CC BY
75
УДК 796.431.1
МЕХАНИЗМ РЕКУПЕРАЦИИ В ПРЫЖКЕ В ВЫСОТУ СПОСОБОМ
ФОСБЕРИ-ФЛОП
А.Т. Егоров - соискатель ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева» Чебоксары
MECHANISM OF RECUPERATION (RECOVERY) IN HIGH JUMPS USING
FOSBURY-FLOP
A.T. Egorov - applicant SEI HPE «Chuvash State Pedagogical University named by I.Ya. Yakovlev»
Cheboksary
e-mail: jaguar1959@mail. ru
Ключевые слова: легкая атлетика, скоростно-силовые качества, биодинамика, опорно-двигательный аппарат, градиент силы, мышечное сокращение, возвратная работа сухожилий, рекуперация.
Аннотация. Выявлено, что высокие биодинамические характеристики взаимодействия с опорой, проявляемые в прыжке в высоту, которые радикально превышают общеизвестные показатели физиологических возможностей опорно-двигательного аппарата спортсмена в проявлении взрывных способностей, достигаются не только на основе быстрого сокращения мышечных волокон, но и на основе рекуперации и возвратной работы сухожилий.
Keywords: track-and-field, speed-force qualities, biodynamic of supporting-moving apparatus, speed offorce increasing, muscles' shortening, recurrent work of tendons, recuperation ( recovery).
Abstract. It has been established that high biodynamic characteristics of mutual action with support which are clarified in high jumps exceeded famous indexes of physiological opportunities a sportsman's supporting-moving apparatus in clarifying of explosive opportunities are achieved not only on the basis of quick shortening of muscle fibres, but on the basis of recuperation (recovery) and recurrent work of tendons.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследуемой проблемы. За последние 30 лет наметилась некоторая стабилизация соревновательных результатов в прыжке в высоту с разбега. До Олимпиады 1980 года победы определялись на высоте 223-225 см. В 1980 году произошел резкий скачок результата до 236 см и вновь плато: 1984 г. - 2,35 см; 1988 г. - 238 см (ОР); 1992 г. - 234 см; 1996 г. - 239 см (ОР); 2000 г. - 235 см; 2004 г. - 236 см; 2008 г. - 236 см. У женщин борьба здесь идет на уровне олимпийских рекордов и близко к мировому рекорду: 1980 г. - 197см (ОР); 1984 г. - 202 см (ОР); 1988 г. - 203 см (ОР); 1992 г. - 202 см; 1996 г. - 205 см (ОР); 2000 г. - 201 см; 2004 г. - 206 см (ОР); 2008 г. - 205 см. В связи с этим, особую актуальность приобретает необходимость более глубокого изучения биомеханики прыжка на стыке с физикой и физиологией.
Организация и методы исследований. В качестве материала для исследований были использованы теоретические источники по проблемам подготовки высококвалифицированных
прыгунов в высоту, данные отчетов тренировочной и соревновательной деятельности и проводимых нами в течение 4 лет тестирований специальной физической подготовленности ведущих прыгунов в высоту сборной команды страны. В качестве методов исследования выступили: изучение и анализ научно-методической литературы, тестирование, математико-статистичесчкая обработка полученных результатов.
В ходе изучения прыжка в высоту способом фосбери-флоп были выявлены факты, ставящие под сомнение общепринятое понимание доминирующей роли взрывных способностей в данной дисциплине легкой атлетики.
Исследования прыжка в высоту способом фосбери-флоп, проведенные А.П. Стрижаком [6], показали, что величина силового давления на тензометрическую платформу (УДС-5) при отталкивании уже через 0,01 сек. достигает 372 кг (рис. 1, график А). Это не согласуется с положением о проявлении взрывных качеств по В.М. Зациорскому [2], Ю.В. Верхошанскому [1].
В практической жизни наблюдался случай, когда студент-гимнаст благополучно приземлился, спрыгнув с 4-го этажа. Согласно формуле V2= 2gh [3], при высоте спрыгивания с высоты 14 метров скорость сближения с землей составляла более 16 м/с, а сила удара при собственном весе 70 кг составляла 1120 кг. Третий закон Ньютона гласит: «сила действия равна силе противодействия». Значит, энергия нашлась в организме и была проявлена. Однако эти цифры в 2-3 раза превышают физиологические возможности проявления силовых качеств человека.
