Қазақстан Республикасыныңі білім және ғылым министрлігі

Траекторияның қисықтығы (К) нүктенің қозғалу түрі қандай екенін (кеңістікте) көрсетеді. Оны анықтау үшін қисықтың радиусын өлшейді (R). Қисықтық – радиусқа кері шама: К= 1: R; [ K ] = L^-1;

Егер траектория шеңбердің доғасы болса, онда қисықтың радиусы тұрақты; қисық неғұрлым үлкен болған сайын, оның радиусы кішірейеді және керісінше, қисық неғұрлым кішірейген сайын радиус үлкейеді.

Кеңістіктегі траектория бағыты-әртүрлі болуы мүмкін. Түзу сызықты траекторияда бағытты бастапқы және соңғы нүкте кординаттары арқылы анықтайды; бір түзудің бойында жатпайтын қисық траекторияны екі нүкте арқылы немесе үшінші қосымша сызықпен анықтайды.

Нүктенің жылжуы (орын ауыстыруы) – қай бағытта және қандай қашықтыққа орын ауыстырғанын көрсетеді. Орын ауыстыруды (сызықтық) нүктенің координата айырмашылығын бастапқы және соңғы аяқтау қозғалыстары арқылы табады:
ˉ∆ S =ˉ S _соңғы –S _{бастапқы} ^. [ ∆ S ] = L. ∆-өсімталдығы .
Қозғалу жүйесінің биомеханикалық құрылысы мен атқаратын қызметі

Биомеханика адам денесіндегі, оның тірек-қимыл аппаратының тек қозғалуды жетілдіре түсетін ерекшеліктерінің құрылысы мен атқаратын қызметтерін зерттейді. Адамды биомеханикада жай ғана модель ретінде қарастырып, оның анатомиялық және физиологиялық жағына көп көңіл бөлмейді. Ол негізгі қасиеттерімен, көптеген жеке шығыршықтарын қарастырмай тек маңызды қозғалу қызметін орындайтындарды қарастырады.

Сонымен биомеханикалық жүйе-бұл қарапайым көшірінді, адам денесінің моделі, бұған қозғалу заңдылықтарын зерттеуге болады. Биомеханикалық жүйе адам денесінің биомеханикалық бөлшектерінен тұрады. Дененің көптеген бөлімдері бірігіп (қозғалмалы) биокинематикалық бөлшектер түзеді.

Дене бөлшектері бір-бірімен жалғанып жұп құрады да, олар қосыла келе бөлшектер құрайды.

Техникалық механизмдердің жалғануы, жұптасуы-кинематикалық жұптар-олардың құрылысы көбінесе алдынала берілген қозғалыстар арқылы болуы мүмкін. Кейбір мүмкіншіліктері шектелмейді (оларды қозғалу бостандығының дәрежесі деп сипаттайды), ал басқалары толығымен шектелген (байланыс дәрежесімен сипатталады).

Байланыстар: а) геометриялық (әрдайым қозғалуға шек қойылады, әсіресе бір бағытта болса, (мыс., буындағы сүйектермен шектелу) және ә) кинематикалық (жылдамдықты шектеу, мыс., антагонист бұлшық еттер арқылы). Барлық кинематикалық жұптар көбінесе айналып (шарнирлі), кейбіреулері таза жылжып (бір-біріне қарағанда) отыруы мүмкін, тек бір жұп тілерсек буыны ғана-бұранда қозғалысына ұқсайды.

Биокинематикалық бөлшектер- бұлар тұрақты, тұйықталмаған (тарамдалған), немесе тұйық биокинематикалық жұптардың қосындысын құрайды.

Тұйықталмаған тізбектерде әрқашанда бос бөлшек болуы тиіс, онда да тек бір жұпқа кіретін бөлшектерде. Сонымен тұйықталмаған бөлек буындарда оңашаланған қозғалыстар болуы мүмкін.

Тұйық тізбектерде оңашаланған қозғалыстар болуы мүмкін емес: қозғалыстарға біруақытта басқа да жалғамалар қатыстырылуы мүмкін.

Егер физикалық денеде ешқандай шектелу (байланыс) болмаса, ол кеңістікте үш өлшемде қозғала алады, немесе үш перпендикуляр біліктер арқылы және айнала қозғала алады. Сондықтан, ондай денеде қозғалудың бостандық дәрежесі 6-ға тең.

Әрбір байланыс бостандық дәрежесін аайтады. Егер бос дененің бір нүктесін бекітсе, бөлшектің жұбы ретінде ол бірден үш бостандық дәрежесінен айырылады-сызықтық жылжуы үш координат біліктерінен жүреді. Мысал ретінде шар тәрізді буындар-иық буыны, бұнда үш бостандық дәрежесі бар (алтаудан).

Егер бөлшектің екі нүктесін бекітсе, онда тек бір ғана білік осы нүкте арқылы өтеді. Бұндай жағдайда бір бостандық дәрежесі қалады. Мысалы: ондай шектелуге жататын – саусақаралық буындар. Егер үш нүктені де бекітсе, онда бөлшек қозғалыстан мүлдем айырылады. Ондай жалғамалар буынға жатпайды.

