CC BY
15
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-
следования. В исследовании принимали участие 12 студентов в возрасте 19-20 лет. Ускорение движения туловища при беге регистрировалось с помощью трехосевого акселерометра, закрепленного на поясе. Дыхательный объем и объемная скорость воздушного потока при дыхании измерялись с помощью датчика спирометра, установленного на шлеме у испытуемого. Датчики подключались к универсальному устройству сбора данных, который помещался на спине испытуемого. Анализ частотных спектров сигналов проводился методом быстрого преобразования Фурье. Результаты исследования. Обнаружено, что совпадение пиковых частот преобладает в спектрах вертикальной составляющей ускорения туловища Y(t) и объемной скорости воздушного потока при дыхании V(t). При «быстром» беге пиковая частота V(t) совпадает с пиковой частотой Y(t), отражающей усилия бегуна в момент постановки стопы на опору. Вывод. Частотные диапазоны «захвата» дыхания усилиями бегуна зависят от амплитуды вертикальной составляющей ускорения туловища Y(t)>4g и частоты динамических усилий бегуна - более 240 шагов/мин.
Ключевые слова: бег, дыхание, ускорение туловища, локомоторно-респираторное сопряжение, быстрое преобразование Фурье.
DOI: 10.34835/issn.2308-1961.2022.3.p474-479
FEATURES OF INVOLUNTARY RESPIRATORY MOTION IN RUNNING OF MAN
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 determining the main factor influencing the formation of respiration. In the literature devoted to this problem in running, the efforts of researchers are directed to the peculiarities of the ratio of respiratory cycles to the frequency of steps. The aim of the study is to determine the regularity the respiratory formation movements in humans as a result of periodic accelerations of the torso while running. The methodology and organization of the study. The study involved 12 students aged 19-20 years. The acceleration of the torso movement during running was recorded by using three-axis ac-celerometer mounted on the lower back belt. Respiratory volume and respiratory airflow rate were measured by using the helmet-mounted spirometer sensor. The sensors were connected to the universal data acquisition device, which was placed on the back of the subject. The analysis of the frequency spectra of the signals was carried out by the fast Fourier transform method. Research results and discussion. It was found that the coincidence of peak frequencies prevails in the spectra of the vertical component of the acceleration of the torso Y(t) and the velocity of the respiratory air flow V(t). With "fast" running, the peak frequency V(t). coincides with the peak frequency Y(t), reflecting the runner's efforts at the time of hitting the foot on the support. Conclusion. The frequency ranges of the "capture" of breathing by the runner's efforts depend on the amplitude of the vertical component of the acceleration of the torso Y(t) >4g and the frequency of the runner's dynamic efforts - more than 240 steps/min.
Keywords: running, breathing, body acceleration, locomotor-respiratory coupling, fast Fourier transform.
ВВЕДЕНИЕ
Известна тесная взаимосвязь двигательных действий и дыхательных движений в процессе выполнения физических упражнений [1, 3]. Эта взаимосвязь называется локо-моторно-респираторным сопряжением (ЛРС) [2]. Однако существует проблема определения основного фактора, влияющего на внешнее дыхание в физических упражнениях. В отечественных и зарубежных источниках имеются данные о том, что соотношение дыхательных циклов с частотой шагов связаны определенными соотношениями. Эти данные показали, что у человека строгого соотношения дыхательных циклов к частоте шагов не обнаруживается. Оно может быть: 2:3; 1:2; 1:4, и др. Ранее нами обнаружено, что не частота движений, а периодическое изменение ускорения туловища оказывает влияние на характер дыхательных движений [2, 3]. В этой работе нами предполагается, что на формирование непроизвольных дыхательных движений человека в беге оказывает влияние периодическое изменение силового пространства.
Целью исследования является определение влияния периодических ускорений туловища при беге на формирование дыхательных движений у человека. Основная задача данного исследования заключалась в определении ЛРС по частотным спектрам графиков дыхательного объема, объемной скорости воздушного потока при дыхании и ускорения туловища.
МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследовании принимали участие 12 студентов в возрасте 19-20 лет. Испытуемые выполняли бег на дистанции 200 метров. По субъективной оценке, скорость бега испытуемых чередовался: 1 отрезок «медленного» бега с 1 отрезком «быстрого» бега по 20 секунд. В различных исследованиях двигательных действий человека широко используются акселерометры [2]. В данном исследовании ускорение движения туловища регистрировалось с помощью трех-осевого акселерометра, закрепленного на поясе. Дыхательный объем Vt (л) и объемная скорость воздушного потока при дыхании V (t) (л/с)
измерялись с помощью установленного на шлеме датчика спирометра СМП-21/01-«Р-Д». Датчики подключались к универсальному устройству сбора данных «S-Recorder-E», который помещался на спине испытуемого. Спектральный анализ показателей поперечной ( X (t), ед. g), вертикальной (Y (t) ед. g) и продольной (Z(t) ед. g) составляющих ускорения движения туловища, дыхательного объема Vt (л), а также объемной скорости воздушного потока при дыхании V (t) (л/с) проводился методом быстрого преобразования Фурье (БПФ) программой Excel.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Графики показателей объемной скорости воздушного потока при дыхании и вертикальной составляющей ускорения туловища при «медленном» и «быстром» беге показаны на рисунках 1 и 2. Анализ частотных спектров показал, что совпадение пиковых частот преобладает в спектрах вертикальной составляющей ускорения туловища Y (t) и
объемной скорости воздушного потока при дыхании V (t). Поэтому на рисунках 1-3 исключены показатели поперечной и продольной составляющей ускорения. Частотные спектры сигналов дыхательного объема, объемной скорости воздушного потока при дыхании и вертикальной составляющей ускорения туловища представлены на рисунках 3а и 3б. При «медленном» беге значения Y (t) у испытуемых в среднем не превышали 3,5±0,2
g (p<0.05). На отрезках «быстрого» бега значения Y (t) у испытуемых возрастали до
4,7±0,5 g (p<0.05). В частотном диапазоне до 5 Гц, как при «медленном» беге (190-195 шагов/мин) (рисунок 3а), так и при «быстром» беге (235-240 шагов/мин) (рисунок 3б), видна одна выраженная гармоника Y (t). Она соответствует частоте шагов в единицах Гц и отражает усилия бегуна в момент постановки стопы на опору.
3- а ' г15
10
5 и
% О / v т / т-1 Л-}--1 о
о -1- - \J V- 0
а
11 12 13 14 15
Время (с)
а) «Объем» (дыхательный объем л) и «Поток» (объемная скорость воздушного потока при дыхании V ()
о.
а»
х о
I-
о п
11
14
15
12 13
Время (с)
б) «У верт» (вертикальная составляющая ускорения туловища У () , ед. g) и «Поток» (объемная скорость
воздушного потока при дыхании V () , л/с)
Рисунок 1 - Графики показателей дыхания и вертикальной составляющей ускорения туловища при
«медленном» беге
Во время бега на основную волну графиков «Объем» и «Поток» накладываются дополнительные периодические волны, поэтому графики Vt и V () не являются синусоидальными (рисунки 1а и 2а). При «быстром» беге на основную «дыхательную волну» Vt накладываются дополнительные дыхательные движения «зубчики» большой амплитуды (рисунок 2а).
2
(и
ю О
о с
13
Время (с)
а) «Объем» (дыхательный объем Vt, л) и «Поток» (скорость потока дыхательного воздуха V (), л/с)
I-
о.
ш
"я
о с
13
Время (с)
б) «У верт» (вертикальная составляющая ускорения туловища У () , ед. g) и «Поток» (объемная скорость
воздушного потока при дыхании V () , л/с)
Рисунок 2 - Графики показателей дыхания и вертикальной составляющей ускорения туловища при «быстром»
беге
На фазовой оси частотного спектра сигналов дыхательного объема Vt и объемной скорости воздушного потока при дыхании V () (рисунок 3) также характерны определенные всплески амплитуды сигналов. При «медленном» беге у испытуемых пиковые значения частот Vt и V () совпадают и находятся в области около 0,78 Гц (46±2 цик-
лов/мин, (р<0.05)), а пиковая частота У (7) - около 3,2 Гц (192±2 шагов/мин, (р<0.05)) (см. рисунок 3а). Однако на отрезках «быстрого» бега пиковая частота V () переходит в диапазон пиковой частоты У (7) - около 4,0 Гц (240 шагов/мин) (см. рисунок 3б), что указывает на феномен появления ЛРС. При этом пиковая частота Vt остается в диапазоне 0,78 Гц. То есть основная частота дыхания остается прежней, около 46 дыхательных циклов в минуту (0,78 Гц * 60 секунд = 46,8 циклов/мин). Поэтому под ЛРС следует понимать не отношение дыхательных циклов к частоте шагов, а как отношение пиковых частот V () и У (7), стремящееся к единице.
