CC BY
126
одежды, темная одежда, дегидратация вследствие недостаточного потребления жидкости до и во время тренировочно-соревновательной деятельности.
На конференции прозвучала весьма важная тема «Проблема распространения наркомании в молодежной среде». Начальник отдела Управления по контролю за оборотом наркотиков МВД по РБ Киреева Р.Р. указала на острую необходимость контролируемой занятости молодежи спортивной деятельностью, как сильнодействующего воспитательного фактора.
С материалами XI Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы физической культуры, спорта и туризма» можно ознакомиться на сайте www.usatusport.ru.
В завершении конференции была принята резолюция, в которой рекомендовано Министерству молодежной политики и спорта РБ и Министерству образования РБ:
- продолжить ее ежегодное проведение;
- обратить внимание на усиление межведомственного взаимодействия министерств молодежной политики и спорта РБ, образования и здравоохранения РБ в целях повышения эффективности спортивно-физкультурной отрасли и укрепления здоровья населения;
- выразить благодарность ректору Уфимского государственного авиационного технического университета профессору Криони Николаю Константиновичу за доброжелательность и весомую поддержку в организации и проведении этого представительного научного проекта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Актуальные проблемы физической культуры, спорта и туризма : материалы XI Международной научно-практической конференции / отв. редактор Г.И. Мокеев ; Уфимский государственный авиационный технический университет. - Уфа : [б.и.], 2017. - 432 с.
REFERENCES
2. Ed. Mokeev, G.I. (2017), Urgent problems of physical culture, sport and tourism: materials XI of the International scientific and practical conference, publishing house Ufa State Aviation Technical University, Ufa.
Контактная информация: [email protected]
Статья поступила в редакцию 17.04.2017
УДК 796.012
ОЦЕНКА КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ЦИКЛА ПЕРЕМЕЩЕНИЙ СИСТЕМЫ
«ПЛОВЕЦ-ВОДА»
Дмитрий Федорович Мосунов, доктор педагогических наук, профессор, Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья имени П. Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург (НГУ им. П. Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург)
Аннотация
Предложена оценка кинетической энергии цикла перемещений системы «пловец-вода» на базе результата подводной видеосъемки и расчета основных качественных и количественных характеристик техники параолимпийского плавания: внутрицикловой скорости, темпа, шага, роста и массы спортсмена. Физический смысл кинетической энергии в параолимпийском плавании определяется естественными условиями перемещения тела в условиях водной и воздушной среды, техникой спортивного способа вида плавания, степенью состояния ограниченных возможностей пара-олимпийского пловца. Кинетическая энергия пловца, впервые интерпретируется нами как проявление специфического свойства энергии со знаком (+) = «гидродинамическая сила тяги» и проявления свойства энергии со знаком (-) = «гидродинамическое сопротивление движению». Результаты
сравнительного анализа и оценки кинетической энергии, скорости системы «пловец-вода» и визуального изучения видеоматериала цикла движения пловца позволяют вскрыть резервы совершенствования технико-тактической подготовленности спортсмена, предложить практические рекомендации. Разработано интеллектуальное упражнение для повышения эффективности технико-тактической подготовки высококвалифицированного паралимпийского пловца.
Ключевые слова: свойства, кинетическая энергия, пловец, интеллектуальное упражнение, система «пловец-вода», паралимпийское плавание, сила тяги, объемная сила, гидродинамическое сопротивление движению.
ASSESSMENT OF KINETIC ENERGY OF SYSTEM "SWIMMER-WATER" IN
MOVEMENT CYCLE Dmitry Fedorovich Mosunov, the doctor of pedagogical sciences, professor, The Lesgaft National State University of Physical Education, Sport and Health, St. Petersburg
Annotation
The assessment of the kinetic energy of the movement cycle of the "swimmer -water" system has been proposed on the basis of the results of underwater video shooting and calculation of the main qualitative and quantitative characteristics of the Paralympic swimming technique. Such as: intra-cycle speed, pace, step, height and weight of the athlete. The physical significance of the kinetic energy in the Para-lympic swimming is determined by the natural conditions of the body translocation in the water and air environment, the technique of the sporting swimming mode and style of swimming and the degree of the limited abilities of the Paralympic swimmer. The kinetic energy of a swimmer is firstly interpreted by us as a manifestation of the specific energy property with a sign (+) = "Hydrodynamic traction force" and the similar one with a sign (-) = "Hydrodynamic resistance to motion". The results of comparative study and assessment of the kinetic energy, speed of the "swimmer-water" system and visual study of the video material of the swimmer's movement cycle allow discovering the reserves of improving the technical and tactical preparation of the athlete and to offer the practical recommendations. An intellectual exercise was developed to improve the effectiveness of technical and tactical training of a highly qualified Paralympic swimmer.