Дене бөлшектері бастырық және маятник түрінде қарастырылады. Сүйектер қатты дене (майыспайтын) бөлшектері ретінде қозғалмалы бекіп биокинематикалық бөлшектер негізін түзеді.

Сүйектер-бастырық-дененің бөлшектері, қозғалмалы буындарда жалғанған, әдейі әрекет ету күші бар-сондықтан өздерінің орнын сақтауы мүмкін, немесе өзгертуі мүмкін. Олар қозғалыспен жасалған жұмысты белгілі бір қашықтыққа береді.

Бастырыққа түскенбарлық күштерді, екі топқа бөлуге болады: а) күштер және оларды құрайтын, бастырық жазықтың өсінде жатады (олар осы өстің қозғалу айналысына әсер етпейді) және ә) күштер және оларды құрайтын, бастырық өсіне перпендикуляр жазықтықта жатады (олар өстің айнала қозғалуына әсер етеді және екі қарама-қарсы бағытта болды). Ол күштерді бастырыққа тікелей әсер ететін қозғалу бағытына (қозғаушы) және қарсы (тежеуші) күштерді қарастырады.

Әрбір бастырықтың келесі элементтері бар: а) тірек нүктесі, ә) күш түсіру нүктесі; б) бастырық иықтары (тірек нүктесінен күштер түсетін нүктеге дейін -l) және в) күштердің иықтары (тірек нүктесінен күштердің әсер ету сызығына дейін-оларға түсірілген перпендикуляр-d-ға дейін). Күштің бастырыққа әсер ету өлшемі оның тірек нүктесінің уақыт шамасы (күштің иықтарына көбейтіндісі).

Егер буынның білігіне әржақты күш сәтінің әсері тең болса, онда бөлшек өзінің орнын сақтайды, немесе берілген жылдамдықпен қозғалыста болады. Егер күш сәтінің біреуі басым болса, онда бөлшек қозғалысын сол бағытта арттыра түседі.

Бөлшектің буындағы орнын сақтап қалуы үшін, оған әсер ететін күш сәттері тең болуы керек.

Дене бөлшегі, инерция арқылы екпін алғаннан кейінгі қозғалысы физикалық маятниктің қозғалысына ұқсайды. Маятник тепе-теңдіктен шыққаннан кейін, әсер етуші күштің арқасында төмен қарай қозғалады да, алған кинетикалық энергияны жұмсай отырып, инерция бойынша жоғары көтеріледі. Маятник тербелісінің кезеңі Т= 2 π √ L : m_* g _*r ; бұндағы L-маятник инерциясының сәті (біліктің) бекіту нүктесі арқылы өтеді; m-оның массасы, g-дененің еркін түсу үдеуі; r-радиусы. Бұл формула көбінесе аз тербелістерге ғана тән. Адам аяқтарының қозғалыстары (жүргенде, жүгіргенде) олардың амплитудасына байланысты. «Маятниктің» ұзындығы өзгермелі, аяқты бүккенде, жазғанда, сондықтан аяқтың маятник ретінде өзіндік жиілігі жоқ.

Адамның тірек-қимыл аппаратынбиомеханикалық жүйеге жатқызу үшін оның құрылысын және қасиеттерін жүйелі түрде қарастыру керек. Биомеханикалық жүйелер құрылысының-ең негізгі қасиеті олардың ауыспалы сипаты. Қозғалу бөлшектерінің саны, еркін қозғалу дәрежесі, бұлшық еттердің-олардың өзара әрекеттері ауыспалы.

Тірек-қимыл аппаратының биокинематикалық тізбектері қозғалмалы бірлескен бөлшектерден тұрады және ауыспалы құрамымен ерекшеленеді, ұзындығы мен пішініне байланысты (бастырық пен маятниктер құрамы).

Буындарды бекіту (блокада) және оларды босату тізбек бөлшектерінің санын өзгертеді. Ол бір бөлшекке айналуы немесе қозғалысты жалғастыру мүмкін.

Биомеханикалық тізбектерді және көптеген білікті жалғама бөлшектерді дәнекерлеу механизмі керекті қозғалысты анықтауға биодинамикалық толығынан байланысты механизмін құрайды. Биодинамикалық механизм берілген қозғалыстағы артық бостандық дәрежесін сөндіріп тастайды. Бұлшық еттердің арту күші биокинематикалық тізбектерде бөлшектердің керекті қозғалыстарын қамтамасыз етеді және олардың жылдамдықтарын реттейді. Бұлшық еттер кейде керек уақытында қозғалыс тербелісін шектейді, бөлшектерді пассивті шектеуге шыққанға дейін тежеп тұрады.

• 
  Ньютонның бірінші заңы. Инерциальді жүйелер
  
• 
  Масса. Күш. Ньютонның екінші заңы
  
• 
  Ньютонның үшінші заңы. Кинетикалық қуат. Механикалық жұмыс
  
• 
  Инерция сәті.
  

