CC BY
3
4. Stasevich, K. (2017), "Physical activity and brain", Nauka i zhizn, No. 9, pp 38-45. Контактная информация: oksana4091985@rambler.ru
Статья поступила в редакцию 16.03.2022
УДК 796.41
ЛОКОМОТОРНО-РЕСПИРАТОРНОЕ СОПРЯЖЕНИЕ В УПРАЖНЕНИИ «ПРЫЖКИ НА МЕСТЕ СО СКАКАЛКОЙ»
Владимир Федорович Тихонов, кандидат педагогических наук, доцент, заведующий кафедрой, Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, Чебоксары
Аннотация
Введение. В процессе повышения эффективности и экономичности физических упражнений в спортивной практике существует проблема взаимосвязи дыхания с двигательными действиями. Целью исследования является определение локомоторно-респираторного сопряжения в физических прыжковых упражнениях. Методика организации и исследования. Испытуемые (n = 12) выполняли упражнение «прыжки на месте со скакалкой» в течении 20 секунд. Объемная скорость воздушного потока при дыхании V(t) у испытуемых измерялась с помощью установленного на шлеме датчика спирометра. Вертикальная составляющая ускорения движения туловища Уверт(Ц регистрировалось с помощью акселерометра, закрепленного на поясе. Методом аппроксимации кривых в выбранной области графиков по формуле периодической функции сравнивались круговые частоты и начальные фазы колебаний графиков V(t) и Уверт(Ц. Результат исследования. Установлено, что у испытуемых частоты колебаний V(t)) и УверГЧ) совпадают и равны во время выполнения упражнений. Графики V(t) и УвертЧ) имеют небольшой сдвиг начальной фазы относительно друг друга. Вывод. Результирующая волна усилий, которая проходит через кинематические звенья во время прыжков, является внешней возмущающей силой, обеспечивая локомоторно-респираторное сопряжение.
Ключевые слова: прыжковые упражнения, дыхание, ускорение туловища, локомоторно-респираторное сопряжение, метод аппроксимации.
DOI: 10.34835/issn.2308-1961.2022.3.p471-474
LOCOMOTOR-RESPIRATORY COUPLING IN THE EXERCISE "ROPE JUMPING"
Vladimir Fedorovich Tikhonov, the candidate of pedagogical science, senior lecturer, department chair, Chuvash State University named after I.N. Ulyanova, Cheboksary
Abstract
Introduction. There is a problem of the relationship between breathing and motor actions in the process of increasing the efficiency and economy of physical exercises in sports practice. The purpose of the study is to determine the locomotor-respiratory coupling in jumping exercises. The methodology and organization of the study. The subjects (n = 12) performed the exercise "rope jumping in place" for 20 seconds. The flow rate of the respiratory air V(t) in the subjects was measured by using the spirometer sensor mounted on the helmet. The vertical component of the body movement acceleration Yvert(t) was recorded by using the accelerometer attached to the lower back. Using the Curve Fit method for the selected area of the graphs according to the formula of the periodic function, the circular frequencies and the initial phases of oscillations of the graphs V(t) and Yvert(t) were compared. Research results and discussion. It has been established that the circular frequencies of oscillations V(t)) and Yvert(t) of the subjects coincide and are equal during the exercise. Graphs V(t) and Yvert(t) have a small shift of the initial phase relative to each other. Conclusions. The resulting wave of effort that passes through the kinematic links during jumps is an external perturbing force, providing locomotor-respiratory coupling.
Keywords: jumping, breathing, body acceleration, locomotor-respiratory coupling, Curve Fit
method.