Keywords: properties, kinetic energy, swimmer, intellectual exercise, "swimmer-water" system, Paralympic swimming, traction force, volumetric force, hydrodynamic resistance to movement.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время открытие нового, старого как мир, понятия «взаимоотношение человека и воды» через свойство специфического органически целого физического (вода) и социального (человек) [4], в применении к спортивному и паралимпийскому плаванию показывает возможность не только биомеханической и гидродинамической оценки, но и осознания возможности оценки кинетической энергии цикла единой целостной системы «пловец - вода» [3].
Известно, для изучения механического движения при возникновении его из одной формы или превращение в другие формы [4] в качестве одной из количественных мер принята величина кинетической энергии (Ek) равная половине произведения массы тела (m) на квадрат скорости его движения (V2).
В теории и практике плавания человека перемещение его тела в условиях водной среды происходит либо вблизи поверхности воды или в толще воды.
Как правило, в водных видах спорта способы и условия перемещения пловца декларируются правилами соревнований, что определяет соответствующее многолетнее планирование общей и специальной физической подготовки спортсмена [5, 7].
Современные методики оценки и приемы совершенствования техники спортивного и параолимпийского плавания применяются с учетом средних значений за один цикл -шага, скорости, темпа пловца и характера отклонений ускорения в состоянии развития. Однако, оценка изменений последовательного ряда величин мгновенной скорости и ускорения тела пловца за цикл, ее ведущее значение для выявления резерва совершенствования техники плавания, по ряду причин, остается не востребованной в практике
подготовки пловцов национальных сборных команд России по паралимпийскому плаванию [5]. Плавание относится к циклическим видам деятельности, основой которой является цикл движений: в специальных упражнениях, плавания в полной координации и по элементам, так или иначе повторяющийся на каждом занятии спортивной карьеры квалифицированного пловца.
Задача настоящего исследования изучить возможности оценки кинетической энергии цикла перемещений системы «пловец-вода»
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Проводилась подводная видеозапись техники плавания установленной неподвижно видео камерой GoProHero 3. Выполнялся расчет величин последовательного ряда фаз перемещений пловца, по регистрации мгновенной скорости установленной метки на туловище спортсмена, с использованием методики анализа видеозаписи, разработанной в секторе системных методов исследования, зав сектором И.В. Клешневым, СПбНИИФК (ноу-хау) [5], и методики прикладного расчета внутрицикловой скорости пловца Д.Ф. Мосунова [2]. Приведенный в статье пример, показан в качестве иллюстрации одной из компонент деятельности технико-тактической подготовки высококвалифицированных пловцов, публикуется впервые. Фиксировался один цикл в середине тестового отрезка 25 метровой дистанции. Записывался результат опроса параолимпийского пловца Д: функционально-классификационный статус (класс), способ плавания (баттерфляй), возраст, вес, рост.
Изучались (рисунок и таблица) как средние, так и мгновенные значения величины скорости, темпа, шага и знака ускорения.
Кинетическая энергия пловца рассчитывалась по ускорению перемещения метки на теле пловца, интерпретирована нами как проявление свойства энергии со знаком (+) «гидродинамическая сила тяги» и проявления свойства со знаком (-) «гидродинамическое сопротивление движению» (таблица).
Условия ограничений. Принимаем, масса (m) системы «пловец-вода», в ее турбулентной части остается индивидуально постоянной const от цикла к циклу для каждого пловца. В связи с практической и теоретической сложностью визуализации турбулентных потоков системы гидродинамической капсулы [1], вызванных двигательной активностью пловца, оцениваем (m) величиной массы тела (вес пловца), что позволяет отмечать особенности индивидуального развития технико-тактической подготовленности в системе многолетней подготовки индивидуально каждого спортсмена.