Қатты дененің масса орталықтары тұрақты бекітілген нүкте ретінде және өзінің орнын денеге байланысты өзгертпейді. Денелер жүйесінің масса орталықтары өзінің орнын өзгертуі мүмкін, егер сол жүйелердің арасындағы арақашықтық өзгеретін болса. Биомеханикада бөлек бөлшектердің масса орталықтары және бүкіл дене масса орталығы деп ажыратылады.

Адамда, негізгі қалыпта тұрғанда көлденең жазықтың жалпы масса орталығы (ЖМО) арқылы өтсе, ол орталық екінші сегізкөз омыртқасының деңгейінде өтер еді. Дене жатқанда ЖМО 1%-ға бас жағына қарай ығысады, әйелдерде ол 1-2 % төмен орналасады, оқушыларда, ересектерден жоғары орналасар еді (мыс., бір жастағыларда 15%-ға дейін).

ЖМО табу үшін тәжірибе арқылы немесе есептеу тәсілі арқылы іздестіреді. Есеп жолымен ЖМО-ны табу үшін: 1) дененің бөлек бөлшекерінің орнын; 2) сол бөлшектердің салмағын және 3) бөлшектердің масса орталықтарының орнын білу қажет.

Дене бөлшектерінің орнын кинограммалар, фотосуреттер немесе басқа да тәсілдер арқылы анықтайды (мыс., бейнемагнитофон); салмақты әдейі кесте арқылы табуға болады (коэффициент). Бөлек бөлшектердің масса орталықтарын, олардың орналасуын ұзына бойы біліктердің буындар арасының орталығында деп білу керек.

Дененің инерция сәті. Бір нүктенің инерция сәті айналу білігіне масса мен сол нүктелердің квадратының қашықтығының қосындысына тең болады.

I = ∑ m _{i *} r _i² егер орталық біліктен өтетін болса, онда I_x = I_c + m l²

- I_x – іздеу сәті; I_c – орталық инерция сәті; m-бөлшек массасы, l²- айналу білігінен масса оталығына дейінгі қашықтық (Гюйгенс-Штейнер теоремасы). Бүкіл дененің инерция сәті дененің кейпінің орналасуына және айналу білігіне байланысты. Дененің кейпін өзгертіп инерция сәтінде өзгертуге болады. Мысалы, сальто жасағанда жинақтылық инерция сәтін азайтады, дененің тік тұрғанына қарағанда үш еседей болады.

Дене жазықтығының орталығы мен көлем орталығы. Дене көлемінің орталығы-гидростатика қысымына түсірілетін теңестіруші күш нүктесі (Архимед күштері). Адам денесінің тығыздығы біркелкі болмағандықтан (мыс., өкпе үлкен көлем алып жатқанымен салмағы жеңіл), дененің көлемінің орталығы жалпы масса орталығымен сәйкес келмейді, адам тұрғанда ЖМО – 2-6 см жоғары орналасады.

Дене жазықтығының орталығы- әсер етуші нүктенің теңестіруші күші сыртқы қоршаған ортаға байланысты (ауа, су). Дене жазықтығының орталығы дененің орналасуына және ортаның қозғалу бағытына байланысты. Өте үлкен ұшу жылдамдықтарында (парашютпен секіру, шаңғымен секіру) онда ауаның әсер етуші күші көп болғандықтан, дене орталығының жазықтық орталығы және дененің ЖМО теңдікті сақтауға әсері бар.

Адам қозғалысындағы күштер. Адам денесіне әсер ететін күштерді, сыртқы және ішкі деп екіге бөлуге болады. Сыртқы,- деп адам денесіне сырттан әсер етеді (саймандар, басқа адамдар, орта ж.т.б.). Тек солардың арқасында ғана өзгерістер болуы мүмкін, оларсыз қозғалыстың масса орталығы (МО) өзгермейді. Ішкі күштер-адамдардың дене бөліктерінің өзара әрекеттерінен пайда болатын күштер. Өздігінен қозғалыстың МО өзгермейді, тек ішкі күштер арқылы бұлшық еттер тартысы арқылы басқарылып, буындарда қозғалыстар тудырады. Күштерді сыртқы және ішкі деп бөлу шартты.

Барлық күштер, сырттан әсер ететін, олар сыртқы денелермен сыбайласта олып (ортаменде) –бұл күштерді түйісу (жалғасу, ұштастырылу ) күштері деп атайды. Адам денесіне тек ауырлық күштері түйісусіз әсер етуі мүмкін, ондай күштерді қашық (дистантты) күштер дейді.

Сыртқы денелердің инерция күштері-адам денесіне сырттай орналасқан денелердің әрекет ету мөлшері, адамның өзімен тездетілген, ол дененің үдетілген массасын сол үдеуге көбейткенге тең.

Сыртқы денелердің инерция күштері адам арқылы үдетілетін болса, F = - m a ; қарама-қарсы бағытта жүреді, сондықтанда теріс таңба тұр.