гс! =1
I-^
с; с
2 <
20-
15
10
лШ
БПФ | Объем - БПФ
Пиковая частота: 0,78-0,88 БПФ | Поток - БПФ
Пиковая частота: 0,78-0,88 БПФ | У верт - БПФ Пиковая частота: 3,13-3,22
0
га
с[
>
Р
з: п;
с:
<
- БПФ | Объем - БПФ
Пиковая частота: 0,68-0,78 БПФ | Поток - БПФ Пиковая частота: 3,91-4,00 — БПФ | У верт-БПФ
Пиковая частота: 3,91-4,00
4-Д
о
Частота (Гц)
а) на отрезке «медленного» бега
Частота (Гц)
б) на отрезке «быстрого» бега
Рисунок 3 - Частотные спектры сигналов дыхательного объема, объемной скорости воздушного потока при дыхании и вертикальной составляющей ускорения туловища
Таким образом, нарастание вертикальной составляющей ускорения туловища выше 4g вызывает переход пиковой частоты V () из области пиковой частоты Vt в область
пиковой частоты У (7). Формирование непроизвольных дыхательных движений в данном случае будет определяться влиянием вертикальной составляющей ускорения туловища
У ^).
ВЫВОДЫ
Совпадение пиковых частот объемной скорости воздушного потока при дыхании V (7) и вертикальной составляющей ускорения туловища У (7) является критерием эффективности внешнего дыхания человека в беге. Под термином «легочно-респираторное сопряжение» следует понимать не отношение дыхательных циклов к частоте шагов, а как отношение пиковых частот V () и У (7), стремящееся к единице.
Частотные диапазоны «захвата» дыхания зависят от амплитуды вертикальной составляющей ускорения туловища У (7) >4g и частоты динамических усилий бегуна - более 240 шагов/мин. Такое явление подтверждает наличие, предполагаемого нами ранее, механического контура регуляции дыхания в физических упражнениях [2].
Предположение о влиянии периодического изменения силового пространства на формирование непроизвольных дыхательных движений человека в беге следует принять для дальнейшего изучения явления локомоторно-респираторного сопряжения.
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. 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.
3. Тихонов В. Ф. Особенности формирования дыхательных циклов в упражнении гиревого спорта «толчок двух гирь по длинному циклу» / В. Ф. Тихонов // Современные наукоемкие технологии. - 2021. - № 6-1. - С. 203-208.
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. 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,.
3. Tikhonov, V.F. (2021), "Features of respiratory cycles formation in "Long Cycle" exercise of kettlebell lifting sport", Modern High Technologies, No 6, pp.203-208,
Контактная информация: letterpa@mail.ru
Статья поступила в редакцию 03.03.2022
УДК 796.011.1
ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ СОТРУДНИКОВ, ПРИНЯТЫХ НА СЛУЖБУ В ОРГАНАХ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ
Андрей Александрович Третьяков, кандидат педагогических наук, доцент, Белгородский юридический институт МВД России имени И. Д. Путилина, Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород; Юрий Викторович
Муханов, кандидат педагогических наук, доцент, заместитель начальника кафедры, Белгородский юридический институт МВД России имени И.Д. Путилина, Белгород; Андрей Васильевич Горбатенко, старший преподаватель, Белгородский юридический институт МВД России имени И.Д. Путилина, Белгород; Алексей Иванович Ткаченко, кандидат педагогических наук, доцент, Московский университет МВД России имени
В.Я. Кикотя, Москва
Аннотация
Уровень физической подготовленности сотрудников органов внутренних дел (ОВД) к профессиональной деятельности определяется уровнем физической развитости, определенным функциональным состоянием, психологической готовностью и необходимым уровнем развития двигательных умений. Известно, что овладение специальными двигательными действиями невозможно без развития до определенного уровня проявления физических качеств. Приходящие на службу в органы внутренних дел молодые люди зачастую обладают низким уровнем физической подготовленности. Поэтому была определена цель - исследовать динамику физической подготовленности слушателей за время проведения учебной дисциплины «Совершенствование общей физической подготовленности». Исследование было организованно на базе факультета профессиональной подготовки Бел ЮИ МВД России имени И.Д. Путилина. Контрольные тесты принимались у сотрудников, имеющих звания рядового и младшего начальствующего состава. В общей сложности были оценены 152 юноши и 54 девушки. Предусмотрены контрольные упражнения у девушек челночный бег 10x10 метров, наклоны из положения лежа за 1 минуту. У юношей челночный бег 4x20 метров и на выбор отжимания или подтягивания. Полученные результаты переводились в баллы и суммировались. Потом сопоставлялись возрасту слушателей. Тестирование в челночном беге, как у девушек, так и юношей показало средние результаты достаточные для их возраста, а в силовых нормативах отмечаются низкие результаты. Несмотря на низкие нормативы, которые предъявляются к уровню физической подготовленности, обучающиеся не могут набрать необходимое количество баллов. В связи, с чем необходимо организовывать общую систему физического воспитания, которая бы была направлена на совершенствование и сохранение физической готовности новых сотрудников органов внутренних дел.
