основывается на
системно-структурном подходе изучения и понимания двигатель-
ных действий. Системно-структурный подход исследования позво-
ляет:
1. Рассматривать тело человека как движущуюся систему.
2. Рассматривать процесс движения как развивающуюся сис-
тему.
В теории структурности движений заложены следующие ос-
новные принципы:
1. Принцип структурности построения систем движений - все
движения в системе взаимосвязаны, что определяет целостность и
совершенство действия.
2. Принцип целостности действия - все движения в двигатель-
ном действии образуют единое целое. Изменения в одном движе-
нии, так или иначе, влияют на всю систему.
3. Принцип иерархичности - отдельные структуры являются
составными частями более крупных структур.
4. Принцип сознательной целенаправленности систем движе-
ний - человек сознательно ставит цель двигательного действия,
применяет целесообразные движения и управляет ими для эффек-
тивного достижения поставленной цели.
68

2.2 Формы движения материи.
Естественные и целенаправленные движения.
Рассматривая биомеханику как науку, изучающую закономер-
ности механического движения живых систем, целесообразно рас-
смотреть основные понятия о движении вообще и особенности
движений человека, в частности.
Движение - одна из форм существования материи и оно также
многообразно, как многообразен мир.
Как известно, Ф. Энгельс различал:
1) простые формы движения материи.
2) сложные, высшие формы движения материи.
Простые формы движения материи включают в себя механи-
ческое движение, физическое движение и химическое движение.
Рассматриваемые формы движения материи проявляются как в
живой, так и не живой природе.
Механическое движение проявляется в перемещении объектов
в пространстве и во времени. Физическое движение - изменение
физических свойств материи. Например, изменение температуры,
электрического сопротивления, объема, плотности, состояния и т.п.
Химическое движение обусловлено происходящими в материи хи-
мическими реакциями.
К сложным, высшим формам движения материи относятся
биологическая и социальная.
Биологическая форма движения материи характеризует разви-
тие живых систем в онтогенезе и в филогенезе, в частности, чело-
века и животного мира. Социальная форма движения материи (об-
щественные отношения, мышление) присуща только человеку.
Каждая сложная форма движения материи всегда включает в
себя более простые формы. Простейшая форма движения материи -
механическая - существует везде. Чем выше форма, тем менее зна-
чима механическая форма движения материи.
Двигательные действия человека, изучаемые биомеханикой,
включают в себя механическое движение. Конечный результат
движения - цель двигательного действия (переместить снаряд,
партнера, переместиться самому и т.п.). Но механическое движение
человека включает в себя более высокие формы движения. Поэтому
биологическая механика (биомеханика) шире и намного сложнее,
69

чем механика неживых систем.
Чем выше форма движения материи, тем труднее выполнить
прогноз ее эволюции. Можно заранее рассчитать траекторию дви-
жения спутника, предсказать его поведение на орбите, но задача
несоизмеримо усложняется при прогнозе «предсказание событий» в
социальной форме движения материи, в сфере общественных от-
ношений.
Классификация механической формы движения материи на ес-
тественные и целенаправленные была предложена отечественным
ученым В.Г. Кореневым в 1974 г. С точки зрения биомеханики,
предложенная классификация корректна и обоснована. Сущность
проявления «естественности» и «целенаправленности» в движениях
объекта проявляется в следующем.
Если движущийся объект не вырабатывает управляющих воз-
действий для достижения цели движения, о такое движение явля-
ется естественным. Примером естественных движений являются
движения планет в солнечной системе, полет спортивных снарядов
(копье, диск, молот, ядро) и т.п.
Если со стороны движущегося объекта вырабатываются
управляющие силы для изменения траектории движения и достиже-
ния цели, то такое движение трактуется как целенаправленное.
Движения человека, как самоуправляемой биомеханической
системы, относятся к подклассу движений. Для достижения цели
движения человек вырабатывает управляющие воздействия (сила
тяги мышц), изменяя и формируя тем самым траекторию движений.
В понятии о целенаправленных движениях присутствует фило-
софская категория: цель движения. Цель движения можно сформу-
лировать различным образом:
1) в содержательно-смысловой форме.
2) в математической форме.
Содержательно-смысловая формулировка цели движения
предполагает описание того движения, которое необходимо выпол-
нить и его конечного результата. Например: сделать выпад правой
вправо, выполнить прыжок в длину с места толчком двумя, выпол-
нить прыжок вверх толчком левой и т.п.
Иначе говоря, конечный результат двигательного действия со-
держит в себе цель движения. Цель движения характеризует каче-
ство выполнения двигательного задания. Например:
70

1) выполнить прыжок в длину с места толчком двумя как мож-
но дальше.
2) выполнить прыжок вверх с места толчком двумя как можно
выше.
3) пробежать 100 метров как можно быстрее.
4) проплыть 100 метров за минимально возможное время.
В этих примерах качественная картина движений описывается
терминами: дальше, выше, быстрее и т.п. В математической теории
оптимизации динамических систем качество исследуемого процес-
са представлено функционалом, заданным в виде математической
конструкции определенного вида. Поэтому, можно сказать, что ес-
ли цель движения задана в математических терминах, то цель дви-
жения есть функционал двигательного действия.
Двигательная задача, в отличие от цели движения, может ста-
виться для отдельных фаз упражнения в целом и указывать или ма-
тематически описывать те явления, которые должны произойти или
не произойти в процессе выполнения двигательного действия. На-
пример, при выполнении большого оборота назад на перекладине
формулируется цель движения: в момент прохождения общим цен-
тром массы тела (ОЦМТ) спортсмена вертикального положения над
опорой достичь максимальной линейной скорости ОЦМ. Двига-
тельная задача для рассматриваемого спортивного упражнения
ставится следующим образом:
1. До момента прохождения ОЦМ исполнителя вертикального
положения под опорой звенья тела спортсмена должны быть распо-
ложены на одной прямой.
2. После прохождения ОЦМ исполнителя вертикального поло-
жения под опорой выполнить сгибательные движения в суставах
таким образом, чтобы:
а) сгибание начиналось с дистальных суставов;
б) амплитуда сгибательных движений в плечевых суставах не
превышала 30°;
в) в вертикальном положении над опорой звенья тела спорт-
смена должны быть расположены на одной прямой.
Таким образом, двигательная задача, представленная в рас-
сматриваемом примере пунктами 1-2, регламентирует технику
большого оборота назад на перекладине и указывает на то, что
должно произойти или не произойти в процессе выполнения уп-
71

ражнения. По сути дела здесь накладываются определенные огра-
ничения на кинематику движения.
Математическое представление цели движения
и двигательной задачи (формализация)
Содержательно-смысловую формулировку цели движения и
двигательной задачи всегда можно формализовать (дать математи-
ческое представление), в частности, представив их в виде биомеха-
нических характеристик в математической форме. Например, выра-
зить биомеханические характеристики движения математическими
символами:
• длина прыжка - S.
• высота прыжка - Н.
• скорость бега - V.
• время бега-Т.
Формализовать качество решения двигательной задачи можно с
помощью экстремальных параметров биомеханических характери-
стик: минимум (min), максимум (max) функции. Например, для
выше рассмотренных примеров формализованная запись качества (
F) решения двигательной задачи имеет вид:
Максимальная длина прыжка - F = S (max).
Максимальная высота прыжка - F = Н (max).
Максимальная скорость бега- F = V (max).
Максимальное время бега - F = Т (min)/
Возможность формализации цели движения и качества реше-
ния двигательной задачи позволяет использовать средства компью-
терной техники для построения оптимальной (самой наилучшей)
техники спортивных упражнений в вычислительном эксперименте
на ПЭВМ.
72

2.3 Общая задача и частные задачи биомеханики
В биомеханике выделяют две группы задач, решение которых
определяет ее содержание - теорию и метод:
1. Общая задача биомеханики.
2. Частные задачи биомеханики.
Общая задача охватывает всю область теории биомеханики в
целом; частные же задачи важны при изучении конкретных вопро-
сов исследуемых явлений.
Общая задача изучения движений человека состоит в оценке
эффективности действия внешних и внутренних сил для более со-
вершенного достижения цели движения. Технология решения об-
щей задачи биомеханики включает в себя три этапа:
1) Определить все силы, действующие на тело спортсмена в
процессе выполнения двигательного действия.
2) Выделить силы:
• оказывающие положительное воздействие на достижение
цели движения и эффективное решение двигательной задачи;
• оказывающие отрицательное воздействие на достижение
цели движения и эффективное решение двигательной задачи.
2) Сконструировать такую технику изучаемого упражнения,
при которой действие сил, оказывающих положительное воздей-
ствие на формирование рациональной структуры движения, будет
максимальным, а действие тех сил, которые оказывают отрица-
тельное воздействие - минимальным.
Рассмотрим следующий пример. Допустим, спортсмен выпол-
няет большой оборот назад на перекладине. Ставится цель: в мо-
мент прохождения вертикального положения над опорой приобре-
сти максимально возможную скорость звеньев тела.
В первой половине оборота (I), на тело спортсмена оказывают
действие силы: сила тяжести (Р), момент силы трения кистей рук
гимнаста о гриф перекладины, сопротивление внешней среды. Во
второй половине оборота (II) на тело гимнаста действуют эти же си-
лы. Допустим, гимнаст выполняет движение выпрямленным телом
на всей траектории оборота. В первой половине оборота сила тяже-
сти оказывает положительное воздействие: она разгоняет звенья
тела спортсмена (+) и к моменту прохождения вертикального поло-
жения под опорой спортсмен приобретает максимальную скорость.
73

Рис. 3. Большой оборот назад на перекладине
Во второй половине оборота эта же сила оказывает отрица-
тельное воздействие: сила тяжести тормозит (-) звенья тела спорт-
смена. Совокупное тормозящее действие моментов силы тяжести и
силы трения кистей рук гимнаста о гриф перекладины приведут к
тому, что гимнаст, не доходя примерно 30° до вертикального по-
ложения над опорой (угол Q), остановится, что не позволит ему ус-
пешно решить двигательную задачу.
Анализ решения общей задачи биомеханики в исследуемом уп-
ражнении показывает, что для увеличения положительного дейст-
вия момента силы тяжести в первой половине оборота необходи-
мо выполнять движение выпрямленным телом (руки, туловище, но-
ги располагаются на одной прямой) для того, чтобы положительная
работа момента силы тяжести на всей траектории оборота была
наибольшей.
Для уменьшения отрицательного воздействия момента силы
тяжести во второй половине оборота гимнасту необходимо выпол-
нить сгибательные движения рук в плечевых и ног в тазобедренных
суставах, что позволит приблизить общий центр масс звеньев тела
спортсмена к опорной вертикали и поддержать набранную ско-
рость.
Частные задачи биомеханики состоят в изучении следующих
основных вопросов:
1) строение, свойства и двигательные функции тела спортсме-
на;
2) рациональная спортивная техника;
3) техническое совершенствование спортсмена.
74

Первая группа частных задач направлена на выяснение вопроса
об особенностях строения опорно-двигательного аппарата, его ме-
ханических и функциональных свойств, особенностях работы мы-
шечного аппарата.
Вторая группа частных задач ориентирована на изучение ныне
существовавшей техники спортивных упражнений, а также на раз-
работку новой, более рациональной техники для конкретного ис-
полнителя.
Третья группа задач - биомеханическое обоснование техниче-
ской подготовки спортсменов, подразумевает:
- определение особенностей и уровня двигательной и физиче-
ской подготовленности тренирующихся.
- подбор вспомогательных упражнений и создание тренажеров
для специальной физической и технической подготовки.
- оценка и контроль эффективности применяемых методов
тренировки.
2.4. Взаимосвязь биомеханики с другими
учебными дисциплинами
Биомеханика как одно из научных направлений опирается на
теоретические данные ряда смежных наук и собственными иссле-
дованиями обогащает их. Первоначально биомеханика развивалась
как раздел биофизики, возникший на стыке физических и биологи-
ческих областей знаний. Постепенно биомеханика, как одна из био-
логических наук нового типа, сближается по методам исследования
с точными науками. И, в настоящее время, по реестру научных на-
правлений, биомеханика относится к теоретическим наукам (раздел
- механика).
Можно выделить следующие основные научные направления, с
которыми тесно связана биомеханика:
1.Биологические науки:
-анатомия;
-спортивная морфология;
-физиология физических упражнений.
2.Технические науки:
-аналитическая механика и устойчивость движения;
-динамика механических систем;
75

-теория управления движением;
-теория машин и роботов.
З.Физико-математические науки:
3.1. Математика
-дискретная математика;
-дифференциальные уравнения;
-математическая кибернетика.
3.2. Информатика
-математическое моделирование;
-теория оптимизации;
-теория программирования.
4. Педагогика.
Анатомия, спортивная морфология, физиология физических
упражнений содействуют пониманию конкретных специфических
особенностей формы, строения и функции тела человека.
Идеи и подходы технических наук обогащают механико-
математический аппарат биомеханики для анализа и синтеза
движений биомеханических систем, дают необходимое обоснова-
ние в области теории управления двигательными действиями.
Математические дисциплины и информатика вооружают ис-
следователей в области биомеханики двигательных действий соб-
ственными методами исследований, хорошо разработанными в
данных областях науки. В настоящее время особенно широкое
применение в биомеханических исследованиях находят различные
вычислительные алгоритмы кинематических и динамических ха-
рактеристик спортивных упражнений с помощью средств компью-
терной техники. С помощью специальных компьютерных программ
материалы видеосъемки спортивных упражнений оцифровываются
и записываются в память ПЭВМ, что позволяет в дальнейшем ис-
пользовать их в качестве исходных данных для вычисления биоме-
ханических характеристик исследуемых упражнений.
Методы обучения, разработанные и принятые на вооружение в
педагогике, успешно используются биомеханикой для разработки
эффективных методов обучения двигательным действиям.
Связь биомеханики с другими научными направлениями имеет
двусторонний характер, обеспечивающий взаимное обогащение
теории и методов исследования.
Метод биомеханики - это способ исследования, путь познания
76

закономерностей двигательных действии в оиомеханике. Хеория
биомеханики дает обоснование ее методу, метод же определяет
возможности получения новых данных о биомеханике исследуемых
упражнений.
В наиболее общем виде метод биомеханики имеет в своей ос-
нове:
1) системный анализ;
2) системный синтез.
2.5. Характеристика анализа движений
биомеханических систем как метода биомеханики
Рассматривая сложное двигательное действие, необходимо
мысленно выделить в этой системе ее составные элементы, устано-
вить состав элементов системы. Выделение состава элементов сис-
темы - этап познания целостности двигательного действия. Биоме-
ханика как наука экспериментальная опирается на опытное изуче-
ние движений. При помощи биомеханических методов исследова-
ния регистрируется количественные особенности двигательных
действий (биомеханические характеристики), которые позволяют
различать движения, отличить одно движение, элемент, деталь от
другого, сравнить их между собой. Рассматривая характеристики,
мысленно расчленяют систему движений на составные элементы,
части, таким образом устанавливают ее состав. В этом заключается
системный анализ действий.
Биомеханический анализ направлен на выявление биомехани-
ческих закономерностей движений. В основу биомеханического
анализа положено представление о структурности движений в
двигательном действии человека. Исходя из принципа структурно-
сти, намечается определенная последовательность описания и обь-
яснения движений.
Единая последовательность операций вряд ли может быть ре-
комендована при различных задачах исследования. Однако в каче-
стве основной схемы анализа в каждом конкретном случае можно
принять следующую схему:
1. Определение характеристик. По биомеханическим характе-
ристикам движений судят об их выполнении. Эти характеристики
регистрируют, данные регистрации обрабатываю, сопоставляют,
77

анализируют.
2. Установление двигательного состава. Основываясь на вы-
полненном анализе биомеханических характеристик, определяют
элементы движений:
- главные и корректирующие управляющие движения (сустав-
ные движения звеньев и систем звеньев).
- динамическая осанка - движение с сохранением позы спорт-
смена.
- фазы движений (временная форма организации элементов
двигательного действия).
Устанавливают: из каких положений и в каких суставах выпол-
няется движение, в каких направлениях и с какой амплитудой, ка-
кова последовательность и согласованность сгибательно-
разгибательных движений спортсмена в суставах в пространстве и
во времени. Иначе говоря, определяют внешнюю картину движения
в целом.
Параллельно вычленяют и составные части движений звеньев:
• подготовительная фаза.
• рабочая фаза.
• заключительная фаза.
3. Анализ структуры движений. Установив состав движений,
основное внимание переключают на установление структуры
движений (способ взаимодействия элементов и подсистем систе-
мы):
- Кинематическая структура (пространственная, временная,
пространственно-временная, ритмическая, фазовая, координацион-
ная).
- Динамическая структура (силовая, энергетическая, инерци-
онная).
- Вещественная структура (анатомическая - опорно-
двигательный аппарат тела человека).
- Управляющая структура (информационная, сенсорная, пси-
хологическая, эффекторная).
4. Оценка эффективности движений. Устанавливают, насколь-
ко успешно решена двигательная задача и какова «стоимость» ее
решения, насколько рационально достигнута цель движения.
78

2.6. Характеристика синтеза движений
биомеханических систем как метода биомеханики
Система движений как целое - не просто сумма ее состав-
ляющих. Горсть гороха, рассыпанная по столу - не система. В сис-
теме все ее элементы подчинены определенным связям:
1. Физические связи, посредством которых осуществляется кон-
структивная связь элементов системы. Например, физическая связь
сегментов тела спортсмена осуществляется с помощью суставов
(пространственное расположение элементов системы - веществен-
ная система - опорно-двигательный аппарат тела человека).
2. Формализованные физические связи - описание физических
связей математическим аппаратом, который математически описы-
вает координаты суставов сегментов тела человека с использовани-
ем обобщенных координат (углы наклона звеньев тела спортсмена
к оси Ох декартовой системы координат) и длины сегмента.
3. Законы механики - отражают в формульных выражениях за-
висимость кинематических характеристик от динамических харак-
теристик движения, например, в форме математической модели
движения неразветвленной биомеханической системы в условиях
опоры.
Многочисленные взаимосвязи, объединяющие части системы,
придают системе новые свойства, не свойственные ее частям (сис-
темные свойства). Изучая изменения количественных характери-
стик, выявляют, как элементы влияют друг на друга и систему в це-
лом, определяют причины целостности системы. В этом и проявля-
ется системный синтез двигательного действия.
Используя компьютерную технику, можно с помощью имита-
ционного моделирования движений тела человека на ПЭВМ вы-
членить отдельные суставные движения, выявить их роль и вклад в
формирование той или иной траектории движения, найти опти-
мальную технику для конкретного исполнителя в зависимости от
его росто-весовых (антропометрических) характеристик и уровня
развития физических качеств (силового потенциала, в частности).
Синтез движений спортсмена выполняется как на теоретиче-
ском уровне (математическое моделирование движений человека на
ПЭВМ), так и практически в процессе овладения техникой изу-
чаемого упражнения.
79

Контрольные вопросы
1. Что является объектом познания и областью изучения в
биомеханике?
2. В чем проявляется системно-структурный подход исследо-
вания движений в биомеханике?
3. В каких компонентах простые формы движений материи
отличаются от сложных форм?
4. В чем принципиальное отличие естественных движений от
целенаправленных и к какому из этих подклассов движений отно-
сятся двигательные действия человека?
5. В чем проявляется сущность цели движения и каким обра-
зом формулируется цель движения?
6. Какие три этапа включает в себя технология решения об-
щей задачи биомеханики?
7. В каких аспектах рассматривается содержание частных за-
дач биомеханики?
8. Какие научные дисциплины являются смежными с биоме-
ханикой?
9. В чем проявляется сущность одного из методов биомеха-
ники - системного анализа?
10. В чем проявляется сущность одного из методов биомеха-
ники - системного синтеза?
2.7. Оптические методы регистрации движения
Кинорегистрация (киносъемка) производится путем экспози-
ции на последовательные участки кинопленки (кинокадры), пере-
мещающейся в кинокамере. В дальнейшем кинопленка может быть
использована:
1. Для демонстрации на экране отснятых спортивных упраж-
нений.
2. Для выполнения промера упражнения с целью получения
численных значений биомеханических характеристик двигательно-
го действия.
На каждом кинокадре фиксируется лишь одно положение, по
которому можно определить:
- позу спортсмена и координаты избранных точек (суставов)
80

тела.
- момент времени, к которому соотносится тот или иной ки-
нокадр.
Для определения позы и координат точек тела спортсмена
предварительно выполняется промер упражнения. Технология вы-
полнения промера заключается в следующем:
1. Кинопленку вставляют в фотоувеличитель, устанавливают
начальный кинокадр выполнения упражнения и проецируют его на
лист миллиметровой бумаги, расположенный на столе перпендику-
лярно фотопроекции кинокадра.
2. На листе миллиметровой бумаги отмечают перпендикуляр-
ными линиями расположение внешней системы отсчета (непод-
вижное тело - оконный проем, спортивный снаряд в гимнастике,
растяжки и торец грифа перекладины и т.п.)
3. Передвижением кинопленки в фотоувеличителе совмещают
избранную внешнюю систему отсчета с системой отсчета на листе
миллиметровой бумаги.
4. Отмечают крупными точками каждый сустав звеньев тела
спортсмена на листе миллиметровой бумаги (для одного кинокад-
ра).
5. Соединяют линиями отмеченные на листе бумаги точки
(суставы) и место контакта опорного звена с опорой (если упраж-
нение выполнялось в условиях опоры).
6. Перемещают в фотоувеличителе кинопленку упражнения
на один следующий кинокадр и совмещают внешнюю систему от-
счета кинокадра с системой отсчета на листе миллиметровой бума-
ги. На листе миллиметровки отмечают номер кадра.
7. Повторяют пункты 4 - 6 до окончания выполнения уп-
ражнения или до того кинокадра, на котором следует завершить
выполнение промера в соответствии с задачами исследования.
Полученная в результате выполнения промера кинематическая
схема расположения звеньев тела спортсмена называется кинето-
граммой упражнения. Иначе говоря, кинетограмма представляет
собой модель траектории реального движения. Считанные коорди-
наты суставов заносят в специальную таблицу для вычисления, в
дальнейшем, численных значений биомеханических характеристик
исследуемого упражнениях.
Дополнительно, по промеру, определяют углы наклона звеньев
81

тела спортсмена к оси Ох декартовой системы координат (обоб-
щенные координаты).
Условия кинорегистрации:
1. Предварительно разрабатывается схема расположения кино-
аппаратуры относительно места выполнения упражнений (оптиче-
скую ось объектива аппарата располагают перпендикулярно плос-
кости снимаемого движения).
2. Выполняют маркировку (разметку) фона и объекта съемки.
Обычно для всех видов съемки используют в качестве фона полот-
но белого или черного цвета с нанесенными на нем перпендику-
лярными полосами черного или белого цвета (противоположными
цвету фона). На суставы спортсмена крепятся кружки лейкопла-
стыря (или две перпендикулярные полоски лейкопластыря) с нане-
сенными на них черными отметками, которые на промере и пред-
ставляют собой проекцию центра сустава.
3. Для получения точного масштаба фотографируют масштаб-
ную линейку, помещенную в плоскости движения или расположен-
ную на фоне. С этой же целью можно предварительно измерить
длины звеньев (сегментов) тела спортсмена.
4. Определяют условия освещения и скорость снимаемого объ-
екта для выбора чувствительности пленки и времени экспозиции.
Фотоциклосъемка. На тело испытуемого (проекции центров
суставов) прикрепляются лампочки накаливания. При однократной
экспозиции получается одиночный фотоснимок (фотография). Если
держать затвор фотоаппарата открытым в течении всего движения,
то на негативе получаются непрерывные траектории точек (фоно-
грамма). Для лучшей ясности и четкости изображения съемку же-
лательно выполнять в затемненном помещении.
По фотограмме невозможно определить временные характери-
стики движения и в силу этого рассматриваемый метод регистра-
ции движений был модифицирован, когда на одном негативе мож-
но получить двойной (тройной и т.д.) фотоснимок (несколько по-
ложений). Этот метод получил название «фотоциклосъемка». Тех-
нология выполнения фотоциклосъемки следующая:
1. Перед объективом фотоаппарата расположен вращающийся
диск (обтюратор) с прорезями. Выдержка фотоаппарата во времени
установлена на длительность выполнения снимаемого движения.
2. Вращающемуся диску задают определенную скорость вра-
82

щения. В тот момент времени, когда прорезь диска пересекает ось
объектива фотоаппарата, на пленке «запечатлевается» движение.
3. На фотопленке получают хронофотограмму - ряд изображе-
ний на одной и той же пленке через разные интервалы времени.
Хронофотограмму называют также и циклограммой.
Светодиодная фотоциклосъемка. Киносъемка спортивных
упражнений имеет определенные погрешности, связанные с недос-
таточно точным определением частоты киносъемки. Если механи-
ческий привод (пружина) или электрический привод (батарея) под-
сели, то киносъемка выполняется не в соответствии со стандартом
задаваемой частоты киносъемки. К тому же необходимо учитывать
и инерционность обтюратора кинокамеры и желательно включать
кинокамеру на 2 - 3 с. заранее по отношению к времени начала вы-
полнения упражнения, чтобы была достигнута необходимая часто-
та киносъемки.
Если стандарт частоты киносъемки не был выдержан, то в ре-
зультате вычислений по промеру угловой скорости и ускорения
звеньев тела спортсмена и линейной скорости точек звеньев (суста-
вы, центр масс звена или сегмента) получаются большие погрешно-
сти вычислений.
Светодиодная фотоциклосъемка освобождена от погрешности,
связанной с недостаточно точным определением шага по времени
экспозиции движения. Светодиоды, имеющие величину рисового
зернышка, обладают свойством безынерционное™, и частота их
миганий (мерцаний) может достигать одного миллиона герц в се-
кунду. Поэтому, задавая с помощью определенного прибора часто-
ту миганий светодиода, к примеру, 25 герц в секунду, можно быть
уверенным в точности воспроизведения временных интервалов
светодиодной фотоциклосъемки.
Светодиоды с помощью лейкопластыря прикрепляются к сус-
тавам испытуемого. Спортивное упражнение снимается на фотоап-
парат при максимально возможном сумеречном освещении. Вы-
держка устанавливается в соответствии с длительностью выполне-
ния упражнения. На негативе фотопленки через равные промежут-
ки времени, заданные определенной частотой мигания светодиодов,
получают в виде точек изображения в виде светодиодов. Так как
светодиоды прикрепляются к суставам испытуемого, то при вы-
полнении промера точки соединяют прямой линией и получают
83

кинетограмму упражнения. Считывая координаты суставов, полу-
чают исходную таблицу чисел для вычисления в дальнейшем про-
странственно-временных характеристик изучаемого упражнения
(угловые и линейные скорости и ускорения сегментов, звеньев и
определенных точек сегментов и звеньев).
Стробоскопическая фотоциклосъемка. Стробоскопическая
фотоциклосъемка выполняется на фотоаппарат с прерыванием
внешнего источника света, падающего на объект съемки. В качест-
ве внешнего источника света используют стробоскопические лам-
пы накаливания, частоту миганий которых можно регулировать в
большом диапазоне: до сотни и тысячи герц в секунду.
На одном негативе получают ряд поз освещенного человека -
стробофотограмму. По конечному результату стробоскопическая
фотоциклосъемка сходна с хронофотограммой фотоциклосъемки,
выполняемой с применением обтюратора. Роль обтюратора, при-
крывающего объектив фотоаппарата, в стробоскопической фото-
циклосъемке выполняют стробоскопические лампы, которые мож-
но гасить и включать с большой частотой.
Достоинством стробоскопической фотоциклосъемки является
большая точность временных промежутков регистрации позы в
движениях испытуемых, что позволяет получить и более точные
данные о кинематической картине движения.
Промер упражнения выполняется так же, как и в фотоцикло-
съемке.
Видеомагнитофонная запись движений. В настоящее время
видеомагнитофонная запись движений находит все более широкое
применение. Технология ее проведения, по условиям установки ви-
деокамеры, условиям освещенности, маркировки испытуемых и
фона аналогична киносъемке упражнений.
Дальнейшие операции по использованию видеопленки про-
сматриваются в двух направлениях:
1. Демонстрация видеопленки через магнитофон с остановкой в
необходимом положении с помощью кнопки «стоп-кадр».
2. Оцифровка видеопленки с помощью компьютерной техноло-
гии и запись в видеофайл, что позволяет в дальнейшем использо-
вать полученный видео файл для выполнения промера упражнения
(считывания координат суставов исполнителя) на компьютере с
84

помощью стандартных графических редакторов. Например, с по-
мощью стандартного графического редактора «Paint». Полученные
в результате выполнения промера координаты суставов использу-
ются в дальнейшем для вычисления кинематических и динамиче-
ских характеристик упражнений.
Однако очень широкого распространения второе направление
использования видеомагнитофонной записи движений в настоящее
время еще не получило в виду дорогостоящего интерфейсного обо-
рудования (например, видеоплата «Miro Video DC 10», необходи-
мая для оцифровки видеоизображения, стоит около 200 -220 дол.
США).
2.8. Инструментальные методы регистрации движений
Электрическая тензометрия. В биомеханике метод электри-
ческой тензометрии применяется для регистрации опоры при вы-
полнении спортивных упражнений. Широкое распространение ме-
тод электротензометрии получил для регистрации силы отталкива-
ния в прыжках, борьбе, беге, метаниях и многих других видах
спорта.
Метод электрической тензометрии основан на изменении элек-
трических свойств датчиков (тензодатчиков) при деформации. При
деформации тензодатчика меняется его электрическое сопротивле-
ние, а, следовательно, и выходная величина электрического тока
при постоянном напряжении, пропускаемого через тензодатчик.
Тензодатчики наклеиваются на деформируемые спортсменом части
снарядов (гриф штанги или перекладины, рукоять весла, ручка тен-
нисной ракетки и т.п.) или на измерительные устройства (стальные
кольца, пластины и др.)
Выходная величина тока регистрируется осциллографом, и
электрические сигналы, пропорциональные изменению величины
силы реакции опоры, оставляют на экране осциллографа светящий-
ся след в виде кривой, отражающей изменение величины силы ре-
акции опоры. Для сопоставления величины отклонения электрон-
ного луча и силы реакции опоры предварительно выполняют тари-
ровку тензометрического устройства. Тарировку выполняют в не-
сколько этапов:
1. Регистрируется начальный уровень электронного луча при
85

отсутствии нагрузки на тензометрическом устройстве (переклади-
на, тензометрическая платформа и т.п.)
2. Регистрируется уровень электронного луча при определен-
ной нагрузке на тензометрическое устройство. Например, спорт-
смен весом 70 кг (размерность веса спортсмена дана в системе
МКГСС (42) - техническая система) принял вис на тензометриче-
ской перекладине, что вызвало смещение электронного луча на 5
см. Следовательно, смещение электронного луча на 1 см вызывает-
ся действием силы равной 14 кг (14=70/5).
3.Зависимость между величиной нагрузки и смещением элек-
тронного луча считается линейной (14 кг/см) и используется в
дальнейшем для определения величины силы реакции опоры по
измеренному на тензограмме смещению кривой относительно ис-
ходного уровня (при отсутствии нагрузки).
Вектординамография. Модификацией электротензометрии
является метод вектординамографии, позволяющий регистриро-
вать вертикальную и горизонтальную составляющие силы реакции
опоры (взаимно перпендикулярные составляющие деформации тен-
зометрической платформы или другого тензометрического устрой-
ства). Электрический сигнал, соответствующий горизонтальной со-
ставляющей исследуемого усилия, подается на горизонтальные
пластины электронного осциллоскопа: сигнал, соответствующий
вертикальной составляющей усилия, на вертикальные пластины.
В результате одновременного воздействия двух сигналов элек-
тронный луч вычерчивает на экране след, отражающий годограф
этих усилий (результирующая силы реакции опоры). Следует отме-
тить возможность получения на специальной бумаге твердой копии
кривой электронного луча, что и позволяет в дальнейшем опреде-
лить, по временным отметкам тензограммы и киносъемки упраж-
нения, позу спортсмена и соответствующие данному положению
спортсмена величину и направление приложенных к тензометриче-
ской платформе усилий.
Электромиография - метод регистрации электрической ак-
тивности возбуждения мышц - применяется для определения нача-
ла и окончания мышечных усилий и величины их активности.
Сущность методики (ЭМГ) состоит в регистрации контактным
способом с поверхности мышцы (глобальные ЭМГ) или изнутри
(локальные ЭМГ) разности потенциалов ее электрического поля.
86

Для отведения глобальных ЭМГ применяют поверхностные посе-
ребренные электроды, прикрепляемые к изучаемой мышце или
группе мышц. Для регистрации локальных ЭМГ используют иголь-
чатые электроды из платины.
Электрические потенциалы возбужденной мышцы (тысячные
доли вольта) изменяются чрезвычайно быстро (тысячные доли се-
кунды). Для их регистрации биопотенциалы мышц усиливаются в
тысячи раз и подают на безинерционный осциллограф.
На фотопленке или бумажной ленте одновременно регистри-
руются:
1. Электромиограммы группы мышц.
2. Отметка времени (обычно от 0, 02 сек).
3. Предварительно записывается калибровочный сигнал, чтобы
при дешифровке электромиограммы определить величины биопо-
тенциалов.
Применение портативных усилителей позволяет записывать
электромиограммы в сложных условиях выполнения спортивных
упражнений (прыжки с шестом, барьерный бег, сложные гимнасти-
ческие упражнения на снарядах, плавание и др.) при высоких спор-
тивных результатах.
Модификацией метода электромиографии является метод те-
лемиографии, передающий по радио сигналы биопотенциалов ра-
ботающих мышц.
К недостаткам методики ЭМГ можно отнести невысокую точ-
ность измерений, что обусловлено, в частности, тем, что зависи-
мость между электрической активностью мышц и исследуемыми
компонентами моторики спортсмена (мышечной деятельности) не
линейна, что усложняет получение количественных характеристик
мышечной деятельности.
Электрогониометрия. Гониометрией называется способ изме-
рения суставных углов при помощи транспортира, скрепленного с
линейкой. Электрогониометрией называется способ измерения сус-
тавных углов при помощи датчика угловых перемещений.
Как правило, датчик угловых перемещений (типа ППЗ-43)
представляет собой потенциометр, электрически связанный с реги-
стрирующим прибором (самописцем) типа Н-700 или К-109. Ос-
новная погрешность данной методики заключается в изменении
положения места закрепления потенциометра по отношению к из-
87

меряемому суставному углу, особенно при выполнении упражне-
ний скоростно - силового характера. Эта погрешность может дос-
тигать 15 -20%.
Спидография - метод регистрации скорости движущегося
объекта (сегментов, звеньев и непосредственно перемещающегося
тела спортсмена). Из известных приборов для регистрации скоро-
сти передвижения спортсмена наиболее распространенным являет-
ся спидограф А.В.Абалакова. Принцип действия этого прибора ос-
нован на измерении с помощью тахометра скорости вращательного
движения фрикционного шкива, приводимого в движение гибкой
нитью, прикрепленной к перемещающемуся спортсмену.
Изменение скорости движения спортсмена с помощью акселе-
рометра выгодно отличается от измерения скорости с помощью
спидографа отсутствием связи спортсмена с регистрирующим (по-
казывающим) прибором. При использовании интегрирующего ак-
селерометра непосредственная механическая связь с показываю-
щим прибором отсутствует.
Интегрирующий акселерометр, имеющий малый вес и габари-
ты, прикрепляется к спортсмену, что позволяет при помощи теле-
метрического устройства измерять ускорения и скорость при лю-
бом движении, в том числе и криволинейном.
Запись скорости и ускорения производится либо на шлейфном
осциллографе типа К-105, Н-320, Н-700 или более современных,
например, Н-041 либо на самописце Н-320-5. Обработка результа-
тов тестирования производится на тарировочной сетке вручную
или с вводом необходимых данных в ПЭВМ.
Акселерометрия - метод измерения ускорения. В качестве ре-
гистрирующего прибора используется акселерометр или акселеро-
граф.
Ускорение воспринимается маятниковым устройством, в кото-
ром при изменении скорости возникает отклонение маятника от
положения равновесия (величину отклонения показывает стрелка
на шкале, отградуированной в единицах ускорения).
В электромеханическом способе маятник связан непосредст-
венно с тензодатчиком, изменяющим свой электрический параметр
(сопротивление, индуктивность или емкость) в зависимости от ме-
ханической деформации, пропорциональной ускорению.
Как правило, при проведении акселерометрических измерений
88

используют следующий комплекс приооров:
1. Датчик ускорений.
2. Тензометрический усилитель (например, ТУ - ЧИ, ТОПАЗ,
УТ-4-1, тензостанция УТС-12 и др.)
3. Регистрирующие устройство (например, Н-700, К-105, Н-320).
Основной аппаратурной погрешностью является неточность
ориентации датчика и перемещение датчика не теле спортсмена,
что может вызвать погрешность измерения в пределах 20-35%. Для
проверки акселерометра промышленностью выпускается специаль-
ный «Виброэлектродинамический стенд» типа ВЭДС-10А.
Контрольные вопросы
1. Какие три этапа включает в себя биомеханическое исследо-
вание движений человека?
2. Какие две большие группы биомеханических методов реги-
страции двигательных действий существует в настоящее время в
биомеханике и что они в себя включают?
3. В чем различие между методами биомеханики и биомехани-
ческими методами исследования?
4. Какова технология проведения киносъемки упражнений?
5. Чем фотоциклосъемка отличается от киносъемки?
6. Что такое «промер» упражнения и как он выполняется по
киноматериалам киносъемки, фотоциклосъемки?
7. В чем заключается различие между фотоциклосъемкой и
светодиодной фотоциклосъемкой?
8. В чем сущность стробоскопической фотоциклосъемки?
9. Какой из методов оптической регистрации движений прихо-
дит в настоящее время на смену киносъемке упражнений и каким
образом этот метод стыкуется с компьютерными технологиями?
10. Какие биомеханические характеристики регистрируются с
помощью электрической тензометрии и что такое тарировка?
11. Какой из инструментальных методов используется для ре-
гистрации электрической активности возбуждения мышц и в чем
сущность данного метода?
12. С помощью каких инструментальных методов можно заре-
гистрировать пространственно-временные характеристики движе-
ний (угловые параметры, скорость, ускорение)?
89

2.9. Биокинематические пары, цепи, степени свободы
Изучая движения человека, необходимо знать, как устроен
опорно-двигательный аппарат: его пассивная часть - кости и их со-
единения и активная - мышечная система. В биомеханических ис-
следованиях невозможно учесть строение и функции тела во всех
его особенностях (изменение момента инерции сегмента при мы-
шечном сокращении, деформацию костной ткани, положение цен-
тра масс мышцы в расслабленном и напряженном состоянии и т.п.).
Для изучения движений человека строят модель тела - биомехани-
ческую систему.
Биомеханическая система обладает основными свойствами,
существенными для выполнения двигательной функции, и не
включает в себя множество частных деталей. То есть, биомеханиче-
ская система - это упрощенная копия, модель тела человека, на
которой можно изучать закономерности движений.
Множество частей тела, система звеньев, соединенных под-
вижно и образующих между собой кинематические пары - кинема-
тические цепи. Кинематические пары и цепи - понятия, заимство-
ванные из теории механизмов и машин. В живых организмах их
правильнее называть биокинематическими.
Биокинематическая пара - это подвижное (кинематическое) со-
единение двух соприкасающихся костных звеньев, в котором воз-
можности движения определяются строением соединения и управ-
ляющим воздействием мышц. Кинематическую пару можно опре-
делить также как соединение двух соприкасающихся звеньев, до-
пускающее их относительное движение. В этом определении под-
черкивается, что подвижность соединения звеньев состоит в воз-
можности их относительного движения.
Строение соединений в биокинематических парах определяет
постоянные степени связи, которые ограничивают движение в ки-
нематической паре. Строение всех суставов (кроме одноосных) оп-
ределяет также и то количество степеней свободы, которое остав-
ляет неопределенность возможных движений. Управляющие воз-
действия мышц накладывают дополнительные степени связи и ос-
тавляют только одну степень свободы (полносвязный механизм).
Следовательно, управляющие воздействия мышц выделяют из
множества возможных движений именно заданное управляемое
90

движение. Почти все биокинематические пары в основном враща-
тельные; лишь немногие допускают чисто поступательное сколь-
жение относительно друг друга и одна пара (голеностопный сустав)
- винтовое движение.
Биокинематические цепи. Биокинематическая цепь - последо-
вательное (или разветвленное) соединение ряда кинематических
пар.
Все кинематические цепи подразделяют на: плоские и про-
странственные. В плоской кинематической цепи при закреплении
одного из звеньев все другие совершают плоское движение, парал-
лельное одной и той же неподвижной плоскости. На рис. 4 показа-
ны кинематические цепи, в которых плоское движение получается
при параллельности осей всех вращательных пар.
Ш
А Б С
Рис. 4. Плоские кинематические цепи
Выделяют следующие структуры биокинематических цепей:
1) неразветвленные (А);
2) разветвленные (Б,С);
3) замкнутые (С,Б - нижняя часть кинематической цепи).
4) незамкнутые (А,Б - верхняя часть кинематической цепи).
В незамкнутой цепи имеется последнее («свободное») звено,
входящее лишь в одну пару. В незамкнутой цепи возможны изоли-
рованные движения в каждом отдельном суставе. Например, вис на
перекладине - неразветвленная, незамкнутая биокинематическая
цепь. Ноги - свободное звено; в тазобедренных суставах возможны
изолированные сгибательно-разгибательные движения.
В замкнутой цепи изолированные движения в одном суставе
невозможны: в движение неизбежно вовлекаются и другие соеди-
91

