CC BY
35ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ БИОМЕХАНИЗМА ОТТАЛКИВАНИЯ ПРИ ПРЫЖКЕ ВВЕРХ
УДК/UDC 796.012
Поступила в редакцию 01.11.2021 г.
Информация для связи с автором: bilag77@mail.ru
Кандидат педагогических наук, доцент А.Г. Биленко1
Доктор педагогических наук, профессор Б.Е. Лосин1
Доктор биологических наук, профессор Г.П. Иванова1
Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург
iNDiViDUAL OPTIMiZATION OF THE REPULSiON BIOMECHANISM WHEN JUMPiNG UP
PhD, Associate Professor A.G. Bilenko1
Dr. Hab., Professor B.E. Losin1
Dr. Biol., Professor G.P. Ivanova1
1 Lesgaft National State University of Physical Education, Sports and Health, St. Petersburg
Аннотация
Цель исследования - найти оптимальный вариант техники отталкивания в зависимости от индивидуальных особенностей спортсмена. Методика и организация исследования. Процедура исследования включала выполнение прыжка вверх на динамометрической платформе и анализ вертикальной составляющей реакции опоры.
Результаты исследования и выводы. В результате по полученной информации о высоте и коэффициенте эффективности каждого из прыжков, выполненных с помощью различных техник, определяют наиболее рациональный индивидуальный двигательный стереотип отталкивания от опоры при выполнении испытуемым серии прыжков. Коэффициент эффективности количественно оценивает качество организации прыжкового движения с возможностью оперативного контроля различных вариантов биомеханизма отталкивания.
В аспекте совершенствования биомеханического анализа: предложенная методика исследования реализует один из возможных подходов к изучению работы открытых биомеханических систем, в отличие от ранее используемых моделей по типу точечной массы.
Результаты исследования помогут получить знания о биомеханике отталкивания и сформировать индивидуальную технику на базе оперативной обратной связи.
Ключевые слова: биомеханика отталкивания, прыжок вверх, коэффициент эффективности.
Abstract
Objective of the study was to find the optimal repulsion technique depending on the individual characteristics of the athlete.
Methods and structure of the study. The research procedure included performing an upward jump on a dynamometer platform and analyzing the vertical component of the support reaction.
Results and conclusions. As a result, according to the information received about the height and efficiency coefficient of each of the jumps performed using various techniques, the most rational individual movement stereotype of repulsion from the support is determined when the subject performs a series of jumps. The efficiency coefficient quantitatively assesses the quality of the organization of the jumping movement with the possibility of operational control of various variants of the repulsion biomechanism.
In the aspect of improving biomechanical analysis: the proposed research methodology implements one of the possible approaches to studying the operation of open biomechanical systems, in contrast to the previously used point mass models.
The results of the study will help to gain knowledge about the biomechanics of repulsion and form an individual technique based on operational feedback.
Keywords: repulsion biomechanics, upward jump, efficiency coefficient.
Введение. Прыжок вверх с места из обычной стойки согласно Федеральным стандартам включен в нормативы общей и специальной физической подготовленности для зачисления в тренировочные группы на всех этапах подготовки во многих видах спортивных игр, в первую очередь, как показатель скоростно-силовых способностей человека с учетом специализации, уровня мастерства, возраста, антропометрии и прочего.
Данный тест является многокомпонентным, оценивает уровень развития сложных координационных способностей человека. С его помощью диагностируется ряд показателей: сила мышц ног при прыжках из разного по глубине приседа, частота прыжков, их тип (с участием маха рук или вращений
вокруг вертикальной оси) и другие проявления физических качеств.
На практике многие тренеры до сих пор используют для оценки прыгучести лентопротяжный механизм Абалако-ва, что существенно снижает точность измерений, а также дает неполную картину прыжковых возможностей спортсменов. Значительно более точную информацию о прыгучести спортсмена можно получить, измеряя время полетной фазы, которое позволяет по законам кинематики для равноускоренного движения в поле гравитации земли рассчитать высоту (Ь|) подъема общего центра масс (ОЦМ) тела. Аппара-турно зафиксировать время полета, как фазу безопорного положения, возможно различными методами, включая све-
□ и
£ г.