ВВЕДЕНИЕ
В процессе повышения эффективности и экономичности физических упражнений в спортивной практике существует проблема взаимосвязи дыхания с двигательными дей-
ствиями [1]. Предлагаются методы специальных дыхательных упражнений, дыхание с добавочным сопротивлением [1], дыхание гиперкапническими и гипоксическими газовыми смесями [3] и др. Этими методами совершенствуется функция внешнего дыхания, повышается работоспособность респираторной мускулатуры, возрастает устойчивость организма к гипоксии, оптимизируется тканевое дыхание и транспорт газов в организме у спортсменов при мышечной деятельности [1]. Во многих исследованиях приводятся примеры локомоторно-респираторного сопряжения (ЛРС) [4, 5]. Несмотря на убедительные доказательства существования ЛРС, механизмы, лежащие в основе локомоторно-респираторного сопряжения (или не сопряжения), все еще недостаточно изучены [4]. Предположение о том, что двигательная система реагирует и избирает ту частоту движений, которая совпадает с резонансной частотой отдельных кинематических звеньев подтверждается в ряде источников [2, 4, 5]. Известно, что колебания при резонансе мышеч-но-сухожильной структуры дают максимальную амплитуду движения при наименьших усилиях и энергетических затратах [2]. Следовательно, повышение эффективности и экономичности в физических упражнениях достигается спортсменом путем приобретения специфической двигательной системы. Мы предполагаем, что в такой системе дыхательные движения могут приводиться к состоянию, близкому к резонансному с результирующей волной усилий, проходящей по кинематическим звеньям двигательного аппарата.
МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве испытуемых были выбраны 12 студентов в возрасте 19-20 лет, занимающихся различными видами спорта. Испытуемые выполняли упражнение «прыжки со скакалкой на месте» в течении 20 секунд. Испытуемые выполняли упражнение в предпочтительном для себя темпе для исключения фактора утомления. В качестве интегрального показателя усилий испытуемых было принято значение вертикальной составляющей ускорения туловища (Уверт (t), ед. g). Во многих отечественных и зарубежных исследованиях ЛРС за основу принимаются минутный объем дыхания (МОД, л/мин), дыхательный объем (ДО, л) и частоту дыхания (ЧД, 1/мин) [1]. В данной работе подтверждается, что наиболее информативным показателем является объемная скорость воздушного потока при дыхании (V (t ), л/с). Этот показатель более чувствителен к двигательным действиям в динамических физических упражнениях [4, 5].
Объемная скорость воздушного потока при дыхании V (t) у испытуемых измерялась с помощью установленного на шлеме датчика спирометра. Ускорение движения туловища Уверт (t) регистрировалось с помощью акселерометра, закрепленного на поясе.
Универсальное устройство сбора данных помещалось на спине испытуемого. Регистрируемые сигналы передавались на компьютер через Bluetooth [4, 5]. Для сбора и анализа данных использовалось программное обеспечение Logger Pro® 3. Методом аппроксимации кривых в выбранной области графиков по формуле периодической функции сравнивались частоты и начальные фазы колебаний графиков V (t) (далее «Поток») и Уверт (t) (далее «Y верт»).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На рисунках 1 и 2 представлены результаты аппроксимации графиков «Y верт» и «Поток». В прямоугольных полях на графиках помещены названия графиков, периодическая функция Acos(Bx+C)+D для аппроксимации графиков. Коэффициенты означают: А -амплитуда колебания значений (л/с или ед. g); В -частота (рад/с); x - время (с); С -начальная фаза колебаний (рад); D - положение («высота») графика относительно оси абсцисс (л/с или ед. g), Correlation - степень корреляции синусоиды с реальным графиком и RMSE - среднеквадратичное отклонение.
Рисунок 1 - Результаты аппроксимации графика вертикальной составляющей ускорения туловища спортсмена
«У верт»
Рисунок 2 - Результаты аппроксимации графика скорости потока дыхательного воздуха «Поток»
Значения «Л», «Б» и КМЕЕ относятся к разным физическим величинам. Поэтому здесь сравниваются только коэффициенты «В» и коэффициенты «С». Пример анализа графиков в упражнении «прыжки на месте со скакалкой» на рисунке 1 показывает, что у данного испытуемого частоты колебаний V () и У верт () совпадали и были равны во
время выполнения упражнений (см. рисунки 1 и 2). Для обоих сигналов В=13,80 рад/с. Чтобы перевести значения «В» из рад/с в частоту движения в минуту необходимо произвести вычисление: (В/2п)*60, т. е. (13,8/(2*3,14))*60~132 прыжка/мин. Также отмечаются высокие коэффициенты корреляции полученных синусоид с реальными графиками: Уверт () - 0,81 и V () - 0,90. Графики V () и Уверт () имеют небольшой сдвиг начальных фаз относительно друг друга. Большее значение С=0, 97 на графике «Поток», чем С=0,35 на графике «У верт» указывает на то, что показатели V () отстают от показателей Уверт (). Другими словами, вертикальная составляющая ускорения туловища является той внешней возмущающей силой, которая вовлекает с некоторым запаздыванием в вынужденное движение грудную клетку. Разница в показателях начальной фазы «С» может зависеть от уровня двигательного опыта, однако этот факт требует дальнейших исследований.