нения. Незамкнутая цепь может стать замкнутой, если конечное
свободное звено получит связь в виде:
- Опоры, захвата с другим звеном цепи. Например, из стойки
ноги врозь руки в стороны (руки - свободные звенья - незамкнутая
цепь) - руки на пояс (цепь замкнулась, рис. 4, С).
- Опоры через какое - либо тело. Например, в положении вы-
пада две ноги замыкают цепь через опору.
Значительная часть незамкнутых биокинематических цепей ос-
нащена многосуставными мышцами, и движения в одних суставах,
через такие мышцы, связаны с движениями в других суставах. При
точном управлении во многих случаях эту взаимную связь можно
преодолеть, «выключить». В замкнутых же цепях такая связь не-
преодолима и действия мышц передаются на отдаленные суста-
вы.
Число степеней свободы звена соответствует количеству его
независимых перемещений:
1. Линейных.
2. Угловых.
Положение твердого тела, свободно движущегося в простран-
стве, полностью определяется шестью независимыми координата-
ми, за которые можно принять три координаты начала подвижной
системы координат, связанной с телом, и три угла Эйлера, опреде-
ляющие расположение осей подвижной системы координат относи-
тельно неподвижной. Их принято называть обобщенными, т.к. они
определяют положение всего твердого тела относительно непод-
вижной системы координат.
Если на физическое тело не наложено никаких ограничений
{связей), оно может свободно перемещаться:
1. Относительно любой из трех взаимно перпендикулярных
осей декартовой системы координат {поступательное движение) -
три степени свободы.
2. Совершать вращательное движение относительно любой из
трех взаимно перпендикулярных осей декартовой системы коорди-
нат - три степени свободы.
Следовательно, свободное материальное тело имеет шесть сте-
пеней свободы, обуславливающих его возможное пространственное
перемещение.
Каждая наложенная связь уменьшает количество степеней сво-
92

боды:
1. Зафиксировав одну точку свободного тела, сразу лишают
его трех степеней свободы - возможных поступательных (линей-
ных) перемещений относительно трех осей декартовой системы ко-
ординат. Например, в шаровидном суставе осталось три степени
свободы из шести (вращательное движение относительно трех
осей).
2. Закрепление двух точек тела оставляет одну степень сво-
боды- вращательное движение тела относительно оси, проходящей
через закрепленные точки. Пример подобного ограничения - одно-
осный сустав.
3. При закреплении тела в трех точках, не лежащих на одной
прямой, тело полностью лишается свободы движения. Такое соеди-
нение к суставам не относится.
2.10. Инерционность процесса мышечного напряжения
Биомеханические системы обладают рядом особенностей, от-
личающих их от закономерностей функционирования неживых
объектов. В частности, управляющие воздействия человека с по-
мощью вырабатываемых им внутренних сил (сила тяги мышц) вно-
сят достаточно серьезные коррективы в биомеханику движений. К
основным особенностям работы мышечного аппарата человека
можно отнести следующие:
1) инерционность процесса мышечного напряжения.
2) зависимость «сила - суставной угол».
3) зависимость «сила - скорость».
Факторы, влияющие на величину проявления мышечной силы.
Инерционность процесса мышечного напряжения проявляется
в том, что мышцы достигают максимального мышечного напря-
жения не мгновенно, а в течение определенного промежутка време-
ни. Рассмотрим проявление инерционности мышечного напряже-
ния на следующем примере (рис. 5).
93

F
n
0
1
1
to
1
1
ti
Fmax
' I \
I
i
t2
i ш
'з t(c)
Рис. 5. Инерционность процесса мышечного напряжения
Допустим, по какому-либо сигналу (звуковому, визуальному,
кинестезическому и т.п.) спортсмену необходимо выполнить зара-
нее известное двигательное действие. Будем считать, что момент
времени подачи сигнала соответствует времени t = to (рис. 5).
На момент времени подачи сигнала (to) мышечное сокращение
еще не наступает. И связано это с тем, что сигналу необходимо оп-
ределенное время, чтобы поступить в центральную нервную систе-
му (ЦНС), пройти в ЦНС обработку и принять решение. Далее ЦНС
необходимо подать команду на исполнительные органы (мышцы).
И только в момент времени (to) начинается мышечное напряжение.
Разность времени tl - Ю называется латентным периодом дви-
гательной реакции. Численное значение латентного периода двига-
тельной реакции у человека, не занимающегося спортом составляет
0,20 - 0,25 с. У высококвалифицированных спортсменов латентный
период двигательной реакции значительно меньше - 0,13 - 0,16 с.
Количественные показатели латентного периода двигательной ре-
акции свидетельствуют о том, что латентный период двигательной
реакции очень трудно поддается тренировочному воздействию.
Так, например, для уменьшения времени латентного периода дви-
гательной реакции на 0,1 с. требуется 7-8 лет тренировочных за-
нятий.
Для достижения максимального мышечного напряжения(Ршах)
необходимо определенное время. В среднем промежуток времени
от начала мышечного напряжения (ti) и до достижения времени
максимального мышечного напряжения (t2 ) равен 0,25 - 0,35с.
Время необходимое на расслабление
94

(t з -t2) в среднем - ОД с. больше времени мышечного сокраще-
ния. Инерционность процесса мышечного напряжения необходимо
учитывать в спортивной практике. Например, если при выполнении
размахиваний в висе на перекладине тренер замечает двигательную
ошибку - позднее сгибание ног в тазобедренных суставах на махе
вперед и, руководствуясь этим, делает пояснение гимнасту о том,
что в момент его касания кистью руки области поясницы необхо-
димо выполнять сгибание. Следует ориентироваться на следующее:
если тренер касается рукой занимающегося непосредственно в мо-
мент прохождения им вертикального положения под опорой , то
этот сигнал будет подан с опозданием. Учитывая время латентного
периода двигательной реакции, коснуться занимающегося необхо-
димо за 30 "40 до прохождения им вертикального прохождения
под опорой.
Многие спортивные упражнения по времени длятся меньше,
чем время, необходимое для достижения максимального мышечно-
го напряжения. К примеру, длительность отталкивания с мостика в
опорных прыжках через гимнастического козла или коня составля-
ет 0,15-0,18 с.
И, если гимнаст в момент времени t=t о выполняет наскок на
мостик, и только в момент наскока на мостик начинает развивать
мышечные напряжения ног, направленные на отталкивание, то к
моменту окончания толчка (рис. 6) он не сможет развить макси-
мальных мышечных усилий.
F л
i
0
(кг)
>
Fmax
А
1 1
1 1
to
U 1
1
г t2
1 ,
t» t(c)
Рис. 6. Упреждающее по времени мышечное напряжение (В), сов-
падающее по времени (Т), с максимумом мышечного напряжения и мо-
ментом окончания отталкивания гимнаста с гимнастического мостика

Рассматриваемый механизм несовпадения момента времени
окончания отталкивания и максимума мышечного напряжения объ-
ясняются тем, что время отталкивания существенно меньше време-
ни необходимого на достижение максимального мышечного на-
пряжения. Двигательная ошибка - наскок на «ватные» ноги и избе-
жать этого можно упреждающим по времени мышечным напряже-
нием. То есть в момент отталкивания толчковой ногой, в полетной
части носка на мостик, необходимо начинать напрягать мышцы
ног. И, к моменту касания гимнастического мостика, у гимнаста
уже будет достигнут определенный уровень мышечного напряже-
ния разгибателей голени, бедра, стоп. В данном случае, упреж-
дающие по времени мышечное напряжение будет способствовать
совпадению момента времени отталкивания с мостика с моментом
времени достижения максимального мышечного напряжения.
2.11 Зависимость «сила - суставной угол»
На величину проявления мышечной силы влияют многие фак-
торы. Один из них проявляется в том, что величина мышечного
усилия зависит от величины суставного угла. И здесь следует иметь
в виду, что для различных суставов эта зависимость - различная.
Например, на рисунке 7 показана зависимость величины развивае-
мых гимнастами 19 — 23 лет моментов мышечных сил в плечевых
суставах.
Угол в плечевых суставах измерялся по отношению располо-
жения рук к туловищу. В положении «руки вверху» угол между ру-
ками и туловищем равен 180°, «руки вдоль туловища» - 0°, при от-
ведении рук назад - минусовое значение угла в плечевых суставах.
Из рисунка видно, что максимальные мышечные усилия, на-
правленные на уменьшение угла между руками и туловищем {сги-
батели плеч) спортсмены развивают при угле в плечевых суставах
равном 180 . С уменьшением величины угла уменьшается и прояв-
ляемая спортсменом сила тяги мышц. Для сгибателя плеч - зависи-
мость прямая (чем меньше угол - тем меньше развиваемая сила тя-
ги мышц).
96

Моменты (Нм)
320,
180 150 120 90 60 30 0 -30 -60 -90
Угол в плечевых суставах (град)
Рис. 7. Моменты мышечных сил сгибателей и разгибателей
плеч (по данным О.И. Загревского, 1999)
Для разгибателей плеча — зависимость обратная (чем меньше
угол - тем больше развиваемая сила тяги мышц). Эти факты необ-
ходимо учитывать в тренировочном процессе.
Допустим, спортсмен изучает большой оборот назад на пере-
кладине. Рабочая функция, осуществляемая мышцами сгибателями
плеч после прохождения гимнастом вертикального положения под
опорой, выполняется в зоне изменения суставного угла в плечевых
суставах от 180 до 130 (амплитуда сгибания рук в плечевых суста-
вах равна 50°).
Предположим также, что гимнаст не обладает достаточным си-
ловым потенциалом, позволяющим приступить к освоению рас-
сматриваемого спортивного упражнения. Будет ли в этом случае
эффективным рассматриваемое ниже специальное подготовитель-
ное упражнение?
1. Из положения лежа на спине, руки вдоль туловища, в руках
гриф штанги с отягощением, поднять руки до вертикального поло-
жения. Вернуться в исходное положение.
Биомеханический анализ условий выполнения предложенного
специально-подготовительного упражнения показывает его неэф-
фективность:
- во-первых, изменение суставного угла в плечевых суставах
при выполнении подготовительного упражнения осуществляется в
97

диапазоне от 0 в исходном положении и до 90 в конечном поло-
жении (руки вертикально), что не соответствует кинематической
структуре изменения суставного угла в изучаемом спортивном уп-
ражнении.
- во-вторых, подготовительное упражнение направлено для
развития силы мышц разгибателей плеч, а не сгибателей.
Отсюда следует вывод о том, что специально-
подготовительные упражнения по своей кинематической и динами-
ческой структуре должны соответствовать биомеханической струк-
туре изучаемого спортивного упражнения. Это так называемый
принцип сопряженного воздействия. Эффективным специально-
подготовительным упражнением для рассматриваемого примера
является:
Упражнение №1, но выполняемое из положения лежа, руки
вверху (по отношению к туловищу). В этом случае принцип сопря-
женного воздействия будет корректно соблюден.
2.12 Зависимость «сила-скорость»
Другим фактором, определяющим величину проявляемой че-
ловеком мышечной силы, является зависимость «сила-скорость».
Здесь под скоростью понимается не скорость перемещения звена, а
скорость сгибательно-разгибательных движений в суставах (рис.8).
Моменты (Нм)
400
340
280
220
160
100
40
1 2 3 4 5 6 7 8
Рис. 8. Зависимость «Сила - скорость» у гимнастов 18-25
лет (по данным О.И. Загревского, 1999)
98

Принимая за 100% значение моментов мышечных сил сгибате-
лей плеч, при угле между руками и туловищем равным 30° (230 Нм
- статический режим), определим процентное соотношение исполь-
зования силовых ресурсов гимнастов в зависимости от скорости
изменения угла.
При скорости изменения угла до 2,5 град/с, гимнасты исполь-
зуют 90-93% силовых возможностей статического режима работы
мышц. Таким образом, при достижении этой скорости изменения
суставного угла испытуемые практически развивали предельные
величины мышечных сил, и работа мышц в этом случае близка к
статическому режиму.
При скорости, доходящей до 4,5 град/с, мышцы сгибатели плеч
развивают напряжение почти в два раза меньше величины, зареги-
стрированной в статическом режиме, и используют при этом около
60% своих силовых возможностей.
И наконец, при скорости изменения угла в плечевых суставах в
пределах 6,0 - 7,0 рад/с, предельная величина мышечных сил в ди-
намическом режиме составляет только 1/3 от статического, или
гимнасты используют 37-31% силовых ресурсов.
Следовательно, отмечается обратная зависимость: чем больше
скорость изменения угла в суставах, тем меньшую силу может раз-
вить спортсмен.
Отсюда следует:
1. Упражнения, направленные на развитие силовых качеств, в
статическом режиме работы мышц не оказывают положительного
воздействия на увеличение силового потенциала в динамическом
режиме работы мышц. И наоборот: упражнения скоростно -
силового характера не оказывают положительного воздействия на
увеличение силового потенциала в статическом режиме работы
мышц.
2. Подбор специально-подготовительных упражнений, направ-
ленных на повышение силового потенциала спортсмена, должен
выполняться на основе принципа сопряженного воздействия: для
спортивных упражнений скоростно-силового характера и специ-
ально-подготовительные упражнения должны быть скоростно-
силовыми. Для спортивных упражнений статического характера и
специально-подготовительные упражнения должны быть близкими
к статическому режиму работы мышц.
99

3. По отношению к динамическому режиму работы мышц пре-
одолевающего характера максимальную мышечную силу спорт-
смен проявляет в статическом режиме работы мышц. Именно по-
этому гимнасту достаточно просто удержать на кольцах упор руки
в стороны («крест Азаряна»), но очень сложно выполнить из этого
положения подъем в упор («дожим»).
2.13 Факторы, определяющие величину проявления
мышечной силы
Причинно-следственная зависимость, определяющая величину
проявления мышечной силы человека, сводится, в основном, к дей-
ствию следующих факторов: сила тяги мышц зависит от совокуп-
ности действия механических, анатомических и физиологических
условий выполнения мышечной работы.
Основным механическим условием, определяющим тягу мышц,
является нагрузка. Без нагрузки на мышцу не может быть ее силы
тяги. Нагрузка растягивает мышцу при ее уступающей работе
(опускание из виса на согнутых руках в вис на перекладине). Про-
тив нагрузки мышца выполняет преодолевающую работу (подтяги-
вание: из виса на перекладине до виса на согнутых руках). В усту-
пающем режиме работы мышцы проявляют большую силу, чем в
преодолевающем режиме работы мышц.
Нагрузка может быть представлена весом тела, а также силой
инерции движущихся звеньев, которая зависит от ускорения. Сле-
довательно, и при не очень большом отягощении, увеличивая уско-
рение, можно увеличивать нагрузку, а значит и силу тяги мышц.
Движение звеньев биокинематической цепи как результат при-
ложения силы тяги мышцы зависит, также, от следующих факто-
ров:
• Закрепления звеньев - приводит к разным движениям звень-
ев в суставе при различных условиях закрепления звеньев в паре.
• Соотношения сил, вызывающих движение, и сил сопротив-
ления.
• Начальных условий движения — положение звеньев пары и
их скорость (направление и величина - зависимость «сила - ско-
рость») в момент приложения силы тяги мышц.
Анатомические условия:
100

1. Строение мышцы.
2. Расположение мышцы в данный момент движения.
Строение мышцы в виде физиологического поперечника мыш-
цы (площадь сечения через все волокна перпендикулярно к их про-
дольным осям) определяет суммарную тягу всех волокон: чем
больше физиологический поперечник мышцы, тем больше сила тя-
ги мышцы. От расположения волокон зависит и величина их упру-
гой деформации.
Расположение мышцы в каждый момент движения определяет
угол ее тяги относительно костного рычага и величину растягива-
ния, что влияет на величину момента силы тяги мышцы и проявля-
ется, в частности, в уже рассмотренной выше зависимости «сила -
суставной угол».
Физиологические условия в основном можно свести к возбуж-
дению и утомлению мышцы, Эти факторы влияют на возможностях
мышцы, повышая или снижая ее силу тяги.
С увеличением скорости сокращения мышцы при преодоле-
вающей работе ее сила тяги уменьшается. При уступающей же ра-
боте увеличение скорости растягивания мышцы увеличивает ее си-
лу тяги. Этот факт очень важен для оценки силы тяги мышц в бы-
стрых движениях.
Так как в биокинематических цепях все звенья цепи, так или
иначе, связаны, то в каждом конкретном случае лишь совокупность
всех факторов определяет результат работы мышц в целом. Иначе
говоря, результат силы тяги мышц - интегральный показатель дей-
ствия всех факторов, определяющих величину проявления мышеч-
ной силы.
Позно-тонические рефлексы. Положение головы, определяемое
по отношению ее расположения к туловищу, существенным обра-
зом влияет на величину мышечной активности передней или задней
поверхности туловища и ног. При наклоне головы на грудь стиму-
лируются к работе мышцы передней поверхности тела, при наклоне
головы назад - мышцы задней поверхности тела.
Так, например, гимнаст при выполнении на кольцах упражне-
ния «горизонтальный вис спереди» наклоняет голову на грудь, что
стимулирует к работе мышцы передней поверхности тела и значи-
тельно облегчает выполнение упражнения. При выполнении же го-
ризонтального виса сзади на кольцах большую нагрузку испыты-
101

вают мышцы задней поверхности тела. Для облегчения выполнения
упражнения гимнаст отклоняет голову назад, что приводит к сти-
муляции мышц задней поверхности тела.
Или, к примеру, легкоатлет во время спринтерского бега старт
и финиш выполняет с различным положением головы по отноше-
нию к туловищу. Так, во время стартового ускорения голова спорт-
смена наклонена на грудь. Основная двигательная задача спорт-
смена в это время заключается в приобретении максимальной ско-
рости, для чего проекция ОЦМ тела спортсмена по вертикали
должна располагаться несколько спереди по отношению к опоре.
Поэтому, для предупреждения преждевременного выпрямления те-
ла, что приведет к падению скорости, легкоатлет наклоняет голову
на грудь. Такое положение головы не стимулирует к работе мыш-
цы- разгибатели туловища и ног, и поэтому выпрямление тела бу-
дет происходить в соответствии с установкой целесообразного ре-
шения двигательной задачи. В то же время на финише спринтер от-
кидывает голову назад. Основная двигательная задача в это время -
поддержать на максимально возможном уровне финишную ско-
рость бега. Наклон головы назад стимулирует к работе мышцы зад-
ней поверхности тела, в частности, мышцы разгибатели ног, что
ведет к увеличению силы отталкивания и способствует поддержа-
нию набранной скорости.
Следовательно, величина проявления мышечной силы опреде-
ляется комплексом факторов, результат действия которых необхо-
димо учитывать при совершенствовании техники спортивных уп-
ражнений.
Контрольные вопросы
1. Какие структуры кинематических цепей выделяют в биоме-
ханике?
2. Что определяет количество степеней свободы в движущихся
биокинематических цепях?
3. Какие обозначения приняты в трехзвенной модели опорно-
двигательного аппарата тела человека?
4. На какие три фазы подразделяется график инерционности
процесса мышечного напряжения, и какими цифровыми данными
характеризуется закономерность изменения каждой из фаз?
102

5. Какой механизм используется в опорных прыжках при от-
талкивании с гимнастического мостика для того, чтобы добиться
совпадения момента времени окончания отталкивания и максимума
мышечного напряжения?
6. В каких закономерностях проявляется зависимость «сила -
суставной угол»?
7. В каких закономерностях проявляется зависимость «сила -
скорость»?
8. В чем проявляется принцип сопряженного воздействия при
обучении двигательным действиям?
9. От каких условий зависит величина проявления мышечной
силы?
10. Каким образом необходимо учитывать механизм проявле-
ния позно-тонических рефлексов при выполнении упражнений?
2.14 Классификация биомеханических характеристик
Исследуя движения человека, измеряют количественные пока-
затели:
• механического состояния и двигательной функции тела;
• пространства состояний биомеханической системы (движе-
ний);
Механическое состояние и двигательные функции тела чело-
века описываются большим набором характеристик (размеры, про-
порции, распределение масс сегментов и звеньев тела человека,
подвижность в суставах, величина силы тяги мышц и др.).
Механическое состояние биомеханической системы в движе-
нии также описывается определенными характеристиками (про-
странственное положение, скорость, ускорение, координаты и тра-
ектория отдельных звеньев биомеханической системы и общего
центра масс тела человека, кинетическая и потенциальная энергия и
ДР-)-
Биомеханические характеристики - это меры механического
состояния и изменения биосистемы.
Для системного анализа (определения состава системы) дви-
жений биомеханические характеристики позволяют различать раз-
ные движения, отличить одно движение от другого.
Для системного синтеза (определение структуры движения)
103

биомеханические характеристики дают возможность установить
закономерность изменения движений под воздействием различных
факторов. Иначе говоря, выяснить, например, как влияет последо-
вательность и величина (амплитуда) сгибательно-разгибательных
движений в суставах или их отсутствие на формирование траекто-
рии биомеханической системы? Или, каким образом изменится
траектория биомеханической системы при увеличении ее динами-
ческих ресурсов, к примеру, на 10%, 20%, 30%, а программное
управление кинематического уровня останется без изменений?
Когда биомеханические характеристики измеряют или вычис-
ляют, то получают количественные характеристики, с помощью
которых выполняют количественный биомеханический анализ ис-
следуемых движений.
Когда характеристики описывают только словами (без измере-
ния), то это - качественные характеристики. Педагогу во время
проведения урока некогда и нечем измерять и регистрировать ко-
личественные характеристики, поэтому он обычно проводит каче-
ственный биомеханический анализ движений.
Для описания движения в пространстве и во времени исполь-
зуют кинематические характеристики. Кинематические характе-
ристики описывают внешнюю картину движения, его пространст-
венную форму (рисунок, узор) и характер измерения во времени
(быстрее, чаще и т.п.). Кинематические характеристики включают
три группы характеристик: пространственные; временные; про-
странственно-временные.
Кинематические характеристики, определяя геометрию движе-
ния, не учитывают движущиеся массы и действующие силы и, по-
этому, не в состоянии дать ответ на вопрос о причинах возникнове-
ния и изменения движений. Причины возникновения и изменения
движений раскрывает динамика с использованием динамических
характеристик, включающих в себя три большие группы биомеха-
нических характеристик: силовые; инерционные; энергетические.
Биомеханические характеристики двигательных действий,
включающие в себя структурные компоненты кинематических и
динамических характеристик, показаны на рисунке 9.
104

Биомеханические характеристики
Кинематические
Пространствен-
ные
Динамические
Пространственно-
временные
Силовые
Энергетические
Временные
Инерционные
Рис. 9. Классификационная схема биомеханических
характеристик
Резюмируя все вышесказанное, можно дать следующую обоб-
щенную классификацию биомеханических характеристик:
1) качественные характеристики;
2) количественные характеристики;
3) характеристики сегментов и звеньев тела человека;
4) характеристика движений:
• кинематические характеристики;
• динамические характеристики.
2.15 Биомеханические характеристики
сегментов тела человека
В математической модели движения человека, представлен-
ной в виде системы дифференциальных уравнений второго поряд-
ка, в качестве постоянных коэффициентов при угловых (обобщен-
ных) скоростях и ускорениях звеньев модели используют динами-
ческие коэффициенты. Численная величина динамических коэф-
фициентов зависит от 4-х параметров сегментов тела человека:
1. Длина сегмента (кинематическая характеристика - про-
странственная) .
2. Координата центра масс сегмента (кинематическая харак-
теристика - пространственная).
105

3. Масса сегмента (динамическая характеристика - инерцион-
ная).
4. Момент инерции сегмента (динамическая характеристика -
инерционная).
В различных формульных выражениях для вычисления кине-
матических и динамических характеристик упражнений эти четыре
параметра, в той или иной мере, также всегда имеют место. Поэто-
му важно знать их количественные показатели и уметь численно
определить.
По первому закону Ньютона: Всякое тело сохраняет свое со-
стояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до
тех пор, пока внешние приложенные силы не заставят его изменить
это состояние. Иначе говоря, тело сохраняет свою скорость, а также
под действием внешних сил изменяет ее. В этом проявляется свой-
ство инертности физических тел: противодействовать изменению
скорости. Чем больше инертность, тем труднее тело сдвинуть с
места или затормозить его.
Масса - это мера инертности тела при поступательном движе-
нии. Масса (т) измеряется отношением приложенной силы (F) к
вызываемому силой ускорению (а):
M = F/a (1)
Измерение массы по формуле (1) основано на втором законе
Ньютона: Изменение движения пропорционально извне действую-
щей силе и происходит по тому направлению, по которому эта сила
приложена.
В процессе выполнения спортивных упражнений масса спорт-
смена не изменяется. При взвешивании определяется вес (Р) спорт-
смена в килограммах (кг). В этом случае из формулы (2) следует,
что массу (т) спортсмена можно определить как
M = P/g (2)
где g - ускорение свободного падения с , равное 9,806 м/с
Размерность массы - кГс2м.
Центр масс сегмента. Биомеханический анализ техники спор-
тивных упражнений подразумевает учет не только величины мас-
106

сы, но и ее распределения в сегменте тела - центр масс сегмента,
точки, совпадающей с точкой центра тяжести этого же сегмента
(в условиях действия силы тяжести).
Момент инерции - это мера инертности тела во вращательном
движении. Момент инерции (J) прямо пропорционален массе тела
(т) и квадрату расстояния (г) от центра масс тела до оси вращения
J = mr2 (3)
В основном, в биомеханических исследованиях достаточно
знать параметры следующих сегментов тела человека: кисть, пред-
плечье, плечо, туловище, голова, бедро, голень, стопа.
Длина сегмента, как известно из курса анатомии, определяется
расстоянием от центра суставов, ограничивающих данный сегмент,
и измеряется антропометрическим циркулем. Единица размерности
длины - метр.
Остальные три параметра определяются экспериментальным
или аналитическим методами.
Аналитические методы определения геометрии масс тела чело-
века. Определение координаты центра масс однородного стержня
не представляет затруднений: расположение искомой точки опре-
деляется половиной длины стержня. Сегменты тела человека не яв-
ляются стержнями, и координата их центра масс приближена или
удалена от суставов, его ограничивающих. Поэтому числено коор-
динаты центра масс сегментов тела человека можно определить или
по средне- статистическим данным, или по уравнениям множест-
венной регрессии.
Средне - статистические данные являются одним из тех пока-
зателей, которые позволяют достаточно просто определить коорди-
наты центра масс тела человека: вес сегмента или расположение
его центра масс составляет определенный процент от веса тела че-
ловека или от длины его сегмента. Например, вес кисти составляет
1% от веса тела человека, или расстояние от плечевого сустава до
центра масс предплечья равно 43% от длины предплечья. Недоста-
ток данной методики - недостаточная точность получаемых ре-
зультатов: погрешность может достигать 50% - 70%.
Уравнение множественной регрессии позволяют определить
биомеханические характеристики сегментов тела человека с учетом
107

веса и роста испытуемых. Коэффициенты в уравнениях множест-
венной регрессии определены статистическими методами на основе
радиоизотопной методики определения геометрии масс тела чело-
века. Погрешность использования алгоритмов уравнений множест-
венной регрессии не превышает 3%.
Экспериментальное определение. Так как тело человека
представляет собой биомеханическую систему, состоящую из свя-
занных сегментов, определение их масс-инерционных характери-
стик связано со значительными трудностями. Первые эксперимен-
тальные данные о геометрии масс человека были получены зару-
бежными исследователями (Harless, 1860; Braune, Fisher, 1889 и
др.). Сегменты тела замороженных трупов рассекались по осям
вращения суставов, затем взвешивались, и экспериментально опре-
делялись координаты центра масс сегментов и их моменты инер-
ции. Полученные данные да недавнего времени являлись практиче-
ски единственными, на основе которых выполнялись расчеты по
динамике двигательных действий человека.
В настоящее время потребность в повышенной точности вы-
полнения биомеханических расчетов привела к необходимости по-
лучения более точной информации о геометрии масс тела человека.
И одним из наиболее корректных методов прижизненного опреде-
ления масс-инерционных характеристик тела человека, позволяю-
щим получить искомые характеристики с достаточной точностью,
является радиоизотопный метод. В лаборатории ГЦОЛИФК ка-
федры биомеханики (Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н.,
1981) проблема практической реализации идеи радиоизотопного
метода была успешно решена. В серии проведенных экспериментов
были получены уточненные данные о масс-инерционных характе-
ристиках сегментов тела человека.
108

Таблица 1
Относительные веса и координаты центра масс сегментов
/
1
2
3
4
5
6
7
8
Сегмент
Стопа
Голень
Бедро
Кисть
Предплечье
Плечо
Голова
Туловище
т%
1,371
4,330
14,165
0,614
1,625
2,707
6,940
43,457
ЦМ%
44,1
40,5
45,5
37,0
42,7
45,0
50,0
44,5
В таблице 1 приведены сведения об относительных весах (т %)
и координатах центра масс сегментов (ЦМ%) на их продольных
осях. В результате экспериментальных исследований были уста-
новлены относительные весовые коэффициенты (т %), опреде-
ляющие с точностью не менее 3,7% массу сегментов тела в процен-
тах к массе тела в целом. Точность - достаточная для биомеханиче-
ских исследований и педагогических рекомендаций.
Зная массу тела и используя относительные весовые коэффи-
циенты, можно определить абсолютную массу сегмента тела спорт-
смена по формуле
щ = (т-т%)/100,
где т- масса тела спортсмена; nii_ масса i-ro сегмента.
2.16 Кинематические характеристики движения
С помощью кинематических характеристик упражнений дается
качественная оценка пространственных и временных показателей
техники спортивных упражнений. Так как с их помощью описыва-
ется только внешняя картинка движения, то их использование по-
зволяет оценить рациональность организации пространственной и
временной структуры движения. Кинематические характеристики
движения состоят из трех больших групп:
1. Пространственные характеристики.
2. Временные характеристики.
3. Пространственно-временные характеристики.
Каждая группа кинематических характеристик включает в себя
109

еще несколько относящихся к ней биомеханических характеристик.
2.16.1 Пространственные характеристики
Пространственные характеристики движений включают в
себя следующие характеристики:
1) координаты точки; 4) перемещение;
2) координаты тела; 5) амплитуда;
3) координаты системы тел; 6) траектория.
Классификация кинематических характеристик показана на ри-
сунке 10:
ПО

Кинематические характеристики
2
Пространственные
Временные
Координаты
точки
Координаты тела
X
Пространственно-
временные
Момент времени на-
чала и окончания вы-
полнения движения
Линейная скорость
Координаты
системы тел
Длительность выпол-
нения упражнения
Угловая скорость
сегмента (звена)
Линейное ускоре-
ние точки
Перемещение
Амплитуда
Траектория
Момент времени на-
чала и окончания ка-
кой-либо части уп-
ражнения
Угловое ускорение
сегмента (звена)
Длительность выпол-
нения какой-либо части
упражнения
Темп
Ритм
Рис. 10. Классификация кинематических характеристик
двигательных действий
Общеизвестно, что в любом из механических законов, содер-
жащем в явном или неявном виде пространственные и временные
соотношения, находит свое отражение эволюция изучаемого объек-
та в пространстве и во времени, оценивая тем самым, механическое
состояние тела в любой момент времени.
Для определения положения тела и системы тел в пространстве
необходимо выбрать тело отсчета, относительно которого рас-
сматривается перемещение спортсмена. В качестве тела отсчета,
выбирают неподвижные относительно Земли тела (дорожка, лыж-
ня, гимнастические снаряды, оконный проем спортивного зала и
111

т.п.). Обычно с телом отсчета связывают выбранную систему коор-
динат, с помощью которой определяется положение тела в про-
странстве.
Положение точки на плоскости в прямоугольной системе коор-
динат определяется так называемыми контрвариантными коорди-
натами (рис. 11).
К(х.у)
1 --
Кх
2--
Ку
1—^
Рис. 11. Контрвариантные координаты точки
Знаки Х,У в квадрате
N
1
2
3
4
X
+
-
-
+
Y
+
+
-
-
Таблица 2
Для точки К контрвариантными координатами являются длины
проекций отрезка КХ, которые получаются при проектировании на
координатные оси прямыми параллельными осям избранной систе-
мы координат. Координатам точки приписывается знак «плюс» или
«минус» в зависимости от того, лежит ли проекция точки на поло-
жительной или отрицательной части координатной оси. Зависи-
мость знака координат точки от номера квадрата, в котором распо-
ложена эта точка, показана в таблице 2.
Таким образом, каждой точке плоскости можно поставить в со-
ответствие пару чисел - координат этой точки относительно задан-
ной координатной системы. Положение точки К с абсциссой Кх и
112

ординатой Ку сокращенно записывается в виде К (х, у).
Положение точки на плоскости можно задать и другими спосо-
бами, например, с помощью полярных координат (рис. 12).
Q=60°\
R=2 V
R=1 Л
V
kr
-> ,
Рис. 12. Полярные координаты точки
В этом случае полярные координаты точки К определяются по-
лярным радиусом R (или расстоянием от К до полюса О) и поляр-
ным углом Q между полярной осью и лучом, соединяющим полюс
с точкой К. Положение точки К в полярных координатах записыва-
ется в виде K(R, Q). При отсчете полярного угла от полярной оси
против движения часовой стрелки полярный угол считается поло-
жительным и отрицательным при отсчете в противоположном на-
правлении. Положительное направление полярного угла показано
на рисунке 10 стрелкой по окружности полярного радиуса. Таким
образом, для единственного определения положения точки на
плоскости в полярных координатах необходимо задать пару чисел:
величину полярного угла и полярного радиуса.
Между положением точки, заданной в декартовых и полярных
координатах, существуют определенные соотношения, следующие
из простых геометрических построений и определения тригономет-
рических функций. Пусть полярная ось полярной системы коорди-
нат совпадает с осью абсцисс декартовой системы координат, а по-
люс - с началом декартовой системы. Тогда точка К (R, Q) и К(х,у),
будет иметь в другой системе следующие координаты.
В декартовой системе координат
X=RcosQ, Y=RsinQ.
Знаки координат точки К по оси абсцисс и оси ординат, соот-
ветствующие ее положению в определенном квадрате, учитывают-
113

ся знаком тригонометрических функций.
По заданным же значениям координат точки К в декартовой
системе координат решается обратная задача по формулам (5): вы-
числяется полярный радиус и полярный угол точки.
В полярной системе координат
R=V^7
Q = U
90°,
270°,
80° +arctg(y/x),
360 ° + arctg (у / х),
arctg (у/х),
если х = 0, у > 0;
если х = 0, у < 0;
если х < 0;
если х > 0, у < 0;
если х > 0, у > 0.
(5)
На теле отсчета устанавливают начало и направление измере-
ния расстояния, выбирают единицы отсчета {система отсчета -
например, прямоугольная система декартовых координат). Точка
пересечения взаимно перпендикулярных координатных осей (О)
является началом системе отсчета (начало координат). Система
принятых координат жестко связывается с телом отсчета, и в сис-
теме координат определяются различные кинематические характе-
ристики изучаемого движения, начиная с координат точки, коорди-
нат тела и координат системы тел (рис. 13).
Y i
Ya
Yc
0
Г^^
^s!
X
.с X
V
- X
Рис. 13. Координаты точки тела, системы тел
Чтобы определить положение заданной точки тела (С) относи-
тельно начала системы координат, определяют ее проекции (Хс.
Yc) на оси координат. Расстояния (OXc, OYc) от начала системы
координат до проекций этой точки С в данной системе отсчета
OxY.
Для определения положения тела необходимо определить:
114

1. Координаты двух точек (С, Ф) тела;
2.Координаты одной точки (С) и угол (£) между точками (С, А)
и осью ОХ.
Какой из этих способов предпочтительнее определяется содер-
жанием решаемой задачи.
Координаты системы тел, в частности, биомеханической сис-
темы определяются на основе двух параметров: длины сегмента
(Li) и угла (£) наклона сегмента (звена) к оси ОХ. Например, для
неразветвленной трехзвенной биомеханической системы формуль-
ные выражения координат плечевых (XI, Y1), тазобедренных (Х2,
Y2) и голеностопных (ХЗ, Y3) суставов имеют вид (рис. 13):
XI = LI cos<ft; Yi = LI sin^
X2 = LI cos<ft + L2 cos<p2; Y2 = LI sin^ + L2 sin<p2
X3 = LI cos<ft + L2 cos<p2+ L3 cos<p3; Y3 = LI sin^ + L2 sin<p2+ L3 sin<p3
Таким образом, координаты суставов, центра масс сегмента
биомеханической системы можно определять по длине сегмента
(звена) и углу наклона сегмента (звена) к оси ОХ..
Угол наклона сегмента (звена) к оси ОХ считается положи-
тельными, если движение звена происходит против направления
хода движения часовой стрелки.
Перемещение — разность координат между конечным и началь-
ным положением (рис.14).
У-
Yi
Y2
0
i
jL%
ffe
>
1
^^
<i >
|2
<2
X
Рис. 14. Линейное и угловое перемещение
Различают линейное и угловое перемещение. Пусть трехзвен-
115

ная биомеханическая система переместилась из начального поло-
жения (рис. 14, кадр 1) в конечное положение (рис.14, кадр 2).
Линейное перемещение третьего сустава (голеностопный) по
осям ОХ и OY выразится формулами
дХ = Х2-Х1, aY = Y2-Y1 (6)
Здесь следует обратить внимание на знаки перемещения: поло-
жительное или отрицательное перемещение. Если перемещение со-
вершалось в положительном направлении числовой оси (дХ), знак
перемещения положительный. Если перемещение происходило
против положительного направления числовой оси (д Y), знак пе-
ремещения отрицательный.
Угловое перемещение первого звена (рис. 14) определяется из
выражения
А<р = <р2-<рх.
И здесь следует также обратить внимание на знаки углового
перемещения: положительное или отрицательное перемещение. Ес-
ли вращение звена совершалось в положительном направлении
(против хода часовой стрелки), знак перемещения положительный.
Если вращение звена происходило по направлению движения часо-
вой стрелки, знак перемещения отрицательный.
Амплитуда - размах движения. Различают амплитуду движе-
ния звеньев тела и амплитуду сгибательно - разгибательных дви-
жений спортсмена в суставах.
Траектория - геометрическое место положения точки в рас-
сматриваемой системе отсчета.
2.16.2 Временные характеристики
К временным характеристикам относятся:
1. Момент времени начала и окончания упражнения.
2. Длительность выполнения упражнения - измеряется разно-
стью моментов времени окончания и начала упражнения (движе-
ния).
3. Момент времени начала и окончания какой-либо части уп-
ражнения (полетная часть, опорная часть, сгибательное движение и
т.п.)
116

4. Длительность выполнения какой-либо части упражнения.
5. Темп - измеряется количеством движений в единицу време-
ни (частота движений).
6. Ритм - определяется по соотношению длительности выпол-
нения отдельных частей упражнения.
Кроме определения пространственных характеристик движе-
ния, по материалам оптической регистрации движений определяют
и временные характеристики.
При выполнении кинорегистрации упражнения на кинокамере
заранее устанавливают одну (в соответствии с задачами исследова-
ния) из стандартных частот киносъемки: 16, 24, 32, 48 или 64 кадра
в секунду. Если обозначить частоту киносъемки символом L, то
временной промежуток между двумя ближайшими кинокадрами (h)
запишется в виде: h= 1/L
Например, если частота киносъемки составляла 24 кадра в се-
кунду, то временной интервал между двумя ближайшими кинокад-
рами равен 1/24 с.
Эти данные позволяют определить временные характеристики
движения. Допустим, длительность выполнения упражнения (или
его части) по числу кинокадров составила 12 кадров, при частоте
киносъемки 24 кадра в секунду. Обозначим символом п число ки-
нокадров упражнения (или его части). Тогда, длительность выпол-
нения упражнения (t) равна t= n/L
В нашем случае t= 12/24=0,5с. Аналогичным образом, зная час-
тоту киносъемки и количество кинокадров какой-либо фазы дви-
жения, определяют длительность выполнения исследуемой фазы
движения.
При фотоциклосъемке продолжительность выполнения отдель-
ных фаз двигательного действия (t) определяют в соответствии с
уравнением:
t = n/kxL (7)
где п- количество кадров выполнения отдельных фаз двига-
тельного действия; k-число прорезей во вращающемся диске; L-
количество оборотов диска в секунду.