Үдеу оң да болуы мүмкін; адам ядроны өзінен итергенде оған қосымша жылдамдық береді. Онда ядроның инерция күші қарсы тұру ретінде қарастырылады. Үдеу терісте болуы мүмкін, адам допты ұстағанда, өзіне қарай тартуы; оның жылдамдығын азайтады. Ондай доптың инерция күші қысым ретінде қарастырылады. Егер үдеу (орталыққа тепкіш) бірқалыпты (нормальді) мыс., адам дискіні тез айналғанда қолда ұстап тұруы (қисық траектория), онда орталықтан тепкіш күш дискіні (оның инерциясын) лақтырушының қасына түседі де тарту күшін туғызады, диск радиус бойынша қолдан шығуға «тырысу» ретінде қарастырылады.

Салмақ және ауырлық күштері. Жерге тарту күшін барлық денелер сезінеді, ол заңды да. Дененің ауырлық күштері-жерге тартылыс күшінің мөлшері (жердің айналу әсерін есептегенде) G = m g ; [ G ] = MLT. Ауырлық күштер жердің массасы мен оған тартылатын дененің және оның арақашықтығына байланысты. Жердің ортасынан бетіне дейінгі қашықтық (полюсте-6357 км), ал экваторда 6378 км, сондықтан экватордағы тарту күші 0,2 % аз. Жер өзінің өсінен айналғандықтан, оның үстіндегі денелер орталықтан тепкіш инерция әсерін (жалған) инерциялық емес (айналу) жүйе есебінде сезінеді. Ол экваторда әлдеқайда көп, соған қосымша тағы 0,3 % жердің тарту күшін азайтады. Сондықтан ауырлық күштер (гравитациялық) тарту күштерімен және орталықтан тепкіш (инерциялық) күштердің геометриялық қосындысына тең.

Дененің тірекке әсері-салмақпен өлшенеді. Дене салмағы (статикалық)-дененің тыныштықта, сол тыныштықта тұрған тірекке әсерінің мөлшері (құлап кетпес үшін). Сонымен ауырлық күш пен дененің салмағы бір күш емес екен. Адамның бүкіл дене салмағы оның өзіне түсірілмеген, оның тірегіне түсіп тұрған салмақ.

Бастың мойын омыртқаларға әсері –баспен омыртқа жотасының өзара әсерлері. Сондықтан бастың салмағы бүкіл дене салмағына қарағанда –ішкі күштер, ал омыртқа бағанасына қарағанда –сыртқы күш. Мыс., штанганың салмағы, адам көтеріп тұрған, әрине –сыртқы күш.

Тірек реакция күштері. Дене салмағының тірекке әсері, бұл да қарама-қарсы күштер, оларды тірек реакциясы деп атайды.

Тірек реакциясы-оған әсер ететін денеге қарама-қарсы күш мөлшері, денемен түйістіру де ол тыныштықта немесе қозғалыста болуы мүмкін. Ол дененің тірекке әсерінің күшіне тең, және қарама-қарсы бағытталған.

Жалпы адам көлденең тіректе зінің салмағына қарсы әсер сезеді, бұл жағдайда тірек реакциясы, дене салмағы тірекке перпендикуляр бағытталған. Бұл тіректің қиялды реакциясы. Егер жазықтық тегіс болмаса, онда тірек реакциясы жазықтыққа перпендикуляр, тірек нүктесіне жанама орналасады.

Салмақ статикалық болса, онда тірек реакциясы да статикалық, шамамен оның статикалық салмағына тең. Егер адам тіректе үдеумен жоғары бағытта қозғалса, онда статикалық салмаққа инерция күші қосылады және тіректің динамикалық реакциясы пайда болады. Тірек реакциясы-ырықсыздық (пассивті) күш. Ол өзінен өзі оң үдеу туғызуы мүмкін емес. Бірақ онысыз-егер тірек болмаса, егер итеріліп кететін болмаса (немесе тартылатын ештеңе болмаса) –адам онда белсенді қозғала алмас еді.

Егер көлденең тіректен жоғары қарай емес итерілсе, онда қысым күші де тік бұрыш құрамас еді. Онда да тірек реакциясы жазықтыққа перпендикуляр орналаспас еді, оны қалыпты және жанама деп жайып тастауға болар еді. Екі жанасатын жазықтықтар тегіс, бұдырсыз болса, онда жанама тірек реакциясы үйкеліс күші болар еді. Жанам реакциялар тек үйкеліспен ғана қамтамасыз етілмейді (мыс.: шаңғымен қардың), басқа да өзара әрекеттермен (шиповканың шегелері мен жол) берілер еді.
Қозғалу сапасының биомеханикасы

Әрбір адамның қозғалу мүмкіншіліктері бар (мыс., бір салмақты көтеру, белгілі бір уақытта бірнеше метр жүгіру т.б.). Қозғалу мүмкіншіліктерінің жиынтығын моторика деп атайды. Әрбір адамның қозғалу мүмкіншіліктері әртүрлі. Әрбір қозғалу тапсырмалары (мыс.: жүгіру, жүзу) бір-бірінен сапалы өзгерістері бар. Жақын қашықтыққа жүгіру мен марафон жүгірісінің ағзаға талабы (сапасы) әртүрлі және қозғалыстардың да сапасы бірдей емес. Қозғалу сапасы деп адамның моторикасының бөлек сапасының әртүрлі жақтарын айтады. «Қозғалу сапасы» деген түсінікке 1) біржақты қозғалысқа сипаттама ретінде бір ғана өлшеммен берілген (мыс.: максимальді жылдамдық); 2) физиологиялық және биохимиялық ұқсас механизмдері бар біржақты (мінез-құлық) сипатталуын талап етеді. Қозғалу сапасының өлшемдері ретінде бұлшық еттің күші, жылдамдық, шыдамдылық, күш, ж.т.б. Күш (F), жылдамдық (V) және ұзақтық бәрі белгілі бір арақатыста болады, және әр тапсырмада әртүрлі болады.