а
ч—
о (и и
а
■
с
га
^
О (и .с I-
товые датчики движения, контактные или силоизмеритель-ные системы. Главным условием стандартности процедуры измерения высоты является приземление без амортизации на относительно «прямые» ноги, что, в противном случае, позволяет получить «выигрыш высоты» до 10-15 см. Однако анализ потенциальных возможностей спортсмена с учетом качества биомеханизма отталкивания даже при использовании мощных современных измерительных комплексов не проводится, что мешает сближению научной теории движений с практикой специалистов, обучающих человека рекордным прыжкам.
Работа внутренних механических сил в каждом прыжковом движении живого объекта дает разную эффективность по различным причинам, отражающим антропометрические, физические, возрастные особенности человека, уровень его квалификации, состояние свойств аппарата движения. Особую роль играют техническая рациональность самого движения и положительные индивидуальные отклонения объекта движения от средней (модельной) величины. Эти особенности в виде факторов, влияющих на эффективность «прыжковой работы», пытаются искать тренеры при воспитании чемпионов вслепую без соответствующей теории.
Новый подход к анализу и оценке теста «прыжок вверх с места». Априори при определении высоты прыжка по времени полетной фазы принималось, что расчеты справедливы для движения точечных масс механической системы и соответственно общего центра масс (ОЦМ). В живой системе этого делать нельзя, так как необходимо учитывать работу всех элементов механической системы, ибо в ней могут меняться межэлементные связи по показателям кинематики и динамики, отражаясь на суммарном результате высоты. Если сравнить прыжки с разной техникой и вкладом внутренних сил в высоту прыжка, то окажется крайне много вариантов движений, на что обращали внимание в 70-е годы А. В. Зин-ковский, Ю. А. Гагин, Н. Б. Кичайкина, а в 2004 г группа механиков показала вклад «биомеханической энергии» в общую кинетическую энергию при прыжке [4].
Для оценки качества биомеханизма отталкивания можно воспользоваться известным в биомеханике [9] подходом, а именно, определить высоту прыжка двумя способами. Первый, описанный выше, позволяет рассчитать реальную высоту прыжка по времени полетной фазы, второй, основанный на вычислении затраченного импульса силы по ди-намограмме отталкивания, определяет идеальную, своего рода «модельную» высоту прыжка. Сравнение «реальной» и «модельной» высоты для каждого отдельного прыжка позволяет оценить факт, насколько эффективно используется энергетический потенциал спортсмена в организации биомеханизма прыжка, то есть насколько использованы резервы живой системы в достижении целевой установки. При этом определять экономичность, то есть затраты живой системы на единицу высоты одиночного прыжка нецелесообразно, равно как и оценивать качество спринтерского бега по его энергетическим показателями или КПД.
Традиционно, изучая динамограмму прыжка, находили импульс силы отталкивания, скорость вылета и отсюда «модельную» высоту подъема ОЦТ, которая при идеальной организации двигательного действия и отсутствии потерь должна стремиться к «реальной». Количественно оценить качество организации реальных прыжковых движений можно, в частности, с помощью введенного и запатентованного нами коэффициента эффективности - к [3], который равен отношению «реальной» высоты к «модельной».
Цель исследования - найти оптимальный вариант техники отталкивания в зависимости от индивидуальных особенностей спортсмена.
Методика организации исследования. Процедура включает выполнение прыжка вверх на динамометрической платформе и анализ вертикальной составляющей реакции опоры - кривая Р (^ (см. рисунок) [5].
Особенно важно отметить, что анализ биомеханизма отталкивания по динамограмме вертикальной составляющей реакции опоры (см. рисунок) следует проводить, руководствуясь системно-структурной моделью, а не традиционной точечной моделью с использованием понятия ОЦМ, что и позволяет объяснить наличие дополнительного импульса, названного нами импульсом «доталкивания» (участок IV на интервале между точками 4-5), играющего важную роль в структуре движения.
Дополнительный вклад в импульс силы отталкивания, который ранее не входил в программу анализа движения, реализуется за счет подошвенного сгибания жестко-напряженных мышц голеностопного сустава и суставов стопы уже после начала подъема общего центра масс и падения реакции опоры ниже уровня силы веса Рст (точка на рис. 1). Подобный эффект был нами экспериментально замечен и проанализирован в диссертации Н. В. Макарова [8] при изучении прыжков на батуте, где мастера при высоких прыжках добавочно давили стопами ног на предельно растянутую сетку батута для управления высотой прыжка, совершая работу силы «доталкивания» с целью увеличения высоты полета.