2.16.3 Пространственно-временные характеристики
К пространственно-временным характеристикам относятся:
1. Скорость (линейная и угловая)
2. Ускорение (линейное и угловое)
Скорость(У) характеризует быстроту изменения положения и
определяется отношением пройденного пути (aS) к затраченному
времени (At):
V=AS/At
Как линейная, так и угловая скорость может быть как положи-
тельной величиной, так и отрицательной. Знак скорости зависит от
знака a S.
Ускорение (а) характеризует быстроту изменения скорости по
величине и направлению. Ускорение определяется отношением из-
менения скорости (а V) к затраченному на него времени (At)
а=А V/At
Ускорение - величина векторная. Ускорение точки положи-
тельное, если скорость увеличивается. Ускорение точки отрица-
тельное, если скорость уменьшается. В точках максимума и мини-
мума скорости ускорение равно нулю.
Определение линейной скорости и ускорения точки по ма-
териалам оптической регистрации движений
Для определения линейной скорости звеньев тела необходимо
продифференцировать функцию, которая определяет траекторию
рассматриваемой точки звена. Данная функция в виде числовой по-
следовательности координат точки является результатом инстру-
ментальных измерений и задана табличным способом. Каждому
номеру кинокадра соответствует определенное значение времени и
линейных координат точки по осям Ох? Оу декартовой системы ко-
ординат Оху. Следовательно, линейные координаты биомеханиче-
ской системы в процессе выполнения спортивных упражнений из-
меняются по определенной закономерности, но эта зависимость за-
дана не в аналитической форме, а в табличном виде, и к ней нельзя
применить прием аналитического нахождения производной. В этом
случае для определения средней скорости изменения функции на
некотором интервале времени можно воспользоваться любым из
методов численного дифференцирования.
Метод конечных разностей по трем ординатам является одним
118

из наиболее легко алгоритмиризуемых вариантов численного диф-
ференцирования и привлекает своей простотой и доступностью для
программирования на ПЭВМ. Технология использования этого ме-
тода в биомеханических исследованиях кинематики спортивных
упражнений, на заключительном этапе которого используется
ПЭВМ, состоит в следующем.
В результате выполнения промера исследуемого упражнения и
считывания линейных координат точки соответственно каждому
номеру кинокадра. В качестве аргумента функций линейных коор-
динат рассматривается время, которое вычисляется по данным час-
тоты киносъемки. К примеру, киносъемка проводилась с частотой
К кадров в секунду. Тогда временной интервал между ближайшими
кинокадрами (At) равен
At)=l/K
(8)
Для рассматриваемых табулируемых величин функции значе-
ния аргумента в таблице, называемые узлами, образуют арифмети-
ческую прогрессию, разность которой h называется шагом таблицы
(рис. 15).
h= д t = ti+1 -ti, i = 0, 1, 2, 3,...., n-1
(9)
Рис.15. Узлы (tl) и значения (Х^ табулируемой функции
Первая и вторая производная линейных координат по времени,
заданных в табличном виде, для каждого i-ro номера кинокадра оп-
ределяются из симметричных конечно-разностных отношений по
значениям функции:
Xi-l,Xi,Xi+l
Xi =
(Xi + 1 - Xi - 1)
2h
Xi =
(Xi - 1 - 2Xi + Xi + 1)
h2
(10)
119

Здесь Xi и Xi - приближенные значения первой и второй про-
изводной линейных координат точки по оси Ох в момент времени t
= ti, I - номер кинокадра, h - интервал времени между двумя бли-
жайшими кинокадрами, определяемый как 1/К, где К - частота ки-
носъемки.
Так как для первого (1) и последнего (п) кадра определить ли-
нейную скорость и ускорение, используя формулы (10), невозмож-
но, то в этом случае можно использовать формулы Милна:
_ (-ХЗ + 4x2 - XI) _ ЗХп - 4Хп - 1 + Хп - 2)
Х1" 2h ХП " h2 (И)
Первая и вторая производная линейных координат по времени
для произвольной точки по оси Оу, заданных в табличном виде, оп-
ределяются аналогичным образом.
Так, например, допустим, в результате считывания координат
плечевого сустава по промеру упражнения была получена следую-
щая таблица (табл.3).
Исследуемое упражнение - большой оборот назад на перекла-
дине.
Таблица 3
Координаты Xi плечевого сустава по оси Ох и вычисленные
значения линейной скорости Xi и линейного ускорения Xi
№ ки-
но-
кадра
(О
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Xi
(М)
0,259
0,268
0,275
0,291
0,298
0,312
0,325
0,338
0,349
0,360
0,368
№+i- Xi^)
(М)
0,275-0,259 = 0,016
0,291-0,268=0,023
0,298-0,275=0,023
0,312-0,291=0,021
0,325-0,298=0,027
0,338-0,312=0,026
0,349-0,325=0,024
0,360-0,338=0,022
0,368-0,349=0,019
(Хм-2хг+-хм)
(М)
0,259-2*0,268+0,275=-0,002
0,268-2*0,275+0,291=0,009
0,275-2*0,291+0,298=-0,009
0,291 -2*0,298+0,312=0,007
0,298-2*0,312+0,325=-0,001
0,312-2*0,325+0,338=0,000
0,325-2*0,338+0,349=-0,002
0,338-2*0,349+0,360=0,000
0,349-2*0,360+0,368=0,003
Xi
(М/С)
0,2000
0,2875
0,2875
0,2625
0,3375
0,3250
0,3000
0,2750
0,2375
Xi
(М/С2
-1,250
5,625
-5,625
4,375
-0,625
0,000
-1,250
0,000
-1,875
120

Здесь, во второй колонке таблицы, представлены координаты
плечевого сустава (Xi) по оси Ох соответствующие I номеру видео-
кадра. Частота захвата видеокадра при записи в память ПЭВМ со-
ставляла 25 кадров в секунду. Отсюда следует, что h равнялось 0,04
с. Вычисления для первой и последней точки траектории не выпол-
нялось.
Угловая скорость и ускорение звеньев тела
Первая и вторая производная от обобщенных координат (углы
наклона звеньев биомеханической системы к оси Ох) по времени,
заданных в табличном виде, определяются из симметричных ко-
нечно-разностных отношений:
(ф|+1 - <Pi-i) <Pi-i - 2ф1+ф1=1 поЛ
Ф|= 2h ^= h^ (12)
Где (р{ — приближенные значения первой и второй производной
от обобщенных координат срх по времени t = ti, I - номер кинокадра.
Учитывая, что в механике угловая скорость измеряется в рад/с,
формулы для определения угловой скорости и ускорения звеньев
тела на основании равенств (11) примут вид:
= гс(фц-1- Ф1-1)
^ Sfiflh
Здесь я - символ числа «пи». Для первой и конечной точки тра-
ектории угловая скорость и угловое ускорение звеньев тела спорт-
смена вычисляются по формулам Милна.
2.17 Динамические характеристики движений
Кинематические характеристики, определяя геометрию движе-
ния, не учитывают движущиеся массы и действующие силы и по-
этому не в состоянии дать ответ на вопрос о причинах возникнове-
ния и изменения движений. Причины возникновения и изменения
движений раскрывает динамика с использованием динамических
121

характеристик, включающих в себя, так же, как и кинематические
характеристики, три большие группы: 1.Силовые; 2. Инерционные;
3. Энергетические (рис. 16).
Динамические характеристики
Силовые
Инерционные
Сила
X
Энергетические
Момент инерции
Кинетическая энергия
Момент силы
Масса
Потенциальная энергия
Сила реакции опоры
и связи в суставах
Количество движения
Сила внешней среды
Рис. 16. Классификация динамических характеристик
двигательных действий
Непосредственно к основным силовым характеристикам отно-
сятся:
1. Сила — мера механического воздействия одного тела на дру-
гое в данный момент времени в поступательных движениях.
2. Момент силы — мера вращающего действия силы на ее пле-
чо. Плечо силы - перпендикуляр, восстановленный от оси враще-
ния на линию действия силы. В практике биомеханических иссле-
дований нередко возникают затруднения в определении моментов
внешних сил, действующих на тело спортсмена при выполнении
спортивных упражнений. Поэтому рассмотрим, как трактуется по-
нятие момента силы в теоретической механике.
Допустим, на тело в точке А действует произвольная сила F, не
параллельная оси вращения Oz и не пересекающая ее (рис. 17-18).
122

Рис. 17. Сила, действующая Рис. 18. Момент силы тяже-
на тело в точке А сти в большом обороте назад
на перекладине
Проведем плоскость Q, перпендикулярную оси Oz и проходя-
щую через начало А вектора силы F. Силу F можно разложить на
две составляющие: силу F1, расположенную в плоскости Q, и силу
F2, параллельную оси Oz.
Так как сила F2 параллельна оси Oz, то она не создает враща-
тельного момента относительно этой оси. Составляющая F1, дейст-
вующая в плоскости Q, создает относительно оси Oz момент силы
Mz, равный произведению силы (F1) на ее плечо (h)
Mz = F!h (14)
Момент силы тяжести относительно оси, расположенной пер-
пендикулярно плоскости движения, определяется без затруднений.
Допустим, спортсмен выполняет большой оборот назад на перекла-
дине (рис Л 8).
Допустим, также, что нам известно расположение его центра
масс (С), вес (Р) и расстояние от ОЦМ (L) до оси вращения. В этом
случае действующий на тело спортсмена момент силы тяжести (М)
определяется произведением его веса и проекции L на ось Ох: М =
PLx.
Запишем теорему Вариньона в аналитической форме. Согласно
теореме Вариньона, если данная система сил не равна нулю и имеет
равнодействующую, то момент этой равнодействующей относи-
тельно любой оси равен алгебраической сумме моментов слагае-
123

мых сил относительно той же оси, или
М=2>, (15)
i=l
где М - момент равнодействующей силы относительно некото-
рой оси; Mi - момент i-й силы относительно той же оси; i - поряд-
ковый номер рассматриваемой силы; п - количество действующих
сил.
1. Сила реакции опоры - мера противодействия опоры при дей-
ствии на нее тела, находящегося с ней в контакте (в покое - стати-
ческая или в движении - динамическая).
2. Сила действия среды - мера действия внешней среды на тело
(выталкивающая сила, подъемная сила, сила трения, сила сопро-
тивления внешней среды).
К основным инерционным характеристикам относятся:
1. Момент инерции - мера инертности тела во вращательном
движении. Численно момент инерции равен сумме произведений
масс всех частиц тела на квадрат расстояния каждой частицы до
оси вращения.
2. Масса - мера инертности тела при поступательном движе-
нии. Она измеряется отношением приложенной силы к вызываемо-
му силой ускорению.
Основные энергетические характеристики
Для того чтобы со всей очевидностью представить объект ис-
следования в качестве системы, нужно проанализировать факторы,
которые необходимы и достаточны для ее возникновения и функ-
ционирования. В целом их можно разделить на три группы: 1) сис-
темообразующие; 2) системопорождающие и 3) системообуслови-
вающие.
Системообразующие факторы. К изначальной группе факто-
ров относятся образующие, которые, в свою очередь, подразделя-
ются на: свойства, состав и собственно структуру.
Свойства характеризуют существование, функционирование и
развитие объекта. Состав и структура системы определяют компо-
зицию, которая включает:
1. Кинетическая энергия - энергия движущегося тела (энергия
124

движения). Кинетическая энергия может трансформироваться в по-
тенциальную энергию. При поступательном движении кинетиче-
ская энергия определяется половиной произведения массы тела и
квадрата его линейной скорости. В сложном движении при опреде-
лении кинетической энергии (Т) учитываются и вращательная со-
ставляющая движущегося тела:
T=M$2/2+J<p2/2 (16)
Таким образом, кинетическая энергия будет определяться сум-
мой кинетических энергий поступательного и вращательного дви-
жения. Для вращательной компоненты движения кинетическая
энергия определяется половиной произведения момента инерции и
его угловой скорости.
2. Потенциальная энергия - энергия покоя. Потенциальная
энергия (П) определяется произведением веса тела (Р) и расстояни-
ем до опоры (Н) по вертикали:
П = РН (17)
Потенциальная энергия может переходить в кинетическую
энергию, что объясняет увеличение скорости движущегося тела во
вращательном движении в условиях опоры (при перемещении из
опорного положения в вис).
3.Кинетический момент - мера вращательного движения тела.
Кинетический момент (К) измеряется произведением момента
инерции тела (J) и угловой скорости (<р):
K = Jp (18)
Момент инерции определяется относительно оси вращения.
Поэтому:
- осью вращения тела в условиях опоры является место контак-
та тела с опорой;
- в безопорном положении осью вращения тела является общий
центр масс тела.
В полетной части упражнения есть величина постоянная. При-
менительно к биомеханической системе это означает, что любые
сгибательно - разгибательные движения спортсмена в суставах в
полетной части упражнения, изменяющие конфигурацию биосис-
125

темы, не способны изменить величину его кинетического момента
относительно оси вращения, проходящей через общий центр масс
(ОЦМ) биомеханической системы.
4. Количество движения — мера поступательного движения те-
ла. Количество движения (Q) определяется произведением массы
тела (м) и его линейной скорости (& ):
Q = m$ (19)
Количество движения - аналог кинетического момента в по-
ступательном движении. Если во вращательном движении меру
инертности тела характеризует момент инерции (J), то в поступа-
тельном движении - масса (м). И, если во вращательном движении
кинетический момент определяется как произведение момента
инерции тела на его угловую скорость, то в поступательном движе-
нии количество движения зависит от величины линейной скорости.
2.18. Системный подход к анализу построения техники дви-
гательных действий
Чтобы представить объект исследования в качестве системы,
нужно проанализировать факторы, которые необходимы и доста-
точны для ее возникновения и функционирования. Следует выде-
лить три группы: 1) системообразующие; 2) системопорождающие
и 3) системообусловивающие.
Системообразующие факторы. К изначальной группе факто-
ров относятся образующие, которые, в свою очередь, подразделя-
ются на: свойства, состав и собственно структуру.
Свойства характеризуют существование, функционирование и
развитие объекта. Состав и структура системы определяют компо-
зицию, которая включает компоненты и отношения между ними,
причем имеются в виду как статические, так и динамические аспек-
ты отношений. Система, с учетом только первой группы факторов,
представляет собой конечное множество элементов, их связей,
представленных определенной структурой; основанием, в отноше-
нии которого происходит выделение ее составляющих, а также со-
вокупностью исходных свойств, ради которых она собственно соз-
дается.
126

Рассмотрим отдельные факторы из системообразующей группы
и охарактеризуем их.
Свойства системы. Выяснение свойств любой системы начнем
с определения свойства вообще. По этому поводу философы ут-
верждают; что свойство - сторона предмета, обусловливающая его
различие или сходство с другими предметами и проявляющаяся во
взаимодействии с ними. Из этого определения следует, что в основе
свойства лежит взаимодействие между отдельными составляющи-
ми объектов. Данное положение применимо и к особенностям по-
строения системы двигательных действий. При этом можно ска-
зать, что она обладает совокупностью как существенных, так и не-
существенных для данного исследования свойств. В качестве при-
мера можно привести следующие их разновидности: информаци-
онные, морфологические, биомеханические и т.д.
Из множества возможных свойств двигательных действий на
нынешнем этапе на первый план выдвигается результат системы
движений, ее вновь возникающие системные (эмерджентные) свой-
ства, которых не существовало у ее элементов. К таким свойствам,
например, опорно-двигательного аппарата тела человека как био-
механической системы, относятся гибкость, точность, ловкость, си-
ла и другие двигательные качестве, позволяющие выполнить за-
данную программу двигательной деятельности.
В нашем представлении особое внимание было обращено на
такие свойства, которые непосредственно связаны с биомеханикой
двигательных действий спортсменов. Так, например, кинематиче-
ская и динамическая достаточность построения движений непо-
средственно связана со свойством совместимости эффективного
решения двигательной задачи и достижения цели движения. Кине-
матическая достаточность обусловлена амплитудой выполнения
сгибательно-разгибательных движений спортсмена в суставах (до
анатомически возможной). Динамическая достаточность определя-
ется требуемым и реально имеющимся силовым ресурсом спорт-
смена, необходимым для эффективного решения двигательной за-
дачи.
Система и ее состав. Вторым из группы системообразующих
факторов является состав системы. Состав системы не следует пу-
тать со структурой системы. Под составом системы двигательных
действий нами понимается ее элементарный состав. Структура же
127

предполагает наличие определенных связей, в определенных соот-
ношениях, что и будет определять уже свойства системы как в на-
стоящем, так и в дальнейшем.
Под составом системы в дальнейшем будем понимать: сово-
купность элементов в нее входящих. Аналогичного определения
состава системы движений придерживается В.Б. Коренберг (17).
Одним из свойств систем движений является их иерархический
уровень построения. Вследствие этого системы представляют со-
бой не только одноуровневые, но и многоуровневые совокупности.
На нижнем уровне двигательных действий ее составом будет яв-
ляться множество составляющих движений, состоящих из про-
странственных и временных элементов: суставные движения (эле-
ментарные действия), т.е. наименьший пространственный элемент
решающий определенную задачу и временной элемент этого дви-
жения.
Таким наименьшим элементом в многоярусной иерархичной
модели двигательного действия будет являться система однозвен-
ных движений и их комбинаций. В этой системе тело человека схе-
матично рассматривается как модель многозвенника.
Звенья тела не могут функционировать самостоятельно, ибо в
организме они находятся не в изолированном, а в связанном со-
стоянии (даже в случае, когда, например, делается такое однозвен-
ное движение, как отведение прямой руки в сторону, все остальные
звенья «машины», будучи фиксированными, создают опору для ее
движения).
Существенно так же, что при анализе действий этой системы
происходит известное абстрагирование от среды и ее характери-
стик. Скажем, рассматривая особенности функционирования плеча,
мы отметим вращательную природу выполняемых движений и их
возможных разновидностей: сгибание и разгибание, приведение и
отведение, пронацию и супинацию, вращение, амплитуду переме-
щения по каждому из направлений.
Таким образом, на этом уровне рассматривается принципиаль-
ная сторона строения и функционирования «машины» человеческо-
го тела.
На втором ярусе состав системы включает диады из элементар-
ных движений первого уровня, которые имеются в системе движе-
ний.
128

Второй ярус системы, в отличии от первого, включает наи-
меньшие целостные проявления целенаправленного взаимодейст-
вия человека и окружающей среды. Возникающие при этом «еди-
ницы» являются наименьшими составными частями конкретных
видов двигательной деятельности.
Они строятся из различных комбинаций однозвенных движе-
ний, но, кроме того, в их состав входят еще различные компоненты
окружающей среды, что и принципиально отличает их от «единиц»
системы элементарных движений. Биомеханическая особенность
моторного компонента комбинаций однозвенных движений заклю-
чается в следующем.
Во-первых, рассматриваемые на этом уровне «единицы» вклю-
чают в себя проявление движений всех звеньев тела. В этом же
примере с подниманием прямой руки в сторону мы уже обязаны
рассматривать характер функционирования движения руки как ки-
нематической цепи.
Во-вторых, в состав «единицы» этого уровня входят еще раз-
личные компоненты и окружающей среды. В нашем примере это: а)
фиксация позы, скажем, стоя (лежа, сидя и т.д.) на твердой опоре
(полу); б) с выполнением движения руки в газообразной среде (в
воздухе). Но то же движение может быть выполнено в жидкой сре-
де, когда тело лежит в горизонтальном положении. Тогда это будет
уже совсем другая «единица».
Третий «этаж» построения двигательного действия в гимнасти-
ке представлен соответственно фазными (триадными) объедине-
ниями движений: подготовительная, основная и завершающая фазы
гимнастических упражнений.
Состав четвертого уровня состоит из фаз, имеющих общие осо-
бенности и объединенных в периоды (опорный, безопорный перио-
ды), под которыми понимается последовательность одновременных
движений и (или) последовательных, ограниченная сменами фаз
двигательного действия.
Шестой и седьмой ярусы образуют, соответственно, диады и
триады объединений из однократного двигательного действия
(гимнастического упражнения).
Восьмой уровень состоит из обледененных в гимнастическую
комбинацию двигательных действий.
И наконец, девятый уровень состава системы двигательных
129

действий в гимнастике представлен полными обязательными и
произвольными комбинациями на каждом виде гимнастического
многоборья.
Следовательно, система движений имеет многоступенчатое
(иерархичное) строение, характерное для сложных систем.
Третьим, последним фактором из группы системообразующих
выступает структура, которая, как и система, является довольно
сложным понятием.
Система и ее структура. В основе осознания сущности струк-
туры спортивного упражнения лежит двигательная связь по кине-
матической и динамической структуре. Кроме этого рассматрива-
ются структуры опорно-двигательного аппарата тела человека (раз-
ветвленные и неразветвленные, многозвенные биомеханические
системы), информационная структура и т.д. В дидактике имеются
работы, в которых принимается во внимание различие между
структурой и системой.
Структура системы движений — это организованная совокуп-
ность основных закономерностей, определяющих взаимосвязи ме-
жду элементами внутри подсистем. Структура системы тоже сис-
тема, но только иного рода, а именно система основных отноше-
ний, взаимосвязей.
Он дает и более простое определение: структура системы - это
схема способа взаимосвязи между составляющими ее частями и
элементами. Устойчивые изменения состава и структуры систем
движений определяют ее развитие.
Различают анатомическую, механическую и информационную
структуры двигательного действия.
Первая - это система пространственных и временных отноше-
ний, связывающих функции различных звеньев и участков тела в
данном действии (имеется ввиду лишь сам факт и общий характер
этого участия, а не его механические характеристики), система со-
гласования участия различных частей, звеньев и участков тела как
анатомических объектов в решении двигательной задачи.
Механическая структура двигательного действия включает в
себя кинематическую структуру (относящуюся к взаимосвязям по-
ложений, траекторий, темпов, ритмов, скоростей ускорений) и ди-
намическую (отражающую основные взаимосвязи сил тяги мышц,
силовые взаимодействия звеньев тела - между собой и с другими
130

телами). Иногда удобно особо выделить и ритмическую структуру
- структуру временных отношений каких-то выбранных факторов,
хотя это и не вполне строго.
Информационная структура двигательного действия отражает
отношения между наиболее существенными элементами информа-
ции, так или иначе связанными с управлением заданными дейст-
виями, с самой постановкой двигательных задач и отысканием их
решения, отражает процессы восприятия и переработки (преобра-
зования) элементов информации. Внутри информационной струк-
туры часто оправдано деление на более узкие структуры.
Двигательные действия как компоненты упражнения
В общей двигательной задаче, решаемой при выполнении уп-
ражнения, различают более узкие, последовательно связанные за-
дачи, каждая из которых представляет собой относительно само-
стоятельную часть общей. Решения таких «подзадач» в процессе
выполнения упражнения называют действиями. Термин «действия»
не вполне удачен, так как слишком похож на термин «двигательные
действия», тем не менее, он является общепринятым.
Различают три вида действий: основные, которые составляют
как бы ядро упражнения, определяющее его сущность, отличающее
его от других упражнений; подготовительные, предшествующие
основным, задача которых создать наиболее благоприятные исход-
ные условия для выполнения основных действий (удобное исход-
ное положение, оптимальное состояние мышц, которым предстоит
главная работа, необходимый предварительный запас энергии тела,
отдельных его звеньев, метательного снаряда и т.д.); завершающие,
которые должны, как это ясно из самого термина, обеспечить за-
вершение упражнения в соответствии с поставленной двигательной
задачей. Кроме того, если сразу вслед за одним упражнением сле-
дует другое, завершающие действия должны обеспечить оптималь-
ный переход к выполнению его подготовительных действий. Часто
в каждом из трех названных видов действий бывает целесообразно
различать в соответствии с решаемыми задачами энергообеспечи-
вающие и формообразующие (или формирующие) действия. В ре-
зультате первых тело получает необходимую для решения двига-
тельных задач кинетическую энергию (поступательного и враща-
131

тельного движений), в результате вторых движения и позы приоб-
ретают необходимую форму (последняя задача особенно актуальна
при выполнении, например, гимнастических упражнений). Энерго-
обеспечивающие и формирующие действия иногда четко уклады-
ваются в последовательные временные интервалы, выполняются
первоначально сначала одно, потом другое. Но иногда одно и то же
движение служит решению обеих задач: энергообеспечению и
формообразованию.
Расчленяя любое упражнение на компоненты - действия, при-
званные решать самостоятельные, но последовательно связанные
части общей двигательной задачи, и устанавливая принципы взаи-
мосвязей, мы тем самым определяем общую функциональную
структуру выполнения упражнений.
В рамках данной статьи проанализированы факторы первой
группы {системообразующие), благодаря которым удалось опреде-
лить часть рабочих понятий. К сожалению системопорождающие
и системообуслоелиеающие совокупности детерминант, задающие
необходимые и достаточные условия представления объекта как
системы, в силу ограниченности данной статьи не рассматривают-
ся.
Резюмируя, можно сказать, что для рассмотрения двигательных
действий человека в качестве систем имеются необходимые и дос-
таточные основания, так как имеются все три группы определяю-
щих их факторов.
Эти соображения позволили нам сформулировать следующее
определение понятия системы двигательных действий. Система
двигательных действий - конечное множество однозвенных, одно-
суставных и многозвенных, многосуставных движений и их соче-
таний, и их групп, объединенных динамическими и кинематиче-
скими отношениями, которые с необходимостью и достаточностью
обуславливают наличие целенаправленного свойства - эффектив-
ного решения двигательной задачи.
Контрольные вопросы
1. С помощью каких характеристик описывают механическое
состояние и двигательные функции человека?
2. Чем кинематические характеристики движений отличаются
132

от динамических?
3. К какой подгруппе относятся пространственные, временные
и пространственно-временные характеристики и что их объединя-
ет?
4. Что представляют собой динамические коэффициенты, ис-
пользуемые в уравнениях движения человека?
5. Какие аналитические методы позволяют определить геомет-
рию масс тела человека?
6. Как с помощью весовых и относительных коэффициентов
определяются масс - инерционные характеристики сегментов тела
человека?
7. По каким формулам определяется центр тяжести системы
тел, в частности, ноги?
8. В чем заключается сущность определения центрального мо-
мента инерции сегментов тела человека с использованием уравне-
ний множественной регрессии?
9. В чем математически заключается отличие центрального
момента инерции сегмента тела человека от момента инерции от-
носительно оси проходящей через любой из суставов, ограничи-
вающих рассматриваемый сегмент в той же плоскости, что и цен-
тральный момент инерции?
10. Каким образом можно определить центральный момент
инерции звена, состоящего из нескольких сегментов?
11. Какие характеристики движений включает в себя каждая из
подгрупп кинематических характеристик?
12. По каким формульным зависимостям определяются коор-
динаты суставов трехзвенной биомеханической системы с исполь-
зованием значений длины и угла наклона каждого звена к оси абс-
цисс (координаты системы тел)?
13. Каким образом определяются временные характеристики
движений по материалам оптической регистрации упражнений?
14. Каким образом можно получить численные значения ли-
нейной скорости точки по материалам оптической регистрации
движений?
15. Каким образом можно получить численные значения угло-
вого ускорения сегмента (звена) по материалам оптической регист-
рации движений?
16. На какие три большие группы подразделяются динамиче-
133

ские характеристики движении и что включает в сеоя каждая из
групп?
17. В чем различие между понятиями «сила» и «момент си-
лы»?
18. Какими показателями определяются кинетическая и потен-
циальная энергии тела (формульное выражение)?
19. Что определяет меру вращательного движения тела в его
поступательном и вращательном движении (формульные выраже-
ния)?
20. Дайте характеристику трех групп факторов, которые необ-
ходимы для возникновения и функционирования системы.
21. Опишите свойства системы и системообразующие факто-
ры.
22. Что понимается под составом системы?
23. Дайте характеристику девятиуровневого состава системы
двигательных действий.
24. Что понимают под структурой движений?
25. Какие существуют различия между анатомической, меха-
нической и информационной структурами двигательного действия?
26. Дайте определение понятию - «система двигательных дей-
ствий».
27. Как определяется общая функциональная структура вы-
полнения упражнений?
28. Раскройте классификационную схему биомеханических
характеристик.
29. Дайте описание математической модели движения челове-
ка.
30. Опишите радиоизотопный метод (по В.М. Зациорскому и
др.).
2.19 Биомеханика сгибательно-разгибательных движений
спортсмена в суставах в безопорном состоянии при отсутствии
начального вращательного импульса
Изменение позы спортсмена в полетной части упражнения мо-
жет привести к различным последствиям, которые определяются
величиной начального вращательного импульса. Под начальным
вращательным импульсом понимается величина кинетического
134

момента (К) биомеханической системы, который для тела в без-
опорном состоянии определяется зависимостью
K=J<p (20)
Здесь J-величина момента инерции тела относительно оси, про-
ходящей через его центр масс; ц> - угловая скорость тела.
Для биомеханической системы величина кинетического момен-
та определяется суммой кинетических моментов его отдельных
звеньев. Например, для трехзвенной модели биомеханической сис-
темы (в которой руки - первое звено, туловище - второе звено, но-
ги - третье звено) кинетический момент всей системы (К) равен
К = К!+К2+К3 (21)
Следует помнить, что в полетной части упражнения осью вра-
щения является ось, проходящая через общий центр масс биомеха-
нической системы.
Рассмотрим следующий пример: батутист совершает прыжки
на батуте.
В крайней верхней точке вылета вверх спортсмен, по заданию
тренера, должен выполнить двигательное задание, совершить сги-
бание ног в тазобедренных суставах до угла между ногами и туло-
вищем в 90°. Необходимо определить: в каком положении окажутся
звенья тела спортсмена после выполнения поставленного двига-
тельного задания.
При решении данной задачи будем исходить из следующего
положения: в полетной части упражнения величина кинетического
момента биомеханической системы не изменяется. Сущность дан-
ного положения сводится к тому, что в безопорном состоянии ве-
личина кинетического момента тела спортсмена является констан-
той и определяется начальными условиями движения.
За основу возьмем несколько возможных конечных положений
звеньев тела спортсмена, являющихся результатом решения по-
ставленной двигательной задачи:
1. Предположим, что в конечном положении руки и туловище
батутиста остаются на месте, занимая вертикальное положение, а
ноги принимают горизонтальное положение (рис. 19 II). Возможно
также и вращательные движение всей биомеханической системы по
135

сальто назад (рис. 19, III).
IY р Y /^ YI
Рис. 19. Возможные положения батудиста после выполнения
двигательного задания
2. Аналогично, ноги в конечном положении остаются на месте,
а туловище и руки, вращаясь вперед, приходят в горизонтальное
положение (рис 19, IV). Можно также рассматривать и вращатель-
ное движение спортсмена по сальто вперед (рис. 19, V).
3. Руки и туловище совершают поворот навстречу движению
ног и в конечном положении и ноги и туловище с руками отклоня-
ются от исходного вертикального положения на 45 (рис. 19, VI).
Биомеханический анализ возможных положений построим на
законе сохранения кинетического момента биомеханической сис-
темы в полетной части упражнений. Заметим, что в исходном по-
ложении, перед началом выполнения двигательного задания все
звенья тела имели нулевую угловую скорость. Поэтому исходный
кинетический момент биосистемы был равен нулю.
Первое конечное положение (рис. 19, II) для нас неприемлемо,
так как в этом случае в результате вращения ног ноги приобретают
вращательный импульс, и кинетический момент всей биосистемы
не будет равен нулю (первоначально имеющемуся). Тем более био-
механически необоснованным является вращение спортсмена по
136

сальто назад (рис. 19, III), так как в этом случае вращательный им-
пульс приобретают все звенья тела спортсмена - закон сохранения
кинетического момента нарушается.
По эти же соображениям неприемлемым являются четвертое и
пятое конечные положения батутиста (рис. 19,1, V, V), так как в ре-
зультате вращения туловища и рук они приобретают определенную
величину кинетического момента, и кинетический момент всей
биомеханической системы в конечном положении будет отличаться
от нуля.
Реальному движению будет соответствовать шестое анализи-
руемое положение (рис. 19, V, I). Действительно, при движении ту-
ловища и рук навстречу ногам как ноги, так и туловище с руками
приобретают определенную величину кинетического момента. Но
учитывая, что кинетический момент - векторная величина (имеет
модуль и направление), алгебраическая сумма положительного и
отрицательного значения кинетического моментов ног и туловища
с руками остается по-прежнему равной нулю. Закон сохранения
кинетического момента не нарушен.
В заключение остается отметить, что угол поворота звеньев те-
ла спортсмена будет определяться величиной их момента инерции:
чем больше момент инерции, тем на меньший угол совершается
поворот. Например, допустим, что при выполнении вышерассмот-
ренного двигательного задания момент инерции туловища, головы
и рук в два раза больше момента инерции ног спортсмена. В этом
случае первая биокинематическая цепь совершает поворот на 30°, а
туловище, голова и руки - на 60°.
Следовательно, для рассматриваемой биомеханической зако-
номерности зависимость обратная: во сколько раз момент инерции
туловища, головы и рук больше момента инерции ног, во столько
раз меньше и угол поворота первой биокинематической цепи по
отношению к ногам. И, наоборот.
Таким образом, при выполнении спортсменом сгибательных
движений в суставах в полетной части упражнений звенья тела со-
вершают противонаправленные повороты на величину угла, опре-
деляемого обратной зависимостью соотношения их моментов
инерции.
Данную закономерность следует учитывать в педагогическом
процессе. Например, допустим, что тренер при объяснении техники
137

сальто назад с места в группировке поясняет занимающемуся, что
для выполнения упражнения необходимо выпрыгнуть как можно
выше вверх и в крайнем верхнем положении резко подтянуть ноги
к плечам. Несомненно, данная трактовка техники выполнения уп-
ражнения является методической ошибкой, так как не только ноги
будут совершать вращения к плечам, но и плечи, в свою очередь,
будут двигаться к ногам.
2.20 Механизмы управления скоростью вращения
звеньев тела спортсмена в полетной части упражнения
при наличии начального вращательного импульса
Если спортсмен обладает определенным запасом кинетическо-
го момента в полетной части упражнения, то сгибательно-
разгибательные движения в суставах влияют на величину измене-
ния угловой скорости биомеханической системы. При анализе это-
го явления будем исходить из того факта, что в положении группи-
ровки момент инерции тела спортсмена относительно оси враще-
ния, какой является ОЦМ тела спортсмена, примерно в 4 раза
меньше, чем в положении «стойка - руки вверх», когда звенья тела
расположены на одной прямой.
Примем условно, что момент инерции тела спортсмена в вы-
прямленном положении равен 1 единице. В этом случае момент
инерции биомеханической системы в положении группировки ра-
вен 0,25 единицы. Рассмотрим на примере упражнения «сальто на-
зад в группировке» в акробатике изменение величины угловой ско-
рости биомеханической системы после принятия спортсменом
группировки в полетной части упражнения.
Допустим, в момент отталкивания на сальто угловая скорость
звеньев тела составляла брад/с. Отход на сальто выполнялся вы-
прямленным телом, в положении руки вверху. Тогда в соответствии
с формулой 20 кинетический момент тела спортсмена (К), как про-
изведение момента инерции (J) на угловую скорость (^), равен K=J
(р=\ - 6=6 (единиц).
В полете, после принятия группировки, момент инерции тела
спортсмена уменьшится примерно в 4 раза и станет равен 0,25 еди-
ницы относительно исходной величины момента инерции. В то же
138

время, в соответствии с законом сохранения величины кинетиче-
ского момента тела в полетной части упражнения, величина враща-
тельного импульса останется прежней (6 единиц). Отсюда следует,
что угловая скорость должна увеличиться в 4 раза, чтобы кинетиче-
ский момент оставался равным 6 единицам.
Таким образом, во сколько раз уменьшится момент инерции
тела, во столько раз увеличится угловая скорость. И, наоборот, во
сколько раз увеличится момент инерции тела, во столько раз
уменьшится угловая скорость.
Следовательно, при принятии группировки угловая скорость
тела в полетной части упражнения увеличивается, при разгруппи-
ровке - уменьшается. Эта биомеханическая закономерность позво-
ляет спортсмену регулировать скорость вращательного движения в
полетной части упражнений, что очень важно, например, при вы-
полнении акробатических упражнений, прыжках на батуте, в со-
скоковых упражнениях с многократными вращениями в спортив-
ной гимнастике и т.п. Например, если при выполнении двойного
сальто назад в группировке в соскок с перекладины гимнаст вы-
полняет «недокрут» по сальто, то ему необходимо плотнее сгруп-
пироваться, что позволит увеличить угловую скорость тела. В то же
время, если наблюдается «перекрут» по сальто, то гимнасту необ-
ходимо раньше выполнить разгибание до выпрямленного положе-
ния тела, что обеспечивает уменьшение угловой скорости и пра-
вильное приземление.
2.21 Биомеханика перемещения общего центра масс
тела спортсмена в полетной части упражнения
Траектория общего центра масс тела спортсмена в полетной
части упражнения (безопорная часть) определяется двумя фактора-
ми:
1. Величиной начальной скорости (V0) вылета ОЦМ.
2. Углом (Q) вылета ОЦМ.
Траектория ОЦМ тела спортсмена в безопорном положении
является параболой (рис. 20)
139

Рис. 20. Траектория ОЦМ тела
спортсмена в полетной части уп-
ражнения
Если взять составляющие начальной скорости по осям Ох и Оу,
то они (Vx и Vy) будут определяться из простых геометрических
построений (проекциями У0на оси декартовой системы координат):
Vx = V0 cosQ
Vy = V0 sinQ
(22)
Считая, что в безопорном положении на тело спортсмена не
действуют никакие силы, кроме силы тяжести, для траектории
ОЦМ можно записать следующие уравнения движения по оси Ох
(X) и по оси Oy(Y):
X = Vx t = V0t cosQ Y=Vyt - gt2/2=V01 sinQ - gt2/2 (23)
Здесь t-время, g-ускорение свободного падения (9,806 м/с ).
В полетной части упражнения никакие сгибательно-
разгибательные движения в суставах спортсмена не в состоянии
изменить траектории ОЦМ тела спортсмена. Сгибательно- разгиба-
тельные движения в суставах спортсмена влияют только на изме-
нение его позы и при условии наличия начального вращательного
импульса - на угловую скорость звеньев тела.
2.22 Механизмы управления движениями спортсмена
в условиях опоры за счет изменения величины
внешних моментов силы.
Сознательным волевым усилием человек не способен управ-
лять и изменять величину внешних сил. Изменяя величину силы тя-
140

ги мышц (внутренние силы), спортсмен изменяет конфигурацию
биосистемы, взаимное расположение звеньев опорно-двигательного
аппарата, что и является причиной изменения величины действия
внешних моментов сил (рис. 21).
Например, изменяя конфигурацию биомеханической системы,
можно управлять величиной момента силы тяжести, так как в этом
случае будет изменяться количественное значение величины плеча
силы.
Рассмотрим эту закономерность на примере выполнения боль-
шого оборота назад на перекладине. В первой части упражнения,
при движении спортсмена от вертикального положения над опорой
до вертикального положения под опорой, момент силы тяжести яв-
ляется разгоняющей силой.
Рис. 21. Управление движением за счет измене-
ния величины внешних моментов сил
Поэтому, с целью максимального увеличения положительного
действия момента силы тяжести, ОЦМ тела спортсмена на всей
траектории движения должен быть максимально удален от оси
вращения (гриф перекладины). Для этого, в первой части упражне-
ния, гимнаст сохраняет выпрямленное положение тела: звенья тела
располагаются на одной прямой.
Во второй половине оборота момент силы тяжести является
тормозящей силой, уменьшающей угловую скорость звеньев тела
спортсмена. С целью уменьшения отрицательного воздействия мо-
мента силы тяжести, в этой части упражнения необходимо прибли-
зить ОЦМ тела спортсмена к опорной вертикали. Для этого гимнаст
141

выполняет сгибательные движения рук в плечевых и ног в тазобед-
ренных суставах, что приводит к приближению ОЦМ биомехани-
ческой системы к оси вращения.
В первой части упражнения положительная работа момента си-
лы тяжести (площадь правой руки полуокружности) больше, чем
отрицательная работа момента силы тяжести (площадь левой полу-
окружности) во второй части упражнения. За счет разности, поло-
жительной работы момента силы тяжести во второй части уп-
ражнения и сохраняется приобретенная скорость звеньев тела
спортсмена.
Выполнение размахиваний в висе на кольцах так же основыва-
ется на возможности увеличения разгоняющего действия момента
силы тяжести (рис. 22)
cfc
]
{
н
11 1
н3 |
1
II
^з^7 III
Рис. 22. изменение величины разгоняющего действия
момента силы тяжести при выполнении размахиваний
в висе на кольцах
Из трех, приведенных на рисунке 23, конечных положений
спортсмена на махе вперед на кольцах, наиболее рациональным яв-
ляется третье положение. Когда руки, туловище и ноги гимнаста
располагаются на одной прямой. В этом случае разгоняющее дей-
ствие момента силы тяжести будет наибольшим. Наибольшим мо-
мент силы тяжести будет в связи с максимально возможным увели-
чением плеча силы тяжести, которое регулируется позой спортсме-
на или, иначе говоря, конфигурацией биомеханической системы.
Положения I, II - примеры типичной двигательной ошибки.
142

2.23 Механизмы управления движениями спортсмена
в условиях опоры с использованием кориолисовой
силы инерции
Во вращательных движениях спортсмена существует своеоб-
разная закономерность - действие кориолисовой силы инерции,
механизм проявления которой можно рассмотреть на примере вра-
щения стержня (рис. 23)
Рис. 23. Механизм проявления кориолисовой силы инерции
во вращательных движениях в условиях опоры
Допустим, точка О является точкой подвеса стержня, и из
крайнего левого положения стержень совершает колебательное
движение в крайнее правое положение. Выберем на стержне две
точки: точку А, которая расположена ближе к оси вращения, и бо-
лее удаленную от оси вращения точку В.
Так как точка В более удалена от оси вращения, то и пройден-
ный ею путь будет больше, чем у точки А. Время движения для
рассматриваемых двух точек одно и то же. Отсюда следует, что ли-
нейная скорость точки В будет больше линейной скорости точки А.
Мысленно переместим, в процессе вращения, точку В в на-
правлении к оси вращения и совместим ее с точкой А. Точка В, по
первому закону Ньютона, передает часть своей скорости точке А и
будет увлекать ее в своем вращении. В этом и проявляется действие
кориолисовой силы инерции в спортивных упражнениях: переме-
щение звеньев тела вдоль радиуса вращения к оси вращения увели-
чивает угловую скорость биомеханической системы.
Например, выполняется размахивание в висе на перекладине.
143

Сгибательно - разгибательные движения спортсмена выполняются
в двух суставах: плечевых и тазобедренных. Для описания движе-
ния звеньев тела спортсмена можно воспользоваться трехзвенной
моделью биомеханической системы: руки, туловище с головой -
первое звено, ноги - второе. Ноги наиболее удалены от оси враще-
ния, и их центр масс имеет большую скорость, чем центр масс ту-
ловища и рук. После прохождения вертикального положения под
опорой гимнаст выполняет сгибательное вращение ног в тазобед-
ренных суставах. Центр масс ног приближается к оси вращения
(гриф перекладины) и передает часть своей скорости туловищу.
Сгибательное движение рук в плечевых суставах, в соответст-
вии с вышерассмотренным механизмом проявления кориолисовой
силы инерции, увеличит угловую скорость рук.
В целом, сгибательные движения, выполняемые в дистальных
суставах, приводят к увеличению скорости проксимальных звеньев.
Разгибательные движения в дистальных звеньях уменьшают ско-
рость проксимальных звеньев.
2.24 Закон сохранения количества движения (передача ко-
личества движения с одного звена тела на другое)
Закон передачи количества движения с одного звена тела на
другое проявляется в поступательных движениях. Количество дви-
жения (Q) определяется произведением массы тела и линейной
скорости его центра масс
Q=m v
Рассмотрим следующий пример. Из размахивания в упоре на
руках на брусьях гимнаст выполняет: махом вперед - упор на руках
согнувшись - подъем разгибом в упор.
Допустим, масса ног спортсмена составила 10 единиц. В мо-
мент разгибания центр масс ног приобрел скорость - 6 м/с. Количе-
ство движения составляет 10x6=60 единиц. Не доходя примерно
30 до горизонтального положения, гимнаст осуществляет резкое
торможение ног до нулевой скорости и, только после этого, выпол-
няет рывковое движение руками для подъема в упор. Количество
движения ног стало равным нулю. Куда исчезли ранее приобретен-
ные 60 единиц количества движения ног? Они передались тулови-
щу. В результате чего выполнение подъема гимнаста в упор проис-
144

ходит с меньшими мышечными усилиями, легко и непринужденно.
Аналогичный механизм передачи количества движения с одно-
го звена тела на другое проявляется и во многих других гимнасти-
ческих упражнениях (структурные группы движений подъемов раз-
гибом, махом вперед и назад, перелеты, соскоки и др.). Например,
рассмотрим выполнение подъема махом вперед в упор из размахи-
вания в висе на кольцах. На махе вперед гимнаст акцентированным
бросковым движением посылает ноги вперед-вверх, приобретая
определенное количество движения. Затем следует торможение ног
и, только после этого, рывковое движение ногами. После торможе-
ния ног приобретенное ими количество движения передается туло-
вищу, увеличивая его скорость, что позволяет легко и красиво вы-
полнить подъем махом в упор.
Таким образом, основой техники упражнений, выполняемых с
использованием механизма передачи количества движения с одно-
го звена тела на другое, является акцентированное увеличение ско-
рости дистальных звеньев тела спортсмена с последующим резким
торможением их практически до нулевой скорости, с фиксацией
угла между звеньями тела. И, только после выполненного тормо-
жения, в активную работу включается проксимальные звенья. Ти-
пичной технической ошибкой выполнения рассматриваемой струк-
турной группы упражнений является активная одновременная ра-
бота дистальных и проксимальных звеньев тела спортсмена. В этом
случае действие закона о передаче количества движения с одного
звена тела на другое не проявляется, и упражнение выполняется в
лучшем случае с излишними и большими мышечными напряже-
ниями. А чаще всего и вовсе не выполняется.
Контрольные вопросы
1. В каком положении окажутся звенья тела спортсмена после
сгибания ног в тазобедренных суставах в безопорном состоянии
при отсутствии начального вращательного импульса (кинетический
момент системы равен нулю - на примере батутиста, совершающе-
го прыжок вверх)?
2. Влияют ли сгибательно - разгибательные движения в суста-
вах спортсмена на величину изменения угловой скорости биомеха-
нической системы в полетной части упражнения при наличии на-
145

чального вращательного импульса, и на каком законе механики это
основывается?
3. На каком законе основан механизм изменения угловой ско-
рости биомеханической системы в полетной части упражнения?
4. От каких начальных условий зависит траектория общего
центра тяжести тела спортсмена в полетной части упражнения и
можно ли ее изменить с помощью внутренних сил (тяги силы
мышц)?
5. Можно ли изменять величину внешних сил за счет измене-
ния конфигурации биосистемы?
6. Можно ли изменять величину момента внутренних сил за
счет изменения конфигурации биосистемы? Может ли спортсмен
во вращательном движении в условиях опоры управлять изменени-
ем величины момента силы тяжести, и если да, то как проявляется
этот механизм регулирования?
7. В каких движениях спортсмена проявляется действие ко-
риолисовой силы инерции и в чем ее смысл?
8. В каких движениях спортсмена проявляется закон сохране-
ния количества движения и в чем его смысл?