Адамның әрекет күші басқа да күштер сияқты вектормен беріледі және нұсқаумен айқындалады: 1) бағыты; 2) көлемі (скалярлы-сызықтық шкала ретінде) және 3) нүктелердің түйісуі.

Күш сапасы өте жоғары күш әрекеті мөлшерімен сипатталады, адамның барынша көрсете алатын күшімен. «Күш сапасының» орнына «бұлшық ет күші», «бұлшық ет мүмкіншілігі» -тағы да басқа терминдермен айтылады.

Кең тараған күш сапасының классификациясы: 1) меншікті күштер сапасы (статикалық күштер); 2) жылдамдық-күштер: а) динамикалық күш; ә) амортизациялық күш. Біріншісінің байқалу шарты статикалық кесте және жәй қозғалыстар. Динамикалық күштер-шапшаң қозғалыстар, ал амортизациялық күштерде-көну (бағыну) қозғалыстары бар.

Адамның әрекет күші оның денсінің орналасуына байланысты. Бірінші: буынның жағдайы өзгерсе, онда оның ұзындығы өзгереді. Сол бұлшық еттің күші оның ұзындығына байланысты. Бұлшық еттің ең максимальді күші оның ұзындығының кемуіне квадратты пропорционал төмендейді. Екінші: бұлшық еттің тарту күші иықтың өзгеруіне, біліктің айналу шамасына тең. Адамның қозғалу аппаратында айналу білікке жақын орналасқан болса, бұлшық ет көпшілік қозғалыстарда жылдамдықтан және қашықтықтан ұтса, күштен ұтылады. Егер шынтақ буынының бүккіш бұлшық еттері 90⁰ тең болса, онда күштен он есе ұтылады. Буын бұрышы өзгергенде, бұлшық еттің тарту күші де өзгереді, сонымен бірге айналу күш сәтіде өзгереді.Мысалы, екі басты бұлшық еттің ұзын басының иық күші буын бұрышының өзгеруіне келесідей көрсеткіштермен беріледі:

Буын бұрышы (град) 180 160 140 120 100 80 60

Бұлшық еттің тарту 11,5 16,8 26,9 37,4 43,5 45,5 39,2

иық күші (мм)

Таблица көрсеткендей иық күші 4 есе өзгерді.

Күш топографиясын дұрыс пайдалану спорттың рациональді (тиімді) техникасымен үйренуге керісінше әсері болуы мүмкін. Ол кейбір топ бұлшық еттерінің күші жеткілікті болғанның өзінде де. Мыс., ядро лақтыратын (итеретін), жаңадан үйреніп жүрген спортшы қолдарының жазылдырғыш бұлшық еттері жақсы дамыған, аяқ күштерінен басым болады, сондықтан итеру техникасын меңгеруге қиын болады. Ол көбінесе өзінің қолының итеру күшіне сүйенеді де, тұлға мен аяқ бұлшық еттері пайдаланбай қалады.

Жылдамдық сапасының негізгі үш түрі бар: 1) жалғыз қозғалыс жылдамдығы (сыртқы кедергі аз болғанда); 2) қозғалу жиілігі; 3) латентті реакция уақыты. Осы үш көрсеткіштің арасындағы корреляция әрбір адамда онша көп емес. Мыс., өте тез реакцияның иесі болып, қозғалыстарында баяулылық байқатуы мүмкін, немесе керісінше. Жақын қашықтыққа жүгіруде, сөреден барынша тез кетуіне (итерілу, жамбастардың бірігуі) және адым жиілігіне де байланысты. Ретпен жасалатын қимылдарда қозғалу жылдамдығы қозғалу жиілігімен және қашықтықпен белгіленеді де (бір циклде өтетін) «адымның» ұзындығымен сипатталады. V = f _* l; V-жылдамдық, f-жиілік, l- адымның ұзындығы. Спортшының дәрежесі жоғарлаған сайын екі көрсеткіште өседі.

Спортта тез жылдамдықты талап ететін екі түрлі тапсырма бар, бірінші жағдайда барынша максимальді тез жылдамдық көрсету (секіргенде-итерілу кезінде; лақтыруда-сайманды шығарарда) динамикасын спортшының өзі таңдап алады. Екінші жағдайда максимальді жылдамдықпен қозғалыстарды орындау керек (барынша қысқа уақытта), және басқа да қозғалыстарды (жақын қашықтыққа жүгіргенде), бұнда да жылдамдық динамикасының нәтижесіне байланысты.