Стрижаку [6] - график А) и градиент силы мышц голени во взрывной работе (по В.Г.
Митрейкину, В.Д. Андрису [4] - график Б).
В ходе проведения тестирований взрывных способностей ведущих прыгунов в высоту членов сборной команды страны, проводившейся на измерительном стенде «Прыгун 1», мы выявили низкую степень корреляции между выпрыгиванием вверх с места и соревновательным результатом (табл. 1.).
Это же подтверждается исследованиями С. Антонова, А.П. Стрижака [8], где они указывают, что существующие скоростно-силовые тесты определяющие взрывные качества, не отражают соревновательную подготовленность прыгунов.
Таблица 1
Результаты в выпрыгивании вверх с места и соревновательные результаты в прыжке в
высоту способом фосбери-флоп сезона 1988 г.
Фамилия И. Выпрыгивание вверх с места Соревновательный результат (см)
Время полета (м/сек) Высота прыжка (см)
Авдеенко Г. 703 62 237
Поварницын Р. 715 64 234
Емелин А. 728 66 232
Дымченко С. 716 64 228
Федорков Г. 743 69 225
Мальченко С. 773 74 236
Довженко М. 698 61 216
Пумалайнен Л. 753 71 216
Исследования теоретических источников по вопросам скорости отталкивания в прыжке в высоту с разбега выявили, что время взаимодействия с опорой в отталкивании составляет от 0,12 сек у женщин и до 0,18 сек у мужчин. Согласно выводам А.П. Стрижака [7], главным движущим звеном в прыжке в высоту с разбега способом фосбери-флоп является стопа. Однако сократительные способности мышц голени, которые приводят в движение эту стопу, являются более медленными (0,171 сек), чем это проявляется на практике.
А.А. Филиппов [9] подтверждает: «быстрые мощные движения не свойственны мышцам голени. Они успешно выполняют удерживающую или медленную работу». Так что же получается: главное движущее звено, каким является стопа, не способна быстро отработать, однако задача оказывается выполненной. Как же объясняется этот парадокс? Забегая вперед скажем, что она (стопа) и не пыталась быстро оттолкнуться. Она лишь успешно удерживала внешнюю нагрузку, а положительный результат был достигнут за счет возвратной работы сухожилий.
Все эти факты подорвали неоспоримость суждения о доминирующей роли взрывных качеств и обусловили поиск иных механизмов получения полезной работы.
Поиск путей решения данной проблемы выявил следующие особенности:
Изменение суставного угла, при котором происходит движение в суставе, обычно связывают с удлинением или с укорочением мышечных волокон. Сухожилие при этом имеет постоянную длину (рис. 2).
Рис. 2. Схема преодолевающего режима работы голеностопного сустава при укорочении
мышц голени
Но оказывается возможен режим работы, когда в работу вовлекается сухожилие, в то время как длина мышц остается неизменной и получение энергии происходит за счет возвратной работы сухожилий (рис. 3).
При этом время сухожильного ответа на раздражение равно нулю. В исследованиях В.В. Серова и А.Б. Шехтера [5] указывается, что коллагеновые волокна способны к обратимой деформации «на 13-15% от первоначальной длины», что является
Рис. 3. Схема возвратной работы ахиллова сухожилия
Внешним механизмом, вызывающим растягивание сухожилий может являться действие центробежных сил. В частности, на прыгуна весом 70 кг, при беге со скоростью
8 м/с, по дуге радиусом 16 метров согласно формуле: Fpr = -m v2/r [3], сила действия центробежных сил составляет 280 кг. При уменьшении радиуса дуги эта величина соответственно возрастает.
Но остается не выясненным вопрос силового противодействия мышц изменению своей длины. Ведь для того, чтобы включить в работу сухожилия, требуется очень большая сила мышц, направленная на удержание своей длины. Решение данной задачи мы нашли в школьном учебнике физики (движение тел в жидкостях и газах). Согласно формуле: F3 = kV2, , (где F - сила сопротивления среды, V - скорость движения), при движении тел в жидкостной среде, с увеличением скорости движения (V) в арифметической прогрессии, сила сопротивления жидкой среды (F) возрастает в геометрической [3].