Глава 3. БИОМЕХАНИЗМЫ ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫХ УП-
РАЖНЕНИЙ
В последние годы основным методом кинезиологии, динамиче-
ской морфологии и биомеханики движений человека стал метод
анализа некоторых циклических и ациклических упражнений, ста-
тических поз, дыхательных упражнений по определенной схеме,
имеющей самое широкое распространение в спортивной практике
(Т.С. Дорофеева, 2005). Он универсален потому, что связывает все
системы организма человека в одно целое (кости, суставы, мышцы
и т.д.) и рассматривается уже на более высоком системном уровне,
имеющем свои критерии комплексной оценки, которые выражены в
целостной системе как своего рода «биомеханизмы», обеспечи-
вающие достижение программы движения. Биомеханизм как поня-
тие по своей сути объединяет в себе знания динамической морфо-
логии и биомеханики движений человека и междисциплинарных
данных (механики, физики, энергетики). Впервые оно было исполь-
зовано при анализе фазы отталкивания в прыжке с разбега А.А.
Шалмановым, В.М. Селуяновым (1981). В последующих работах
выявлены биомеханизмы, которые используют спортсмены в
прыжках в длину с места (И.А. Денисов, 2006), спринтерском беге
(В.В. Мехрикадзе, 2001), в скоростно-силовых видах легкой атле-
тики (Аиед Берхаием,1996), в акробатике (Т.С. Дорофеева, 2005), в
гимнастике В.И. Загревский, 1999).
Каждое движение можно представить как взаимодействие от-
носительно самостоятельных биомеханизмов. Каждый биомеха-
низм функционирует (двигается) произвольно и решает задачи це-
лостного двигательного действия. Различия в технике скоростно-
силовых упражнений будут зависеть от телосложения человека и
обусловлены функциональным состоянием мышц, закономерно-
стями движений тела в полетной и опорной фазах, особенностями
работы кинематических цепей опорно-двигательного аппарата,
обеспечивающих в целом действие биомеханизмов. Оценка вклада
биомеханизмов энергообеспечения является существенной харак-
теристикой целостного двигательного действия, достижение цели
которого происходит за счет преобразования одного вида энергии в
другой. Скорость преобразования одного вида энергии (потенци-
альной в кинетическую и обратно) или скорость совершения рабо-
147

ты - что одно и то же (за 1 с преобразуется энергия в 1 дж, ВТ = 1
дж/1 с = 1 ДЖ/с. Задачей, поставленной в третьей главе, явилось
путем анализа обозначить те биомеханизмы, которые имеют место
в дыхательных упражнениях, оздоровительной ходьбе и беге, ско-
ростном беге, прыжках, плавании, теннисе и видах борьбы.
3.1. Биомеханизмы дыхательных упражнений
Физиологические механизмы повышения силы при натужива-
нии и задержке дыхания заключаются в раздражении рецепторов,
расположенных как в самих легких, так и в грудной диафрагмаль-
ной полости, что рефлекторно вызывает усиленную сократитель-
ную деятельность мышц. Интересны сведения об особенностях
реализации ударных движений и их связи с функциями дыхания. В
положениях о биомеханических опорах при выполнении ударных
движений (по Агашину Ф. П) подчеркивается, что для создания
центральной опоры решающее значение имеет задержка дыхания,
способствующая закреплению диафрагмы. Создание центральной
биомеханической опоры необходимо для увеличения мышечных
«наводок» от проксимальных звеньев биомеханической цепи на
верхнюю опору и «рабочую» ударяющую конечность.
Такая взаимосвязь биомеханически целесообразной двигатель-
ной и дыхательной функций наблюдается во время ударов по мячу
теннисиста, волейболиста, гандболиста, в работе хоккеиста. При
этом нужно отметить, что очень важно знать время, когда начина-
ется произвольная задержка дыхания. Как правило, она соотносится
с подготовительной фазой движения, но иногда производится в ис-
ходном положении в момент стартового (исходного) положения за-
нимающегося. В этой связи особые требования предъявляются к
развитию диафрагмы и соседних с нею мышц туловища, которые
сводятся к эластичности и подвижности диафрагмы, необходимых
для различных поворотов верхней части туловища относительно
нижней, жесткости диафрагмы, обеспечивающей взаимное распо-
ложение верхней и нижней частей тела. Эти свойства диафрагмы,
очевидно, способствуют формированию центральной биомеханиче-
ской опоры, в которой диафрагма могла бы являться центральным
звеном не только по расположению, но и по управлению телом за-
нимающегося.
148

Совершенствование биомеханических опор и, в частности, цен-
тральной опоры, связанной с задержкой дыхания, осуществляется
путем выполнения специальных и основных упражнений избранно-
го вида спортивной деятельности. Важным моментом совершенст-
вования центральной опоры является акцентирование внимания
тренирующихся на своевременности произвольной задержки дыха-
ния. Не менее важное значение имеет произвольная задержка ды-
хания на вдохе в точностно-целевых, включая баллистические,
спортивных движениях, где фактически собственно силовой ком-
понент не имеет решающего значения.
Немногочисленными исследованиями на моделях движений
передач мяча, бросков в корзину установлено, что все они осущест-
вляются при произвольной задержке дыхания на вдохе (реже - вы-
дохе), при этом создание нижней биомеханической опоры обеспе-
чивается выпрямлением ног при давлении на поверхность площад-
ки, что одновременно способствует передаче кинетической энергии
предстоящему бросковому движению (по Ивойлову, 1986).
Механизм образования центральной опоры связан с закрепле-
нием диафрагмы благодаря произвольной задержке дыхания. Верх-
няя опора - плечевой пояс, благодаря закреплению диафрагмы, ос-
тается также в неподвижном положении относительно нижней и
центральной опор. Все это создает благоприятные условия для вы-
полнения движения дистальными звеньями биомеханической цепи
(плечо - предплечье - кисть). Данное положение подтверждается
динамограммой реакции опоры, гониограммой движения, цикло-
граммой (оптические и инструментальные биомеханические мето-
ды исследования) и кривой, характеризующей фазы дыхательного
цикла.
При выполнении дыхательной гимнастики (по А.Н. Стрельни-
ковой) вдох идет на сжатие грудной клетки, которая выступает в
качестве механизма центральной опоры. Воздух, не умещаясь в уз-
ких легочных верхушках, заталкивается туда, где есть объем. То
есть в нижние доли легких, на предельную глубину. При этом про-
исходит не только полноценная вентиляция всего объема легких, но
и тренировка внутренней мускулатуры дыхательных путей. А все,
что тренируется - развивается. В результате уходят такие болезни,
как аллергия любого происхождения, хронический бронхит, брон-
хиальная астма, хроническая пневмония. Такая дыхательная гимна-
149

стика способствует рассасыванию новообразований, исчезновению
воспалительных процессов, восстановлению нормального крово- и
лимфоснабжения, исправляет деформацию грудной клетки и по-
звоночника, способствует нормализации процессов возбуждения-
торможения в коре головного мозга и т.д.
Обычная дыхательная гимнастика - это дыхание в благоприят-
ных, облегченных условиях. Гимнастика же по А.Н. Стрельниковой
- своего рода тренировка с отягощением. Такая гимнастика сходна
с тренировками, которые проводят спортсмены в среднегорье, а
также в плавании. И здесь, и там несколько затрудненное дыхание
является превосходным тренирующим средством. Эта гимнастика
предусматривает ускоренное развитие мышц, помогающих дыха-
нию, что достигается обратной согласованностью движений с ды-
ханием. Мышцы рук и груди создают дополнительное сопротивле-
ние дыхательным мышцам.
Чтобы восстановить и поддерживать нормальную концентра-
цию СО2 крови, необходимо использовать эффективный метод во-
левой ликвидации глубокого дыхания (по К.Л. Бутейко) и другие ви-
ды дыхательной гимнастики. Их физиологическая сущность заклю-
чается во временном искусственном увеличении концентрации СО2
в крови за счет волевого сдерживания дыхания на выдохе. Наибо-
лее результативным методом восстановления содержания в крови
СО2 через нормализацию дыхания является также применение ком-
плекса «Самоздрав». Как известно, за гемодинамику крови объек-
тивно отвечают мышечная система и два функциональных «авто-
мата» - сердце и диафрагма. В этой связи следует использовать фи-
зические упражнения, адекватно «запускающие» важнейшие мы-
шечные группы нижних конечностей и живота (именуемые пери-
ферическими «сердцами»), которые постоянно помогают миокарду
сердца. Известно, что вниз тела кровь перемещается относительно
без особого труда, но вверх к миокарду ее движение осложняется,
если не включать периферические «сердца» - крупные мышцы ног
и живота, которые выполняют роль «мини-насосов». Чем эффек-
тивнее и постоянно эти мышцы работают, тем легче функциониру-
ет сердце человека. В сложившейся ситуации возникает вопрос: ка-
кие необходимо использовать доступные, простые и очень эффек-
тивные физические упражнения для каждого человека? Первое уп-
ражнение - постоянно и систематически включать в работу мышцы
150

нижних конечностей - сгибатели и разгибатели стопы, голени, бед-
ра, используя для этого полуприседания на двух ногах (из и.п. сидя
на стуле, или стоя). Выполнять его необходимо сериями по 5 - 10
раз, разгибая ноги, делая при этом резкий сильный выдох. Довести
повторное выполнение упражнения до 10 серий в течение дня. Что
дают каждому человеку полуприседания? Во-первых, активно
включаются в работу периферические «мини-насосы» - мышцы
нижних конечностей, которые эффективно помогают сокращаться
венозным клапанам, возвращая кровь вверх в правое предсердие.
При выполнении физической нагрузки на мышцы в полуприседа-
ниях, адекватно и существенно снимается в значительной степени
эта работа с миокарда сердца. Второе, физическое упражнение, ко-
торое следует выполнять для развития силы мышц брюшного прес-
са и диафрагмы (как биомеханической центральной опоры) - это
подъемы ног до угла 60 - 90° или туловища из и.п. лежа на спине.
Более того, развитие силы мышц брюшного пресса создает внутри-
брюшное давление. Оно необходимо для эвакуации желчи из желч-
ного пузыря и способствует укреплению диафрагмы. Высокий то-
нус мышц брюшного пресса и диафрагмы увеличивает «присасы-
вающее» действие грудной клетки, что ускоряет приток венозной
крови от периферических мышц к сердцу. Наконец, мышцы брюш-
ного пресса создают в брюшной полости, так называемую, «пнев-
матическую подушку», которая служит опорой для позвоночника и
не дает позвонкам сдвинуться со своих мест, предохраняя тем са-
мым позвоночные диски. Тренируя постоянно силу мышц брюшно-
го пресса, одновременно улучшается отток крови из вен нижних
конечностей.
Целевой критерий этого метода —постепенное ограничение
глубины дыхания. Его суть в овладении поверхностным трехтакт-
ным дыханием с оптимальной длительностью дыхательных фаз.
Данный способ является одним из наиболее эффективных немеди-
каментозных методов купирования бронхоспазмов при бронхиаль-
ной астме. Достичь этого можно волевым (сознательным, но не на-
сильственным) постепенным уменьшением внешнего дыхания до
нормального с помощью расслабления мышц, участвующих в ды-
хании (диафрагмы). Этот прием приводит к стойкой адаптации ды-
хательного центра к определенному уровню парциального давления
СО2 в альвеолярном воздухе. Выполняется также в положении «ло-
151

тос», так чтобы позвоночник был максимально ровным и исклю-
чить по возможности все виды напряжений.
3.2. Биомеханизмы в оздоровительной ходьбе и беге
В начале опорного периода в оздоровительной ходьбе стопа
находится в разогнутом состоянии, а голень и бедро слегка согну-
ты. В условиях амортизирующих движений опорных сегментов но-
ги создаются наилучшие условия для мышц, разгибающих колен-
ный и тазобедренный суставы. Особенно при преодолении внеш-
них сил и накопления в них части кинетической и потенциальной
энергии, а также ее использования в последующих позициях ноги в
опорном периоде. Если учесть, что ходьба - это «сплошное падение
тела», и опорная нога вращается (перекатывается) сначала на пятке,
затем на голеностопном суставе и носке стопы, то можно предпо-
ложить в данном случае действие биомеханизма перевернутого ма-
ятника, т.е. вращение тела вокруг точки опоры или падения тела
вперед, как целого. Указанный биомеханизм используется для за-
грузки четырехглавой мышцы бедра и мышц, разгибающих туло-
вище от падения вперед, и перевода поступательной энергии тела
во вращательную.
В момент отталкивания отчетливо проявляется действие био-
механизма последовательного разгибания суставов нижней конеч-
ности: сгибание стопы, разгибание голени и бедра (одновременно),
а также биомеханизм накопления метаболической и неметаболиче-
ской энергии (потенциальной энергии упругой деформации) в рас-
тянутых икроножной, камбаловидной мышцах и длинном сгибателе
большого пальца стопы, на 30% завершающей отталкивание от
опоры. После отталкивания опорная нога становится свободной
(маховой). Она, как бы качаясь на тазобедренном суставе движуще-
гося тела вперед, переносится к новому месту опоры. В этом пе-
риоде следует отметить вклад биомеханизма махового движения
ноги, за счет которого увеличивается загрузка опорной ноги, а ки-
нетическая энергия маховой ноги переходит в кинетическую энер-
гию вертикальной скорости вылета ОЦМТ.
Техника в оздоровительной ходьбе не играет решающей роли,
так как в любом случае посредством движений будет осуществ-
ляться физиологическое воздействие на различные органы и систе-
152

мы.
Главным условием и требованием оздоровительного бега и
ходьбы является простота и естественность их выполнения. Осно-
вой рациональной техники является свобода движений, которая оп-
ределяется правильным попеременным чередованием напряжений
и расслаблений работающих мышц.
Естественно, прямое положение головы, почти вертикальное
положение туловища, слегка расправленная грудь создают наилуч-
шие условия для дыхания. При ходьбе и беге рекомендуется смот-
реть вдаль на предположительную (или воображаемую) линию го-
ризонта.
Мышцы рук, плечевого пояса, спины во время бега должны
быть расслаблены. Пальцы рук полусогнуты, но не сжаты в кулак.
Оптимальная длина бегового шага подбирается таким образом,
чтобы не вызвать излишнего напряжения при отталкивании. При
этом опорно-двигательный аппарат не должен испытывать перегру-
зок, которые появляются, как правило, с укороченной длиной шага
и при некотором повышении темпа бега. Важно следить за верти-
кальными колебаниями, которые должны быть минимальными. В
оздоровительном беге длина шага составляет 30 - 80 см или 1-3
ступени.
Для того, чтобы бег был легким, естественным, ненапряжен-
ным, доставлял радость и удовольствие, нужно бежать так, как бе-
жится. Практически это означает, что нога на дорожку ставится
движением сверху вниз, как в ходьбе по лестнице, на всю стопу.
Произвольность дыхания обеспечивается дыханием через нос и по-
луоткрытым ртом одновременно. Ритм дыхания обычно регулиру-
ется под счет шагов, например, на 2 - 3 шага - вдох, на 3 - 4 - вы-
дох.
Оздоровительный бег и ходьба хороши еще тем, что они не
только стимулируют деятельность сердечнососудистой и дыха-
тельной систем, но и благотворно воздействуют на наши мышцы и
внутренние органы, в том числе, и на нервную систему. Это разно-
стороннее воздействие по существу способствует укреплению здо-
ровья. Особенно когда каждая последующая тренировка выполня-
ется при более благоприятном состоянии организма, при наиболь-
шей его работоспособности, состоянии наивысшей готовности к
повторным нагрузкам
153

3.3 Биомеханизмы двигательной пластики
Любое двигательное действие пластично, если оно не требует
дополнительных усилий, и целесообразно, если оно соответствует
биомеханическим закономерностям движения, в такой степени,
чтобы такое же действие выполнялось в следующий раз более эф-
фективно и осознанно как важный элемент познания двигательной
пластики (Л.Н. Следнева, 2002)..
Основой познания двигательной пластики является понимание
того, что ноги человека в обычном режиме стояния и перемещения
перегружены статическими позами и неправильной манерой дви-
жения. Ведь для правильной манеры движения человеческого тела
важно, чтобы не была нарушена постановка стопы (неразработан-
ный голеностоп) и походка была биомеханически целесообразной.
Неразвитые суставы и сухожилия и закрепощенный таз (неразрабо-
танные тазобедренные суставы), отсутствие устойчивости и коор-
динации - основные причины несобранных и энергически слабых и
некомфортных движений.
Целесообразный шагательный механизм перемещения тела в
пространстве в формате перевернутого маятника (основной биоме-
ханизм) допускает большое количество степеней свободы, прежде
всего, в тазобедренной области. В то же время, пластические воз-
можности существенно возрастают, если движения стопы и меха-
ника переноса центра тяжести с одной ноги на другую обеспечива-
ется так называемыми «пантомимическими шагами» или «шагом
Чарли Чаплина» или «лунной походкой» Майкла Джексона. Техни-
ка исполнения столь нетрадиционного способа перемещения пред-
полагает активное включение в работу наиболее «вариативного»
биомеханического звена - тазобедренных суставов.
Сущность «пантомимических шагов» характеризуется «волно-
вой» формой перемещений, когда в движение включен «пусковой
механизм», начинающийся с импульса, исходящего от бедра. Это
приводит к перемещению ноги через «волновую» форму в диаго-
нальном направлении по отношению к линии шагов. Однако кор-
пус в этом случае выполняет другие функции, нежели полувыво-
ротная позиция нижних конечностей. Биомеханическим стабили-
затором создания устойчивого (статичного) положения тела в про-
странстве является корпус, стабильно удерживаемый при переме-
154

щении ноги и обеспечивающий целесообразное взаимодействие с
опорой стопы и механику переноса центра тяжести с одной ноги на
другую.
В такт «падающего тела», как начального биомеханизма обыч-
ной ходьбы, движения, чтобы они стали пластичны и удобны,
должны сопровождаться незначительными напряжениями в облас-
ти пресса. В противном случае, шаговое движение вызывает ощу-
щение некоторого неудобства из-за непривычной выворотности та-
зобедренного сустава (например, при обучении ребенка ходьбе)
при имитировании шага (походки). Модифицированный вариант
этой походки выполняется в стиле Майкла Джексона - в «движе-
нии спиной» в скользящей, напоминающей движения робота, фор-
мообразной телесности.
Основной критерий «движения спиной» - в измененном (по
сравнению с обычной ходьбой) исходном положении (шестая пози-
ция ног, одна из которых поставлена на носок). Вместо посыла
обычного импульса, исходящего от бедра, выполняется иной «ша-
гательный» механизм - с посыла импульса, исходящего из грудно-
го отдела тела человека. Биомеханизм движения как бы смещается
вверх (от ног к груди). В этом случае, большой вес тела человека,
образно говоря, остается «в ногах», а спина берет на себя функцию
«пускового механизма». Спина опережает ноги, оставляя их позади
при движении вперед. Это основное условие для обеспечения ди-
намики «лунной походки», где сходятся биомеханизм опускания
пятки одной и биомеханизм проскальзывания подошвы другой но-
ги по поверхности пола в направлении движения, завершающийся
двигательным актом скольжения другой ноги. Это происходит в
момент переноса веса тела на полупальцы этой же ноги. Она же
обеспечивает следующий цикл движения, поскольку уже является
опорным пунктом для движения ноги, которая стартовала несколь-
ко раньше. «Лунная походка» наиболее удачная модель познания
двигательной пластики, так как в двигательной памяти ребенка ос-
тается мышечное ощущение пластичности стопы и постоянства
точки опоры, независимо от динамики контура опоры.
Существует еще классическая походка, претендующая на есте-
ственность и грациозность движений. Она сложнее «лунной поход-
ки», так как требует выверенного чувства равновесия и координа-
ции движений всех частей тела. Биомеханизм момента касания ус-
155

ловно левой пяткой опоры (левая стопа опускается), условно правая
нога достигает своей конечной позиции при биомеханизме движе-
ния от бедра назад. В этот момент практически все мышцы активно
участвуют в движении, а именно: сгибатели стопы и колена, боко-
вые мышцы тазобедренного сустава. Они в целом обеспечивают
должную амплитуду шага, его направленность
Мышцы грудного отдела, руки и голова обеспечивают энерго-
силовые добавки несколько позже - в момент фиксации задней по-
зиции левой либо правой ноги, за счет чего грудь выдвигается впе-
ред. При постановке уже левого либо правого носка грудная клетка,
наоборот, максимально отходит назад. Биомеханизм сводится к то-
му, что именно грудная зона позвоночника задает силу, скорость и
ритм движения.
В классической походке достигаются осознанные мышечные
ощущения пластики рук, которые работают в противофазе с дви-
жением ног.
В танце, в отличие от двигательной пластики пантомимических
шагов в формате перемещения ноги через «волновую» форму в
диагональном направлении по отношению к линии шага, эффек-
тивно используются системы упражнений с «волновой» техникой
(«волны пальцами», «веер», «мотылек», «лилия», «огонь»). И чем
эта техника эффективнее, тем, естественно, выше уровень развития
мелкой моторики и мышечной чувствительности у детей. Позици-
онно «волны» движений рук, по существу, отражают уровень раз-
вития ведущих пластикокогнитивных функций.
Особенно эффективны и образны «волновые» движения в виде
пластики корпуса, свидетельствующие о минимизации мышечных
«зажимов» и о хорошем развитии мышечно-связочной структуры
тела. Недаром упражнение «волнового» движения корпуса отно-
сится к классической технике пантомимы и школе выразительного
движения.
Во время занятий по двигательно-пластической подготовке для
формирования качества выразительности движений предлагается
выполнение следующих типов «волн»: 1) «волна» рукой («парящая
шаль»); 2) «волна» корпусом («поющая струна»); 3) «боковая вол-
на» («зигзаг»); 4) «волна ногой» («хвост дракона»); 5) «интеграль-
ная волна» («перекати-поле»). Музыкальное сопровождение всех
разновидностей «волн» строится в соответствии с характером, со-
156

держанием и темпом двигательно-пластических упражнении.
В целом, существует большое количество техник и упражне-
ний, исходящих из характера, содержания и темпа танцевальных
движений человеческого тела с чувствами и отношениями индиви-
да. Техники соответствуют 4-м критериям (по Р. Лабану, 1960): 1)
пространства; 2) силы; 3) времени; 4) течения. Соответственно этим
критериям отражаются типы приложенных усилий: 1) прямые -
многофокусные движения; 2) мощные - легкие движения; 3) мало-
сильные - медленные движения; 4) ограниченные - свободные.
Подобный подход позволяет выстраивать танцевально-
экспрессивные тренинги развития (по Т.А. Шкурко, 2003), двигаясь
от ограничений - к свободе, от ригидности - к разнообразию, от
«мышечного панцыря» (на уровне хронических мышечных зажи-
мов, открытых сопротивлений и эмоциональных ограничений) к
имитации в танце чувств и отношений, страстного достижения че-
го-либо и демонстрации определенных двигательных стереотипов,
концентрирующихся в том или ином сегменте человеческого тела
(по В. Райху, 1970), восстановлении естественной свободы движе-
ний (по М. Фельденкрайзу, 1986).
Пожалуй, самым сложнотехническим двигательно-пластичным
упражнением является «танец живота».
Контрольные вопросы
1. В чем суть механизмов повышения силы при натуживании и
задержке дыхания?
2. Свойства диафрагмы как основы формирования централь-
ной биомеханической опоры.
3. Биомеханизмы дыхательной гимнастики (по
А.Н.Стрельниковой).
4. Биомеханизмы волевой ликвидации глубокого дыхания (по
КЛ. Бутейко).
5. Биомеханизмы в оздоровительной ходьбе.
6. Биомеханизмы в оздоровительном беге.
7. Биомеханизмы двигательной пластики.
8. Биомеханизмы «лунной» походки Майкла Джексона.
9. Биомеханизмы «волновых» движений для обеспечения вы-
разительности движения.
157

10.Биомеханизмы танца «живота».
3.4 Биомеханизмы в скоростном беге
Техника бегового шага рассматривается в структуре бегового
цикла, формирующегося из двух одиночных шагов, каждый из ко-
торых состоит из периодов опоры и полета. На рис. 24 представле-
ны цикл, шаги, периоды, позы, моменты и фазы бегового шага (по
В.В. Мехрикадзе, 2001).
Направление стрелок между фазами бегового шага указывает
на взаимовлияние фаз бегового шага, которые сопровождают так
называемые биомеханизмы скоростного бега.
Целевым критерием источника движений в беге является взаи-
модействие внутренних (возникающих при работе мышц), внешних
(тяжести, сопротивления среды, реакции опоры) и реактивных (ко-
торые как бы «переливаются» по цепям многозвенных движений)
сил, имеющих место при выполнении бегового шага. Поэтому по-
ступательное движение в каждой фазе бегового шага осуществля-
ется за счет сложного взаимодействия внутренних, внешних и реак-
тивных сил.
В первую очередь, следует обратить внимание на последова-
тельность активизации сокращения мышц-антагонистов и синерги-
стов, которая обеспечивает проявление силы и осуществляет дви-
жение звеньев тела. Это результат действия внутренней силы, воз-
никающей при растяжении и укорочении мышц.
При анализе внешних сил следует, что сила тяжести направле-
на только вниз и является ускоряющей. При движении вверх, есте-
ственно, сила тяжести является тормозящей, которая в принципе не
влияет на горизонтальную скорость движения, но способна изме-
нять ее направление. Что же касается сопротивления среды, то оно
направлено против направления движения тела по горизонтали, за-
висит от размеров его тела и поэтому значится как тормозная сила.
К внешним силам относится также сила реакции опоры. Она равна
по величине и направлена противоположно силе отталкивания ноги
от дорожки. Следовательно, ее зависимость от массы бегуна, ско-
рости бега и мышечных усилий, развиваемых спортсменом, одно-
значна. В силу этого направление силы реакции опоры в беге не-
прерывно изменяется в различных фазах опорного периода. Это хо-
158

рошо иллюстрировано на рис. 24 в трех основных положениях: фа-
зе амортизации, отталкивания и в момент прекращения уменьше-
ния угла в коленном суставе опорной ноги.
R верт.
рез.
R. гор.
R гор
Рис. 24. Направление реакции опоры (R) в фазе амортизации (1),
отталкивания (2) и момент прекращения уменьшения угла
в коленном суставе опорной ноги (3); R рез. - результирующая
реакции опоры, R верт. - вертикальная составляющая реакции
опоры, R гор. - горизонтальная составляющая реакции опоры
по В.В. Мехрикадзе
Фактор «биомеханизма» особенно ярко проявляется относи-
тельно рассмотрения действия реактивных сил в беге. Последние
«набирают и ослабляют силу» по цепи звеньев, образуют «волны»,
которые могут как гасить движения, лишать их слитности и точно-
сти, так и способствовать их синхронности и слаженности. Не слу-
чайно реактивную силу принято называть «даровой». Она как раз
та сила, которая является управляющей для всех остальных сил. Ее
действие рассматривается специалистами как фактор повышения
эффективности и экономизации движений.
Опорный период. Важность опорного периода для поступа-
тельного движения (ведущий элемент «биомеханизма») является
определяющим, так как нога в этот период не только принимает на
себя всю тяжесть падающего тела, амортизирует, но осуществляет
активную фазу - вторичное нарастание усилий в момент отталки-
вания. В поступательном движении очень важно обеспечить согла-
сованность вертикальных и горизонтальных усилий. Смысл его ле-
жит в плоскости максимального значения вертикального усилия,
достигающего своего максимума в момент прекращения уменьше-
ния угла в коленном суставе опорной ноги (конец фазы амортиза-
ции и начало фазы отталкивания). Это как положение диафрагмы в
159

момент набора воздуха в легкие для осуществления последующего
выдоха. Выбор удобного положения коленного сустава способству-
ет и выбору конфигураций опоры (одно-или двухпиковая), форми-
рующих их величину и продолжительность. На них влияют столь
значительные факторы, как скорость бега, масса тела спортсмена,
расстояние между проекцией ОЦМТ и стопой ноги в момент по-
становки ее на опору, степени согласованности движений отдель-
ных звеньев тела, напряжения мышц опорной ноги.
Роль горизонтальных усилий в период опоры в фазе аморти-
зации сводится в основном к движению вперед и согласованному
взаимодействию с вертикальной составляющей усилия. Именно в
этот момент горизонтальные усилия выполняют двойную функцию
«биомеханизма движения»: первая - направление вперед; вторая -
торможение его (отрицательное ускорение) за счет плавного пере-
вода вертикальной составляющей в активную горизонтальную. От-
рицательное ускорение уменьшается до нуля к моменту наимень-
шей траектории ОЦМТ. Так, опорная нога в этой фазе, амортизи-
руя, замедляет и приостанавливает опускание тела. Вот в чем лежит
суть так называемой образно «толчковой диафрагмы», от которой
начинается новое прогрессивное поступательное движение вперед.
Именно в фазе отталкивания давление на опору направлено назад,
тем самым создается положительное ускорение большинству
звеньев тела, а значит, и ОМЦТ, которое достигается преимущест-
венно за счет энергичного выпрямления опорной ноги.
Полетный период. В период полетной фазы траектория ОЦМТ
имеет форму параболы. Этот рисунок не случайный, так как период
полета характеризуется движением тела по инерции. Ведь по-
прежнему действует сила тяжести тела, которая использует эту
инерцию в своих целях - четкое направление движения книзу. На
торможение поступательной скорости в определенной степени ока-
зывает влияние и сопротивление воздуха. Все это существенно
снижает скорость движения вперед. Более того, перечисленные
выше внешние силы препятствуют прямолинейности и равномер-
ности поступательного движения ОЦМТ. Сопутствующими отри-
цательными факторами в этот момент являются вертикальные и бо-
ковые колебания ОЦМТ. Биомеханизм этих боковых перемещений
особенно проявляется при выполнении таких важных технических
элементов бегового шага, как перенос тяжести тела с одной ноги на
160

другую. По сравнению с вертикальными колебаниями, ОЦМТ в
опорном периоде (всего 6 см, а именно: 2 см - в фазе амортизации
и 4 см -отталкивания) величина боковых колебаний существенно
меньше -1—2 см.
Движения ног, рук, таза и туловища. Смысловая сторона
движения ног напрямую связана с полетной и опорной фазами бе-
гового шага. Так, в фазе постановки ноги на грунт - фазе торможе-
ния - происходит сгибание ноги в тазобедренном, коленном и го-
леностопном суставах. В то же время, в фазе отталкивания все
должно быть сделано так, чтобы обеспечить положительное уско-
рение и продвижение тела спортсмена вперед. Для этого происхо-
дит резкое разгибание ноги в тазобедренном и коленном суставах и
активное сгибание ноги в голеностопном суставе.
Важную роль играет перенос ноги после отрыва от опоры. Из
рис. 25 следует, что движение ноги характеризуется следующими
фазами: торможения бедра в заднем шаге, стартом бедра, разгоном
бедра, выносом бедра, торможением бедра в переднем шаге, опус-
канием бедра.
Разведение ног продолжается и после отрыва опорной ноги от
грунта. Активный момент в сведении ног происходит в момент
наивысшей точки траектории ОЦМТ.
При движении руки вперед угол в локтевом суставе уменьша-
ется. При движении руки назад - увеличивается.
161

fi
л
3
5
u
it:0"1
81й
ем
<4
О,
О
С
О
а
о
а
О
^Н
я
"2
р&
8 В
Л
и
s s I
hi
|ПЬ
I в
* о g
If з s-
В * *
О
l-i
О
PQ
О
Ю
о
К
3 s
л по
о о
я и
о
И
Я
6
Я
Он

Вращение таза вокруг продольной оси при поворотах в сторону
опорной ноги является идеальной формой биомеханизма враща-
тельных движений. Ведь в этот момент угол поворота достигает
45°.
Вокруг же сагиттальной оси при наибольшем наклоне таза в
сторону маховой ноги (колено маховой ноги оказывается несколько
ниже колена опорной ноги) эта закономерность проявляется в мо-
мент вертикали. В фазе отталкивания происходит наклон таза в
сторону толчковой ноги. Можно сделать заключение о том, что
практически все вращательные движения таза увеличивают биоме-
ханизм поступательного движения. Поворот таза вокруг продоль-
ной оси, к примеру, способствует увеличению длины шагов, помо-
гает отталкиванию и выносу маховой ноги вперед. Более того, в ак-
тивную работу включаются мышцы, специализирующиеся в дос-
тижении эффекта поворотных движений - передне-задние мышцы
тазовой области.
Положение туловища подчинено задачам опорной и полетной
фаз скоростного бега. В фазе отталкивания, как правило, туловище
несколько наклонено вперед. В полетной части - стремится к вер-
тикальному положению.
Маховые движения. В полетной части бега наблюдается два
пика ускорения ОЦМТ (рис. 24), происхождение и величина кото-
рых всецело зависят от характера торможения звеньев переносной
ноги. Важно умело передать баллистическую волну импульса силы
по звеньям переносной ноги сверху вниз. Это вызовет появление
первого пика ускорения тела спортсмена. Второй импульс ускоре-
ния имеет реактивное происхождение и является дополнительной
силой, способствующей удержанию продольной скорости бегуна в
период полета (по В.В. Мехрикадзе, 2001).
Механизм отталкивания в беговых движениях в контексте
взаимодействия спортсмена с опорой в большинстве случаев рас-
сматривается изолировано от механизма маховых. Некоторые спе-
циалисты в области спринта придерживаются радикальных взгля-
дов, сводящихся к тому, что отрыв спортсмена от опоры происхо-
дит только за счет разгибания опорных конечностей. Такая одно-
сторонняя научная трактовка механизма отталкивания беговых
движений максимальной мощности достаточно широко отражена в
ряде учебников и учебных пособиях по легкой атлетике. Естест-
венно, это негативно сказалось на эффективности подготовки спе-
163

циалистов по спринту.
В целом, ведущие отечественные биомеханики придержива-
лись идеи о согласованности отталкивания от опоры и маховых
движений в едином кинематико-динамическом пространстве бего-
вого шага. В этих работах маховым движениям звеньев тела спорт-
смена придается приоритетное значение, так как за счет перемеще-
ния их центров тяжести происходит и перемещение общего центра
тяжести массы легкоатлета.
В работах последних лет обоснована ведущая роль маховых
движений при взаимодействии спортсменов с опорой. Так, в экспе-
риментальных исследованиях И.А. Денисова (2005) было показано,
что даже в таком неспецифическом упражнении, как прыжки в
длину с места (один из контрольных показателей, оценивающих
скоростно-силовые способности спринтеров), в процентном отно-
шении 43% занимают маховые и инерционные движения, а 57% от
всего взаимодействия с опорой уходит на активное формирование
скорости и направления движения общего центра тяжести массы
тела двигательного аппарата.
При этом, максимальное напряжение мышц достигается во
время стабилизации суставных углов опорных конечностей и сни-
жается во время разгибания ног. Это свидетельствует о том, что
эффективность выполнения прыжка в длину с места при отрыве от
опоры осуществляется, в основном, за счет активных движений
свободных конечностей и туловища.
Данное упражнение в определенной степени можно сравнивать
с выходом с низкого старта в беге на скорость, когда отталкивание
со стартовых колодок осуществляется в основном двумя ногами. Со
второго бегового шага эффект проявления взрывной силы мышц
уже характеризуется выполнением динамики одноопорной фазы в
биодинамике циклических локомоций максимальной мощности.
Для математического описания движения спринтера в безопор-
ном состоянии воспользуемся кинематической схемой JV-звенной
биомеханической системы при условии, что точка контакта спорт-
смена с опорой (А) свободна
164

Y1
Yn
Y2
Yi
\
4
^^»<*l
A
K-*
Xi
Л
^
Л^~
x2
^
\<P2
i
J
^
XN
^
^Ы
X
Рис. 26. Кинематическая схема многозвенной биомеханической
системы в безопорном положении
На рис. 26 рассматривается методика построения математиче-
ской модели движения свободного трехзвенника. Распространим
предлагаемый выше подход на многозвенную модель биомеханиче-
ской системы с целью автоматизированного вывода искомых урав-
нений с помощью ПЭВМ.
С помощью данной математической модели был изучен «ма-
ховый» стиль бега с заданными пространственно-временными па-
раметрами. Исходными данными послужил киноциклографический
анализ бега на 100 метров шести сильнейших женщин-спринтеров
мира. Для математического описания движения спортсменок в без-
опорном положении использован математический подход, предло-
женный В.И. Загревским (рис. 26). Это кинематическая схема N-
звенной биомеханической системы при условии, что точка контакта
спортсменки с опорой свободна, и методика построения математи-
ческой модели движения представлена в виде свободного трех-
звенника. Этот подход распространен на многозвенную модель
биомеханической системы движений в спринтерском беге, которая
формируется на основе искомых уравнений в процессе вычисли-
тельного эксперимента с помощью ЭВМ. Результаты исследования
показали, что «маховый» стиль бега обеспечивает более эффектив-
ное использование инерционных и реактивных сил в безопорной
фазе свободных конечностей опорно-двигательного аппарата. Дан-
ный стиль бега отличается тем, что он более контролируем спорт-
сменкой.
Показано, что в стартовом разгоне (10м-25-30 м) доминиру-
ет активный стиль бега, который формируется преимущественно за
счет осуществления разгибательной функции одноопорных фаз ног,