Көптеген максимальді жылдамдықпен орындалатын қозғалыстардың екі фазасы бар: 1) жылдамдықты өсіру (көбейту); 2) жылдамдықты барынша тез тұрақтандыру. Бірінші фаза кезінде сөрелік үдеу, екіншісі-дистанциядағы жылдамдық.

Күштің өзгеру жылдамдығы (градиенті). «Жылдамдық» тек дененің орнын тез өзгерту ғана емес, сонымен бірге басқа көрсеткіштердің де тез өзгеруі. Бір байқауларда қозғалу күші өзгеріп отырады, сондықтан күштің өзгеру жылдамдығын-күш градиентін әрдайым қарастырып отырған жөн. Бұл әсіресе көп күшті қажет ететін, бірақ барынша аз уақыт ішінде орындалатын күштерді «қопарылыс» күші деп атайды. Күш градиенті математика тілінде: df : dt; күштің уақытқа бөліндісіне тең (туындысы). Күш градиентін көрсету үшін келесі көрсеткіштерді пайдаланады: 1) күштің максимальді жартысына жету уақыты; 2) бөлінудің жекесі F_max: t _max . Бұл көрсеткішті жылдамдық-күш индексі деп атайды. Ол тангенс бұрышына тең.

Егер тек өз денесін қозғауға (сайманды емес) болса, онда мына коэффициенттерді қолданған жөн: F_max : t _{max *} сп.дене салмағы;

Максимальді күшке жету уақыты шамамен 300-400 мс. Көпшілік қозғалыстарда күштің байқалу уақыты әлдеқайда аз. Мыс., жақын қашықтыққа жүгіретін спринтерлердің итерілу уақыты 100 мс аз. Ұзындыққа секіруде-150 -180 мс. Барлық жағдайларда спортшы өзінің максимальді күшін көрсете алмайды, ал жылдамдық көпшілігінде күш градиентіне байланысты.

Төзімділіктің биомеханикалық көрсеткіштері. Эргометрия негіздері.

Эргометрия деп адамның жұмыс қабілеттілігін өлшеп көрсететін сандық тәсілдер. Егер адам ұзақ уақыт қозғалу тапсырмасын орындағанда (жүгіру немесе жүзу) әрқашанда үш негізгі құбылмалы көрсеткіштерімен ісі бар: 1) қозғалу тапсырмасының орындалу көлемі: а) өткен қашықтық (метрмен); ә) орындалған жұмыс (джоуль); б) күш импульсі (статикалық күш салу-ньютон секунд); 2) қозғалу тапсырмасының орындалу қарқыны: а) спортшының жылдамдығы (жүгіру м/сек); ә) қуаты (мыс., велоэргометрде-ватт); б) күші (салмақты ұстап тұру-ньютон); 3) орындау уақыты (секунд). Қозғалу тапсырмаларының қарқыны, көлемі және уақыты-эргометриялық көрсеткіштер деп аталады. Біреуі қозғалу тапсырмасының параметрі, қалған екеуі-өлшенетін өлшемдер. Мыс., 5000 м қашықтыққа жүгіргенде, оның ұзақтығы алдынала беріледі де, жүгіру уақыты мен орташа жылдамдығы өлшенеді.



Қозғалыс жүйелері және оларды басқаруды ұйымдастыру

Спортшының қимылдары-оның спорттық техникасы- көптеген қозғалыстар арқылы жүзеге асады. Оның ақырғы мақсаты жоғары дәрежеге жету. Әртүрлі жеке қозғалыстардан қосылып жоғары нәтижені қамтамасыз етеді де, бір қозғалыс жүйесіне біріктіреді. Оның бәрі сол спортшының өзімен ғана басқарылып, өзінің мақсатына сай келтіріп, өзінің мүмкіншіліктерімен әрекеттеріне байланыстырады.

Сонымен қозғалу әрекеттері адамның бүкіл денесі немесе бөлек бөлімдерінің кеңістікте және уақыт аралығында қозғалыстары жүреді де, жүйеде оның элементтерін айқындайды, не кеңістік белгісі арқылы немесе уақыт белгісі арқылы жүреді.

Кеңістік элементтерін қозғалу жүйесінде дене бөлшектерінің орнының өзгеруі әртүрлі буындарда қозғалу элементтері деп атайды.

Қозғалу элементтері-қозғалу жүйесінің (кеңістікте) ең аз элементі шамамен жеке маңызы бар, белгілі бір мағнасы және белгілі бір орындау тапсырмасы бар жаттығулар. Жәй буын қозғалыстары қозғалу элементтеріне біріктірілген (бір уақыттағы қозғалыстармен жүйелілік топтарға). Әртүрлі қозғалу элементтері уақыт бойынша сәйкес келуі мүмкін. Қозғалу элементтерінің ірі жүйелер асты қозғалыстар болуы мүмкін. Шаңғымен жүргенде де ең негізгі қозғалыстары-қозғалу элементтеріне шаңғыны алға итеру: аяқпен итеру, қол және аяқпен сермеу, денені алға және жоғары ұмтылдыру.