Синхронно с выполнением прыжка по динамограмме рассчитывается высота (Ь|) и коэффициент эффективности (к) прыжка:
.Е^пол. к = | "";";,ол | 100%,
2Б
где: - высота прыжка; д = 9,81 м/с 2- ускорение свободного падения; ^ол - время полетной фазы, определяемое по динамограмме; к - коэффициент эффективности прыжка; Рст. -вес испытуемого; S - импульс силы отталкивания, определяемый по динамограмме.
В результате по полученной информации о высоте и коэффициенте эффективности каждого из прыжков, выполненных с помощью различных техник, определяют наиболее рациональный индивидуальный двигательный стереотип отталкивания от опоры при выполнении испытуемым серии прыжков. Коэффициент эффективности количественно оценивает качество организации прыжкового движения с возможностью оперативного контроля различных вариантов биомеханизма отталкивания [3].
Теоретическая и практическая значимость. При поиске наиболее рациональной индивидуальной техники отталкивания важно создать такие условия, при которых живая система может сама найти собственные резервы, для этого, по выражению Н. А. Бернштейна [2], ей необходимо «дать
Вертикальная составляющая реакции опоры при прыжке вверх
12
http://www.teoriya.ru
2022 Июнь | Juпi
напробоваться», чтобы сформировать наилучший стереотип выпрыгивания. Количественным критерием правильной организации отталкивания может служить так называемый нами коэффициент эффективности (k), равный отношению «реальной» высоты прыжка (h), рассчитанной по времени полетной фазы, к идеализированному, «модельному» ее значению, определяемому по импульсу силы отталкивания. Этот коэффициент показывает потенциальные резервы живой системы и то, насколько эффективно организован у прыгуна биомеханизм отталкивания. Чем большее значение получает коэффициент эффективности отталкивания, тем лучше работает живая система и тем более рациональную индивидуальную технику удается найти человеку с учетом особенностей собственного организма и поставленных тактических задач.
Ведущими составляющими достижения высокого результата служат совпадение частотных свойств организации опорно-двигательного аппарата и внешней среды при управлении жесткостными свойствами взаимодействующих систем и их фазовый состав, которые должны обеспечить биорезонанс в системе «человек-среда» [1, 6, 7, 9]. Указанные составляющие постоянно вариативны, поэтому живая система их подбирает и настраивает в процессе длительных тренировок, а с помощью коэффициента эффективности отталкивания k эти показатели можно оперативно контролировать.
Выводы. Предложенная методика исследования позволяет существенно расширить понимание теории движения как системы подвижных звеньев, где, благодаря тренировке, человек находит для своего прыжка оптимальный индивидуальный вариант с точной количественной оценкой качества его выполнения путем оперативных расчетов параметров каждого прыжка.
Оперативный контроль параметров прыжка по импульсу силы и высоте прыжка позволяет получить объективную количественную оценку качества работы спортсмена, столь важную для тренера.
В аспекте совершенствования биомеханического анализа: предложенная методика исследования реализует один из возможных подходов к изучению работы открытых биомеханических систем, в отличие от ранее используемых моделей по типу точечной массы.
Проведенное исследование показывает те знания, на основе которых спортсмен может реализовать свои потенциальные двигательные возможности.
Литература
1. Агашин Ф.К. Биомеханика ударных движений / Ф.К. Агашин. - М.:
Физкультура и спорт, 1977. - 207 с.
2. Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии
активности / Н.А. Бернштейн. - М.: Медицина, 1966. - 349 с.
3. Биленко А.Г. Способ тренировки и оценки эффективности отталкивания от опоры / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова, Б.Е. Лосин. // Патент России №2742733. - 2021. - Бюл. № 4.
4. Зинковский А.В. Математические модели и компьютерное моделирование в биомеханике / А.В. Зинковский, В.А. Пальмов. СПб.: Политехнический университет, 2004. - 514 с.
5. Иванова Г.П. Биомеханические методики анализа и оценки техники спортивных движений: учебно-методическое пособие / Г.П. Иванова, Н.Б. Кичайкина, А.В. Самсонова / СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург, 2007. - 63 с.
6. Лосин Б.Е. Теоретическая значимость и подходы к определению уровня развития быстроты и прыгучести в спортивных играх: научные труды ежегодник 2020 / Б.Е. Лосин, Г.П. Иванова, А.Г. Биленко. - СПб.: НГУ им. П.Ф. Лесгафта, 2020. - С. 105-119.