синхронизируемых с выносом бедра маховой ноги вперед. Это при-
водит к существенному наращиванию длины беговых шагов и их
стабилизации.
Первая часть бега на дистанции (30 м - 50 - 60 м) характеризу-
ется переходом на маховый стиль бега с целью усиления фактора
экономизации движений за счет концентрации произвольного мак-
симального расслабления, активизации маховых перемещений сво-
бодной конечности, таза и отработки высокой «посадки» бега и
осанки с их кинестезической формой проявления - чувствованием.
По мере овладения «чувствованием» махового стиля бега по
дистанции, как одного из ведущих элементов сенсорной организа-
ции движения, естественно, наступает момент, когда спортсмен
должен вновь переходить на активный стиль бега на участке дис-
танции (50 - 60 м - 70 - 80 м) с целью добиться наивысшего уровня
проявления скоростных способностей после прохождения первой
половины дистанции.
Этот методический прием оправдан для выбора рациональной
техники и тактики бега на дистанции в условиях повышенной на-
пряженности соревновательной борьбы. Однако, этот же прием
может оказаться не эффективным, если естественная активность
беговых движений искусственно заменяется сверхусилиями и
сверхнапряжением мышц нижних конечностей, туловища, плечево-
го пояса и рук. В этом случае активный стиль бега не облегчает, а,
наоборот, осложняет борьбу на дистанции и, в целом, негативно
отражается на тактике и технике бега.
При условии удачного «вхождения» в активный стиль бега на
участке от 50 - 60 м до 70 - 80 м стометровой дистанции наступает
самый ответственный момент в построении моторики беговых
движений при естественном падении скорости. То есть, на участке
финиширования - 80 м - 100 м. В этот момент, как правило, резко
обостряется соперничество и психология спортсмена легко уязвима
для действия сбивающих факторов. Стремление спортсмена отдать
все силы для поддержания достигнутой скорости приводит к еще
большей закрепощенности беговых движений, понижению высоты
беговой «посадки» и неоправданно усиленной концентрации на
выполнение разгибательных движений нижних конечностей. След-
ствием этого является необоснованное понижение ОЦМТ спорт-
смена. Поэтому вместо свободного продвижения тела вперед на-
блюдается: увеличение длительности опорных фаз, уменьшение
166

длины шага и амплитуды маховых движений свободных конечно-
стей.
В этих условиях рекомендуется поменять тактическую схему
бега переходом с активного стиля бега на маховый стиль бега, ко-
торый более подконтролен спортсмену. Это обеспечивает более
эффективное использование инерционных и реактивных сил опор-
но-двигательного аппарата.
Предложенная технико-тактическая схема пробегания пяти
участков стометровой дистанции имеет ярко выраженный колеба-
тельный характер при смене активного и махового стилей бега, а
именно:
• Старт (0 м - 10 м) - активный стиль бега в сочетании с ма-
ховым;
• Стартовый разгон (10 м - 30-35 м) - активный стиль бега;
• Бег по дистанции - первая часть (30-35 м - 50-60 м) - махо-
вый стиль бега;
• Бег по дистанции - вторая часть (50-60 м - 75-80 м) - актив-
ный стиль бега;
• Финиширование - (80 м - 100 м) - маховый стиль бега.
Итак, в сумме активный стиль бега занимает 45 м стометровой
дистанции, а маховый стиль бега - соответственно - также 45 м.
Оставшиеся 10 м дистанции приходятся на старт, который от-
мечен рациональным сочетанием использования активного и махо-
вого стилей бега. Следовательно, необходимо уделять 50% времени
формированию и совершенствованию активного стиля бега и 50%
времени - махового стиля бега. В связи с колебательным характе-
ром активного и махового стилей бега на стометровой дистанции
необходимо уделять достаточное количество времени переходу из
одного функционального состояния модельной схемы тактики бега
на другое состояние. Соответственно этой схемы обусловлен под-
бор тренировочных средств и методов совершенствования меха-
низма активного и махового стилей бега. Особая роль при этом
принадлежит аудиовизуальному и нервно-мышечному сопровож-
дению выполнения двигательных действий как высшей формы сен-
сорной организации движения.
Контрольные вопросы
1. Направление реакции опоры в фазе амортизации.
167

2. Направление реакции опоры в фазе отталкивания.
3. Направление реакции опоры в момент прекращения умень-
шения угла в коленном суставе опорной ноги..
4. Фактор биомеханизма при рассмотрении реактивных сил в
беге.
5. Особенности поступательного движения в опорном периоде.
6. Биомеханизмы в период полетной фазы траектории ОЦМТ.
7. Вертикальные и боковые колебания ОЦМТ.
8. Цикл, шаги, периоды, позы, моменты и фазы бегового шага
(по В.В.Мехрикадзе).
9. Биомеханизмы «активного» и «махового» стилей бега.
3.5 Биомеханизмы в прыжках
Прыжок свойственен не только человеку. Многие животные,
передвигающиеся с помощью ног, совершают прыжки. При этом
некоторые из них являются хорошими прыгунами, например, куз-
нечик, соболь, кенгуру. Быстрый, высокий или далекий прыжок да-
ет таким животным большое преимущество перед естественными
врагами или помогает в охоте. У домашних животных мы ценим
это качество у некоторых видов собак и лошадей. Так, у собаки,
выведенной Людвигом Доберманом, отмечены такие достоинства,
как: прекрасная маневренность, быстрота, ловкость и необычайная
прыгучесть. Интерес к прыжкам животных вызван не праздным
любопытством. Во многих случаях такие знания служат практиче-
ским целям. В Швейцарии, например, несколько десятилетий назад
провели соревнование на высоко прыгающую овцу. Владелец по-
бедившего животного получил солидный приз. Расходы на прове-
дение соревнований взяли на себя организаторы строительства
двух автомобильных дорог в Альпах. Цель конкурса - установить,
какую высоту ограждения сооружать вдоль дорог, чтобы овцы не
могли ее перепрыгнуть.
Значение знаний об особенностях прыжков животных и об их
«спортивных» достижениях важно для человека не только в плане
выработки им стратегии поведения, но и для поисков возможностей
использовать соответствующие механизмы при совершенствовании
двигательных возможностей самого человека или для создания
приспособлений, значительно увеличивающих мобильность. К по-
следним следует отнести разработку специальной обуви, позво-
168

ляющей совершать трехметровые шаги-прыжки и таким образом
передвигаться со скоростью 22 - 25 км в час. Существует ряд про-
фессий (чабаны, геодезисты, сельские почтальоны и др.), надею-
щихся лишь на свои собственные ноги в условиях полного бездо-
рожья.
Хорошо выраженная функция прыганья, характерная для неко-
торых млекопитающих, привела к возникновению двух типов вер-
тикального положения тела. В одном случае тело находится в вер-
тикальном положении, а в другом - положении, приближающимся
к вертикальному.
Сравнительный анатомический анализ двух состояний позво-
лил вскрыть особенности строения позвоночного столба вследствие
изменения механических нагрузок в продольном направлении. Вы-
явлено, что у некоторых млекопитающих совпадение функции
прыганья с вертикальной статикой связано со значительным увели-
чением длины, веса и объема предпоследних поясничных позвон-
ков. Это, хотя и неявно, указывает на то, что прыжки являются хо-
рошим стимулятором роста костей. Имеются подтверждения о том,
что под влиянием прыжковой нагрузки происходит рост трубчатых
костей в длину.
Среди прочих «прыгунов» животного мира земли человек за-
нимает скромное место (табл. 4).
Таблица 4
Возможная высота и длина прыжков некоторых животных и
человека (по Р. Александеру)
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Вид
Человек
Кенгуру
Кенгуровая крыса
Галаго
Американский
тушканчик
Лягушка
Саранча
Кузнечик
Блоха
Путь (см) ус-
корения
—
100
—
16
—
10
4
2
0,04
Высота прыжка
(см)
120*
270*
240
226
—
—
—
—
6
Длина прыжка
(см)
370
—
—
—
370
90
80
75
—
Примечание. Цифры, обозначенные символом *, относятся к прыжкам с
разбега, остальные цифры - к прыжкам с места.
169

Для человека величина 120 см (высота прыжка в сантиметрах )
это среднеарифметическая величина для 25 лучших прыгунов мира
в прыжках в высоту, нуждается в пояснении. Она характеризует не
высоту преодолеваемого препятствия, а перемещение общего цен-
тра тяжести в полетной части прыжка.
Приведенные в таблице цифры указывают на то, что нег чет-
кой связи между размером тела и высотой или длиной прыжка. На-
пример, кенгуровая крыса, размер которой не больше кролика, мо-
жет прыгать почти так же высоко, как большой кенгуру. Привлека-
ет к себе внимание путь, на котором создается ускорение. Он во
много раз меньше высоты полета. При этом, чем меньшее по своим
размерам животное, тем лучше соотношение этих путей. Так, у
кенгуру путь разгона только в 2,7 раза меньше пути полета, у гала-
го он меньше в 14 раз, а у блохи - в 150 раз. Человек в этом отно-
шении обладает скромными возможностями. Об этом свидетельст-
вует соотношение пути ускорения и пути полета, которое равно
всего лишь 1,6.
Вполне возможно, что у некоторых мелких животных их высо-
ко-далекие прыжки объясняются тем, что мышцы при прыжке раз-
вивают большую мощность на единицу веса, чем у животных сход-
ного телосложения, но крупных размеров.
Большие различия наблюдаются в технике выполнения оттал-
кивания. Животные, выполняющие преимущественно прыжки в
длину с разгона, толчок выполняют прямыми задними ногами. Пе-
ред прыжком через препятствие лошадь подводит под себя задние
ноги, которые полностью выпрямлены и в следующий момент на-
чинается отталкивание. Угол, образуемый ногами и продольной
линией туловища, равен около 70°. Затем следует мощное разгиба-
ние в тазобедренных суставах и отталкивание закончится полным
распрямлением задних ног, причем угол, образуемый ногами и
продольной линией туловища, увеличивается до 130°. Таким обра-
зом, объем движения в тазобедренных суставах лошади при оттал-
кивании в прыжках составляет около 60 град.
Животные, выполняющие прыжки с места и преимущественно
вверх, перед отталкиванием сгибают ноги во всех суставах. Наибо-
лее полно проанализирован механизм отталкивания саранчи, про-
веденный с помощью высокочастотной киносъемки Р.Х.Дж. Брау-
ном еще в 1963 году. Им доказано, что саранча прыгает с помощью
своих мощных задних ног. Каждая нога состоит из сегментов, со-
170

единенных подвижными сочленениями. Угол между голенью и бе-
дром около 35 град. При отталкивании происходит разгибание в
коленном суставе. При этом, верхняя часть бедра, а следовательно,
и туловище саранчи, перемещаются на четыре сантиметра. Нога
приходит к концу отталкивания в положение, обозначенное преры-
вистым контуром. Угол в коленном суставе равен около 150°. Этого
вполне достаточно, чтобы амплитуда отталкивания достигла боль-
ших значений - около 115°. Интересно, что лапка не принимает
участия в отталкивании.
Добиваясь истины в объяснении загадочных прыжков саранчи
Р.Х.Дж. Браун заставлял саранчу прыгать с динамографической
платформы, регистрируя при этом усилия. Им установлено, что си-
ла, с которой производится отталкивание, не является постоянной,
а изменяется во времени. При этом она сначала возрастает до мак-
симума, после чего уменьшается. Следовательно, окончание оттал-
кивания происходит не с максимальной силой. Что же касается са-
мой максимальной силы, то она оказалась равной 17000 м. дин, где
м - масса тела саранчи. Исходя из этих данных, был произведен
расчет силы мышц, выполняющих отталкивание. Для дальнейших
расчетов был определен центр тяжести тела саранчи. Было учтено,
что каждая нога давит на землю с силой 8000 м. дин под углом 57
град., а земля, согласно закону «действие равно противодействию»,
с такой же силой, но противоположно направленной, давит на ногу.
Эта сила должна как равнодействующая от сложения ее с такой же
силой, приложенной к другой ноге, иначе тело саранчи начало бы
вращаться. Силу тяги мышцы, разгибающей коленный сустав,
можно определить, исходя из моментов относительно коленного
сустава. Было определено, что мышца должна тянуть с силой рав-
ной 8000 мх0,64 ВС/ВС:35 = 1,8х 10* м дин.
Если принять массу саранчи равной 3 г., то сила мышцы разги-
бающей коленный сустав, составила бы около 5x10* дин или 500 г.
Максимальная же сила отталкивания примерно в 10 раз меньше.
Таким образом, было установлено, что она равна 17000 м дин. При
м=3 г. это составляет 51000 дин или 51 г, что в 17 раз превышает
вес тела. По отношению к человеку это была бы колоссальная пере-
грузка.
При сопоставлении расчетных данных по человеку и животным
приходим к выводу, что человек обладает огромным резервом уве-
личения скорости вертикального перемещения тела при отталкива-
171

НИИ.
В будущем, возможно, эволюция выработает механизмы более
полного использования пути приложения силы в отталкивании. В
заключение этого раздела мы попытаемся предложить альтерна-
тивный вариант (пока на теоретическом уровне) максимально пол-
ного использования пути приложения силы в отталкивании в
прыжках в длину с разбега.
Общие динамические основы
скоростно-силоеых («взрывных») движений
Отталкивание состоит из ряда деталей, выполняемых в опреде-
ленной, строго заданной последовательности, каждая из которой
характеризуется пространственными, временными и динамически-
ми величинами.
Непосредственно отталкиванию предшествует приседание, т.е.
сближение проксимальных (маховых) и дистальных (опорных)
концов кинематической цепи. Приседание определяет путь прило-
жения силы при отталкивании. Поэтому, с чисто физической точки
зрения, увеличение величины приседания должно привести к уве-
личению конечной скорости перемещения тела при отталкивании и,
в конечном итоге, к увеличению высоты взлета. И в некоторых
прыжках это правило используется почти полностью. Примером
может служить прыжок на лыжах с трамплина, отталкивание в ко-
тором выполняется из очень низкого (по сравнению с другими ви-
дами прыжков) положения.
Однако, исходя из анатомических особенностей организма че-
ловека, работа мышц ног при отталкивании из очень низкой стойки
сильно затруднена, вследствие чего увеличить эффективность от-
талкивания путем увеличения предварительного приседа не удает-
ся.
И все же прыгуны-лыжники приседают перед отталкиванием
значительно больше, чем представители других видов спорта (лег-
коатлеты, акробаты, гимнасты, прыгуны в воду, волейболисты и
др.). Применительно к прыжкам на лыжах увеличение амплитуды
движения способствует более высокому взлету и угол, образуемый
бедром и голенью перед отталкиванием, равен 40-45 °. Это почти
предельный угол сгибания коленного сустава.
В других видах прыжков действует то же правило, хотя угол
172

сгибания ног будет иной. Так, в стартовом прыжке с тумбочки в
плавании установлено положительное влияние понижения центра
тяжести пловца на время выполнения стартового прыжка. Этому
способствует максимальный наклон туловища к ногам для выпол-
нения «взрывного» разгибательного движения тела вперед-вверх. В
то же время, при слишком большом понижении центра тяжести
снижается сила толчка и ухудшается общий результат. Задержка в
положении приседа еще больше ухудшает результат прыжка. В
экспериментах показано, что при длительном статическом напря-
жении мышц в исходном положении перед прыжком высота прыж-
ка в среднем уменьшилась на 6 см, а сила толчка - на 12 - 17 кГ.
Даже в прыжках с разбега некоторое увеличение пути оттал-
кивания путем большего сгибания опорной ноги при некоторых,
специально организованных условиях, может способствовать по-
вышению взлета после отталкивания. Было также показано, что два
прыгуна в высоту высокой квалификации, имеющие одинаковый
личный рекорд - 220 см, при отталкивании от специальной под-
ставки (40 см) показали разные результаты. Чистый прирост ре-
зультатов у одного составил 40 см, а у другого - 20 см. (измерение
от грунта). Следовательно, одно лишь увеличение длины пути при-
ложения силы отталкивания позволило развить значительно боль-
шую скорость полета и преодолеть планку на высоте, ранее недос-
тупной. Однако следует отметить, что в данном опыте занимаю-
щиеся перед отталкиванием не понижали центр тяжести тела до-
полнительно на 40 см (высота подставки), а достигали увеличения
пути приложения силы иным способом - искусственным увеличе-
нием высоты места отталкивания. Поэтому здесь увеличивался сто-
порящий момент постановки ноги, в результате чего увеличивалось
время воздействия силы инерции на мышцы, выпрямляющие ногу,
в фазе амортизации, благодаря чему они с большей силой могли
сокращаться в фазе отталкивания. Сокращение мышц после их рас-
тяжения в момент предварительного напряжения является более
эффективным по сравнению с сокращением тех же мышц без пред-
варительного напряжения. При этом до известного предела имеется
положительная связь между степенью предварительного напряже-
ния и силой их сокращения.
Другим механизмом, способствующим повышению высоты
прыжка при отталкивании с возвышения является «эффект ухаба».
Если быстро движущийся экипаж попадает колесом на неровность
173

дороги - выбоину с бугорком, он подпрыгивает на этом бугорке.
При этом подпрыгивает тем выше, чем больше бугорок и чем
больше горизонтальная скорость движения. Рассмотрим следую-
щий пример. Колесо движется по горизонтальной поверхности с
определенной скоростью. На его пути встречается бугорок. Что
произойдет с колесом на вершине бугорка? Ясно, что если верти-
кальная скорость будет равна нулю, колесо просто скатится вниз. С
помощью бугорка произойдет подскок.
Величина вертикальной скорости на вершине бугорка равна
V=V0+at
Если до встречи с бугорком колесо двигалось по горизонталь-
ной плоскости, V0 было равно нулю. Тогда Увер. = at. (1). Величину
вертикального ускорения а определим для того случая, когда склон
бугорка представляет собой прямую линию, и при постоянной го-
ризонтальной скорости его можно вывести из формулы S=— , то
есть, а=— .Заменим S величиной h, входящей в условие задачи:
a=f (24)
Время t, за которое колесо перемещается на высоту, полностью
соответствует времени t, за которое колесо проходит в горизон-
тальном направлении путь S . Приняв во внимание, что горизон-
тальной движение равномерное, можем записать:
S=Vropxt или t= s
v
гор
(25)
Подставив в формулу (24) значение t, имеем:
2А _ 2h = 2hv22op
~(-^-)"(4-)~ s2 (26)
V v 2
гор у
то есть вертикальное ускорение прямо пропорционально удво-
енному произведению высоты препятствия на квадрат горизон-
тальной скорости и обратно пропорционально квадрату пути, на
котором происходит подъем на высоту h.
Подставим полученные значения а и t в уравнение (23).
174

Из уравнения (27) следует, что горизонтальная скорость колеса
на верху препятствия прямо пропорциональна удвоенному произ-
ведению высоты препятствия на горизонтальную скорость и обрат-
но пропорциональна пути, на котором происходит вертикальное
перемещение.
Если взять основные величины, характерные для прыгуна в вы-
соту и ввести их в задачу движущимся по горизонтальной плоско-
сти колесом, то получаются следующие результаты. Высота пре-
пятствия-подставки - 0,4м. Горизонтальную скорость разбега при-
мем равной 5 м/сек, а расстояние, представляющее собой послед-
ний шаг разбега при постановке ноги на препятствие, примем рав-
ным одному метру. В этих условиях упругое колесо приобрело бы
вертикальную скорость, равную V= —-— = 4,0м/сек2 и перемести-
лось бы на высоту около 0,8 метра, что следует из формулы полета
тела, брошенного вертикально вверх.
В этом опыте прибавка высоты у спортсменов оказалась значи-
тельно меньшей, но и описанный механизм там сработал частично.
Полного подобия отталкивания человека от возвышения и подскока
колеса на ухабе быть, конечно, не может: нога прыгуна деформиру-
ется перед отталкиванием значительно больше, чем упругое колесо.
К тому же прыгун при стопорящей постановке ноги сильно теряет
скорость разбега. В общем, в подседе он делает все, чтобы исполь-
зовать самым рациональным способом иные механизмы отталкива-
ния, прежде всего и главным образом активную силу мышц. Но на-
ряду с этим использует и эффект стопорящей постановки ноги, что
с чисто механической стороны может приводить к «эффекту уха-
ба», который проявляется в случае, если отталкивание выполнять с
возвышения.
Степень сгибания ног в приседе перед толчком более выражена
в прыжках с места. С помощью циклографического места описано
отталкивание у юных волейболистов при выполнении ими прыжка
вверх с места и после разбега. Наименьший угол в прыжках с места
был: в тазобедренных суставах - 97°, в коленных - 83°, в голено-
стопных - 48°. При выполнении того же прыжка после разбега углы
оказались на 20-30° большими: в тазобедренных суставах - 125°, в
175

коленных - 100 , в голеностопных - 63 .
Такое же соотношение наблюдается и при выполнении гимна-
стических прыжков. В прыжках, выполняемых с места (сальто на-
зад, переворот назад, различные прыжки с последующими кувыр-
ками) угол в коленных суставах около 90 град. В опорных прыж-
ках, которые выполняются с разбега, угол в коленных суставах не
меньше 140 град. В прыжках с разбега, выполняемых толчком од-
ной ноги, угол в коленном суставе еще больше.
Такая большая разница в величине суставных углов объясняет-
ся, на наш взгляд, следующим. Наибольшая сила, которую могут
развить мышцы, разгибающие ногу в коленных и тазобедренных
суставах проявляется при углах свыше 130°. Но выпрямление ног
при отталкивании происходит значительно быстрее, чем мышцы
могут развить свою эффективную силу. Поэтому более низкий при-
сед в прыжках с места позволяет увеличить время развертывания
усилия и к моменту прохождения наиболее выгодного положения
ног, когда мышцы в значительной мере реализуют свой силовой
потенциал.
В прыжках с разбега задача реализации силовых возможностей
облегчается тем, что отталкивание происходит вслед за амортиза-
ционной фазой, в течение которой мышцы уже получили необхо-
димое напряжение, и дальнейшее развертывание их сокращения
может достичь максимального значения при небольшом подседе.
Распрямление ног как главная часть отталкивания
Под распрямлением ног понимается максимальное удаление
проксимального звена (верхней части бедра и шарнирно связанного
с ним таза) от дистального (передней части стопы и пальцев ног).
Это движение можно назвать отталкиванием ногами, оно составля-
ет главную часть толчка. В полный толчок входит, помимо оттал-
кивания ногами (ногой), мах руками (а также свободной ногой) и
разгибание туловища.
В прыжках с длину с разбега основным рабочим движением
для создания вертикальной скорости является разгибание толчко-
вой ноги. В результате этого движения общий центр тяжести тела
прыгуна в процессе отталкивания повышается на 70-82%. На вто-
ром месте по значимости стоит движение маховой ноги, которое
повышает общий центр тяжести тела на 12 - 17 %.
176

В отталкивании принимают участие многие звенья тела. Для
достижения максимального эффекта важно, чтобы каждое из них
«работало» с наибольшей эффективностью. При этом его действие
важно не только само по себе, но и по тому действию, которое оно
оказывает на «работу» других звеньев.
Прежде всего, рассмотрим последовательность включения в
отталкивание звеньев ноги. Специалисты (18, 25) в одном случае
подчеркивают в отталкивании факт «одновременности движений во
всех суставах» и «резкое разгибание в тазобедренном, коленном и
голеностопном суставах». В другом случае говорят о «последова-
тельном включении суставов ноги в отталкивание». Отмечено бо-
лее раннее включение в отталкивание тазобедренного сустава по
сравнению с коленным. То есть разгибание начинается в тазобед-
ренном суставе и нижних позвонках и заканчивается разгибанием
стопы и сгибанием пальцев ног, когда «волна сокращений начина-
ется в области таза и идет на периферию, вверх и вниз». В то же
время, мышцы плечевого пояса подбрасывают вперед-вверх руки.
В более поздних работах точка зрения о распространении вол-
ны сокращения мышц вверх не нашла подтверждений.
Следует заметить, что мощно оттолкнуться стопой просто не-
возможно. Даже лучшие прыгуны, отталкиваясь только стопой, мо-
гут подпрыгнуть лишь на очень небольшую высоту., во много раз
меньшую, чем в том случае, когда они отталкиваются путем разги-
бания коленных суставов (остальные суставы искусственно исклю-
чаются из отталкивания). Следует принять во внимание, что к кон-
цу толчка скорость движения и сила толчка не возрастают, а пада-
ют.
В связи с этим, следует вспомнить высказывание В.М. Дьячко-
ва, подготовившего плеяду Олимпийских чемпионов и рекордсме-
нов мира: «что в прыжках в высоту к концу отталкивания скорость
разгибания толчковой ноги понижается за 0,02 - 0,25 сек до окон-
чания отталкивания». Примерно то же самое просматривается в вы-
сказываниях других специалистов, свидетельствующих, что макси-
мум силы в процессе отталкивания возникает до полного разгиба-
ния ног в суставах.
Касаясь участия стопы в процессе отталкивания в прыжке
вверх толчком двумя ногами специалисты (6, 7) указывают, что
причиной медленного отталкивания может быть
«...преждевременный отрыв пяток от пола до момента завершаю-
177

щего выпрямления ног (в коленном и тазобедренном суставах». У
волейболистов замечено, что они встают на носки задолго до окон-
чания разгибания ног в коленных и тазобедренных суставах. Это
вставание целесообразно потому, что в таком положении зани-
мающийся способен развить значительно большую силу при рас-
прямлении ног, чем в том случае когда он опирается на свою стопу.
Подтверждением этому являются данные, полученные на гребцах,
которые упирались на платформу из двух положений: всей стопой
и носками. Во втором случае показатели силы были выше.
Более подробная характеристика прыжка в высоту изложена
автором одного из лучших учебников по биомеханике Д.А. Семе-
новым (28). Он писал, что отталкивание в прыжках в высоту состо-
ит из последовательно включающихся и ускоряющихся движений в
тазобедренном, коленном и голеностопном суставах толчковой но-
ги с одновременным выпрямлением позвоночного столба и подъе-
мом плечевого пояса. Движения эти, наслаиваясь одно на другое,
сопровождаются движением вперед-вверх маховой ноги и особенно
рук. Заканчиваются все эти движения одновременно - в момент от-
деления прыгуна от грунта. Из этого следует, что основную работу
при отталкивании все суставы ноги выполняют одновременно,
лишь включение их асинхронно.
Целесообразность последовательного включения основных
мышечных групп опорной ноги при отталкивании объясняется тем,
что это позволяет продуктивнее использовать мышечную силу для
создания скорости.
К концу вставания на носки сила мышц - сгибателей стопы не
увеличивается, а значительно уменьшается, то есть максимум силы
в процессе отталкивания возникает до полного разгибания -
распрямления ног. Это значит, что к моменту отрыва стоп от опоры
сила отталкивания падает практически до нуля, но это не означает,
что усилия бесполезны.
В свое время патриарх отечественной биомеханики
Н.А.Бернштейн вывел важную закономерность, заключающуюся в
том, что среднее значение реакции опоры при передвижении, а сле-
довательно, и усилий спортсмена, в точности равно значению его
веса тела. Но мгновенные значения усилий, развиваемых спортсме-
ном, очень сильно различаются. Они равны нулю в фазе полета и в
несколько раз превышают вес тела в пиковой нагрузке. Из этого
следует, что чем продолжительнее фаза полета, тем больше должны
178

быть усилия в момент отталкивания (примерно это соответствует
увеличению веса тела в 3 - 3,5 раза).
Следует отметить, что максимальное усилие проявляется не во
время распрямления ноги, т.е. непосредственно отталкивания, а при
постановке ноги для толчка - в период амортизационного подседа.
Так, при выполнении тройного прыжка с разбега, нагрузка на ногу
в фазе переднего толчка во втором опорном периоде в 6-7 раз пре-
вышает вес прыгуна.
Более точную характеристику отталкивания дает не макси-
мальная сила, которая своей величиной часто поражает воображе-
ние, но малая продолжительность действия которой не позволяет
развить большую скорость, а импульс силы. Импульс силы пред-
ставляет собой произведение действующей силы на время ее дейст-
вия. Поэтому меньшая сила, действующая более продолжительное
время, может дать такой же импульс, как большая сила, действую-
щая менее продолжительно. Это чисто математическая взаимозави-
симость имеет вполне практическое воплощение. Так, например,
два спортсмена могут подпрыгнуть на одинаковую высоту, толка-
ясь совершенно по-разному: один - быстро и резко, другой - дли-
тельно. Естественно, глубина подседа у них будет разная. Исходя
из данного примера, выделены скоростной и силовой характер от-
талкивания. Скоростной вариант характеризуется тем, что взаимо-
действие с опорой в процессе отталкивания носит взрывное прояв-
ление усилий. При взаимодействии с опорой в силовом виде оттал-
кивания усилия проявляются активно-жимовым образом.
Теоретическое обоснование преимущества скоростного харак-
тера проявления усилий в отталкивании предложил В.Б Коренберг
(17). Он утверждал, что если сравнить график составляющей силы
реакции опоры двух гипотетических прыжков в высоту с разбега
спортсменов одинакового веса, то нужно сделать следующий вы-
вод. Хотя импульс силы реакции опоры в общих случаях одинаков
(графически это выражается равенством площадей, ограниченных
осью абсцесс каждой из рассматриваемых кривых), начальная ско-
рость полета будет больше в прыжке. Это объясняется тем, что
толчок в этом прыжке менее продолжительный, а из импульса силы
реакции опоры следует вычесть меньший по величине импульс си-
лы тяжести.
Из приведенного следует, что время выполнения отталкивания,
т.е. продолжительность толчка, имеет существенное значение для
179

высоты полета. Поэтому сокращение времени отталкивания являет-
ся важнейшей задачей методики совершенствования спортсмена в
прыжках. Однако продолжительность отталкивания находится в
динамическом равновесии с другими характеристиками толчка:
глубиной приседа, маховыми движениями свободных конечностей.
Можно уменьшить время толчка за счет этих движений (например,
меньше присесть, исключить или уменьшить мах руками), но это не
улучшит, а, наоборот, ухудшит прыжок. Следовательно, задача со-
стоит в том, чтобы уменьшить время отталкивания, не уменьшая
оптимальную амплитуду движений.
Особо следует рассмотреть отталкивание, выполняемое вслед
за приземлением. Это имеет место в прыжках, выполняемых после
так называемого наскока, а также в прыжковых комбинациях. Та-
ковыми являются в легкой атлетике тройной прыжок, а в гимнасти-
ке и акробатике прыжковые связки. Во всех случаях приземление
предыдущего прыжка связано с отталкиванием последующего в це-
лостный двигательный акт. Если занимающийся по какой-либо
причине разделяет их, то следствием этого является погрешность в
технике выполнения последующего прыжка и ухудшение спортив-
ного результата.
Кроме этого прыжки после приземления в последнее время
нашли довольно широкое применение как тренировочное средство
для развития скоростно-силовых качеств спортсменов, занимаю-
щихся прыжками. Этот метод скоростно-силовой подготовки полу-
чил название ударного (4).
Название, видимо, связано с тем, что отталкиванию предшест-
вует падение тела на опору в формате ударно-упругой деформации
ног с последующим отталкиванием.
Специалистами еще раннее было замечено, что предваритель-
ный подскок увеличивает высоту прыжка по сравнению с таким же
прыжком, выполняемым без предварительного подскока, и у каж-
дого прыгуна в зависимости от силы и эластичности его мышц есть
оптимальная величина сгибания ноги. Закономерность следующая:
чем сильнее мышцы и лучше их эластичность, тем большую высоту
напрыгивания можно использовать для усиления отталкивания.
Очень широко и с большим эффектом используется усиление
отталкивания путем предварительного прыжка на напряженные но-
ги в акробатике. После «курбета» (прыжка с рук на ноги) сальто
исполняется на значительно большей высоте, чем с места. После
180

«рондата» (прыжка с рук на ноги, выполняемого с разбега) высота
прыжка еще выше. Поэтому двойное и тройное сальто выполняется
именно после «рондата».
Во всех случаях, когда прыжок выполняется после приземле-
ния, ноги спортсмен сгибает меньше, чем при выполнении анало-
гичного прыжка с места. То есть, если после приземления и амор-
тизации последует вновь отталкивание, то амортизацию выполняют
более жестко, на коротком пути. Мышцы-амортизаторы напряга-
ются больше: закончив амортизацию, они сильнее напряжены и на-
чинают преодолевающее движение с более высоким эффектом.
Следует отметить, что описанный эффект характерен не только
для мышц, выпрямляющих ноги при отталкивании. Видимо, он
свойственен для всех скелетных мышц. При изучении влияния
предварительного статического напряжения на проявление скоро-
стно-силовых характеристик в движении рукой (12) было обнару-
жено, что увеличение предварительного напряжения положительно
сказывается на возрастании скорости в начале движения, но может
вызвать снижение скорости в конце движения при достижении
близких к максимальному значению величин предварительного на-
пряжения (больше 70-80% от максимальной силы) и при значи-
тельных внешних сопротивлениях. Наибольшее увеличение скоро-
сти имеет место при небольших внешних сопротивлениях. Но во
всех случаях средняя скорость возрастает. Наибольшее увеличение
скорости имеет место при небольших внешних сопротивлениях, а в
уступающее - преодолевающих упражнениях достижение высоких
скоростно-силовых показателей зависит от амплитуды уступающе-
го движения в период развития предварительного напряжения.
Так как длина наскока прямо связана с его высотой, то можно
считать, что высота последующего прыжка зависит от высоты
предшествующего наскока.
Участие стопы в отталкивании
Стопа - одно из звеньев кинематической цепи, которую пред-
ставляет собой нога при отталкивании.
Хотя амплитуда движения в стопе небольшая - при отталкива-
нии 7 - 12 см (в зависимости от роста спортсмена), и создать боль-
шую скорость движения тела при сгибании стопы невозможно,
роль стопы при отталкивании исключительно большая. Ведь все
181

усилия, которые развивает спортсмен при отталкивании, воспри-
нимает и передает на опору стопа. Поэтому сила стопы приобретает
исключительно важное значение для эффективного использования
всех двигательных способностей в процессе толчка. Стопа является
тем звеном кинематической цепи, в которой фиксируются все уси-
лия спортсмена и реактивно передаются общему центру тяжести
тела. Отставание в силе мышц стопы неизбежно ведет к непроизво-
дительным тратам энергии и поглощению определенной части ра-
боты.
Почти все прыжки выполняются с участием стопы, т.е. при ее
активном сгибании. Совершенно бесспорно одно - исключение из
участия в отталкивании (или по крайней мере ограничение этого
участия) стопы оказывает определенное влияние на развитие уси-
лий при отталкивании. При этом надо принять во внимание, что
увеличение максимального показателя усилия не обязательно гово-
рит о более эффективном отталкивании.
Установлено, что у гребцов при выпрямлении ног сила оказа-
лась меньше на 30 - 50% при упоре пятками по сравнению с упо-
ром носками.
Следовательно, выход на носки при отталкивании оказывает
стимулирующее влияние на сокращение мышц, разгибающих ко-
ленный и тазобедренный суставы и, таким образом, повышает эф-
фективность отталкивания.
Также доказано исследованиями (25), что острое воздействие
большой прыжковой нагрузки оказывает отрицательное влияние на
сводчатость стопы. В конце тренировочных занятий у прыгунов и
десятиборцев индекс свода стопы уменьшается, причем это умень-
шение в большей степени выражено на толчковой ноге. После вос-
становительных мероприятий стопа возвращается к норме. Но если
нагрузки оказываются чрезмерными, а главное, длительными и с
недостаточными периодами отдыха, восстановления полноценного
не происходит. В исключительных случаях могут произойти пато-
логические изменения в виде клинически выраженного плоскосто-
пия.
Следует отметить, что среди спортсменов с уплощенной стопой
очень многие обладают хорошей прыгучестью. Сопоставление ре-
зультатов в прыжках с антропометрическими данными спортсме-
нов показало, что хорошей прыгучести чаще сопутствует уплощен-
ная стопа, а не высоко сводчатая. В то же время отсутствуют какие-
182

лиоо научные подтверждения о том, что уплощенный тип стопы
имеет какие-то биомеханические преимущества перед нормальной.
Маховые движения при отталкивании в прыжках
Задача прыгуна при отталкивании состоит в том, чтобы при-
дать своему телу наибольшую скорость. В конечном итоге важно,
чтобы наибольшая скорость была сообщена ОЦТ тела. Этой цели
можно достичь наилучшим образом, если во время толчка разные
части тела будут двигаться с наибольшими скоростями. Поэтому
свободные конечности - руки и маховая нога - разгоняются значи-
тельно сильнее остальных частей тела. В момент отрыва от опоры
произойдет перераспределение скоростей, и все части тела начнут
двигаться с одинаковой скоростью (если в полете не выполняются
никакие движения). Но до этого, во время толчка, чем с большей
скоростью будут двигаться руки или маховая нога, тем больше бу-
дет их удельный вес в общей высоте подъема тела после отталки-
вания.
По мнению специалистов (6 ,8, 14, 15) маховые движения пры-
гуна в сочетании с толчком должны быть произведены возможно
быстрее и почти с мгновенным торможением их к моменту оконча-
ния толчка. Значит, «отталкивающее звено» (толчковая нога) и
«маховые звенья» (руки и маховая нога) как управляющие двига-
тельные действия выполняют одновременно.
Эффективность маховых движений следует рассматривать так-
же с позиции проявления быстроты. Ведь существуют пределы
проявления быстроты движений, особенно маховых. Трудность за-
ключается в том, что положительное ускорение не может созда-
ваться на всем пути возможного движения. К конечному положе-
нию маха движение должно быть остановлено. Если этого не сде-
лать неизбежны травматические повреждения. Тормозные меха-
низмы входят составной частью в навык отталкивания и включают-
ся, как правило, автоматически. Попытки увеличить скорость раз-
гона маховых движений могут остаться безуспешными, если не уд-
линить путь разгона, а это можно осуществить за счет тормозного
пути. Сократить тормозной путь возможно, если увеличить мощ-
ность тормозных механизмов. Практически это означает необходи-
мость повышения скоростно-силовых возможностей не только тех
групп мышц, которые производят разгон маховых конечностей, но
183

и тех групп мышц, с помощью которых производится остановка
маха.
Реальные и альтернативные (фантастические) теории
по увеличению результативности в прыжках в длину с разбега
С целью изучения реальных условий для увеличения мировых
рекордов в прыжках в длину с разбега нами (Е.А. Масловский, В.Б.
Попов) была изучена биомеханическая структура отталкивания
свыше 1000 спортсменов различной квалификации (от новичков до
рекордсменов мира). Учитывались также данные по электрической
активности в формате пяти мышц: камбаловидной, двуглавой, ши-
роких латеральной и медиальной бедра (опорной ноги), натягивате-
ля широкой фасции бедра (маховой ноги).
Анализ динамической структуры движений осуществлялся по
семи точкам на годографе (рис. 27), которые соответствуют опре-
деленным положениям прыгуна.
WO* ПОФ ZOO* ISO* I
-X | • * • ■
Условные обозначения:
w_ - скорость раэбегл
wQ - скорость вылета
^ - угол вылета
^5 - угол наибольшего сгибания ноги
1,2 - углы постановки и отталкивания
3, 4 - углы между бедрами при постановке
и отталкивании
Т - время толчка
Рис. 27. Годограф давления при отталкивании
Участок от 0 до точки 2 характеризует величину и направление
ударных сил при постановке ноги (продолжительность 20 мс), уча-
сток от точки 2 до точки 5 - величину усилий при амортизации (40
мс), участок от точки 4 до точки 7 - величину усилий при разгиба-
184

нии ноги (60 мс). Участку между точками 4 и 5 соответствует наи-
большее сгибание ноги в коленном суставе.
Величина и время действия вертикальной составляющей реак-
ции опоры (У) определяет изменение направления движения тела
при отталкивании, угол вылета и высоту прыжка. Горизонтальная
составляющая (X) почти все время является отрицательной (кроме
участка в зоне точки 7), что снижает поступательную скорость
движения прыгуна. Лучшим результатам соответствуют большие
величины вертикальных усилий при отталкивании. Наиболее от-
ветственная фаза отталкивания соответствует участку от точки 4 до
точки 7. Каждому спортсмену свойственна строго определенная
динамика, выраженная в индивидуальном профиле годографа уси-
лий. Вариации участков годографа, характеризующие индивиду-
альную технику прыгуна, проявляются на фоне ясно очерченной,
более или менее общей для всех, динамики отталкивания. Чем вы-
ше квалификация прыгуна, тем меньше у него диапазон вариаций и
соответственно стабильнее общий рисунок кривой усилий.
На основании полученных данных В.Б. Поповым (24) были
разработаны модели взаимодействия спортсмена с опорой в прыж-
ках в длину с разбега. На рис. 28 в верхней части (1) представлены
биомеханические характеристики движений при отталкивании, ко-
торые использовались для формирования модели с целью совер-
шенствования технической подготовки. В нижней части (2) - схема
связей основных характеристик при повышении скорости и изме-
нения направления движения спортсмена. Изменяя значения этих
факторов, на модели возможно проследить взаимодействие основ-
ных элементов движения для формирования структуры, обеспечи-
вающей прогнозирование более высоких спортивных результатов
(вплоть до результатов, превышающих девятиметровую отметку).
Так, основным фактором является повышение скорости раз-
бега. В этих новых условиях увеличивается угол постановки ноги,
сокращается амплитуда амортизации и время толчка. При этом по-
вышается давление на дорожку и изменяется направление действия
силы. Увеличение давления при постановке ноги на опору (угол ра-
вен или менее 90°.) приводит к росту начальной скорости вылета и
снижению угла. О направлении силы отталкивания можно косвенно
судить по углу толчка. Сплошная линия на рисунке обозначает по-
ложительную связь, пунктирная - отрицательную; при действии
силы под углом больше 90°. знак связи меняется.