Уақыт элементтері және олардың жүйелер асты қозғалыстары. Қозғалу жүйесінде уақыт элементтерін белгілі бір уақыт фазасына бөлу арқылы жүреді. Фаза- бұл қозғалу жүйесінің ең кіші элементі, бұған кіретін барлық қозғалыстар басынан аяғына дейін белгілі бір орындау тапсырмасы бар қозғалыстар. Фазаны анықтау, ол қаншама ұзақ жүреді және қашан аяқталады. Фазалар уақыт аралығында бірінен кейін бірі жүреді. Кейбір қозғалыстарды қарастыра келе олары фазаға бөледі, бір-бірінен көрсеткіштері арқылы ажыратылады. Әрбір фаза өзінің алдынан не соңынан жүретін фазадан ерекшеленеді және олардан уақыт көрсеткіштерімен бөлінген. Бұл фазалардың арасындағы шекара, сол уақытта фазалар ауысатын кездеріне келеді.

Дененің орнын екі фаза арасындағы және олардың ауысатын кезін шекарааралық деп атайды. Әрбір сондай фаза орыны бастапқыға аяғы болып, келесіге бастамасы болып тырады. Сондықтан әрбір фазадағы қозғалыс өзінің ауысуы кезінде шекаралық орынға әкеліп келесі фазаның жағдайын шешуге неғұрлым қолайлы жағдай жасайды. Шекаралық орыны қозғалыстардың дұрыс және жақсы бақылау бағдарлары болып қызмет атқарады.

Фазалардың жалпы ерекшеліктерін кезеңдер (периодтар) құрайды, тірек кезеңі және жүгіруде- ауада ұшу кезеңі. Кезеңдерден циклдер тұрады (олардың қайталануы, мыс., жүргенде, жүгіргенде, жүзуде т.б.) немесе бір актылы қозғалыстар (лақтыру, секіру т.б.).

Қозғалу модельдерін құру үшін келесі ережелерді айқындайды: 1) әрбір жүйеге қатаң түрде шек қойылады; 2) берілген жүйенің нақтылы тапсырмалары анықталады; 3) барлық қозғалыстарды жүйелер байланысында қарастырады.

Басқару деген- жүйенің жағдайының басқару әрекеттері арқылы өзгеруі және ол көздеген мақсатқа жетуге бағытталған. Әрбір жүйе белгілі бір уақытта өзіне тән жағдайда болады. Бастапқы жағдай (басқаруға дейін) және аяқтама (алдын-ала берілген)- басқарудың алдынала нәтижесі мен бірнеше аралық жағдайлар тұрады. Сол жағдайлардың ауысу тәртібі олардың (жүйелердің) мінезі ретінде қарастырылады.

Негізгі басқару әрекеттері спорт техникасында бұл бұлшық еттердің сіресу-тырысу арқасында басқа күштерменде (ауырлық, инерция т.б.) басқару жүреді. Басқару күштерінен басқа оның әрекеттеріне ысыру-жылжыту күштері де әсер етеді (олар аз не көп болуы мүмкін) және көздеген мақсатқа жету қиындала түседі (бөгеуіл болуы, зиянды кедергілер).

Спорт техникасында ауытқуларды кемшіліктер мен қателіктерге бөледі. Ауытқудың кемшіліктеріне негізінде сапалық орындалуы сақталғанмен сандық жағы жеткіліксіз. Бұндай жағдайда көп күш жұмсау керек, жылдамдықты өсіру қозғалу жүйесінің сапалық жағын қозғамайды. Спорт техникасындағы қателіктер бұл мәнді ауытқулар, оларды барынша тез түзету, сапасы жағынан қайта құру қажет.

Ауытқуларды жою коррекция арқылы жүреді- қосымша басқару әрекеттерімен. Олар жауап ретінде ауытқудың өзімен келуі мүмкін; коррекция ауытқуды ескерту ретінде болуы мүмкін. Ауытқудан кейінгі коррекция (postfactum) басталған ауытқуды жоя алмайды, әсіресе тез өтетін жылдамдықтарда (қозғалыстарда). Коррекция алдынала ескерту арқылы (ante factum) өзгергіштік бейімделуін қамтамасыз етеді, ауытқуды тереңдетпейді, уақытында және дәл іске қосылса, сонда ғана маңызы жоғары.

Ауыспалы жағдайларда қозғалыспен басқару. Қозғалыстардың бәрі әрқашанда ауыспалы жағдайда орындалады, қаншама тұрақты болғанымен. Әрбір қозғалыс-қимыл бұлшық еттің күшінің өзгеруі мен тірекпен байланыс, басқа денелермен және ортамен байланыста жүреді. Сырт күштері пайда болып, өзгеріп және жоғалып отырады.

Қозғалу әрекетінің функциональді құрылымы- деп көптеген функциялардың бірігуі, заңдылықтары, олардың қозғалу мақсаттарын барынша толық шешу болып табылады.