7. Лосин Б.Е. Оценка прыгучести баскетболистов по временной структуре непрерывных прыжков: Ученые записки универ. им. П.Ф. Лесгафта: междисциплинарный сборник статей / Б.Е. Лосин, Г.П. Иванова, А.Г. Биленко и др. - СПб.: НГУ им. П.Ф. Лесгафта, 2021. - № 1 (191). - С. 196-201.
8. Макаров Н.В. Биомеханические закономерности формирования механизм отталкивания спортсменов от упругой опоры: автореферат дис. ... канд. пед. наук / Н.В. Макаров. - Л.: ГДОИФК, 1984. - 22 с.
9. Попов Г.И. Биомеханика двигательной деятельности: учебник / Г.И. Попов, А.В. Самсонова. - М.: Академия, 2011. - 315 с.
References
1. Agashin F.K. Biomekhanika udarnyh dvizhenij [Biomechanics of shock movements]. Moscow: Fizkultura i sport publ., 1977. 207 p.
2. Bernstein N.A. Ocherki po fiziologii dvizhenij i fiziologii aktivnosti [Essays on the physiology of movements and the physiology of activity]. Moscow: Medicina publ., 1966. 349 p.
3. Bilenko A.G., Ivanova G.P., Losin B.E. Sposob trenirovki i ocenki effektivnosti ottalkivaniya ot opory. Patent Rossii №2742733 [The method of training and evaluating the effectiveness of repulsion from the support. Patent of Russia No. 2742733]. 2021. Bull. No. 4.
4. Zinkovsky A.V., Palmov V.A. Matematicheskie modeli i komp'yuternoe modelirovanie v biomekhanike [Mathematical models and computer modeling in biomechanics]. St. Petersburg: Politekhnicheskij universitet publ., 2004. 514 p.
5. Ivanova G.P., Kichaikina N.B., Samsonova A.V. Biomekhanicheskie metodiki analiza i ocenki tekhniki sportivnyh dvizhenij: uchebno-metodicheskoe posobie [Biomechanical methods of analysis and evaluation of the technique of sports movements]. Teaching aid. St. Petersburg: SPbGUFK im. P.F. Lesgafta publ., 2007. 63 p.
6. Losin B.E., Ivanova G.P., Bilenko A.G. Teoreticheskaya znachimost i podhody k opredeleniyu urovnya razvitiya bystroty i pryguchesti v sportivnyh igrah [Theoretical significance and approaches to determining the level of development of speed and jumping ability in sports games]. Nauchnye trudy [Scientific papers]. Yearbook 2020. St. Petersburg: SPbGUFK im. P.F. Lesgafta publ., 2020. pp. 105-119.
7. Losin B.E., Ivanova G.P., Bilenko A.G. et al. Ocenka pryguchesti basketbolistov po vremennoj strukture nepreryvnyh pryzhkov [Evaluation of the jumping ability of basketball players by the time structure of continuous jumps]. Uchenye zapiski universiteta im. P.F. Lesgafta. St. Petersburg: SPbGUFK im. P.F. Lesgafta publ., 2021. No. 1 (191). pp. 196-201.
8. Makarov N.V. Biomekhanicheskie zakonomernosti formirovaniya me-khanizm ottalkivaniya sportsmenov ot uprugoj opory [Biomechanical patterns of formation of the mechanism of repulsion of athletes from the elastic support]. PhD diss. abstract. Leningrad: GDOIFK publ., 1984. 22 p.
9. Popov G.I., Samsonov A.V. Biomekhanika dvigatelnoj deyatelnosti [Biomechanics of motor activity]. Textbook. Moscow: Akademiya publ., 2011. 315 p.
НОВЫЕ КНИГИ
КУЛИНЕНКОВ, О.С. ФАРМАКОЛОГИЯ В ПРАКТИКЕ СПОРТА: СПРАВОЧНИК / О.С. КУЛИНЕНКОВ. -3-Е ИЗД., ПЕРЕРАБ. И ДОП. - МОСКВА: СПОРТ-ЧЕЛОВЕК, 2022. - 216 С. -iSBN 978-5-907225-81-7.
В книге известного спортивного врача, многие годы проработавшего в спорте высших достижений, представлены возможные варианты увеличения работоспособности и сохранения здоровья спортсмена фармакологическими средствами. Предназначается тренерам, спортсменам, спортивным врачам, преподавателям физической культуры, студентам спортивных вузов.