Рис. 28. Система связей основных характеристик элементов
движений при отталкивании:
1 - V1 - скорость движения; 2 - П2 - угол постановки ноги; 3 - А
- амплитуда амортизации в коленном суставе; 4 - Р - угол дейст-
вия силы F3; 5 - F3 - сила давления на дорожку; 6 - Т6 - время от-
талкивания; 7 - О7 - угол отталкивания; 8 - а8 - угол вылета ЦТ
тела; 9 - 709 - скорость вылета ЦТ тела; 10 — S10 — дальность поле-
та, спортивный результат в прыжках.
Для обеспечения оптимального изменения направления дви-
жения спортсмена при отталкивании необходимо увеличить силу
давления (25) и направить ее под углом больше 90°. Это условие
требует раннего начала толчка и большее время. При этом увеличе-
ние угла вылета отрицательно влияет на начальную скорость в свя-
зи с меньшим углом постановки ноги.
Приводим альтернативную (фантастическую) модель прыжка в
длину с разбега - за десять метров.
Данная модель разработана известным специалистом теорети-
ческой механики, заслуженным деятелем науки Республики Бела-
русь, профессором, доктором технических наук, академиком Меж-
дународной и Белорусской инженерных академий P.M. Игнатище-
вым(14, 15).
Анализ полетной фазы прыжка спортсмена
186

Формула для вычисления длины прыжка спортсмена:
v
g
Vy +^Vy2 +2*(yB+yD)*g\ + {r + /" -/)
(28)
Входящие в нее величины пояснены рисунком 29:
А - точка, от которой отсчитывается длина прыжка спортсме-
на; В - положение ОЦТ в начальный момент полетной фазы; D -
точка, в которой находится ОЦТ спортсмена в момент касания его
ногами песчаной подушки; Е - начало углубления в песчаной по-
душке (вторая точка отрезка, по которому судьи оценивают длину
прыжка спортсмена); Yb = 0,8 - 1,0 метра; Y1 = 0,3 - 0,5 метра -
расстояния от поверхности беговой дорожки до ОЦТ спортсмена в
начале и конце полетной фазы; Vx и Vy - горизонтальная и верти-
кальная составляющие скорости ОЦТ; G - вес спортсмена; D1 -
точка системы отсчета XY, в которой находился бы ОЦТ при от-
сутствии сопротивления воздуха, а траекторией полета являлась бы
линия BD1; L - длина полета ОЦТ при отсутствии аэродинамиче-
ских потерь; L' - аэродинамические потери в длине прыжка спорт-
смена. В зависимости от скорости и направления ветра равны 25 -
45 см. Разреженность атмосферы снижает плотность воздуха (на
25% в Мехико, где был установлен феноменальный мировой ре-
корд Б.Бимоном - 8м.90 см) - поэтому потери в длине прыжка, но
всего на несколько сантиметров.
Е X
Рис. 29. К формуле для вычисления длины прыжка спортсмена
187

Влияние на длину прыжка ускорения свободного падения g
еще меньшее - в Мехико оно добавило Бимону всего 1,6 см.
L11 и L111 - стартовая и финишная составляющие длины
прыжка спортсмена. При хорошей технике прыжка равны пример-
но по 50 сантиметров.
Пока LI, Lll, L111 и g - не те факторы, на использование ко-
торых для увеличения длин прыжков следует тратить время, усилия
и средства.
Отображающие формулу (28) графики представлены на рисун-
ке 30.
Из них видно: если бы удалось найти пути увеличения Vy !
Такие пути есть!
Анализ толчковой фазы прыжка спортсмена
tl и Х2 - моменты времени, соответствующие началу (рис. 31) и
концу (риск 32) толчковой фазы прыгуна.
t = tl-t2 (29)
время толчка; его длительность от 0,11 до 0,14 секунд;
для числовых оценок принимаем t = 0,12 с.
Не останавливаясь на тривиальном, поясним лишь позиции 5 -
7.
5 - масса тазовой части тела (подвздошные кости с прилегаю-
щими к ним сухожилиями, ягодичными мышцами, артериями, ве-
нами и другими частями тела).
6 - масса грудных мышц, передних частей ребер, внутренних
органов.
В спортивной литературе используется термин «общий центр
тяжести». В теоретической механике применительно к случаям, по-
добным рассматриваемому, обычно применяют термин «центр
масс». Это одна точка. На рисунке 33 обозначена буквой С.
m - масса прыгуна. Массы его частей обозначены той же бук-
вой, с индексами. По определению:
m = ml+m2 + ...+mll+ ml2 (30)
Ордината центра масс прыгуна Y - величина, подчиненная ус-
ловию:
188

Y*m = Yl *ml+Y2*m2+... + Yll * Y12 * ml2 (31)
В конце и начале толчка:
Y*m = Yl" *ml+Y2/l *m2+... +Y11" * Y12" * ml2 (32)
Y * m = Yl' * ml + Y2' * m2 + ... + Yll'*mn * Y12' * ml2. (33)
Из (32) отняв (33) и разделив на (31), получаем приращение
модуля вертикальной составляющей скорости ОЦТ за время толч-
ка:
Y*m = Yl *ml+Y2*m2+...+Yll *Y12*ml2 (34)
по P.M. Игнатищеву
Рис. Начало толчковой фазы
Отношение масс отдельных материальных точек рассматри-
ваемой двенадцатимассовой модели прыгуна ко всей его массе обо-
значаем буквой и-
ul - u2, ... и т.д. ul 1, ul2. Тогда (34) предстает в форме:
Y = Y! • /i2+Y2-u2+...+Y11 ■ JIH1+Y12- /i12 (35)
189

Ясно, что:
^1+iU2+-+i"ll+^12=1 (36)
Имеются различные рекомендации числовых значений ul, u2
...ull,ul2-no Фишеру, Бернштейну, Зациорскому с Селуяновым
и другим (11, 12).
Усредненные их оценки:
//, = /л4 = 0,07; М2=Из= ОД 2; /i5 = 11 п?.
H6=ju7= 0616; д, = °607; ^9 =^o=^i= А^2 = °>03-
Рис. 31. Конец толчковой фазы
При решении конкретных индивидуальных задач следует иметь
в виду, что каждая из ul ... ul2 - варьируемая в определенных рам-
ках величина. Имеются методы, например, радиоизотопный, позво-
ляющие опытным путем устанавливать значения этих величин (12).
Понятно, что с целью увеличения длины прыжка соответствующи-
ми тренировками, каждая из этих относительных масс может быть
приближена к левой либо правой границе диапазона возможного
своего изменения.
В рамках данного обозрения прикидочно-показательный анализ
дан с использованием усредненных оценок относительных масс ма-
190

териальных точек.
Перечислим первоочередные резервы по увеличению прираще-
ния вертикальной составляющей скорости ОЦТ спортсмена в фазе
толчка.
Первый резерв - уменьшение ординаты YE на величину е.
Полагаем, что тренировками YE удалось уменьшить на вели-
чину е = 7см.
Второй резерв - увеличение хода по координате g (на величину
g).
Разница (gmax - gmin) для не спортсмена при поднятых руках
равна десяти сантиметрам. Анализ кинограмм прыгунов показыва-
ет, что в конце толчковой фазы их руки не подняты, т.е. на коорди-
нате g можно добавить не менее 6 сантиметров. Для прикидочной
числовой оценки принимаем g =6 см.
Третий резерв - «выпрямление позвоночника», т.е. изменение
во время толчка угла g £ от максимума до нуля.
Резерв «выпрямление позвоночника» поднимает точки 6, 7 и F
на высоту
Lx(l - cos £), например точку F поднимает на высоту OFx(l -
cos £).
Для прикидочного анализа принимаем, что (1 - cos £ = 0,14, т.е.
принимаем, что в начале толчка £ = 30° ... 32°.
Четвертый резерв - более высокое поднятие голени маховой
ноги на величину Y по отношению к точке Е.
Из кинограмм прыжков современных великих спортсменов
видно, что они этого не делают.
Полагаем, что целенаправленными тренировками удалось
обеспечить Y = 30 см.
Пятый резерв - поднятие рук, плеч - на величину Y, предпле-
чий - на р (по отношению к точке F).
Из кинограмм прыжков современных великих спортсменов
видно, что они этого не делают.
Анализ существующей техники прыжка показывает: можно
принять 7=10 см, р = 30 см.
Учитывая пять перечисленных резервов увеличения длины
прыжка спортсмена, численно оценим получающуюся добавку к
модулю вертикальной составляющей ОЦТ прыгуна (Y+).
Голень толчковой ноги влияет на 7+ в направлении ее увели-
чения, но относительно мала и на первом этапе ею пренебрегаем.

Бедра дают приращения:
Y2+ = Y3+ = 0,07/0,12 = 0,58 м/с (38)
Для голени маховой ноги:
Y+4 = Y3+ = 0,07+ 0,30/0,12 = 3,0 м/с (39)
Аналогично вычисляем для других частей тел:
Y+5 = 0,07/0,12 = 0,58 м/с (40)
Y+6 = 0,07+ 0,15 • 0,14/0,12 = 0,76 м/с (41)
Примечание. ОД 5 -длина отрезка между точками 0 и 6.
Y+7 = 0,07+ 0,06 + 0,30 • 0,14/0,12 = 1,2 м/с (42)
Примечание. 0,30 - это длина отрезка между точками Н и 7.
Y+8 = 0,07+ 0,06 + 0,50 • 0,14/0,12 = 1,67 м/с (43)
Примечание. 0,50 - это длина отрезка между точками Н и F.
Учет уменьшения угла £ в процессе толчка даст увеличение
Y+8, но так как это не является главным, данный резерв пока не
учитываем:
Y+9 = Y+10 = 0,07+ 0,06 + 0,50 • 0,14 + 0,10/0,12 = 2,5 м/с (44)
Y+n = Y+12 = 0,07+ 0,06 + 0,50 • 0,14 + 0,30/0,12 = 4,1 м/с (45)
Из формул (35 - 45) получаем:
Y+ = Y+1 w Y+2 • ai2+ ... + Y+n + //n+Y+12 • Ml2 =(0,58x0,12) • 2 +
3,0x0,07 +0,58x0,11 + 0,76x0,16 + 1,2x0,16 + 1,67x0,07 + (2,5x0,03)
x2 + (4,lx0,03)x2= 1,24 м/с
Таким образом, скорость ОЦТ спортсмена в начальной полет-
ной фазы:
Vy = Y0 + YTP + Y+ (46)
где Yo - составляющая этой скорости в начале толчковой фазы;
YTP - приращение вертикальной составляющей скорости ОЦТ за
время толчка при использовании традиционной техники: Y+ - до-
192

бавка к вертикальной составляющей скорости ОЦТ, получающаяся
от перехода спортсмена на новую технику прыжка.
Примечание. При прикидочно-числовой оценке приращения вертикаль-
ной составляющей скорости ОЦТ спортсмена в фазе толчка было учтено 5
основных резервов, но рассматривались не какие-то уникальные случаи, а то,
что доступно квалифицированным спортсменам (примерно, первый разряд).
Ясно, что при индивидуальной работе многие числовые характеристики бу-
дут определяться опытным путем.
Анализ завершаем тремя акцентами.
1. Входить в толчковую фазу прыжка следует с положительным
значением Y0, т.е. предтолчковое движение прыгуна должно быть
таким, чтобы в момент соприкосновения стопы толчковой ноги с
планкой траектория ОЦТ не оказывалась нисходящей. Иначе: целе-
сообразно иметь траекторию, подобную той, которую имеет на
длине примерно 12 метров атлет, начинающий бег с низкого старта;
2. Мышечный двигатель стопы толчковой ноги должен вклю-
чаться лишь в тот момент времени (на промежутке 0 .. 0,12 секунд),
когда ось голени этой же ноги окажется перпендикулярно дорожке.
В противном случае полетная фаза может начинаться преждевре-
менно (при неполной отработке верхних мышечных двигателей);
3. Новая техника прыжка не должна существенно снижать го-
ризонтальную составляющую скорости спортсмена.
Механические характеристики рекордного (890 см) прыжка
Бимона:
Горизонтальная и вертикальная составляющие скорости его
ОЦТ в начале полетной фазы:
Vx = 8,77 м/с; Vy = Yo + YTP = 3,9 м/с;
Ординаты ОЦТ в начале и конце полетной фазы:
Ув = 1,0 м;Уа = 0,4 м.
Эти данные позволяют определить длину полета ОЦТ Бимона
без учета аэродинамических потерь:
v
g
9,8
Vy+yjVy2+2*{yB-yD)*g
3,9 + V3,92+2*(l,0-0,4)*9,8
= 8J4jh
193

L -2100... 2400 мм
1-- П00...1300лш
»*5 ■ =*i
Рис.32. Прыжок в длину с двухшаговой техникой отталкивания
Из кинограммы прыжка видно: 1Ш~Г м и L оказывает равной
зафиксированным судьями 890 сантиметрам, если 1= 0,3 м. Полу-
ченное значение 1= 0,3 попадает в диапазон, которым оценивается
аэродинамические потери (25...45 сантиметров), что свидетельст-
вует о корректности формулы (28), т.е. она доверительна.
Оценим, на какую длину L прыгнул бы Бимон, если бы верти-
кальная составляющая скорости у него была равной 5.14 м/с, т.е.
если бы к показанным им 3,9 м/с он добавил 1, 24 м/с, о которых
велась речь в разделе 5:
L = — *5,14 + V5,142+2*(l,0-0,4)*9,8 + (0,5 +0,5-0,3) = 10,8 М.
Примечание. По физической подготовленности, как легкоатлета в целом,
Бимон не являлся уникальным спортсменом. Лучшее показанное им время в
беге на 100 метров 10, 5 с, т.е. в этом виде легкоатлетической программы он
далек был от именитого своего конкурента в рекордных прыжках в длину
Карла Льюиса (9, 79 с). Лучший результат в прыжках в высоту у Бимона
также был всего 205 сантиметров.
Важнейшим влияющим на длину прыжка механическим факто-
ром является скорость бега. Констатируем факт, что уже с 1980 го-
да многие спортсмены (естественно, экстра-класса) в беге на 100 м
выходят из 10 с.
Если бы Бимон горизонтальную составляющую скорости в на-
чале толчка имел не 8, 77 м/с и использовал рассматриваемый ре-
зерв 1, 24 м/с. в вертикальной скорости, длина его прыжка была бы
равна:
94
L = — *
9,8
5,14 + V5,142+2*(l,0-0,4)*9,8]+ (0,5 + 0,5 - 0,3) = 11,3 М.
194

Результат статистического анализа (проведен по накопив-
шимся данным современных олимпиад - от II до XXVIII): техника
прыжка в длину, по сравнению с бегом на 100 метров, далека от со-
вершенства - есть смысл направить поиск на выявление не учиты-
ваемых при прыжках факторов.
Результат исторического анализа: то, что дошло до наших
дней (изображение на амфорах, блюдах, киликах; надписи на па-
мятных столбах в честь победителей) свидетельствует, что совре-
менная техника прыжка далека от той, которую использовали атле-
ты на Древних олимпийских играх - без гантелей (=гири^альтеры)
их прыжки были на уровне 11 метров.
Результат механико-математического анализа: прыжки бу-
дут на пару метров дальше мирового рекорда. Теоретические пред-
сказания хорошо согласуются с опытами на механическом прыгуне.
Рекомендуемая техника отталкивания представлена на рис. 34.
Техника находится в согласии с существующими правилами
соревнований. 0 - потолок -плоскость, которой касается макушка
спортсмена, прыгающего традиционным способом; 1 - верхний
барьер (используется на тренировках - из пенопласта; на соревно-
ваниях его нет); h - ныряние - (глубина ныряния); 2 - траектория
тазового шарнира; 3 - траектория общего центра масс спортсмена;
4.. .7 - вектор - толчок (сила, ньютоны); 4 - начало отталкивания -
левая нога; до модуль вектор - толчка меньше веса спортсмена;
при - спортсмен должен стараться иметь как можно большие его
значения; 5 - вектор отталкивания левой ноги спортсмена в момент
подключения правой ноги с вектор - толчком 6 ( в момент времени
когда ); при спортсмен должен стараться иметь как можно боль-
шие значения этого вектор - толчка; 7 - направление вектор -
толчка правой ноги перед началом полетной фазы (модуль падает
до нуля); f - возвышение (возвышение центра масс над тазовым
шарниром в конце толчка); атлет должен стремиться иметь как
можно большее значение этой величины.
Контрольные вопросы
1. Возможная высота и длина прыжков некоторых животных и
человека (по Р.Александеру).
2. Общие динамические основы скоростно-силовых («взрыв-
ных») движений.
195

3. Распрямление ног как главная часть отталкивания.
4. Биомеханизмы участия стопы в отталкивании.
5. Биомеханизмы маховых движений при отталкивании в
прыжках.
6. Годографический подход к анализу динамической структу-
ры движений (вертикальная и горизонтальная составляющие толч-
ка).
7. Как изменяются характеристики взаимодействия с опорой в
прыжках в длину в связи с повышением скорости разбега?
8. Система связей основных характеристик движений при от-
талкивании в прыжках в длину (по В.Б. Попову).
9. Особенности выполнения начала толчковой фазы при аль-
тернативных (фантастических) прыжках (по Р.М .Игнатищеву).
10.Особенности выполнения конца толчковой фазы при аль-
тернативных (фантастических) прыжках (по P.M. Игнатищеву).
11. Биомеханизмы прыжков в длину с нетрадиционной двух-
шаговой техникой отталкивания (по P.M. Игнатищеву).
3.6. Биомеханизмы в оздоровительном плавании. Оздоро-
вительное плавание в раннем онтогенезе
Развитие плавательных функций у человека в раннем онтогене-
зе является предметом исследований большой группы ученых.
Новорожденное животное способно выдерживать значительно
более продолжительные погружения под воду, чем их родители.
Они «выныривают» из утробы матери при рождении и способны
нырять, выдерживая значительную гипоксию, что объясняется тем,
что дыхательный центр новорожденного обладает высокой устой-
чивостью к кислородному голоданию и при прекращении доступа
воздуха может совершать свою автоматическую деятельность, ко-
торая поддерживается филогенетически более старой и более при-
митивной формой обмена - анаэробным процессом расщепления
углеводов.
Для человека - новорожденного ребенка, находящегося во
взвешенном состоянии, условия более проблематичны. В то же
время, новорожденный ребенок способен выдерживать продолжи-
тельные погружения под воду значительно дольше, чем взрослый
организм, даже хорошо тренированный. Эти способности ребенок
сохраняет, если он не подвергается гравитационным перегрузкам и
196

тренируется к гипоксии.
Об исключительных способностях младенца после рождения к
нахождению в водной среде подтверждает история древних циви-
лизаций. В их времена погружению новорожденного организма в
воду придавали особое значение, как возвышению его на новую
ступень развития. Однако не символическое трехразовое погруже-
ние, которое является уже отражением некогда высокого культур-
ного достижения древних цивилизаций, а систематические трени-
ровочные погружения и гипоксические нагрузки в воде поднимают
организм все выше и выше в его функциональных возможностях.
Следовательно, только вода является средой, в которой новорож-
денный, подвергаясь систематическим гипоксическим состояниям,
может развивать свои плавательные высокоэффективные движения.
В случае же его рождения в гравитационную среду организм вы-
нужден срочно перестраиваться к тяжелым условиям существова-
ния и деградация его плавательных способностей неизбежна. Если
же ребенок рождается и содержится во взвешенном состоянии, что
менее для него травматично, предоставляет ему возможность выра-
ботать плавательные движения. Они внешне похожи на брассовые
движения пловца, но которые, будучи основаны на более древнем
филогенетическом механизме, более совершенны, автоматичны.
Благодаря этому ребенок в возрасте несколько месяцев в состоянии
поддерживать очень высокий темп движений на протяжении дли-
тельного времени с кратковременными паузами, что для взрослого
организма почти невозможно. Эти движения ребенок совершает со-
вершенно естественно, без видимого напряжения. В редких случаях
плавательные брассовые движения сохраняются у детей в возрасте
5-6 месяцев, несмотря на гравитационные условия. Такие дети хо-
рошо и быстро перемещаются в воде, когда им одевают дыхатель-
ное приспособление, позволяющее им находиться с погруженным в
воду лицом. Однако выдерживать даже кратковременную гипоксию
они не в состоянии, и их сохранившийся плавательный двигатель-
ный механизм не может быть реализован.
В последние годы у нас и за рубежом все больший размах при-
обретает изучение плавательных способностей грудных детей и но-
ворожденных. Накоплен определенный практикум в развитии пла-
вательных рефлексов новорожденных детей первых месяцев жизни,
к которым был применен метод локальной декомпрессии в послед-
ние месяцы внутриутробного развития.
197

Работа, которую ребенок осуществил в возрасте 3 месяцев,
приседая, преодолевая свой собственный вес, во много раз превос-
ходит усилия, необходимые ему при преодолении сопротивления
воды. Известно, что некоторые дети, неожиданно для себя и для
родителей оказавшись с головкой под водой, часто довольно легко
на это реагируют, задерживая дыхание. Однако, начинающаяся ги-
поксия вызывает рефлекторные движения нижних конечностей, ко-
торые являются эффективными в смысле перемещения ребенка в
воде. Кинограмма движений ребенка в воде очень близка по своим
характеристикам движениям брассиста высокой квалификации. С
дыхательным приспособлением, позволяющим ребенку находиться
с погруженным в воду лицом, при понижении температуры воды
эффективность и темп движений ребенка возрастают, он начинает
перемещаться в воде со значительной скоростью.
Можно утверждать, что движения детей, подвергнутых локаль-
ной декомпрессии во внутриутробном периоде, значительно более
совершенны и формируются намного раньше, чем у детей, не под-
вергавшихся локальной декомпрессии во внутриутробном периоде.
Проявление плавательных рефлексов является одним из показате-
лей, по которым можно судить об общем физическом и психиче-
ском развитии организма ребенка. Так, ребенок, который опирается
животом о дно ванны, находясь с поднятой головой над поверхно-
стью воды, совершает движения, адекватные движениям плывуще-
го брассиста.
Одной из важнейших адаптационных возможностей к водной
среде являются значительно менее выраженные энергетические
траты во взвешенном состоянии новорожденного организма по
сравнению с организмом, который уже некоторое время адаптиро-
вался к тяжелым гравитационным условиям. Впервые этот факт
был открыт Дж. Баркрофтом. Именно эти способности являются
исключительно важными, так как они лежат в основе способности
новорожденного находиться под водой длительное время. Учиты-
вая эти закономерности, можно с большой долей уверенности ут-
верждать о реальной перспективе подготовки большого резерва вы-
сококлассных пловцов.
Ребенок, который с периода новорожденности питался во
взвешенном состоянии, мог совершенно свободно определить, в
какой стороне ванны-бассейна находится та или иная пища. Он со-
вершенно свободно ориентировался в темноте. Находясь под водой,
198

он мог отличить близких ему людей от посторонних. Не случайно,
что человек сравнительно недавно с огромным трудом стал пере-
мещать новорожденных травмированных детей во взвешенную
среду, хотя научные данные свидетельствуют об обратном - грави-
тационная среда губительна для ослабленных, функционально не-
зрелых новорожденных.
Предпосылкой больших успехов в плавательном спорте может
явиться раннее, еще с периода новорожденности, приобщение ре-
бенка к воде, которая раскрывает весь комплекс плавательных,
древних, филогенетически заложенных механизмов. Этот путь
приобретает смысловую окраску. В том случае, когда организм от
момента рождения находится во взвешенном состоянии, он облада-
ет большим жизненным и энергетическим потенциалом, который
может быть использован для продолжительного пребывания под
водой. У него остаются большие резервы, которые используются
для двигательных функций, для развития плавательных рефлексов.
Он может реализовать свои плавательные функции, которые были
заложены на этой стадии онтогенеза. В гравитационной среде это
совершенно невозможно. Непрерывное нахождение новорожденно-
го в гравитационной среде является часто причиной вторичной ги-
поксии и асфиксии. Взвешенное состояние предоставляет новорож-
денным возможность на длительный период времени задерживать
дыхание, так как потребление кислорода всеми тканями организма
снижено в жидкостной среде.
Это гипоксическое состояние стимулирует двигательную сферу
организма, именно - плавательные рефлексы, которые свойственны
этой стадии онтогенеза. Как только организм извлекается из взве-
шенного состояния, так сразу же он начинает адекватно отвечать на
гравитационные перегрузки, его метаболизм срочно перестраивает-
ся, его энерговооруженности едва хватает для выживания, все энер-
горесурсы исчерпаны. Для организма на этой стадии развития зна-
чительно легче передвигаться в жидкости на многие километры,
чем это же время пролежать «в покое» под гравитационным прес-
сом. Однако в гравитации не может быть покоя, так как организм
находится в состоянии непрерывной напряженности, непрерывного
сопротивления против деформирующих, сдавливающих (сосуды,
ткани, органы, мозг) сил гравитации. Ярким примером тому являет-
ся деформация -сплющивание новорожденного трупа новорожден-
ного, когда его достали из спирта.
199

Способность новорожденного отвечать целым рядом сложней-
ших приспособительных реакций на прекращение поступления ки-
слорода в кровь очень быстро утрачивается, когда плод переходит
из водной среды в гравитационные условия. Поэтому, если не пре-
доставить вовремя новорожденному водную среду, то тем самым
мы подавляем его потенциальные плавательные способности. В пе-
диатрии взвешенное состояние помогает не только избежать трав-
мирования и перегрузок на организм, но и сделать более постепен-
ным, легким и безболезненным переход организма из внутриутроб-
ного взвешенного состояния во внеутробное тоже взвешенное со-
стояние. Оздоровительный эффект выражается не только улучше-
нием здоровья, но самим нахождением в водной среде. Так, напри-
мер, погружения животных в воду в высшей степени стимулируют
не только их физическое созревание, но и способствуют увеличе-
нию продолжительности их жизни. Опыты с детенышами непла-
вающих животных показали их очень быструю адаптацию к водной
среде и наличие способностей к плаванию, чего нельзя было до-
биться со взрослыми особями. На будущую перспективу мы обяза-
ны проводить эти параллели.
Относительно человека показано, что возможности проявления
плавательных движений угасают в том случае, если возраст ново-
рожденного превышает 10 дней. Если же младенцев с самого ран-
него детства помещали в водную среду, они не только уверенно
плавали, но и на несколько месяцев раньше обычных детей могли
сидеть, стоять и ходить. С другой стороны, водная среда способст-
вует стимулированию процесса развертывания генетической про-
граммы человека. Он своеобразная опорная конструкция (по И.Б.
Чарковскому) для стимулируемых функциональных приращений. В
этих случаях недостающие морфологические предпосылки для вы-
полнения тех движений, которые еще не могут быть выполнены в
данном возрасте, как бы компенсируются поддержкой искусствен-
но организованных воздействий. Движения, трудно выполняемые
во внешней гравитационной среде, в водной среде получают «энер-
госиловые добавки» и становятся не только биомеханически целе-
сообразными, но и эффективными в своих энергозатратах. Поэтому
эти движения абсолютно посильны для ребенка и могут осваивать-
ся в чрезвычайно широких объемах.
200

Оздоровительное плавание для молодежи,
среднего и пожилого возраста
Известно, что пребывание человека в водной среде вызывает
изменение терморегуляторных процессов, способствует закалива-
нию организма. Вследствие повышенной теплоотдачи в воде акти-
визируется обмен веществ в организме, в несколько раз больше
расходуется энергия. Все это в комплексе способствует достиже-
нию оптимального веса тела, оптимального соотношения в нем
мышечной и жировой тканей. Вода оказывает стимулирующее, ук-
репляющее воздействие на центральную нервную систему, стиму-
лирует развитие дыхательных мышц, подвижность грудной клетки.
Взвешенное состояние тела в воде разгружает опорно-
двигательный аппарат от статической нагрузки (биомеханически не
целесообразной в водной среде) и способствует правильному про-
цессу физического формирования человека. Создаются условия для
коррегирования нарушений осанки, для восстановления двигатель-
ных функций, утраченных вследствие травмы и для предупрежде-
ния их последствий. Горизонтальное положение тела при выполне-
нии плавательных движений, давление воды на подкожное веноз-
ное русло, глубокое диафрагмальное дыхание и взвешенное тело
содействуют притоку крови к сердцу, что в целом существенно об-
легчает его работу. Поэтому плавательные упражнения при соот-
ветствующей дозировке допустимы для лиц с ослабленным серд-
цем и могут использоваться как одно из средств укрепления и раз-
вития сердечно-сосудистой системы.
Таким образом, широкий диапазон воздействия плавания дела-
ет его эффективным средством разностороннего физического раз-
вития и совершенствования организма человека, а также средством
оздоровления и даже лечения.
Для массового обучения рекомендуется обучать способам пла-
вания - кроль на груди и на спине. Так называемые облегченные
способы плавания, такие, как кроль без выноса рук, брасс на спине,
брасс без выдоха в воду и другие при массовом обучении не при-
меняются, поскольку движения с укороченной амплитудой, харак-
терные для этих способов, существенно отличаются от техники
движений в спортивном плавании. Но целесообразность использо-
вания их для лиц среднего и пожилого возраста, а также для вос-
становления двигательных функций организма после травмы, не-
201

сомненна.
Один из облегченных способов плавания, который целесооб-
разно использовать - это «кроль без выноса рук». Техника движе-
ний данного способа представляет собой следующие движения:
вдох и выдох осуществляется без погружения головы в воду, голова
приподнята над водой, руки выполняют попеременные гребковые
движения спереди - назад (до линии таза) и выводятся в исходное
положение. Ноги выполняют движения, как и в кроле на груди -
попеременные движения сверху - вниз - назад. Соотношение дви-
жений может быть различным, но в основном 2-х или 4-х ударное.
Например, в 2-х ударном кроле на гребок одной руки выполняется
одно движение противоположной ноги.
При изучении техники плавания следует основное внимание
уделять постановке горизонтального, обтекаемого положения тела.
Одновременно с этим проводится изучение и совершенствование
техники движений ног. Обычно самые грубые ошибки новичков
связаны с нарушением горизонтального положения тела при плава-
нии, ритмичных движений ногами и дыхания. Эти недостатки, зна-
чительно искажающие технику плавания и являющиеся препятст-
вием для выполнения эффективных гребков руками, необходимо
устранять в первую очередь.
Большинство людей плавучие. Меньшая часть людей не плаву-
чие. Поэтому плавучесть и движущие усилия в воде определяют
способность быстро продвигаться в водной среде. Определенное
значение имеет плотность человеческого тела и процент веса,
сформированного костным аппаратом. Кости и мышечные ткани
более плотные, чем другие ткани тела (в том числе, жир и внутрен-
ности). В среднем, мужчины имеют более высокий процент мы-
шечной ткани, чем женщины. Следовательно, женщины более пла-
вучие. Дети более плавучие, чем взрослые.
Архитектура тела определяет расположение общего центра тя-
жести.
В плавании есть двигатель ускорения силы и тормозящие силы.
Биомеханизмы в плавании - это ударные и загребающие движения.
Отметим факт сопротивления поверхности тела (трения) и сопро-
тивление водоворота, вызванного ударным или загребающим дви-
жением. В попытке, чтобы улучшить плавательную скорость, необ-
ходимо использовать умения, которые бы привели к тем изменени-
ям, которые увеличили бы мощность двигателя сил ускорения и
202

уменьшили действие тормозящих сил. Это может быть выполнено в
формате биомеханически целесообразных позиций тела, сопутст-
вующих биомеханизмам основных технических действий и их эле-
ментов, а также ударным движениям с достаточными усилиями.
Правильная позиция тела в воде имеет большое влияние на со-
противление воды при движении вперед. Тело должно держаться
почти параллельно на водной поверхности: положение лежа обес-
печивает меньшее сопротивление, особенно той части тела, которая
погружена в воду. Сопротивление возрастает в результате трения:
при очень медленном плавании (0.5 метров в секунду), сопротивле-
ние больше, чем при более высоких скоростях (1.5 метра в секун-
ду), поскольку при медленном скоростном режиме горизонтальная
составляющая усилия менее выражена и подвержена негативным
вертикальным колебаниям тела в воде.
Неправильные методы постановки ритмики ударов при мед-
ленном плавании (из удара в удар) могут повысить фактор сопро-
тивления в водной среде.
Биомеханически нецелесообразные фиксированные перемеще-
ния тела вниз увеличивают действия тормозящих сил. Следова-
тельно, вертикальное движение тела должно быть минимальным.
Другими словами, тело должно перемещаться гладко по прямой
линии. Усилие инерции может быть другим источником сопротив-
ления, если устойчивый темп не поддержан. Изменения в скорости
(ее падение) в сантиметрах существенно повышали сопротивление
в течение ускорения.
Другой важный источник сопротивления - внутреннее сопро-
тивление мускула, проистекающее от невозможности умения во
время расслабить работающие мышцы, которые более способны
обеспечить свободный стиль плавания. Из-за излишней напряжен-
ности плавательных движений мускулы антагонистов не ослабева-
ют достаточно, чтобы вызывать свободный стиль перемещения в
воде.
Дополнительные силы, которые осуществляются посредством
воды, должны быть направлены таким образом, чтобы они работа-
ли на горизонтальное перемещение, а не на вертикальное. Пловец
должен искать максимум захвата рукой массы воды. Не должно
быть «поглаживания» о воду, и ритм перемещений «счетчика» ко-
личества движений рук и ног (принцип доведения до высшей мото-
рики) должен обеспечить работу «двигателя сил» на высоком уров-
203

не в течение движущей фазы. По возможности необходимо исполь-
зовать большую поверхность захвата воды и рычаг (рука), что
должно способствовать выталкиванию против воды. Тем не менее,
приложения сил не должны быть слишком большими, так как они
не эффективны с точки зрения формирования потенциальной энер-
гии. В оздоровительном плавании необходимо регулировать темп
для каждого пловца, который наиболее ему подходит.
Чтобы уменьшить сопротивление воды, необходимо повернуть
лицо в сторону так далеко, чтобы не помешать ритмике дыхания в
каждом ударе секунды. Следует устранить все действия, которые
способствуют излишнему перемещению тела вверх, вниз или в сто-
рону.
Когда обеспечено усилие, приложенное в течение ранней фазы
продвижения тела вперед, то последняя фаза удара в условиях за-
медления темпа может тянуть тело вниз.
Удар кроля начинается с рычага (рука), почти полностью вы-
прямленного, и перед плечом. В момент, когда начинается переме-
щение, локоть сгибается немного, и запястье сгибается достаточно,
чтобы тянуться назад вниз против воды. Около завершения удара,
запястье стремится держать руку в проталкивающей позиции, и ло-
коть завершает выталкивающее действие.
Мыщцы должны содействуют попаданию в удар (пояс, плечо
верхний рычаг (рука) (как ротор), локоть, и запястье. Усилие долж-
но быть баллистическим по происхождению, чтобы обеспечить
мышцам кратчайший период действия.
Надо исходить из образа перемещения рыбного тела, особенно
перемещения хвоста. Хвостообразные перемещения обеспечивают
наиболее рациональное усилие, так как, рыбный хвост перемещает-
ся горизонтально.
Колено, которое имеет управляемую напряженность, изгибает-
ся в результате водного усилия.
Брюшные и ниже лежащие мышцы стабилизируют тазовый ре-
гион, а мышцы по типу ротатора обеспечивают необходимые вра-
щательные движения.
Плавание на спине - отчасти менее мощное и менее эффектив-
ное упражнение, чем плавание на груди. В плавании на спине, бо-
лее высокая пропорция движущего усилия исходит из удара (около
35 процентов среди хороших пловцов).
Принципы продвижения в воде имеют отношение к силам -
204

тем же, что установлены для кроля на груди.
Идея выталкиваться руками, действия которых противополож-
ны направлению движения - одинаково важный элемент современ-
ной техники в плавании как на спине , так и на груди. Важно
обеспечить синхронное движение мышц по схеме: удар - плечо-
пояс - локоть (по типу ротора). Руки
перемещаются по боковой дуге вниз до верхнего положения с
углом в 90°
Контрольные вопросы
1. Особенности рождения ребенка во взвешенном состоянии и
филогенетический механизм брассовых движений.
2. Формирование плавательных движений новорожденных пер-
вых месяцев жизни.
3. Метод локальной декомпрессии в последние месяцы внут-
риутробного развития.
4. Объясните феномен Дж.Баршофта.
5. Почему гипоксическое состояние стимулирует двигатель-
ную сферу организма, в частности, плавательные рефлексы.
6. Особенности энергосиловых добавок в водной среде в пла-
не формирования их биомехнической целесообразности.
7. Возможности оздоровительного плавания для молодежи,
среднего и пожилого возраста в контексте разрушения ОДА от ста-
тической нагрузки в гравитационных условиях жизнедеятельности.
8. Биомеханизмы ударных и загребающих движений в плава-
нии.
9. Биомеханизмы кроля на груди.
10. Биомеханизмы кроля на спине.
11. Биомеханизмы брассовых движений.
3.7 Биомеханизмы в теннисе
В теннисе сложным составом представлена двигательная коор-
динация. В ней имеется более 80 координационных способностей,
как например: управления, ориентации, дифференциации, приспо-
собления и перестраивания, антиципации и др. Многие из них тео-
ретически постулированы, но практического применения не полу-
чили. Все эти способности интегрированы в единой двигательной
205

системе «двигательная координация». Их значимость будет изме-
няться в зависимости от сложности движений. Главная функцио-
нальная особенность их состоит в том, что они не допускают от-
клонений от процессуальной точности и тем самым способствуют
достижению программированного результата.
Теннис является динамичной спортивной игрой, в процессе ко-
торой занимающиеся двигаются, где преобладают биомеханизмы
концентрического и эксцентрического действий. Концентрическое
сокращение мышц происходит в тех случаях, когда происходит
укорочение мышечных волокон. Примером концентрического со-
кращения мышц может служить сокращение бицепса руки в том
случае, когда выполняется упражнение со сгибанием руки в локте-
вом суставе с нагрузкой. В процессе укорочения мышцы рука при-
ближается к плечу, при этом спортивный снаряд или другой пред-
мет, создающий указанную нагрузку, поднимается по направлению
к туловищу. Концентрическое действие обычно возникает в тех
случаях, когда необходимо придать ускорение руке или ноге или
какой-нибудь части туловища.
Вид сокращения мышц, имеющий противоположный характер,
называется эксцентрическим сокращением. При нем происходит
удлинение мышечных волокон. Такой вид сокращения мышц обыч-
но происходит в тех игровых ситуациях, когда требуется срочно
замедлить движение руки, ноги или части туловища, а также для
того, чтобы помочь последнему поглотить энергию удара и сохра-
нить равновесие.
Однако не следует упускать стабилизирующую роль изометри-
ческой работы мышц. Изометрическое сокращение мышц исполь-
зуется для стабилизации суставов или для того, чтобы сохранить
определенное положение туловища на корте после выполнения
удара (статическую позу).
В связи с тем, что все три вида сокращений мышц характерны
для игры в теннис, в особенности растяжение и статическое сокра-
щение, оба данных вида сокращений должны быть отработаны и
хорошо развиты за счет использования в учебном процессе специ-
альных тренажеров.
Например, биомеханизм удара справа и подачи: большая часть
мышц переднего отдела груди и туловища служит в качестве
средств ускорения или генераторами силы. Биомеханизм мышц
спины изначально служит в качестве средств торможения движе-
206

ния тела в процессе подачи мяча и ударах справа. Примерами этих
мышц служат мышцы, определяющие вращение тела в области
пояса, а также разгибатели спины. В связи с тем, что указанные два
вида ударов (подача и удар справа) являются основными ударами,
сила которых, согласно длительным наблюдениям, определяется во
многом физическими кондициями игроков. Противоречие в дейст-
вии биомеханизмов выше приведенных приемов состоит в том, что
мышцы, отвечающие за процесс ускорения, часто бывают развиты
избыточно в ущерб мышцам, отвечающим за динамическое тормо-
жение. Такое положение ведет к мышечному дисбалансу.
В процессе выполнения удара слева наблюдается обратное со-
отношение. Мышцы, расположенные в задней части плеча и туло-
вища, действуют в качестве средства ускорения движения, в то
время как мышцы грудной области и другие мышцы, расположен-
ные в передней части туловища, изначально работают как средства
торможения на протяжении всего процесса проводки мяча на за-
ключительной стадии удара.
Другая хорошо известная закономерность игровых движений
состоит в следующем. В то время как одна из мышц или группы
мышц работает в качестве ускорителя движения, ее антагонисты, то
есть противоположные группы мышц, работают как средства тор-
можения. Пример этого может быть продемонстрирован на основе
анализа движения плеча в процессе подачи. По мере выпрямления
руки в локтевом суставе на стадии ускорения при подаче, с вклю-
чением трицепса бицепс начинает эксцентрично сокращаться для
того, чтобы включить процесс торможения с целью предотвраще-
ния травмирования локтевого сустава, а также для непрерывного
контроля того положения руки, которое устанавливается до и после
контакта ракетки с мячом. Данное парное согласованное действие
противоположных групп мышц имеет важное значение. Это необ-
ходимо учитывать в процессе тренировки мышц, отвечающих за
силовые и скоростные качества.
С позиции взаимодействия биомеханизмов, приоритетное зна-
чение в процессе подготовки игрока в теннис приобретает поддер-
жание баланса мышечных сил.
Сегодня ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что техника в
теннисе - это одна из важнейших составляющих его игровой дея-
тельности. Технику тенниса составляет широкий комплекс по раз-
ному сочетающихся между собой двигательных действий, позво-
207