Ағзада кез келген қозғалысты орындау үшін функциональді жүйе құрылады-көпшілік функциялардың бірігуі болады. Оның ішіне кіретін қозғалысты энергиямен қамтамасыз ету, сол қозғалысты орындау және осы екі процеспенде басқару. Қозғалу жүйелерінің биомеханикада құрылымдары қарастырылады: оның қозғалу жағы (траекториясы), жылдамдығы, күші ж.т.б.) және ақпарат жағы (белгілі көрсеткіштері және құрастыру әдістері). Бұнда психологиялық жағы қарастырылмайды (сонымен бірге физиологиялық, биохимиялық жақтары да).

Қозғалу жүйелерін басқару үшін ең бірінші қажет басқару мақсаты қозғалу әрекетін есептеу. Қозғалу әрекетін есептеуге кіретін қозғалу жүйесінің жалпы мақсаты, жүйелерді бөлшектеу, қозғалысты қолайлы бағыттау және осы негізде қозғалыстарға талаптар қою.

Жалпы мақсат қандай дәрежеге жету керек екенін анықтайды. Спортшыны даярлау оның алдына ең бірінші қозғалыстар мақсатын барынша толық ашып бергенде ғана, жоғары дәрежеде жүреді де, онда басқару бағдарламалары пайда болады.

Басқару бағдарламалары қозғалысты орындау мүмкіншіліктерін жасау және оларды ауыспалы жағдайларға бейімдеу.

Дене тәрбиесі процесінде қозғалу сапасы дамып, қозғалу дағдылары құрастырылады, қозғалыс мақсаттарын шешуге мүмкіншіліктер пайда болады. Сонымен қорыта келгенде қозғалуды басқару көз-қарасынан машықтандыру қозғалу мүмкіншіліктерінің жинақталуын қамтамасыз етеді, әсіресе туа пайда болған мүмкіншіліктерді, көптеген басқару бағдарламаларын жинақтайды.

Бағдарламалардың іске асуын қарама-қарсы байланыстар сигналдары арқылы жүреді: бақылау, салыстыру, түзетулер басқа да үрдістер арқылы қамтамасыз етіледі.

Сонымен қозғалыстарды басқару ақпаратты беріп оны өңдеу арқасында жүреді. Қозғалу мақсаты орындалады, машықтандыру бағдарламалары алдын-ала әзірленіп жаңа түрлерін жасайды; бұлшық еттерге бұйрықтар жіберіліп, әрекетті тексеру және бақылау, түзетулер енгізіледі.

Білек айналасындағы қозғалыстар

Білек айналасындағы қозғалыстар дене бөлшектерін немесе бүкіл денені қисық траекторияда ұстай тұра алады (немесе өзгертуі мүмкін) және оны үдете түседі, немесе тежейді (баяулатады). Біліктен айналу кезінде дөңгелену қозғалыстары әрқашанда қосылып отырады. Сонымен бірге радиальді қозғалыстар да (радиустан орталыққа, немесе орталықтан шетіне) болуы мүмкін.

Білік айналасында дене бөлшегінің қозғалыстары орталыққа тепкіш үдеу арқасында жүреді де, үдеу туғызатын дененің әсерінен болады.

Қисық қозғалыстарда жылдамдықтың бағытының өзгеруі басқа дененің әсерімен жүреді де шеңбер орталығына бағытталған. Осыдан радиальді үдеу пайда болады да шеңбер орталығына бағытталған (орталыққа тепкіш үдеу). Күш әрекеті олда орталыққа тепкіш күші сол бағытта жүреді. Бұл күштің көзі ретінде басқа дене қызмет етеді, және доға шеңберлерінде айналу нүктесін ұстап тұрады. Ол қозғалысқа шек қойылады, доға шеңберімен инерциялық қозғалысты тежейді де қисық траекторияларды жасауға мәжбүр етеді. Сондықтан да ұстап тұру денесі деп аталады.

Айналып тұрған бөлшек ұстап тұруға орталықтан тепкіш күшке қарсылық білдіреді. Ол орталыққа тепкіш күшке қарама-қарсы шамамен оған тең және ұстап тұру бөлшегіне бекітілген. Орталықтан тепкіш күш берілген уақытта инерцияның күші (инерциалды есептеу жүйесі, дене есебі-қасындағы қозғалмайтын бөлшек).

Орталыққа тепкіш үдеу жылдамдық пен қашықтыққа байланысты. Айналу жылдамдығының өсуіне байланысты және траекторияның қисық сызығына орталыққа тепкіш үдеу өсе түседі: а = V² : r ; Орталыққа тепкіш күш сызықтық жылдамдыққа (бөлшек нүктесінің) перпендикуляр бағытта және оның көлемін өзгерте алмайды. Ол тек жылдамдық бағытын өзгертуі мүмкін. Айналу кезінде жылдамдықтың өсуінің өзгеруі болады, егер тангенциальді үдеу (оң және теріс) болса. Оны радиусқа перпендикуляр күш қана тудыруы мүмкін. Сонықтан бөлшектің қозғалысын талқылағанда әсіресе біліктен айналу күштерді айырған жөн, радиус бойымен немесе оған перпендикуляр. Біріншілері траекторияны қисайтса, екіншілері айналуды тездетеді немесе тежейді.