Кинетическая энергия Ek системы тел [7], в нашем случае системы «пловец-вода», определяется величиной изменения скорости (V) за отрезок времени (с) перемещения массы (m) этой системы тел, рост пловца (L). Сделаем некоторые допущения, которые будут использованы в наших дальнейших исследованиях. Известно, что вязкое сопротивление (при перемещении тела в воде) пропорционально квадрату скорости и площади поперечного сечения движущегося тела. Благодаря Архимеду мы абсолютно точно знаем объем тела.
В первом приближении можно считать, что средняя площадь поперечного сечения тела пловца равна объему тела пловца, деленному на его рост. Поэтому в формулу для кинетической энергии желательно ввести рост пловца L. Если через рср обозначить среднюю линейную плотность тела пловца, тогда т=рср xL. Отметим, что кинетическая энер-
1 2 1 2
гия системы точек выражается известной формулой: Ek = — mVC+— У m.v., где VC -
2 2 i=i
скорость центра масс системы, mi - масса i-ой, точки системы, а vi - ее скорость относительно центра масс. В самом общем случае сумма заменяется тройным интегралом по объему тела. Для наших исследований достаточно использовать только первый член об-
щей формулы. Размерность кинетической энергии в системе СИ определяется
Е4 = -р ЬУ2 = кг-м2/с2 ,
4 2 ср
в соотношении 1 : 9,8 Дж.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
1. Для повышения эффективной реализации резерва совершенствования технико-тактической подготовленности, с целью оценки значимости и глубокого понимания осознанной необходимости контроля, и самоуправления спортсмена, каждым последовательно выполненным циклом движений и проявленной кинетической энергии перемещения системы «пловец-вода», представляется целесообразным выполнить на показанном ниже примере - интеллектуальное упражнение.
Интеллектуальное упражнение. Проведем подсчет количества выполненных циклов на основной дистанции пловца, например, при плавании на дистанции 100 метров способом баттерфляй выполнено 35 циклов; за одну тренировку, с объемом 4000 км = 1400 циклов; за один месяц, две тренировки в день - 25 дней = 70 000 циклов; за один годичный цикл 10 месяцев = 700 000 циклов; за четырехлетний Параолимпийский цикл = 2 800 000 циклов при плавании в координации, по элементам, в специальных упражнениях в воде. Выполненное интеллектуальное упражнение показывает как спортсмену, так и тренеру, ведущую роль и значимость каждого из последовательных циклов движений в технике плавания, прежде всего, в формировании и развитии технико-тактической подготовленности.
2. В соответствие теории механики сплошных сред [6, 7] и учетом принятых нами ограничений, оценим кинетическую энергию (Ек) в плавании человека вблизи поверхности воды или в толще воды, как энергетический результат изменения скорости перемещения системы «пловец-вода».
Физический смысл кинетической энергии в плавании определяется естественными условиями перемещения тела в условиях водной и воздушной среде, техникой способа плавания (на спине, брасс, баттерфляй, вольный стиль, фридайвинг) и степенью состояния ограниченных возможностей параолимпийского пловца.
Анализ и обобщение теоретических и эмпирических данных свидетельствует, при перемещении спортсмена в водной среде как формы органически целой единой системы «пловец - вода» [3, 4] возникает кинетическая энергия системы в результате периодических действий спортсмена и водной среды окружающей его тело. Физическую величину и оценку этих многообразных перемещений в воде и над водой, с учетом принятых ограничений, можно рассчитать кинетическую энергию.
1000
500
-500
-1000
-1500
ускорение, см/с2 пунктип Й~ 1 ^Г скорость, см/с
* 1 • \
/ 4. # V ч Ж х ^ ^ \
« «V/ 1 \ \
в 1 у V V/ >
в эеллн, с
350
0
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
Рисунок - Внутрицикловая скорость и ускорение системы «пловец-вода» в параолимпийском плавании способом баттерфляй заслуженного мастера спорта Д
3. Представленный график (рисунок) скорости (обозначено сплошной линией) и ускорения (обозначено пунктирной линией) в цикле движений при плавании способом
0
баттерфляй (класс 88) пловца Д., демонстрирует с периодом 0,08 с, изменение мгновенных значений величин ускорения и скорости системы «пловец-вода»:
• скорость системы увеличивается, в направлении ускорения кинетической энергии перемещения (со знаком плюс), за счет гидродинамической силы тяги (Б^;
• скорость системы уменьшается, в направлении ускорения кинетической энергии перемещения (со знаком минус), за счет гидродинамической силы сопротивления движению (Рё).