ляющих наиболее успешно решать конкретные игровые задачи. Ос-
нащение занимающихся современными приемами игры - первосте-
пенная задача при ее освоении. Становится совершенно ясным, что
чем шире освоение арсенала игры и совершеннее владение игровым
навыком, тем выше двигательный потенциал занимающихся. Впол-
не очевидно, что для эффективного управления учебным процессом
по физическому воспитанию с использованием игровых средств
тенниса очень важно выявить наиболее ведущие факторы, которые
определяют его успешность. К числу таких факторов следует отне-
сти такие из них, как: разнообразие условий, в которых выполняется
тот или иной прием; свободное владение оптимальным объемом и
разнообразием приемов и их всевозможными сочетаниями; умение
применять эти приемы в игре; точность, эффективность и стабиль-
ность их выполнения под влиянием воздействия сбивающих факто-
ров; надежность выполнения приема с проявлением их высокой це-
левой, процессуальной и результирующей точности; умение управ-
лять отдельными фазами игрового навыка в широком диапазоне его
кинематической структуры, поддержание состояния сбалансирован-
ности, когда игровой навык гармонирует по большинству компонен-
тов в двигательном «потоке», способность к перепрограммированию
двигательного действия при его полной разбалансированности; уме-
ние быстро переключаться от осознанного выполнения игрового
приема или действия на автоматическое управление и наоборот;
осуществлять фильтрацию игровых приемов при принятии решений
в соответствии с игровой обстановкой; поддерживать уровень физи-
ческих качеств применительно к структуре выполняемого приема,
поддержание психофизиологического состояния вариации основно-
го двигательного механизма в допустимых пределах. Число факто-
ров при освоении игровых приемов при обучении теннису столь ве-
лико, что в учебном процессе необходимо акцентировать внимание
лишь на наиболее значимые из них.
Если совершенствование учебного процесса понимать как про-
граммирование различных сторон игровой деятельности тенниса,
то нельзя обойти стороной одно из ведущих его направлений - это
тактику как основу, изучающую закономерности развития игры.
Современная тактика тенниса располагает большим арсеналом
средств, способов и форм ведения игры. Их наилучшее использова-
ние возможно только при правильном учете основных факторов,
которые реально влияют на конечный результат. Существует мно-
208

жество тактических моментов, без знания которых занимающийся
теннисом добиться нужного успеха в его освоении не в состоянии.
Поэтому тактическая подготовка, прежде всего, предполагает вла-
дение занимающимся понятийным аппаратом, тактическим мыш-
лением, ситуационным предвидением и его пониманием. Зани-
мающийся должен уметь анализировать игровые тактические си-
туации и владеть способностью выбора возможных решений, их
альтернатив или вариаций, предсказать или предвидеть их слабые и
сильные стороны, владеть комбинацией ударов, их разновидностя-
ми, выбором нужного направления для поддержания высокого иг-
рового темпа. Игровая подготовка является интегральной формой,
позволяющей по новому видеть и понимать ситуации, пути и спо-
собы их решения, разобраться в сложном синтезе структуры игро-
вой деятельности. Эти и другие проблемы заслуживают присталь-
ного внимания и тщательного изучения.
Теннис по праву можно назвать универсальным видом спорта.
Его универсальность состоит в том, что к игроку предъявляются
разнообразные специфические требования, связанные с
техническими навыками и тактическими действиями, требующими
высокой работоспособности
Теннис имеет свою логику, свое построение (табл.5) и постичь
их сразу невозможно. Систематичность должна просматриваться и
в тренировочном режиме (работа, отдых), и в чередовании форм,
средств и методов обучения.
Таблица 5
Перечень основных «событий» (двигательных действий) ос-
воения игры в теннис в соответствии с сетевым графиком прохож-
дения учебного материала
№
1.
2
3
4
Наименование события
Удары справа с отскока - формирование представления об ис-
ходном положении игрока, о точке удара и ударных позах, хват-
ке ракетки
Удары справа с отскока - выполнение отдельных ударов с
относительно фиксированной постановкой ног
Удары слева с отскока - формирование представления об
исходном положении игрока, о точке удара и ударных позах,
хватке ракетки
Удары справа с отскока - выполнение серии отдельных ударов
только справа
Время
14
мин.
20
мин.
14
мин.
27
мин.
209

Окончание таблицы 5
№
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Наименование события
Подача формирование представления о точке удара, исходном
положении игрока
Удары слева с отскока - выполнение отдельных ударов с
относительно фиксированной постановкой ног
Удары слева с отскока - выполнение серии отдельных ударов
только справа
Удары справа с отскока - выполнение серии отдельных уда-
ров в определенной и произвольной последовательности
Подача - выполнение подброса мяча с фиксацией предударно-
го положения
Удары с лета (справа, слева) - формирование представления
о точке удара, положении ракетки и игрока в момент контакта с
мячом
Удары с лета (справа, слева) - выполнение отдельных ударов
справа и слева
Удары слева с отскока - выполнение серии отдельных ударов
в определенной и произвольной последовательности
Подача - выполнение ударного движения
Удары справа с отскока - выполнение серии отдельных уда-
ров в определенной последовательности
Удары слева с отскока - выполнение серии отдельных ударов
в определенной последовательности
Удары с лета (справа, слева) - выполнение серии отдельных
ударов в определенной и произвольной последовательности
Удары с лета (справа, слева) - выполнение серии связанных
ударов раздельно справа и слева
Подача - выполнение подачи
Удары над головой - формирование представления о точке
удара, исходном и ударном положении игрока
6.1. Свеча - формирование представления о точке удара, по-
ложении ракетки
Удары с лета (справа, слева) - выполнение серии связанных
ударов справа и слева в произвольной последовательности
Удары над головой - выполнение подхода к отскочившему
мячу с фиксацией предударного положения и ловлей мяча
вверху рукой
Свеча - выполнение отдельных ударов справа и слева
Свеча - выполнение серии отдельных ударов
Удары над головой - выполнение ударов по отскочившему
мячу
Двухсторонняя игра
Время
27 мин.
20 мин.
27 мин.
40 мин.
41 мин.
27 мин.
54 мин.
40 мин.
41мин.
121мин.
121мин.
54 мин.
54 мин.
161мин.
26 мин.
17 мин.
81 мин.
26 мин.
17 мин.
50 мин.
80 мин.
210

Одним из эффективных путей обучения является подбор и ис-
пользование технических средств, создающих искусственно орга-
низационные условия выполнения двигательных заданий, за счет
которых обеспечиваются лучшие возможности изменения движе-
ний по избранным параметрам и осуществляется контроль за этими
изменениями.
Педагогическому процессу присущи свои содержательные и
организационные признаки. Содержание его составляют: цель,
функции, направление, принципы, методы, уровень мастерства
обучаемых. Процессуальная сторона - это организация, руково-
дство, вид деятельности, средства, формы и эффективность работы.
Технические средства, несомненно, должны соответствовать спе-
цифике всего процесса.
Само понятие «Технические средства обучения» (ТСО) объе-
диняет разнородную группу инструментов, устройств, приспособ-
лений и приборов, которыми пользуются педагоги-тренеры, уча-
щиеся для повышения эффективности учебно-воспитательного
процесса. В практике физического воспитания ТСО могут класси-
фицироваться по различным признакам. Например, их можно объе-
динить в группы:
1. средства передачи информации;
2. средства управления формированием теоретических знаний;
3. средства передачи информации о спортивных движениях и
управлении формированием специальных двигательных умений и
навыков.
В отдельную группу были выделены многочисленные и весьма
разнообразные средства технического обеспечения педагогического
процесса.
Средства передачи учебной информации - это устройства, пе-
редающие различного рода изображения, передвижные и полуста-
ционарные киноустановки, радиоприемные устройства, микрофоны
и громкоговорители, теле- и радиотрансляционная и радиотелемет-
рическая аппаратура, аппаратура магнитной видеозаписи и др.
Технические средства передачи информации о спортивных
движениях предназначаются, как правило, для передачи так назы-
ваемой осведомляющей информации о технике спортивных движе-
ний. Такая информация должна быть максимально эффективной,
доступной, наглядной, легко усваиваемой в ходе занятия. Кроме то-
го, ТСО помогают правильно поставить познавательную задачу,
211

выявить биомеханические параметры каждого движения. Они так-
же позволяют оптимизировать обмен информацией между препо-
давателем и занимающимся.
Применение ТСО позволяет эффективно согласовывать все
звенья педагогического процесса, начиная от восприятия объекта
обучения, его осмысления, формирования двигательных представ-
лений и кончая закреплением, совершенствованием знаний, уме-
ний, навыков и применением их в учебно-тренировочной деятель-
ности. ТСО помогают успешно реализовать образовательную, раз-
вивающую и воспитательную функции обучения.
Обучение с широким применением ТСО реализует все основ-
ные дидактические принципы: научность, связь теории с практи-
кой, систематичность и последовательность, сочетание наглядности
с развитием абстрактного мышления, сознательность и активность,
доступность и прочность усвоения знаний, индивидуальный подход
в условиях коллективного обучения.
Основными требованиями, предъявляемыми к разработке и
применению ТСО, являются обязательное повышение качества
учебного процесса, простота в подготовке к работе и в процессе их
использования, надежность и безопасность при эксплуатации, соот-
ветствие навыков и умений осваиваемых действий.
Объяснение преподавателя - последовательное, логическое из-
ложение сути задания - дополняется сведениями об использовании
количественной информации о движениях, конструкции и характе-
ре работы ТСО. Метод показа, кроме традиционной демонстрации
образцов изучаемых движений, включает и наглядную иллюстра-
цию с помощью ТСО.
Не менее полезно применять видеотехнику при освоении тео-
ретических знаний. И здесь мультимедийные устройства позволяет
практически реализовать принцип наглядности в обучении. Видео-
фильм, находящийся в распоряжении педагога, очень эффективное
средство. В любой момент можно остановить просмотр и продол-
жить его с любого места записи. В случае, если какой-нибудь эпи-
зод особенно понравился или еще не усвоен с первого раза, можно
просмотреть его несколько раз.
В процессе обучения отдельным техническим приемам целесо-
образно использовать специальные технические средства. Среди
них есть такие, которые можно приобрести через торговую сеть
или изготовить своими силами, а есть такие средства, приобрести
212

которые, к сожалению, не просто, так как они стоят дорого, напри-
мер, пушки для подачи мячей.
Технические средства обучения не только облегчают и ускоря-
ют обучение техническим приемам, но также расширяют ограни-
ченные возможности, связанные с недостатком тренировочных
площадей.
Самым простым в изготовлении и первичным среди таких
средств является мяч, подвешенный на леске или на резиновом
шнуре, мяч, вращающийся на оси. Для отработки ударных движе-
ний также используется вращающееся колесо на шарнире. Снаряд
очень полезен, особенно на начальном этапе освоения крученых
ударов и облегчает понимание сущности закручивания мяча и от-
работку основных движений.
Обучение приемам техники осуществляется при помощи тра-
фаретно-указательных устройств, ориентирующих на определен-
ные исходные положения и движения. Тренировка подач - дело
сложное. С этой целью мы применяли переносные «стопы», стрел-
ку-указатель и мишень для определения исходного положения по-
дающего и проверки точности подбрасывания мяча, кольцо для
развития точности подбрасывания мяча. Студент занимает исход-
ное положение при подаче с помощью «стоп» и отрабатывает под-
брос мяча.
Используются также специальные тренировочные стенки:
стенка с изменяемым углом наклона, стенка-сетка, ребристая стен-
ка, стенка из многогранников, поролоновая сетка. При отработке
основных технических приемов на площадке мы использовали сет-
ку-барьер для увеличения тренировочных площадей.
Для развития точности ударов применяются теннисные мише-
ни: мишени подвесные и накладываемые на площадку, мишени-
ловушки, мишени над сеткой.
Для наблюдения за положениями тела и движениями можно
использовать зеркальные установки. Кроме того, целесообразно
использовать видеомагнитофонные записи, графические схемы и
др.
Начинать обучение ударам с непосредственной фазы ударного
взаимодействия было предложено С.П.Белиц-Гейманом. Основной
фазой в ударном действии является фаза ударного взаимодействия,
так как в ней решаются основные двигательные задачи: придание
мячу оптимальной линейной и угловой скорости, необходимого на-
213

правления вращения и направления вектора скорости мяча. Надо
начинать обучение ударному действию с ударного движения, кото-
рое включает разгон ракетки на мяч, непосредственно нанесение
удара по нему и торможение ракетки. При этом как бы вырезаются
фазы замаха и завершения удара. И для минимизации во времени
всего процесса обучения предлагаем использовать в определенной
последовательности группу специальных упражнений у стенки и на
площадке, при помощи которых формируются начальные пред-
ставления об ударном движении и ударном взаимодействии:
- удары укороченной ракеткой;
- удары с укороченным замахом;
- удары по мячу, подброшенному преподавателем в вертикаль-
ном направлении и в направлении вперед к стенке;
- удары у стенки одиночные по самостоятельно подброшенно-
му мячу;
- удары у стенки серийные;
- удары по подброшенному преподавателем мячу, когда сту-
дент располагается вблизи от сетки и постепенно (по мере овладе-
ния ударами на коротком расстоянии) отходит от сетки к задней
линии;
- чередование ударов справа с ударами слева на близком рас-
стоянии, при увеличении расстояния между партнерами;
- выполнение ударов в различных по высоте точках;
- выполнение ударов различной длины;
- выполнение ударов в различных направлениях;
- выполнение ударов с различным вращением мяча;
- выполнение ударов по мячам, имеющим разное вращение;
-выполнение разновидностей ударов (удары с отскока, с лета, с
полулета, укороченные).
При выполнении ударов студентом преподаватель должен сле-
дить за правильной:
- хваткой ракетки;
- ориентацией струнной поверхности ракетки и положением
головки ракетки относительно кисти игрока;
- стойкой, т.е. положением нижних конечностей и плеч отно-
сительно сетки (занимающийся должен повернуться боком перед
ударом);
- траекторией выноса головки ракетки на мяч;
- закреплена ли кисть перед ударом;

- точкой встречи мяча (впереди и сбоку);
- позой окончания удара;
- быстрым выходом игрока из удара.
Можно рекомендовать основные положения методики обуче-
ния основным техническим приемам:
1. Просмотр и анализ игр мастеров-профессионалов с акцен-
том на технику выполнения ударов.
Создание предварительного представления о каждом техниче-
ском элементе при просмотре видеозаписи участия ведущих тенни-
систов мира в крупнейших соревнованиях.
2. Объяснение, показ и воспроизведение техники ударов (це-
лостно и по частям).
Прежде всего, следует создать правильное представление у за-
нимающихся о современной хватке ракетки при каждом ударе.
Для создания представления о правильном базовом освоении
удара используют следующие приемы:
- объясняя технику удара, необходимо пользоваться термино-
логически правильным названием его;
- объясняя технику удара, необходимо стараться создать у за-
нимающихся прежде всего целостный зрительный образ движения.
Для этого используют словесные и наглядные методы (кинограм-
мы, учебные видеофильмы, видеозапись сильнейших игроков).
- уточняя детали в исполнении технического элемента, следует
акцентировать внимание на главном моменте в каждой фазе движе-
ний;
- добиваться точного и правильного выполнения внешней кар-
тины движения, а впоследствии и его ритма при самостоятельном
выполнении упражнения.
При обучении основным действиям в различных фазах целесо-
образно пользоваться такой схемой. Прежде всего, необходимо ов-
ладеть:
- начальной, предыдущей (подготовительной для данного дей-
ствия) позой фазы;
- конечной позой фазы;
- приемом самоконтроля при переходе от одной позы к другой;
- переходом от начальной позы к позе окончания фазы;
- переходом от одном позы к другой под визуальным контро-
лем;
- выполнением движения медленно, контролируя его (напри-
215

мер, с помощью зеркала);
- выполнять движение с закрытыми глазами, визуально прове-
ряя его после принятия позы или переходя из одной позы в другую;
- попробовать мысленно выполнить все движения в целом,
пытаясь представить ощущение, возникающее в мышцах и отдель-
ных звеньях тела;
- чередовать мысленное выполнение удара и имитацию его.
В процессе дальнейшего обучения технике движений, когда
этот технический прием в целом освоен, эффективны и уместны
будут чисто технические пояснения. При этом обращается внима-
ние на расположение ног и туловища по отношению к сетке, на по-
ложение головки ракетки относительно кисти, на точку встречи ра-
кетки и мяча по отношению к опорной ноге, на необходимость
встречи мяча центром струнной поверхности ракетки.
3. Обучение основной фазе - фазе ударного взаимодействия.
Выполнение ударов укороченной ракеткой. При этом начи-
нающий должен брать ракетку ближе к ее шейке, тогда бьющая по-
верхность ракетки на 30 см приближается к кисти и теннисист все-
го лишь на 20 - 30 см должен как бы продлить свои тактильные и
другие ощущения.
По мере освоения ударов укороченной ракеткой следует дис-
кретно передвигать кисть ближе к ручке ракетки.
Выполнение ударов справа (без замаха, с небольшим замахом,
с замахом при котором продольная ось ракетки перпендикулярна
сетке) по подвесному мячу, по гантели, по мячу станка для вторич-
ных ударов, по мячу, залитому резиной, набитому дробью - для
формирования необходимой структуры работы мышц в ответ на
динамическую импульсную нагрузку, возникающую при взаимо-
действии мяча и ракетки.
4. Обучение ударам с использованием подводящих и подгото-
вительных и специальных упражнений, педагогических приемов
активной помощи занимающимся и помощи партнера.
Используют подводящие упражнения, по своей структуре
близкие к изучаемому техническому приему и соответствующие
силам и возможностям занимающихся:
- подброс и ловля мяча;
- метание на дальность обычного теннисного мяча, набивных
мячей;
- метание в цель мяча движением удара с середины площадки
216

(задача - перебросить мяч через сетку в зону от линии подачи до
задней линии);
- имитация ударного движения при ударе с использованием
утяжелительной ракетки, гантели, резиновых амортизаторов;
- быстрые сгибательные и разгибательные движения кистью и
предплечьем с максимальной амплитудой и преодолением различ-
ных сопротивлений;
Педагогические приемы активной помощи занимающимся и
помощи партнера;
- освоение удара с помощью трафаретно-указательных уст-
ройств, ориентирующих на определенные исходные положения и
движения; с помощью зеркальных установок для наблюдения за
положением и движениями и движениями при выполнении удара;
- освоение удара с подвесными мячами, стационарно закреп-
ленными в средней точке на шнурках (мяч на удочке).
При выполнении упражнений по подвесному мячу главное
внимание уделяется замаху и выносу руки с ракеткой на мяч.
Движения в полной координации по отскочившему мячу начи-
нают осваивать с ударов у стенки, а затем на площадке. При этом
рекомендуются следующие упражнения:
- удары справа у стенки. Игрок стоит боком к стенке, сам под-
брасывает мяч немного вправо-вперед и, делая шаг левой ногой,
наносит удар по мячу прикрытой ракеткой, перемещая ее снизу
вверх-вперед, подкручивая мяч. При ударе слева игрок располага-
ется правым боком и подбрасывает мяч несколько влево практиче-
ски на продолжение линии, проведенной через его левую ступню;
- серия ударов у стенки получится у игрока, когда он освоит
дозировку усилий и ритм ударов. Благодаря работе ног осуществ-
ляется «подстройка к мячу»;
- выполняя серию ударов, игрок отходит от стенки, увеличивая
длину выноса ракетки вперед или приближается к стенке, умень-
шая амплитуду движений;
- упражнение выполняется также как и предыдущее, но игрок
держит ракетку за ручку. Без падения мяча необходимо выполнить
30 - 50 ударов;
- на площадке партнеры кидают рукой мяч друг другу, привы-
кая к его отскоку, затем, имитируя удар справа, слева отбивают не-
сколько раз мяч ладонью;
- игрок располагается на линии подачи боком к сетке, в поло-
217

жении замаха (торец ручки ракетки смотрит в сетку). Партнер ру-
кой подбрасывает ему мяч под удар справа (а через некоторое вре-
мя и под удар слева) и его игрок отбивает ракеткой;
- партнер ракеткой набрасывает игроку мячи под удар справа
(слева) и игрок отбивает его ракеткой;
- партнер направляет мяч игроку немного вправо или влево в
сторону, вправо-вперед, на игрока. Делая несколько шагов, тенни-
сист подстраивается к мячу и выполняет удар ракеткой в удобной
точке: 1-1,5-2-Зм выше линии сетки;
- то же упражнение выполняется на площадке.
5. Выполнение подготовительных упражнений, имитирующих
стойку теннисиста, старт из исходного положения, перемещения к
мячу.
Выполняя упражнение, игроку необходимо стремиться к мяг-
кости и непринужденности в перемещениях, постоянной готовно-
сти изменить характер и направление в действиях. Этому в значи-
тельной мере способствует правильная стойка. Стойка является ис-
ходным положением для выполнения удара справа по отскочивше-
му мячу.
После показа преподавателем правильной стойки занимающие-
ся выполняют следующие упражнения:
- принять стойку и приподняться на носки, равномерно рас-
пределив тяжесть на обе ноги. Возвратиться в стойку;
- из положения на носках перенести тяжесть с ноги на ногу и
вновь принять стойку;
- принять стойку по сигналу.
Отработка старта из исходного положения тоже требует вни-
мания. Теннисист может перемещаться к мячу простыми, беговыми
и приставными шагами.
Если мяч падает невдалеке от игрока, тот перемещается к нему
простыми шагами (одиночный, двойной, тройной и т.д.), начиная
движение с поворота вправо и делая шаг одноименной удару ногой.
С помощью приставных шагов игрок возвращается в середину
площадки после удара справа, выполненного у боковой линии (если
есть время). А если игрок действует в условиях дефицита времени,
он использует бег, возвращаясь к центру после удара у боковой ли-
нии.
Необходимо научить перемещаться игрока в разных направле-
ниях, разными способами, используя имитационные упражнения и
218

упражнения на площадке, при розыгрыше определенных тактиче-
ских комбинаций.
6. Обучение ударам с лета.
Движения в полной координации с лета целесообразно осваи-
вать сразу на площадке. Формирование техники ударов с лета по-
требует многократного повторения. Нужно при этом следить за
правильностью их выполнения, отмечать удачные удары, анализи-
ровать свои действия и тут же исправлять ошибки. Отмечать и ис-
правлять свои ошибки начинающий сможет, если запомнит сле-
дующие требования к ударам с лета, сформулированные на основе
изучения техники ударов с лета у ведущих теннисистов мира:
- замах при ударах с лета существенно меньше, чем при ударах
с отскока: просто следует повернуть плечи и отвести руку с ракет-
кой немного в сторону, приоткрыв ее струнную поверхность;
- выносить ракетку на мяч всей рукой от плеча сверху-вниз-
вперед (подрезая его); головка ракетки сначала отстает от кисти
(замах), а затем опережает ее - удар, торможение;
- головка ракетки находится выше кисти при ударах в средней
и высокой точках, на уровне кисти или даже ниже ее при ударах в
низкой точке;
- кисть жесткая, локтевой и лучезапястный суставы закрепле-
ны, когда ракетка выносится на мяч. В промежутках между удара-
ми мышцы руки нужно расслабить;
- встречать мяч нужно сбоку, впереди от себя. При этом следу-
ет смотреть внимательно на мяч при ударе, отбивать его середин-
ной струнной поверхности ракетки;
- стараться разогнать головку ракетки на мяч на участке 15-25
см, а кроме того вести напряженную руку вперед и как бы вдавли-
вать струны в мяч. Амплитуда движения ракетки не больше 20 - 30
см;
- излишне не наклонять туловище вперед при ударах в низкой
точке. Правильнее побольше согнуть ноги;
- нельзя бить полностью выпрямленной рукой, угол в локтевом
суставе должен быть около 160 градусов, иначе сустав может быть
травмирован;
- если игрок ожидает подлетающий мяч, то стоит на одноимен-
ной удару ноге. Вынося головку ракетки на мяч для удара, он одно-
временно делает шаг вперед разноименной ногой.
Апробированы и показали большую эффективность также сле-
219

дующие упражнения, предложенные для использования как у стен-
ки, так и на площадке:
1. Для выполнения удара справа с лета на площадке обучаю-
щемуся следует встать левым боком к сетке. Взять ракетку за шей-
ку. Отвести руку в плечевом суставе, разогнуть и отвести кисть так,
чтобы продольная ось ракетки была параллельна сетке. При этом
струнная поверхность ракетки должна находиться под углом при-
мерно 60 градусов к земле. Пусть партнер подкинет несколько раз
мяч начинающему на середину струнной поверхности ракетки. Иг-
рок должен вынести на мяч всю руку от плеча движением сверху
вниз. Следует закрепить кисть и надавить на мяч, а не бить по нему.
Такой удар называется блокирующим. Нужно выполнить 30-40
таких ударов.
При ударах с лета ракетка чаще всего движется сверху-вниз-
вперед, подрезая мяч. Удар по мячу наносится впереди опорной но-
ги (приблизительно на 20 см). Игрок должен всегда немного потя-
нуться к мячу. Амплитуда движения головки ракетки небольшая -
30-40 см.
2. Ракетку берут за ручку, выполняя предыдущее упражнение,
делают 30-40 ударов.
3. Встать с партнером боком друг к другу с противоположных
сторон сетки на расстоянии 1,5 м. Поочередно подбивать мяч два
раза вверх и третьим ударом направлять мяч на ракетку противнику
(по крутой траектории).
4. Подбивать мяч один раз вверх и затем партнеру.
5. Мягко перебивать мячи через сетку справа направо на ракет-
ку партнеру, чтобы каждый сделал не менее 10 ударов.
6. Выполняя предыдущее упражнение, стараться подрезать мяч
(посылать мяч по пологой траектории).
7. То же, но после каждого удара на шаг отходить от сетки.
Стараясь не ронять мяч, постепенно увеличивать длину удара, от-
ходя к линии подачи.
8. То же, но начинать от линии подачи и после каждого удара
делать шаг к сетке, уменьшая длину последующего удара.
9.Ударом справа направлять мяч косым ударом к боковой ли-
нии.
10. Ударом справа направлять мяч вдоль линии.
Для выполнения ударов с лета слева повернуться правым бо-
ком к сетке, ноги поставить немного шире плеч и согнуть. Правую
220

руку отвести в плечевом суставе и повернуть во внутрь, чтобы при-
открыть струнную поверхность ракетки. Удар выполняется движе-
нием всей руки от плеча движением сверху-вниз-вперед, В конце
добавляется небольшое разгибание руки в локтевом суставе.
При взаимодействии ракетки и мяча запястье и локоть должны
быть закреплены. Не нужно придавать ракетке большую скорость,
вы должны как бы давить рукой и ракеткой на мяч и подрезать его.
Все рекомендации приведенные для ударов справа действительны и
для ударов слева.
7. Формирование целостного действия в процессе дифферен-
циации и интеграции.
Наряду с обучением, которое осуществляется преподавателем,
формирующим цели, т.е., что надо получить, чего добиться, идет
активное самообучение теннисиста. Когда поставлена цель, т.е.
сформулирована внешняя задача, игрок должен сформировать
внутреннюю двигательную задачу - «как достичь поставленной це-
ли». Двигательная задача формируется в сознании игрока и базиру-
ется на задании или требованиях, выдвигаемых преподавателем, а
также на личном двигательной опыте.
Двигательная задача у теннисиста формируется на знании того,
что нужно решить и что получить в результате решения. И для ка-
ждого конкретного удара игрок должен, прежде всего, оценить ус-
ловия его выполнения. Поэтому каждый новый удар - это каждый
раз новое решение, учитывающее много факторов, касающихся
скорости полета мяча, его траектории, длины, вращения и т.д. Учи-
тывая все особенности, касающиеся подлетающего мяча, теннисист
принимает решение о том, как нужно ударить и выполняет удар.
При работе над каждым ударом игрок узнает об особенностях
предстоящего удара от преподавателя, затем он оценивает полу-
ченную информацию, принимает решение о выполнении удара,
выполняет его и затем перерабатывает информацию о качестве вы-
полненного удара и намечает коррективы, которые он внесет в сле-
дующий удар.
Если занятия проходят в группах, то, наряду с обучением и са-
мообучением, идет активное взаимообучение, т.е. игроки внима-
тельно наблюдая за особенностями выполнения ударов партнерами,
«подсматривают» какую-то важную, с их точки зрения, деталь и
пытаются воспроизвести ее в своих движениях. Таким образом,
участники группы -партнеры - учат друг друга.
221

Кроме того и одновременно с вышеуказанным, идет интенсив-
ный процесс самоорганизации, т.е. в процессе формирования дви-
гательных действий идет одновременно интенсивный процесс ус-
тановления и коррекции связей, структуры изучаемого приема. Из
кажущегося хаоса информации выстраивается каждым занимаю-
щимся свой порядок в выполняемом двигательном действии.
Таким образом, процессы начального обучения, самообучения,
взаимообучения, самоорганизации представляют собой дифферен-
цированную целостность ударных действий. Но, в то же время, для
формирования целостности ударных действий большое значение
имеют процессы интеграции, которые идут при обучении игроков
перемещениям в различных направлениях, выполнении ударов в
усложненных условиях, выполнении ударов в различных тактиче-
ских ситуациях, в игре со счетом и в соревновательных условиях.
8. Обучение в усложненных условиях.
Только многократное повторение обеспечивает становление и
закрепление навыков и знаний, стабильность и надежность техни-
ки. При повторении упражнений необходимо изменение условий
(постепенное усложнение) с целью формирования технического на-
выка:
- выполнять серии ударов (20 - 30), посылая мяч с запасом 0,5
-1м над сеткой;
- играть коротко или длинно, то есть варьировать длину уда-
ров;
- играть сильно или мягко, коротко или глубоко, кроссом или
по линии. Иначе говоря, научиться менять ритм, длину, направле-
ние удара, вид и степень вращения мяча.
На этом этапе осваивают чередования различных ударов и так-
тические комбинации. При этом используют упражнения, позво-
ляющие одновременно совершенствовать технику и развивать спе-
циальные качества («треугольник», «восьмерка», игра против двух
партнеров), а также формировать тактические навыки, например,
выход к сетке после подготовительного удара с отскока и игра с ле-
та. В занятия следует вносить элемент соревнований.
9. Закрепление данного технического приема в игре, со сче-
том.
На этом этапе игрок выполняет специальные задания в учебной
игре, тесно связанные с задачами, которые решаются в данном за-
нятии (серии занятий) по технической подготовке. В дальнейшем
222

нужно использовать задания-установки в контрольных играх со
счетом. Все задания рекомендуется выполнять в форме соревнова-
ний и обязательно на счет. Так, например, используя упрощенную
систему подсчета очков до 5, 7, 11, 15.
Таким образом, изучение и обобщение опыта ведущих отечест-
венных и зарубежных тренеров по теннису позволило предложить
следующую методику обучения основным ударам.
Начальное обучение технике следует проводить в простейших
условиях, с широким применением специальных и подводящих уп-
ражнений.
Перед обучением нужно научить студентов правильному спо-
собу держания ракетки.
Для успешного решения этой важной задачи преподавателю
следует:
1. Широко использовать специальные упражнения, укрепляю-
щие кисть руки.
2. Использовать специальный методический прием - нанесение
на левой верхней грани ручки ракетки мелом черты, которая будет
служить ориентиром.
3. Регулярно проверять, как студенты держат ракетку.
При обучении ударам справа, слева мы предлагаем использо-
вать подводящие упражнения в такой последовательности и дози-
ровке:
1. Упражнения - удары по воображаемому мячу для обучения
ударам справа, слева следует включать в первые 2-3 занятия.
2. Упражнения у подвесного мяча: для ударов справа в первые
3-4 занятия, слева - 4 - 5 занятия.
3. Упражнения у заградительной сетки: для ударов справа - 1—
4-5, слева - 1 - 5 - 6.
4. Упражнения «в ловле теннисного мяча» для обучения удару
справа - с 3 - 4 занятия, для ударов слева - с 4 - 5 и проводить на
последующих 3-4 занятиях.
5. Упражнения в упрощенных условиях на площадке для обу-
чения удару справа - с 4 - 5 занятия и на последующих 4-5 заня-
тиях, для удара слева - с 5 - 6 занятия и на 6 - 7 последующих за-
нятиях.
6. Упражнения у тренировочной стенки - с 5 - 6 занятия для
удара справа и с 6 - 7 занятия для удара слева.
7. Удары в игре на площадке для обучения удару справа - с 6 -
223

7 занятия, для удара слева - с 7 - 8 занятия.
Подводящие упражнения №1-5 после завершения начального
обучения используют только в индивидуальном порядке при ис-
правлении ошибок. Последовательность упражнения и дозировка
определяются в зависимости от встречающихся ошибок и трудно-
стей их устранения.
Контрольные вопросы
1. Двигательная координация в теннисе с позиции управления,
ориентации, дифференциации, приспособления и перестраивания,
антиципации.
2. Раскройте биомеханизмы, в которых преобладают концен-
трические и эксцентрические действия.
3. Биомеханизмы удара справа и подачи.
4. Биомеханизмы мышц спины.
5. Перечислите основные двигательные действия при освое-
нии игры в теннис.
6. Биомеханические возможности изменения движений по из-
бранным управляющим параметрам с помощью технических уст-
ройств.
7. Проектирование блока упражнений у стенки с целевой на-
правленностью изучения ударных движений и ударного взаимодей-
ствия.
8. Проектирование блока упражнений на площадке с целевой
направленностью изучения ударных движений и ударного взаимо-
действия.
9. Биомеханические подходы и способы искусственного дер-
жания ракетки (в том числе, с помощью специальных приспособле-
ний).
3.8 Биомеханизмы в борьбе (устойчивость, равновесие, реа-
билитация травм и перегрузок позвоночного столба)
В видах борьбы попытаемся рассмотреть человека как целост-
ную систему (анатомо-физиологические показатели), где мы можем
определить факторы устойчивости и равновесия. Перечислим их:
площадь опоры, общий центр тяжести, его проекция на площадь
опоры, расположение оси плеч относительно площади опоры, ко-
224

лебания общего центра тяжести и перемещение его проекции в
пространстве, вес тела, рост, пропорции частей тела, подвижность в
суставах, положение головы, мышечная чувствительность, дыха-
ние, а также общее состояние (самочувствие) человека.
Площадь опоры. Общеизвестно, что самое устойчивое состоя-
ние человека на опоре - это положение лежа на груди, расставив в
стороны руки и ноги, тогда тело имеет самую большую площадь
опоры. Самое неустойчивое состояние - равновесие на носке или
пятке стоя на одной ноге. Между этими двумя положениями лежит
большое множество различных положений человека - стоя в упо-
ре лежа, на коленях, на двух и одной ноге и другие, при которых от
площади опоры зависит его устойчивость. Во всех перечисленных
выше случаях установлено, что проекция общего центра тяжести
находится в площади опоры. Между этими двумя крайними поло-
жениями тела человека на опоре лежит положение основной стойки
дзюдоиста. Данный вариант максимально обеспечивает устойчи-
вость и способность к передвижениям.
Рис. 33. Основная стойка дзюдоиста Рис. 33а. Строевая стойка дзюдоиста
Биомеханической целесообразностью в виде площади опоры в
основной стойке является площадь, заключенная между линиями,
которые соединяют носки и пятки ног. Данная целесообразность
определяется расстоянием между стопами (пятками), которое равно
примерно ширине плеч. Естественно, чем выше рост, тем шире
площадь опоры для сохранения устойчивости. Защитная стойка бо-
лее убедительна, когда положение ног шире плеч и ноги согнуты в
коленях больше, чем при основной стойке. Поэтому расширение
площади опоры от основной стойки ведет к ограничению подвиж-
ности человека, а значит и его возможности атаковать и восстанав-
ливать равновесие.
На рис. 33 рассматривается основная стойка дзюдоиста в фор-
225

мате положения стоп, площади опоры, проекции общего центра
тяжести (ПОЦТ). На рис. 33а - типичное для нее положение стоп и
площадь опоры. В основной стойке дзюдоиста угол поворота стопы
наружу может быть от 30 до 45 градусов в зависимости от индиви-
дуальных особенностей (рост, подвижность в суставах нижних ко-
нечностей и т. д.). Параллельное расположение стоп (стойка, ноги
вместе) ведет к снижению устойчивости в боковых направлениях
по отношению к строевой стойке. Положение стоп ноги на ширине
плеч, менее устойчивое, чем положение основной стойки дзюдои-
ста. Поворот одной стопы на 90 ° образует площадь опоры тре-
угольной формы, и увеличивает устойчивость в направлении углов
треугольника относительно стойки ноги вместе.
Из всего касающегося площади опоры можно заключить, что
всякое изменение площади опоры изменяет устойчивость тела че-
ловека. Положение стоп и площадь опоры, показанные на рис. 34,
являются оптимальными для сохранения устойчивости и обеспе-
чения возможности передвижения.
Расположение оси плеч относительно площади опоры. Тело
человека устроено так, что для сохранения устойчивости саморегу-
лирующие системы в организме человека корректируют располо-
жение туловища по отношению к площади опоры и, наоборот, при
необходимости самопроизвольно изменяется площадь опоры для
восстановления равновесия под неожиданно изменившим свое по-
ложение туловищем. Например, человек, шагая обычным шагом,
вдруг запнулся, туловище по инерции движется по ходу движения,
но человек, не задумываясь и не осмысливая, изменяет площадь
опоры и восстанавливает равновесие (не падает). Такая саморегу-
ляция способствует поддержанию тела человека в вертикальном
положении. Она имеет строгую зависимость между формой площа-
ди опоры, т. е. расположением стоп, и положением туловища для
сохранения устойчивости.
Чтобы определить эту зависимость, необходимо последова-
тельно проследить за изменением положения оси плеч АВ для со-
хранения устойчивости относительно площади опоры при из-
менении геометрической формы последней путем поворота стоп.
Из примеров, показанных на рисунке, видно, что при повороте
одной стопы наружу на любой угол для восстановления равновесия
ось плеч (АВ) поворачивается на половину угла поворота стопы в
сторону ее поворота. То же происходит и при повороте внутрь.
226

В случае одинакового поворота двух стоп в одну сторону, ось
плеч поворачивается на половину суммы поворота углов обеих
стоп.
При переносе веса тела на одну ногу ось плеч занимает по-
ложение относительно площади опоры этой ноги.
Дыхание. На первый взгляд дыхание на устойчивость не влия-
ет. На самом же деле при вдохе внутренние органы человека не-
сколько поднимаются, а с этим смещается вверх и центр тяжести. В
этом заключается «первый биомеханизм».
На вдохе мышцы силового пояса более длительное время будут
реагировать на восстановление положения туловища потому, что
они в этот момент расслаблены.
В связи с этим атакующий должен выполнять прием с задерж-
кой дыхания на выдохе, закрывая голосовую щель, что дает мак-
симальное напряжение мышц для броска, и стараться начать прием
в момент вдоха соперника. В этом заключается «второй биомеха-
низм».
Равновесие тела. В вертикальном положении тело человека
может находиться в трех видах равновесия: стабильное, лабильное,
нарушенное.
Выведение из равновесия - выведение проекции общего центра
тяжести за пределы площади опоры, в результате чего тело теряет
равновесие и оно его либо восстанавливает, либо падает. По-
смотрим, что происходит с устойчивостью в момент шага человека
из основной стойки (рис. 34).
Например, для шага левой ногой необходим перенос веса тела
на правую ногу. Площадь опоры уменьшается до размеров правой
ступни.
if—Й
V/ \/ h
«' $ UК / UA
: UL-V iCi/V*
^>? r-Yv Тпка^НУгУ\ \
* Л ' e* • ft Tvt *--лш- i |
Рис. 34. Нарушенное равновесие ОЦТ тела находится вне площади
опоры. Положение тела изменено и оно не может возвратится в
прежнее положение.
227

ПОЦТ движется в сторону опорной ноги (Oi), ось. плеч АВ пе-
ремещается и занимает положение Аь В относительно опорной но-
ги. При шаге левой ногой происходит расширение площади опоры
до размеров площади, заключенной между двумя ступнями. ПОЦТ
движется в сторону расширения (полож. Б). После приобретения
опоры левой ногой для тела характерно двух опорное положение.
Линия плеч переходит в положение Ag, Вг, а ПОЦТ в точку Ог
(рис. 35 - 36).
Рис. 35. Стабильное равновесие: ОЦТ
тела находится внутри площади опо-
ры
Рис. 36. Лабильное равновесие ОЦТ
тела находится по краям площади
опоры и в любой момент может
возвратится в стабильное положе-
ние
Шаг левой и правой ногой из
основной стойки
Рис.37. Биомеханизмы нарушения равновесия
Если за этим следует шаг правой, то идет уменьшение площади
опоры до размеров левой ступни (рис.37). ПОЦТ движется в центр
новой площади опоры (03). Линия плеч занимает новое положение
228

относительно новой площади (А3, В3) и т. д. То же происходит и
при передвижении приставным шагом.
На всем пути от положения А до Д четко прослеживаются три
момента:
1) момент увеличения площади опоры от одной ступни до
двух-опорного положения, когда ПОЦТ движется к центру новой,
большой площади опоры, выводить из равновесия в этот момент
можно в шести направлениях. Это техника выведения, используя
силу и инерцию противника. В основном это подбивы под движу-
щуюся ногу до того момента как она получит опору (рис. 38).
Рис. 37 - Подбивы под движущуюся ногу
2) за моментом увеличения ПОЦТ идет момент двухопорного
положения. Но для следующего шага ПОЦТ продолжает двигаться
в сторону опорной ноги, и наступает момент уменьшения площади
опоры. В этот момент можно вывести из равновесия в восьми на-
правлениях. Это техника выведения вследствие скоростно-силового
импульса со стороны выводящего. Это в основном подбивы опор-
ной ноги.
3) если даже из двухопорного положения (основной стойки) че-
ловека раскачивать из стороны в сторону и переносить вес тела по-
очередно с одной ноги на другую, то четко можно прочувствовать
чередование моментов уменьшения и увеличения ПО, а также мо-
мент двухопорного положения, что необходимо использовать в на-
чальном обучении спортсменов. Из всего этого можно заключить
следующее.
Момент уменьшения ПО — тело, стоящее на двух опорах, стре-
мится к ПО на одну ногу.
Момент увеличения ПО — тело, стоящее на одной опоре, стре-
мится к занятию двухопорного положения, независимо уменьшает-
ся или увеличивается при этом ПО по отношению к величине ПО
предыдущего двухопорного положения. Эти два момента основаны
на колебании ОЦТ и его проекции при передвижении. Между ними
229

(в ходьбе) тело проходит момент двухопорного.
На факторе зависимости расположения оси плеч относительно
ПО основаны классические способы выведения из равновесия. Воз-
действуя на ось плеч и изменяя ее положение относительно ПО,
ПОЦТ выходит за ее пределы. В результате такого воздействия
происходит перегибание или скручивание сустава, образованного
пятым поясничным позвонком и крестцом.
Особенности анатомического строения этого сустава опреде-
ляет степень подвижности туловища относительно ног. Наклон
вперед и назад почти не ограничен. Наклоны в стороны имеют от-
носительную ограниченность. Самую малую подвижность имеет
туловище в повороте вокруг вертикальной его оси. Максимальный
угол поворота при фиксированном тазе равен 45°. При фиксации
одной опоры этот угол уменьшается и зависит от эластичности свя-
зок и подвижности в голеностопном, коленном и тазобедренном
суставах.
Способы выведения из равновесия. Туловище человека может
совершать движения в трех плоскостях: раскачиваясь (сгибаясь)
вперед-назад; раскачиваясь (сгибаясь) в стороны; скручиваясь (по-
ворачиваясь) вокруг вертикальной оси.
В результате перемещения оси плеч в этих трех плоскостях
ПОЦТ выходит за границы ПО и тело теряет равновесие. Это и есть
три основных классических способа выведения из равновесия в
дзюдо.
Все технические действия, выполняемые классическими спосо-
бами выведения из равновесия, составляют классическую технику
дзюдо (имеются в виду действия стоя).
Направления перемещения ПОЦТ по площади опоры при раз-
личных способах выведения образуют восемь основных направ-
лений выведения из равновесия (рис. 38). Раскачивания вперед-на-
зад и в стороны образуют четыре направления, соответственно 1-2
и 3 - 4. И четыре направления образуют повороты (скручивания)
туловища 5 - 6 и 7 - 8.