ВЫВОДЫ
Результирующая волна усилий, которая проходит через кинематические звенья, является внешней возмущающей силой, обеспечивая локомоторно-респираторное сопряже-
ние. Она вызывает вынужденные дыхательные движения в прыжковых упражнениях.
Результаты исследования свидетельствуют о том, что дыхательные и локомоторные ритмы в прыжковых упражнениях связаны. Закономерности локомоторно-респираторного сопряжения требуют дальнейшего и более углубленного изучения.
В тренировочной практике степень совпадения частоты скорости потока дыхательного воздуха V (t) и частоты вертикальной составляющей ускорения туловища спортсмена Yверт (t), а также величину разности значений начальных фаз этих показателей,
можно применять в качестве критериев эффективности техники спортсмена в циклических физических упражнениях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бреслав И.С. Дыхание и мышечная активность человека в спорте / И.С. Бреслав, Н.И. Волков, Р.В. Тамбовцева. - Москва : Советский спорт, 2013. - 336 с.
2. Попов Г.И. Ударные волновые процессы в опорных взаимодействиях в спорте / Г.И. Попов, В.С. Маркарян // Теория и практика физической культуры. - 2018. - № 10. - С. 88-91.
3. Потапов В.Н. Влияние средств гиперкапнической гипоксии на функциональную и специальную физическую подготовленность юных дзюдоистов / В.Н. Потапов, Д.О. Малеев // Человек. Спорт. Медицина. - 2016. - Т. 16, № 4. - С. 93-98.
4. Тихонов, В.Ф. Внешнее дыхание человека как система автоматического управления легочной вентиляцией / В.Ф. Тихонов // Наука и спорт: современные тенденции. - 2017. - №1. - С. 94-99.
5. Тихонов, В. Ф. Локомоторно-респираторное сопряжение (ЛРС) в упражнении гиревого спорта «толчок» / В. Ф. Тихонов // Современные наукоемкие технологии. - 2021. - № 3. - С. 215219.
REFERENCES
1. Breslav, I.S., Volkov, N.I. and Tambovtseva, R.V. (2013), Breathing and muscle activity of a person in sports, Soviet sports, Moscow.
2. Popov, G.I. and Markarian, V.S. (2018), "Sport-specific shock wave processes in ground contacts", Theory and practice ofphysical culture, No10, pp 88-91.
3. Potapov, V. and Maleev, D. (2016), "Influence of hypercapnic hypoxia on functional and special physical fitness in young judokas", Human. Sport. Medicine, 16(4), pp.93-98,
4. Tikhonov, V.F. (2017), "External respiration of a person as a system for automatic control of pulmonary ventilation", Science and Sports: Current Trends, No 1, pp. С. 94-99,
5. Tikhonov, V.F. (2021), "Locomotive-respiratory coupling (LRC) in the kettlebell lifting sport exercise "jerk"", Modern High Technologies, No 3, pp.215-219.
Контактная информация: letterpa@mail.ru
Статья поступила в редакцию 03.03.2022
УДК 796.41
ОСОБЕННОСТИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ В БЕГЕ У ЧЕЛОВЕКА
Владимир Федорович Тихонов, кандидат педагогических наук, доцент, заведующий кафедрой физической культуры и спорта, Чувашский государственный университет им.
И.Н. Ульянова, Чебоксары
Аннотация
Введение. Существует проблема определения основного фактора, влияющего на формирование дыхания в физических упражнениях. В литературе, посвященной этой проблеме в беге, усилия исследователей направлено на особенности соотношения дыхательных циклов к частоте шагов. Целью исследования является определение закономерности формирования дыхательных движений у человека в следствии периодических ускорений туловища при беге. Методика организации и ис-