Обращаясь к физиологии работы опорно-двигательного аппарата, отметим, что изменение длины мышечного волокна происходит за счет скольжения актиновых и миозиновых нитей в цитоплазматической среде относительно друг друга. При выполнении преодолевающей работы, цитоплазма мешает скольжению актина и миозина относительно друг друга и выступает как дополнительный негативный фактор, препятствующей быстрому укорочению мышечного волокна. При этом, чем быстрее двигательное действие, тем большее сопротивление проявляет вязкостная среда. В нашем случае, во взрывной преодолевающей работе цитоплазма выступает как негативный фактор, а в удерживающей работе, как синергист. Вот откуда та дополнительная сила, помогающая как в случае со студентом успешно приземляться при спрыгивании с большой высоты, а также проявлять высочайший градиент силы при взаимодействии с опорой в прыжке в высоту с разбега. И вот откуда та дополнительная сила, способная помочь мышцам противодействовать нагрузке, включающая в работу сухожилия.
Наряду с этим, необходимо отметить ещё один физиологический механизм, принимающий участие в работе опорно-двигательного аппарата прыгуна при беге по дуге, основанный на коленном рефлексе (рис. 4). Суть его состоит в резком растягивании сухожилия путем удара «под чашечку», что немедленно вызывает раздражение и ответную работу в коленном суставе.
В прыжке в высоту этим механизмом, вызывающим растягивание сухожилий, как мы уже указали ранее, является действие центробежных сил, действующих при беге по дуге. Однако это раздражение проявляется не сразу, а подобно механизму чихания, накапливается до определенной пороговой величины.
Рис. 4. Схема иннервации сухожильного рефлекса
В физиологии этот механизм носит название «суммации раздражения». После выполнения нескольких шагов по дуге суммация раздражения достигает пороговой величины, в ответ на которое происходит рефлекторное взаимодействие с опорой, основанное на упругой возвратной работе сухожилий.
Поскольку данный механизм основывается на рефлексе, поэтому время ответного действия равно нулю, а его величина зависит не столько от взрывных качеств, сколько от умелого использования скорости бега по дуге. Этим также можно объяснить ранее
приведенный факт того, что олимпийская борьба за медали в прыжке в высоту у женщин в отличие от мужчин осуществляется на уровне олимпийских рекордов и в большей степени приближена к мировому рекорду. Дело в том, что у женщин рост силовых способностей сопряжен с большими трудностями, чем у мужчин, и требует соответственно большего тренировочного времени. Поэтому проявление соревновательного результата в прыжке в высоту с разбега способом фосбери-флоп у женщин в большей степени связано с использованием упругих свойств двигательной системы прыгуний.
Результаты исследования и обсуждение. Результаты исследования биодинамики отталкивания в прыжке в высоту с разбега выявили ряд фактов, которые не имеют объяснения с традиционных позиций понимания проявления взрывных способностей и указывают на использование иного механизма взаимодействия с опорой:
1. Исследования, проводимые А.П. Стрижаком [6], показали, что в прыжке в высоту способом фосбери-флоп сила 372 кг достигается уже через 0,01сек. Общее время отталкивания 0,12 сек. Эти данные не согласуются с общепринятыми положениями о проявлении взрывных качеств.
2. Данные математической обработки результатов наблюдаемых фактов показывают, что при спрыгивании с большой высоты величины противодействия силам гравитации значительно превышают декларируемые возможности человека (скорость рекрутации двигательных единиц и градиент силы мышечного волокна).
3. Единственным объяснением получения высоких динамических характеристик является рекуперация, основанная на возвратной работе сухожилий и статической работе мышечного звена.
4. На возможность использования возвратной работы сухожилий (13-15%) указывают авторы В.В. Серов, А.Б. Шехтер [5].
5. Механизмом, приводящим к растягиванию сухожилия, является действие центробежных сил. Дополнительная нагрузка при беге прыгуна по дуге может превышать 200 кг.
6. Действие центробежных сил является раздражающим фактором по типу проявления коленного рефлекса.
7. При беге по дуге в каждом шаге происходит накопление («суммация») раздражения по типу механизма чихания.