Рис. 38 Направление выведения из равновесия вперед в стороны
Направление вперед в стороны имеет два дополнительных на-
правления выведения, которые образуются при скручивании ту-
ловища в зависимости от положения опоры (ноги) - выставлена,
фронтально, отставлена.
Направление назад в стороны имеет одно дополнительное на-
правление, потому что выведение в этом направлении возможно
только на выставленную или фронтально расположенную опору (на
рис. 38). Дополнительные направления показаны штриховой ли-
нией.
Все три способа выведения из равновесия выполняются в вы-
шеупомянутые моменты уменьшения и увеличения площади опо-
ры, а также в момент двухопорного положения. Если человек стоит
на месте, необходим очень большой скоростно-силовой импульс,
чтобы вывести его из равновесия.
Одновременное воздействие на ось плеч и площадь опоры спо-
собствует выведению из равновесия с наименьшими затратами сил.
Вот поэтому приемы должны изучаться и демонстрироваться в
движении.
В некоторых руководствах по дзюдо встречаются понятия,
«раскачивающая практика» и «круговая практика», что соответст-
вует выведениям раскачивая и скручивая.
При выведении вперед-назад тело выходит из равновесия через
носки или пятки обеих ног, в стороны - через внешнюю часть сто-
пы, вперед в сторону и назад в сторону через носок и пятку одной
ноги.
231

Классическое выведение из равновесия выполняется двумя ру-
ками посредством захвата за одежду, а иногда одежду и части тела
комбинированно.
Захват двумя руками за края линии плеч позволяет макси-
мально прикладывать силы для выведения. Классическим захватом
считается захват отворота на уровне ключицы и рукава чуть выше
локтевого сустава. Он позволяет наиболее эффективно при-
кладывать силы для выведения в различных направлениях, пово-
рачиваясь к сопернику боком, спиной, грудью.
Каждый способ выведения из равновесия характерен следу-
ющими показателями:
1) направления сил выведения;
2) положение оси плеч относительно ПО;
3) направление движения ПОЦТ в ПО, что образует направ-
ления выведения из равновесия;
4) направление и место приложения сил для сбрасывания (ме-
сто и направление подбива).
Выведение из равновесия, раскачивая вперед-назад. Это выве-
дение еще называют рывком и толчком. Но эти термины ничего не
говорят о направлении сил для выведения. Рывок и толчок могут
быть выполнены руками, ногами, туловищем в любую сторону. Яс-
но лишь одно, что рывок - это к себе, а толчок - от себя. Но если
выводящий находится сзади, то направления выведения при рывке
и толчке меняются.
Название «раскачивая» («сгибая») вперед говорит о том, что
силы выведения действуют вперед. «Вперед в сторону - значит од-
на сила вперед, а другая в сторону и т. д.
На рис. 39 показаны направления действия сил и место их при-
ложения при выведении вперед и назад. Силы, приложенные к оси
плеч, выводят ее за передний или задний край ПО. ПОЦТ в зависи-
мости от направления приложенных сил выходит за ПО по направ-
лению вперед или назад.

Рис. 39. Выведение вперед и назад
Давайте разберемся, что происходит с борцом, выведенным из
равновесия вперед? Он может:
1) упасть на грудь (падение на грудь не оценивается);
2) наклониться и сложиться в пояснице, восстанавливая равно-
весие (защита наклоном наказывается правилами);
3) выполнить шаг правой или левой ногой вперед, повернуть
линию плеч и совместить ее с ПО, сохраняя устойчивость;
4) выполнить два шага вперед, подводя ПО под выведенную
линию плеч, восстанавливая равновесие и сохраняя фронтальную
стойку.
Остановимся на распространенном четвертом случае - сохра-
нение равновесия за счет двух шагов и подведения ПО под выве-
денную линию плеч. В этом случае для выполнения технического
действия (броска) нужно преградить путь восстановлению равно-
весия и приложить силу F3 для создания точки подбива и перево-
рота тела. Эта сила должна быть приложена как можно ближе к
ОЦТ тела, для наиболее эффективного его переворота через голову
и падения на спину. Сила F3 - это подбив стопой в броске с упором
стопы в живот, тазом в броске через бедро, грудью в броске через
грудь и т. д. Место приложения силы F3 есть точка подбива.
Выведенное назад тело не нужно переворачивать, поэтому сила
F3 может быть приложена в любом месте ниже ОЦТ с целью пре-
граждения пути восстановления равновесия. Чем ниже место ее
приложения, тем она эффективнее.
Выведенное назад, тело, в связи с ограниченной подвиж-
233

ностью при сгибании назад, падая, может образовать «мост». В
дзюдо падение на «мост» защитой не считается и поэтому оце-
нивается как падение на спину.
В этом способе выведения, силы F, и F2 от начала выведения до
подбива прикладываются к линии плеч по касательной к окруж-
ности, диаметром которой будет расстояние от ПО до точек при-
ложения сил выведения.
В связи с противоположным направлением сил при выведении
вперед и назад, попытка вывести вперед будет являться подготов-
кой для выведения назад и наоборот, из чего и получается раска-
чивание вперед-назад и комбинирование технических действий в
этих направлениях.
Возможно приложение сил F, и F2 не руками, а толчком кор-
пуса, как это бывает при броске захватом двух ног. В этом случае
тело, падая назад, имеет возможность свободного поворота (линия
плеч не контролируется силами выведения) для падения на живот.
В данном случае такое падение расценивается как защита и по-
этому не оценивается. Подобные броски не относятся к классиче-
ским и считаются не эффективными в связи с относительной лег-
костью защиты против них.
Выведение из равновесия, раскачивая в стороны. Направления
действия сил при выведении этим способом показаны на рис. 40.
Сила Fi, приложенная к руке, направлена в сторону-вниз под
углом 45° от вертикальной оси тела. Эта сила фиксирует стопу, че-
рез которую происходит выведение. Сила F2, приложенная к плечу,
направлена в сторону-вверх под углом 45 ° к вертикальной оси те-
ла. Составляющая этих двух сил, сила F, по правилу параллело-
грамма, будет направлена в сторону по касательной к окружности с
диаметром, равным линии ВС.
При таком положении сил создается линия напряжения ВС с
моментальным центром вращения в точке С. Проекция ОЦТ (точка
О) перемещается за площадь опоры по направлению в сторону в
точку Oi (происходит как бы перекатывание окружности).
Почему создается линия напряжения? При сгибании в сторону
и скручивании тела относительно его вертикальной оси (позво-
ночника) в точке Д (центр выведения) эти движения ограничены
возможностями соединения позвоночника и крестца. И если учесть,
что сила F2 фиксирует стопу, через которую происходит выведение,
то становится понятным, почему создается линия напряжения.
234

Когда под воздействием сил линия напряжения достигнет сво-
ей вертикали и примет положение В;С, произойдет выведение из
равновесия, и для броска необходимо приложить силу F3 - выпол-
нить подбив. В данном случае выведение происходит через боко-
вую часть стопы.
Рис. 40. Выведение равновесия раскачивая в стороны
Подбив, при выведении и бросках в сторону, может выполнять-
ся в любом месте линии напряжения, но, желательно, ниже точки
Д, Чем ниже место подбива, тем он эффективнее.
Если линия напряжения прошла вертикаль, то возможен под-
бив в виде подножки, а если сил выведения не хватает и линия на-
пряжения не достигает вертикали, то необходим более ин-
тенсивный подбив, каким является рубление (в подхватах).
В том случае, когда от приложенных сил тело не вышло из рав-
новесия, изменив направление сил на противоположное, мы по-
лучим выведение в другую сторону. Изменяя направление усилий
таким образом, мы получаем раскачивание в стороны и воз-
можность комбинирования технических действий в этих направ-
лениях.
Если при попытке выведения в сторону изменить направление
действия силы F, направив ее вперед-вниз под углом 45°, произой-
дет выведение из равновесия скручиванием по направлению впе-
ред-в сторону.
Выведение из равновесия скручиванием вперед в стороны и на-
зад в стороны. Направление сил при выведении этим способом по-
казано на рис. 41. Скручиванием линии плеч АВ, в точке Д, относи-
тельно площади опоры, происходит выведение вперед-в стороны и
назад-в стороны. Такое выведение иногда называют скручиванием
235

по вертикальному кругу.
Рис. 41. Выведение равновесия скручиванием вперед в стороны и назад
в стороны
При выведении вперед - в сторону сила F1 направлена вперед-
вниз под углом 45° к опоре, сила F2 направлена в сторо-ну-вверх
под углом 45° к вертикальной оси тела. Составляющая этих сил, си-
ла F, будет действовать вперед-в сторону.
При таком действии сил создается линия напряжения ВС, про-
екция ОЦТ (точка О) движется от центра ПО по направлению к
точке С. При ограниченном повороте тела в точке Д, центр выве-
дения переходит точку С, где создается моментальный центр вра-
щения тела. Вращение происходит вокруг линии напряжения и вы-
ведение произойдет через переднюю часть стопы. Направление
движения точки О образует направление выведения вперед в сто-
рону.
Силу F3 (подбив) можно прикладывать в любой точке линии
напряжения, но чем ближе к площади опоры, тем ее действие будет
эффективнее. Силу F3 возможно прикладывать не к линии на-
пряжения, а к свободной от опоры конечности. При таком прило-
жении ее действие усиливает вращение тела вокруг линии на-
пряжения. Примером такого приложения сил является бросок под-
хватом изнутри.
При выведении назад-в сторону сила F1 направлена назад-вниз
под углом 45° к площади опоры, а сила F2 в сторону-вверх под уг-
лом 45° к вертикальной оси тела. Составляющая этих сил, сила F,
будет действовать по направлению назад-в сторону. Тело будет
вращаться вокруг линии напряжения, а моментальный центр вра-
щения (точка С) переместится к пятке стопы. Проекция ОЦТ дви-
236

жется от центра ПО по направлению назад в сторону. Приложение
силы F3 возможно как к линии напряжения, так и к свободной от
опоры конечности.
Неклассические способы выведения из равновесия. Возможны и
другие способы приложения сил к верхней части тела человека, в
результате которых оно выходит из равновесия (рис. 42).
Если обе силы приложены к концам линии плеч АВ (рис. 42 А),
действуют параллельно площади опоры в противоположном на-
правлении, то такое приложение сил вызывает поворот туловища и
шаг ногой в сторону большей силы (вперед или назад).
На рис. 42 В показаны направления действия сил при так назы-
ваемом выведении из равновесия скручиванием «по гори-
зонтальному кругу». Сила F1 действует параллельно площади опо-
ры по дуге, а сила F2 направлена вверх-в сторону под углом 45° к
продольной оси тела. Такое приложение сил вызывает поворот ту-
ловища и обязательный шаг вперед по диагонали. Этот способ по-
хож на выведение скручиванием, но в связи ч с различным прило-
жением силы F| в данном случае не происходит фиксации опоры,
поэтому не создается линия напряжения. Этим способом выполня-
ются некоторые варианты приемов, где подбив выполняется в виде
блокирования (перекрывания) ноги в момент шага. В этом случае
линия напряжения образуется после блокирования шагающей ноги.
Приложение сил, показанное на рис. 42 В, вызывает переме-
щение тела в сторону и обязательный шаг в сторону. Этот способ
похож на выведение из равновесия раскачиванием в сторону, но без
фиксации ноги в связи с различным направлением силы F]. В дан-
ном случае линия напряжения будет создаваться только после бло-
кирования шагающей ноги.
Рис. 42. Неклассические способы выведения из равновесия
237

При приложении сил, как показано на рис. 43 а, происходит на-
висание на одну сторону линии плеч, сила F1 направлена строго
вниз. При фронтальной стойке происходит перенос веса тела на од-
ну ногу, создается «опорная нога». Если нога выставлена вперед,
при нависании выведение происходит назад в сторону. Если нога
отставлена назад, нависание дает выведение вперед в сторону.
Рис. 43. Особенности выведения из равновесия из фронтальной стойки
При фронтальной стойке происходит перенос веса тела на одну
ногу, создается «опорная нога». Если нога выставлена вперед, при
нависании выведение происходит назад в сторону. Если нога от-
ставлена назад, нависание дает выведение вперед в сторону.
Если нависание происходит на обе стороны линии плеч, то тело
выходит из равновесия вперед или назад (рис. 43).
При направлении действия сил, как показано на рис. 43В, тело
лишается опоры и такой способ выведения называется «под-
нимание».
Правилами дзюдо разрешены выведения из равновесия и бро-
ски, воздействуя на локтевой сустав и шею, где силы при-
кладываются в виде рычагов. При воздействии на локтевой сустав
силы одновременно прикладываются к предплечью и плечу в раз-
ных направлениях. При выпрямленной руке происходит пе-
реразгибание локтевого сустава, и человек, в связи с болевыми
ощущениями, наклоняется и выходит из равновесия. При воз-
действии на согнутую руку происходит выкручивание руки внутрь
238

(рычаг внутрь) или наружу (рычаг наружу). При выкручивании
внутрь тело выходит из равновесия вперед, а при выкручивании на-
ружу-назад.
При воздействии на шею, приложение сил в виде рычагов мо-
жет быть осуществлено частями тела, одеждой или комбинировано.
Если к шее борца, находящегося в основной стойке; приложить си-
лы в виде удушающего захвата, то инстинктивно защищаясь, он
либо наклонится и выйдет из равновесия вперед, либо отклонится и
выйдет из равновесия назад.
В некоторых случаях возможны броски только за счет сил вы-
ведения из равновесия, например, бросок выведением из рав-
новесия вперед.
Выведение из равновесия воздействием на нижнюю часть те-
ла. Выведения из равновесия могут осуществляться за счет при-
ложения сил к нижней части тела человека. Приложение сил к
нижней части тела является подбивом, который может выполняться
руками, ногами, туловищем. При подбивах выведение происходит
за счет изменения площади опоры соперника. В некоторых случаях
выведение и бросок может выполняться за счет только сил подбива,
например, двойной подбив («ножницы»). Но в основном в дзюдо
вся техника основана на одновременном применении сил выведе-
ния как на верхнюю, так и на нижнюю части тела.
Что касается подбивов, то их существует одиннадцать видов:
стопой, голенью, бедром, тазом, спиной, грудью, плечами, рукой,
двумя руками, двумя ногами и комбинированно. Почти все виды
подбивов можно выполнять пятью способами: подсеканием, за-
цеплением, блокированием, выбиванием (рублением), подсажи-
ванием, что соответствует, исходя из борцовской терминологии на
русском языке, подсечкам, зацепам, подножкам, подхватам, под-
садам.
Подсекания выполняются в основном стопой, хотя могут быть
выполнены рукой, голенью, бедром. Способ подбивания определя-
ет момент подбива. В данном случае, подбивание происходит в мо-
мент переноса веса тела на ногу, т. е. в момент увеличения площади
опоры, в результате чего тело не находит опору и падает. Одновре-
менно падению способствуют силы выведения, приложенные к
верхней части тела.
Подсекание - это подбив свободной (не загруженной) ноги как
можно дальше от общего центра тяжести.
239

Подбивы способом зацепления выполняются в основном го-
ленью в момент увеличения площади опоры на свободную ногу
(опору), когда тело, выведенное из равновесия, пытается шагнуть и
восстановить равновесие. Зацепление можно выполнять стопой, го-
ленью, рукой. Способ подбивания сам по себе не определяет, чем
выполнять, он определяет момент и принцип выполнения. И хотя
подсечка изнутри и зацеп голенью изнутри с заведением имеют
разные названия, но они выполняются по одному принципу. На
практике очень часто броски подразделяются по внешним призна-
кам по названиям, хотя сам принцип выполнения броска различен.
Например, подсечка может быть выполнена по принципу подножки
(опорная подсечка), но она очень похожа на классическую подсеч-
ку, разница лишь в моменте подбивания. В первом случае когда
момент для чистой подсечки упущен, нога приняла опору, начался
момент уменьшения площади опоры и стопой выполняется уже по
сути блокирование.
Подбивы способом блокирования или еще, можно сказать, под-
ставления, перекрывания, выполняются в основном голенью в мо-
мент уменьшения площади опоры на фиксированную ногу. В этом
случае нога (площадь опоры) фиксируется, а туловище за счет сил
выведения, приложенных к линии плеч, перемещается. Броски, вы-
полненные таким способом подбивания, еще называют бросками,
выполненными за счет рук, если представить, что при выполнении
подножки сил, воздействующих на верхнюю часть тела, для броска
не хватает, то возникает необходимость применения другого спо-
соба подбива, более сильного, каким и является рубление. Рубление
как бы логически продолжает блокирование, оказывая более интен-
сивное воздействие на площадь опоры.
Подбивы способом рубления в основном применяются при вы-
полнении подхватов бедром, за счет маха ноги, в момент умень-
шения площади опоры на фиксированную ногу, при образовании
линии напряжения. В этом случае туловище как бы удерживается, а
площадь опоры выбивается.
Подбивы способом подсаживания выполняются почти всеми
частями тела, строго вверх, при двухопорном положении. Точка
приложения подбива должна быть как можно ближе к общему цен-
тру тяжести. Этим способом подбива выполняется наибольшее ко-
личество бросков: подсады стопой, голенью, бедром, тазом и т. д.
Подсаживание может выполняться из различных положений стоя и
240

лежа. При подсаживании площадь опоры проводящего прием
должна быть расположена как можно ближе к площади опоры со-
перника. Если перед подсаживанием плохо выполнено выведение
из равновесия руками, и атакуемый остается в устойчивом состоя-
нии, то бросок выполняется за счет поднимания с последующим
переворотом тела для сбрасывания.
В практике очень часто используются различные сочетания ви-
дов и способов подбивов, т. е. их комбинирование. Например, при
переднем перевороте выполняется дополнительный подбив ногой.
Все броски захватами за ноги являются подбивами и могут быть
выполнены в виде любого из способов подбивания (подсеканием,
блокированием и т. д.).
Таким образом, мы рассмотрели природу человека, на которой
базируются законы сохранения устойчивого состояния, и обос-
новали способы его нарушения, т. е. способы выведения из рав-
новесия.
Выполнение этих способов выведения в момент двухопорного
положения, увеличения и уменьшения площади опоры позволит с
наименьшими затратами достигать основной цели дзюдо.
По этому поводу основатель дзюдо Дзигаро Кано сказал:
«Максимум эффективности при минимуме усилий - принцип, ос-
новополагающий всей техники дзюдо», или же «Конечная цель
дзюдо - вдохнуть в душу человека уважение к принципу макси-
мальной эффективности».
Биомеханизмы в системе профилактики и комплексной реаби-
литации травм и перегрузок позвоночного столба
Дано педагогическое и биомеханическое обоснование системы
профилактики и комплексной реабилитации дзюдоистов после
больших силовых нагрузок, приводящих к травмам и перегрузкам
позвоночного столба (ПС). Были анализированы причины, приво-
дящие спортсменов к травмам и перегрузкам ПС, не позволивших
им в полную силу выступить на соревнованиях самого высокого
ранга; на них составлен компьютерный банк данных (используе-
мый арсенал и система специально-подготовительных упражнений
по укреплению ПС, в том числе и процедурного характера).
Для группы дзюдоистов апробирована методика по профилак-
тике и комплексной реабилитации. Сутью предложенной авторами
241

(Е.А.Масловский, В.И.Загревский, В.А.Терещенко, 2005) методики
является комплексно-избирательный характер воздействия трени-
рующих и лечебных мероприятий на основе данных педагогическо-
го и биомеханического анализа специально-подготовительных уп-
ражнений. Было выявлено, что наиболее травмоопасными для
спортсменов являются ситуации (с позиции поясничного болевого
синдрома), когда при выполнении соревновательных и специаль-
ных упражнений (в том числе и со штангой) большая механическая
нагрузка действует на межпозвоночные диски (рис. 44): при накло-
нах, поворотах туловища и наклонах-поворотах.
Растягивание
Сжатие
Мгновенная ось вращения
Напряжение растягивания Напряжение сжатия
tit *
Мгновенная ось вращения
Рис. 44. Сжатие и растягивание межпозвоночных дисков
при внешних нагрузках
В студенистом ядре и фиброзном кольце (основа межпозвоноч-
ного диска) происходят мгновенные процессы напряжения, смеще-
ния, выпячивания, сжатия, что приводит к раздражению нервных
окончаний либо к сдавливанию корешков спинного мозга и появ-
лению болезненных ощущений.
Механические свойства дисков при их нагружении в различных
направлениях различны. При сжатии двух позвонков с соединяю-
щим их диском вдоль оси позвоночника гидростатическое давление
в студенистом ядре примерно в 1,5 раза превосходит среднее дав-
ление, действующее на поверхность диска (на уровне F). При этом
вертикальное давление на фиброзное кольцо составляет лишь 0,5 F,
но зато возникает горизонтальное давление, растягивающее диск
изнутри и достигающее на поверхности фиброзного кольца 4-5 F
(табл. 6).
242

Таблица 6
Сила, действующая на Ш поясничный позвонок у человека
весом 70 кг в разных условиях
Поза или движение
Изометрические упражнения для мышц брюшного
пресса
Наклон вперед 20 кГ
Подъем в сед из положения лежа на спине, ноги
ыпрямлены
Подъем груза 20 кГ, спина прямая, колени согнуты
Подъем груза 20 кГ из наклона вперед, ноги вы-
прямлены
Сила, кг
ПО
120
175
210
340
Спортсмены могут поднимать значительно большие веса без
видимых повреждений. Отчасти это, конечно, объясняется большой
механической прочностью отдельных анатомических структур ПС
у тренированных людей. Но главная причина состоит в том, что в
приведенных расчетах не учитывалась роль так называемой внут-
ренней поддержки, возникающей вследствие повышения внутри-
брюшного давления при выполнении многих силовых упражнений
(рис. 45).
Рис. 45. Механизм повышения внутрибрюшного давления - модель Шульца
В результате внутренней поддержки внутрибрюшное давление
повышается при напряжении мускулатуры выдоха с закрытой голо-
совой щелью. При наклонах, скручиваниях и вообще при поднима-
нии тяжестей внешние силы создают большой момент относитель-
но оси вращения, проходящей через поясничные межпозвоночные
диски. Мышцы и особенно связки ПС расположены близко от оси
вращения, и поэтому развиваемая ими сила должна в несколько раз
превосходить вес поднимаемого груза и вышележащих частей тела.
Именно эта сила вносит главный вклад в механическую нагрузку,
которая приходится на межпозвоночные диски (рис. 46).
243

\W/A'A>,
+380 кг
w
f
I
+630 кг
Рис. 46. Нагрузка на межпозвоночные диски с учетом
осанки: эффект «круглой» и «прямой» спины
В качестве основных мер по реабилитации свойств межпозво-
ночных дисков необходимо сочетать нагрузки и разгрузки дисков,
которые способствуют сохранению их свойств и предупреждают
дегенерацию. Представителям единоборств с большой нагрузкой на
позвоночник (дзюдоисты) как полезное восстановительное средст-
во можно рекомендовать плавание и упражнения в висах. Это важ-
ные элементы восстановительной процедуры. Так, при вытяжении
(типа висов) происходит некоторое относительное смещение ко-
решков спинного мозга в каудальном направлении. Поэтому, если
выпячивание диска произошло над корешками вытяжение облегча-
ет боли.
Вначале перечислим комплекс лечебных мероприятий, а затем
остановимся на специально-подготовительных упражнениях, по-
зволяющих избежать болевого синдрома в ПС (рис. 47).
Комплекс лечебных мероприятий
Многофункциональная
кровать-массажер
НУГА-БЕСТ NM-5000"
Рис. 47. Термотерапевтический массажер-стимулятор
244

опорно-двиготельного аппарата (заболевания позвоночника)
Щ сердечно-сосудистой системы;
трофических расстройств нейрогенного и сосудистого происхождения;
периферической нервной системы (радикулиты);
ситуационных стрессовых ситуаций (нервного переутомления);
синдром хронической усталости и физического переутомления;
снижение общей резистентности организма с нарушением адаптационной
способности к факторам внешнего воздействия, метеочувствительность;
контроль веса тела и изберательное воздействие на жировые отложения;
коррекция осанки в подростковом и юношеском возрасте.
Рис. 48. Характеристика воздействия массажера-стимулятора на опорно-
двигательный аппарат и другие системы организма человека
Внутренний проектор кровати, ролики
которого изготовлены из нефрита, дви-
гаясь мягко вдоль позвоночника, массирует
мягкие ткани (по типу давления пальцем)
растягивзетих в тсгже время прогревает
длинноволновыми инфракрасными лучами.
В результате расслабляются мышцы, устра-
няется сдавливание нервных окончаний,
смещенные позвонки возвращаются в
исходную позицию.
Рис. 49. Принцип механического и теплового воздействия на межпозвоноч-
ные диски со стороны функциональной части кровати (снизу -вверх)
Г
\
•
71
скат
v
Рис.50. Общая схема электростимулятора-тренажера «СКАТ»
скат
о
:\
С помощью электростимулятора-тренажера «СКАТ» осуществ-
ляется региональный, локальный и точечный массажи. Выполняет-
245

ся механическое воздействие на мышцы спины зубчатыми колеси-
ками (18 штук) в режиме электростимуляции и биостимуляции (по
выбору).
В перспективе будет использована методика лазерной диагно-
стики и тренинга тонуса мышц спины с учетом их сократительной
активности и микрогемодинамики кожных покровов (в соавторстве
с Л.Таниным). Рассчитан наиболее оптимальный режим ее исполь-
зования: сократительной активности скелетных мышц - в диапазо-
не 10-62 герц и микродинамики кожных покровов - в диапазоне
150 - 1000 герц. Для определения мощности и коэффициента асси-
метрии спектра-поля регистрировалось от 10 до 60 спектров.
Все три вышерассмотренные методики дали обнадеживающие
результаты при лечении и предупреждении травм позвоночного
столба. Их практическое использование усиливает эффект совмест-
ного применения с традиционным массажем.
Специально-подготовительные упражнения
Научно обоснован принципиально новый подход:
а) к подбору специально-подготовительных упражнений (с по-
зиции обеспечения безопасности взаимодействия межпозвоночных
дисков под воздействием физической нагрузки и выполнения глав-
ного технического элемента - прямая спина);
б) к конструированию тренажерных устройств (с разделитель-
ным механизмом для неподвижных и подвижных частей либо вер-
тикальной, либо под углом, либо горизонтальной поверхности упо-
ровой части под туловище);
в) к максимальному использованию инерционных и реактив-
ных сил с магнитореологическим эффектом торможения вместо
отягощений и штанговых довесок;
г) к использованию процедурных мероприятий восстанови-
тельного характера с применением точечного, локального массажа,
электростимуляции, биостимуляции, лазерной диагностики и тре-
нинга тонуса скелетных мышц ПС с учетом их сократительной ак-
тивности и микрогемодинамики кожных покровов в годичном цик-
ле тренировки.
Методика профилактики и восстановления, по данным биоме-
ханического анализа специальных упражнений, включает следую-
щие тренирующие и процедурные мероприятия, а именно:
246

а) разминка не менее 40 минут, из них на мышцы спины - 25-30
минут;
б) все без исключения силовые и вспомогательные упражнения
выполняются с прямой спиной и вытянутыми вверх или вперед ру-
ками (желательно с захватом руками за предмет; под место сгиба
позвоночника подложить валик, гимнастический мат, независимо
от горизонтального или вертикального положения туловища);
в) висы с небольшим отягощением на ногах на перекладине с
поворотами в разные стороны или висы с небольшим отягощением
головой вниз и вытянутыми вверх руками (можно с броском набив-
ного мяча);
г) предельное оттягивание носков на себя с фиксацией позво-
ночника на жесткой поверхности; то же самое, но с изменением уг-
ла наклона туловища или типа «кошечки».
д) перевод манекенов разного веса и объема вправо и влево,
упираясь прямой спиной о вращающуюся вертикальную доску или
ее верхнюю часть лежа спиной на упоровой горизонтальной доске
(либо под уклон) с разделительным механизмом для вращения ту-
ловища и плечевого пояса (в зависимости от техники броска пово-
роты выполняются под дифференцированной физической нагруз-
кой);
е) массаж мышц спины с помощью прибора-тренажера «Скат»
зубчатыми колесиками в режиме электростимуляции, биостимуля-
ции, а также обычный точечный или локальный массаж.
Контрольные вопросы
1. Факторы устойчивости в видах борьбы.
2. Биомеханизмы в использовании площади опоры.
3. Биомеханизмы расположения оси плеч относительно площа-
ди опоры.
4. Биомеханизмы организации правильного дыхания для обес-
печения устойчивости.
5. Основные биомеханизмы равновесия тела.
6. Способы выведения из равновесия и их биомеханическое
обоснование.
7. Неклассические способы выведения из равновесия.
8. Педагогическое обоснование системы профилактики и ком-
плексной реабилитации борцов.
247

9. Особенности сжатия и растягивания межпозвоночных дисков
при внешних нагрузках.
10. Эффективность «круглой» и «прямой» спины.
11. Характеристика термотерапевтического массажера-
стимулятора.
12. Схема действия электростимулятора «Скат» (по А.Столяру,
В.Терещенко, Е.Масловскому).
13. Биомеханизмы использования специально-
подготовительных упражнений силовой направленности для устра-
нения травмоопасных положений при внешних нагрузках на позво-
ночный столб.
248

ЛИТЕРАТУРА
1. Агашин, Ф.К. Биомеханика ударных движений /Ф.К.Агашин.
- М.:Физкультура и спорт, 1977. - 207 с.
2. Бальсевич, В.К. Исследование локомоторной функции в по-
стнатальном онтогенезе человека (5-65 лет): автореф. дис....д-ра
биолог.наук: 14.00.13./институт норм.и пат.физиологии
/В.К.Бальсевич.-М.:, 1971.-48 с.
3. Бернштейн, Н.А. Очерки по физиологии движений и физио-
логии активности./Н.А.Бернштейн - М.: Медицина, 1966. - 349 с.
4. Верхошанский, Ю.В. Основы специальной физической под-
готовки спортсменов / Ю.В.Верхошанский- М.: Физкультура и
спорт, 1988.-160 с.
5. Донской, Д.Д. Биомеханика: Учеб. пособие для студентов
фак. физ. воспитания пед. ин-тов./ Д.Д.Донской- М.: Просвещение,
1975.-331 с.
6. Донской, Д.Д. Биомеханика: Учебник для ин-тов физ.
культ./Д.Д.Донской, В.М.Зациорский - М.: Физкультура и спорт,
1979.-264 с.
7. Жуков, Е.К. Биомеханика физических упражнений / Е.К.
Жуков, Е.Г. Котельникова, Д.А. Семенов- М.: ФиС, 1973. - 260 с.
8. Загревский, В.И. Практикум по биомеханике (метод, разра-
ботка по проведению лабораторных работ по биомеханике для сту-
дентов заочного отделения). /В.И.Звагревский Уч.-изд. лаборатория
МГПИ им.А.А.Кулешова, 1996. - 18 с.
9. Загревский, В.И. Биомеханика физических упражнений:
Учебное пособие./В.И.Загревский - Могилев: МГУ
им.А.А.Кулешова, 2003. - 140 с. :ил.
10. Загревский, В.И. Биомеханика физических упражнений:
Учебное пособие. /В.И.Загревский, О.И.Загревский - Томск: ТМЛ-
Пресс, 2007. - 274 с.
11. Занятия массовыми видами спорта с оздоровительной на-
правленностью: Учебное пособие (сост.В.А.Соколов,
А.Г.Фурманов, В.М.Киселев и др.). - Мн.: типография БГУ, 1985. -
57 с.
12. Зациорский, В.М. Биомеханика двигательного аппарата че-
ловека. /В.М.Зациорский, А.С.Аруин, В.Н.Селуянов- М.: ФиС,
1981.-143 с.
13.Зациорский. В.М. Физические качества спортсменов.
249

/В.М.Зациорский. - М., ФиС, 1966.- 248 С.
14. Игнатищев, P.M. Прыгать можно дальше 10-и метров
/Р.М.Игнатищев. - Могилев: Бел.-Рос.ун-т, 2005. - 30 с.
15. Игнатищев, P.M. Руслану Игнатищеву 70 лет. Жизнь про-
жита в науке (эстафета молодым). /Р.М.Игнатищев - Моги-
лев.обл.укруп.тип им.Спиридона Соболя, 2009. - 36 с.
16. Коренев, Г.В. Целенаправленная механика управляемых
манипуляторов. (Научные основы робототехники)./Г.В.Коренев -
М.: Наука, 1979.-448 с.
17. Коренберг, В.Б. Основы спортивной кинезиологии: учебное
пособие/В.Б.Коренберг. -М.: Советский спорт, 2005-232 с.
18. Масловский, Е.А. Теоретические и методические основы
индивидуально-сопряженного подхода в физическом воспитании и
подготовке юных спортсменов: Автореф.дис...д-ра пед.наук:
13.00.04./АФВиС РБ. - /Е.А.Масловский. - Минск, 1993. - 49 с.
19. Масловский, О.Е. Проектирование структурно-целевой
матрицы рациональных средств развития силовых и двигательно-
координационных способностей девочек-спринтеров 12-13 лет в
годичном цикле тренировки: автореф.дис.канд.пед.наук
13.00.04./СГАФКСТ/О.Е.Масловский. Смоленск, 2007.-22 с.
20. Мехрикадзе, В.В. О профессии тренера, поиске идей и
спринтерском беге./В.В.Мехрикадзе- М.: СпортАкадемПресс, 2001.
-с. 164, ил.
21. Назаров, В.Т. Упражнения на перекладине./В.Т.Назаров -
М.: ФиС, 1973.-134 с.
22. Пархомович, Г.П. Основы классического дзюдо (Учебно-
методическое пособие для тренеров и спортсменов)
/Г.П.Пархомович - Пермь: «Урал-Пресс Лтд», 1993. - 303 с.
23. Петров, В.А., Гагин Ю.А. Механика спортивных движе-
ний./В.А.Петров, Ю.А.Гагин - М.: Физкультура и спорт, 1974. -
232 с.
24. Попов, Г.И. Биомеханические основы создания предметной
среды для формирования и совершенствования спортивных движе-
ний: Автореф.дис....д-ра пед.наук: 13.00.04./ГЦОЛИФК.
/Г.И.Попов.-М.:, 1992.-21 с.
25. Попов, В.Б. Теория спортивной тренировки на службе спор-
та высших достижений /В.Б.Попов. // Теория и практика физиче-
ской культуры. - 1998. - № 4. - С.50-53.
26. Ратов, И.П. Двигательные возможности человека. Нетради-
250

ционные методы их развития и восстановления. /И.П.Ратов. -
Минск, 1994.-190 с.
27. Сарсания, С.К. Радиоизотопный метод определения ге-
ометрии масс тела спортсменов /С.К.Сарсания. / Материалы II Все-
союзной конференции по биомеханике спорта. 4.1. - М., 1974. С.
57-59.
28. Семенов, В.Г. Двигательный аппарат женщин-спринтеров в
спортивном генезисе: монография - 2-е изд. переработ, доп.
./В.Г.Семенов. - Смоленск: СГАФКСТ, 2008. 130 с.
29. Сляднева, Л.Н. Основы познания двигательной пластики
/Л.Н.Сляднева/. - Ставрополь: СФРВИРВ, 2002. - 124 с.
30. Сотский, Н.Б. Биомеханика : учебное пособие для студентов
высших учебных заведений по специальности «Физическая культу-
ра»./Н.Б.Сотский. -Бел.гос.академия физ.культуры. - Мн.: БГАФК,
2002 - 205 с.
31. Сотский, Н.Б. Биомеханика: учеб. для студентов специаль-
ности / Н.Б.Сотский - Бел.гос.ун-т физ.культуры. - 2-е изд., испр. и
доп. - Мн.: БГУФК, 2005. - 192 с.
32. Фаворин, М.В. Моменты инерции тел: Справочник
/М.В.Фаворин / Под ред. М.М.Гернета. Изд. 2-е, перераб. и доп. -
М.: Машиностроение, 1977. - 511 с.
33. Теннис: учебная программа по дисциплине «Физическая
культура» для непрофильных специальностей учреждений, обеспе-
чивающих получение высшего образования / сост. Т.А. Шонина.
Мн.: Акад.упр при Президенте Респ.Беларусь, 2007. - 53 с.
34. Чхаидзе, Л.В. Формула шага /Л.В.Чхаидзе, С.В.Чумаков/. -
М.: Физкультура и спорт, 1972. - 117 с.
35. Шкурко, Т.А. Танцевально-экспрессивный тренинг
/Т.А.Шкурко/.- СПб.: Издательство «Речь», 2003- 192 с.
36. Юмашев, Г.С. Остеохондрозы позвоночника. /Г.С.Юмашев.
-М., Медицина. 1984.-216 С.
37. Nachemson A, Rheumatol and Rehabil [1975]. V. 14, p.p. 129-
143.
38. Schultz A.B. et al. J. Biomech. [1982]. V. 15, p.p. 669-675.
39. Schultz A.B. et al. J. Bone Joint, Surg., [1982]. V. 64-A, p.p.
713-720.
251

УДК 796.012(075.8)
ББК 75.0(я73)
Б 63
Рецензенты:
доктор педагогических наук, профессор В. А. Коледа
доктор педагогических наук, профессор Р.И. Купчинов
Утверждено
научно-методическим советом ПолесГУ
Масловский, Е.А.
Б 63 Биомеханика оздоровительных упражнений: учеб. пособие / Е.А. Маслов-
ский, В.И. Загревский, В.И. Стадник - Пинск: ПолесГУ, 2010. - 252 с.
ISBN 978-985-516-091-6
Учебное пособие содержит расширенные сведения по методам биоме-
ханики: анализу и синтезу. В книге раскрываются предмет, задачи, ме-
тоды биомеханики и биомеханические методы исследования. Особое
внимание уделяется механизмам управления движениями спортсмена в
опорном и безопорном положениях.
Предназначено для студентов факультета организации здорового об-
раза жизни и факультетов физического воспитания ВУЗов, научных ра-
ботников, тренеров-практиков.
УДК 796.012(075.8)
ББК75.0(я73)
ISBN 978-985-516-091-6 © УО «Полесский государственный
университет»

Учебное издание
Масловский Евгений Александрович
Загревский Валерий Иннокентьевич
Стадник Владимир Иванович
Биомеханика оздоровительных упражнений
учебное пособие
Ответственный за выпуск 77. С. Кравцов
Публикуется в авторской редакции
Подписано в печать 28.04.2010. Формат 60x84/16.
бумага офсетная. Гарнитура «тайме». Ризография.
Усл. печ. л. 14,69. Уч.-изд. л. 13,32
Тираж 60 экз. Заказ № 1031
Отпечатано в редакционно-издательском отделе
Полесского государственного университета