8. Для противодействия внешней нагрузке, в условиях быстрого взаимодействия с опорой, синергистом мышц является цитоплазма, которая выступает положительным фактором при выполнении задачи сохранения константной (неизменной) длины мышечного звена.
ВЫВОДЫ
1. Анализ и обобщение материалов проведенного исследования дают основания предполагать, что скоростно-силовые виды легкой атлетики основываются не только на взрывных способностях опорно-двигательного аппарата, но и на рекуперации с использованием энергии возвратной работы сухожилий.
2. Основой успешности получения полезной работы является рефлекс, связанный с рекуперированием упругой энергии.
3. С этих позиций возникает необходимость пересмотра взглядов на методику специальной физической подготовки прыгунов в высоту.
Литература
1. Верхошанский, Ю.В. Основы специальной силовой подготовки в спорте / Ю.В. Верхошанский. - М. : Физкультура и спорт, 1977. - 215 с.
2. Зациорский, В.М. Физические качества спортсмена (основы теории и методики воспитания) / В.М. Зациорский. - М. : Физкультура и спорт, 1970. - 200 с.
3. Кошкин, Н.И. Справочник по элементарной физике / Н.И. Кошкин, М.Н. Ширкевич. - М., 1976. - 256 с.
4. Митрейкин, В.Г, О топографии взрывной силы у легкоатлетов / В.Г. Митрейкин, В.Д. Андрис // Совершенствование и управление тренировочным процессом. - Ташкент, 1981. - С. 20-22.
5. Серов, В.В. Соединительная ткань (функциональная морфология и общая патология) / В.В. Серов, А.Б. Шехтер. - М. : Медицина, 1981. - 312 с.
6. Стрижак, А.П. Кинематико-динамические особенности техники прыжка в высоту способом «фосбери-флоп» и пути её освоения : автореф. дис. ... канд. пед. наук / А.П. Стрижак. - М. : ВНИИФК, 1974. - 130 с.
7. Стрижак, А.П. Прыжок в высоту / А.П. Стрижак. - М. : Физкультура и спорт, 1987. - 80 с.
8. Стрижак, А.П. Плюсы и минусы тестирования (педагогические аспекты диагностики специальной физической подготовленности легкоатлетов-прыгунов тенденции и проблемы) / А.П. Стрижак, С. Антонов // Легкая атлетика. - М., 1991. - С. 27-28.
9. Филиппов, А.А. Роль и значение стопы при выполнении отталкивания в легкоатлетических упражнениях / А.А. Филиппов // Совершенствование техники и методики тренировки легкоатлетов. - Л., 1977. - 354 с.
Literature
1. Verkhoshansky, Y.V. Fundamentals of special strength training in sport / Y.V. Verkhoshansky. - M. : Physical Culture and Sports, 1977. - 215 p.
2. Zatsiorsky, V.M. The physical quality of the athlete (basic theory and methodology of education) / V.M. Zatsiorsky. - M. : Physical Culture and Sports, 1970. - 200 p.
3. Koshkin, N.I. Handbook of elementary physics / N.I. Koshkin, M.N. Shirkevich. - M., 1976. - 256 p.
4. Mitreykin, V.G. About the topography of the explosive power in athletes / V.G. Mitreykin, V.D. Andris // Improving and managing the training process. - Tashkent, 1981. - P. 20-22.
5. Serov, V.V. Connective tissue (Functional morphology and pathology of the total) / V.V. Serov, A.B. Schechter. - M. : Meditsina, 1981. - 312 p.
6. Strizhak, A.P. Kinematic and dynamic features are high jump method «Fosbury Flop» and ways of its development : abstract. of the dis. ... Cand. Ped. Science / A.P. Strizhak. - M. : VNIIFK, 1974. - 130 p.
7. Strizhak, A.P. High jump / A.P. Strizhak. - M. : Physical Culture and Sports, 1987. - 80 p.
8. Strizhak, A.P. Pros and cons of testing (pedagogical aspects of diagnosing a special physical fitness of athletes, jumpers trends and issues) / A.P. Strizhak, S. Antonov // Athletics. - M., 1991. - P. 27-28.
9. Filippov, A.A. The role and importance of the foot when the repulsion in the athletic exercises / A.A. Filippov // Improved techniques and methods of training athletes. - L., 1977. - 354 p.
Статья поступила в редакцию 29.02.2012 г.