Понятие «гидродинамическая сила тяги» в параолимпийском плавании отражает проявление специфического свойства кинетической энергии со знаком (+), цикла перемещений системы «пловец-вода» и обусловлено одновременным синхронным взаимоотношением комплекса компонент [6]:
- гидростатическая сила (Архимедова сила);
- гидродинамическая подъемная сила;
- сила тяги, возникающая в результате «гребковых» фаз движений дистальных частей конечностей пловца;
- сила тяги, возникающая от действия вихревых потоков воды, вызванных двигательной активностью спортсмена, той части потока совпадающей по направлению с вектором скорости перемещения тела;
- сила тяги, вызванная инерцией гидродинамической капсулы системы «пловец-
вода»;
- объемные силы электромагнитной природы с одноименной полярностью [6].
Понятие ««гидродинамическая сила сопротивления движению»» в параолимпий-
ском плавании отражает проявление специфического свойства кинетической энергии со знаком (-), цикла перемещений системы «пловец-вода» и обусловлено одновременным асинхронным взаимоотношением комплекса компонент:
- сила вязкости воды;
- нарушение сплошности водной среды;
- гидродинамическая массовая сила;
- «топящая» сила;
- гидродинамическая подъемная сила;
- гидродинамическая сила сопротивления движению, создающая условия для эффективного формирования и развития «силы тяги»;
- сила гидродинамического сопротивление движению, возникающая в результате «подготовительных» фаз движений проксимальных частей конечностей пловца;
- гидродинамическая сила сопротивления движению, возникающая от действия присоединенных вихревых потоков воды, вызванных двигательной активностью спортсмена, изменяющих форму системы «пловец-вода», снижающей скорость перемещения тела;
- объемные силы электромагнитной природы противоположной полярности.
4. Наглядно представлен в виде таблицы результат анализа трансформации основных свойств кинетической энергии системы «пловец-вода» в оценке гидродинамической силы тяги и в оценке гидродинамической силы сопротивления движению, выделяется по строкам и столбцам (таблица):
1 - основная и подготовительная часть цикла;
2 - время, с интервалом 0,08 с;
3 - качественная характеристика фаз движения пловца;
4-6 - количественная оценка соответственно свойству проявления кинетической энергии со знаком (+) плюс - «гидродинамическая сила тяги» в последовательных фазах временных периодов (2);
7-9 - количественная оценка соответственно свойству проявления кинетической энергии со знаком (-) минус - «гидродинамическая сила сопротивление движению» в по-
следовательных фазах временных периодов (2).
Таблица - Анализ кинетической энергии со знаком (+) и со знаком (-) одного цикла перемещений заслуженного мастера спорта Д. способом баттерфляй, класс 88_
Основные свойства кинетической энергии системы «пловец-вода», Дж
Фаза Цикла Время, с Характеристика фаз Оценка гидродинамической силы тяги (со знаком (+)) Оценка гидродинамической силы сопротивления движению (со знаком (-))
1 2 3 4 фаза 5 / фаз 6 целое 7 фазы 8 / фаз 9 целое
Основная «гребок» 0,08 вход рук в воду + удар ног 112 - 50
0,16 - 68
0,24 67
0,32 - 1000
0,40 середина гребка 1300
0,48 замах ног 96
0,56 48
0,64 выход рук из воды 53 1676 - 1118
Подготовительная «пронос рук над водой» 0,72 - 109
0,80 - 50
0,88 - 32
0,96 удар ног 12
1,04 - 70
1,12 вход рук в воду 112 124 1800 - 50 - 311 - 1429
5. Учет оценки кинетической энергии Ek= 3229 Дж одного цикла перемещений системы «пловец-вода», позволяет: оперативно выявить 20,6% качественной стороны резерва совершенствования технической подготовленности, расширить гидродинамический объем разработки средств и фазовых приемов, с целью повышения эффективности спортивного результата, на базе проявленных основных параметров техники плавания (в представленном примере): средней скорости - 2,16 м/с, стат. отклонение - 0,7 м/с, максимальной скорости 3,29 м/с, минимальной скорости 1,05 м/с, темпа - 53 цикла в минуту, шага 2,28 м, коэффициент гармоничности R6 = 0,8613.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты сравнительного анализа и оценки кинетической энергии, скорости системы «пловец-вода» и визуального изучения видеоматериала зафиксированного цикла движения пловца позволяют вскрыть резервы совершенствования технико-тактической подготовленности спортсмена-паралимпийца, предложить практические рекомендации, а именно, в нашем примере:
а) усилить гидродинамическую силу тяги в первой половине основной фазы гребка, исключить увеличение кинетической энергии - силы сопротивления движению со знаком минус (-) Ek = -118 Дж, в периоде 0,08^0,24 с;
в) исключить «провал локтя» и утраты силы тяги перед серединой гребка, с резким снижением кинетической энергии Ek = -1000 Дж в периоде 0,32 с;
в) усилить кинетическую энергию удара ногами Ek =12 Дж в периоде 0,96 с, предварительно исключить гидродинамическую силу сопротивления движению Ek = -32 Дж в периоде 0,88 с;
г) практическая реализация резерва совершенствования выполняется пловцом с использованием модели технико-тактической подготовки, на базе полученных результатов исследования специалиста, разработанной совместно с тренером специфическими средствами и приемами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мосунов, Д.Ф. Деформация формы объема гидродинамической капсулы пловца / Д.Ф. Мосунов, М.Д. Мосунова, М. А. Ярыгина // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2017. - № 2 (144). - С. 150-156.
2. Мосунов, Д.Ф. Методика прикладного анализа внутрицикловой скорости пловца / Д.Ф. Мосунов // Адаптивная физическая культура. - 2013. - № 4 (56). - С. 49-53.
3. Мосунов, Д.Ф. Формирование пространства воды вокруг спортсмена-пловца / Д.Ф. Мосунов, Ю.А. Назаренко, М.Д. Мосунова // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2010. - № 5 (63). - С. 57-61.
4. Мосунов, Д.Ф. Явление и субстанциальное свойство взаимоотношений человека и воды / Д.Ф. Мосунов, М.Д. Мосунова // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2012. - № 1 (83). - С. 120-122.
5. Основные направления совершенствования специальной подготовленности высококвалифицированных спортсменов в параолимпийском плавании : методические рекомендации / И.В. Клешнев, В.В. Клешнев, Д.Ф. Мосунов, С.И. Белоусов ; С.-Петерб. науч.-исслед. ин-т физ. культуры. - СПб. : [б.и.], 2016. - 44 с.
6. Патрашев, А.Н. Прикладная гидромеханика / А.Н. Патрашев, Л.А. Кивако, С.И. Гожий. - М. : Воениздат, 1970. - 688 с.
7. Тарг, С. М. Кинетическая энергия // Физическая энциклопедия. Т. 2 : Добротность -Магнитооптика. - М. : Советская энциклопедия, 1990. - С. 360.
8. Шелков, О.М. Научно-методическое и медико-биологическое обеспечение в паралимпийских видах спорта с учетом медицинской классификации : монография / О. М. Шелков, А.Г. Абалян ; С.-Петерб. науч.-исслед. ин-т физ. культуры. - СПб. : [б.и.], 2010. - 156 с.
REFERENCES
1. Mosunov, D.F. Mosunova, M.D. and Yarygina, M.A. (2017), "Deformation of the form of volume of the hydrodynamic capsule of swimmer", Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgafta, Vol. 144, No. 2, pp. 150-156.
2. Mosunov, D.F. (2013), "Technique of the application-oriented analysis of intra cyclic speed of swimmer', Adaptive physical culture, No. 4 (56), pp. 49-53.
3. Mosunov, D.F., Nazarenko, Yu. A. and Mosunova, M.D. (2010), "Formation of space of water around athlete-swimmer", Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgafta, Vol. 63, No. 5, pp. 57-61.
4. Mosunov, D.F. and Mosunova, M.D. (2012), "Phenomenon and substantive property of relations of the person and water", Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgafta, Vol. 83, No. 1, pp. 120-122.
5. Kleshnev, I.V., Kleshnev, V.V., Mosunov, D.F. and Belousov, S.I. (2016), The main directions of enhancement of special readiness of highly qualified athletes in the paralympic float. Methodical recommendations, Federal State Budgetary Institution SPBNIIFK, St. Petersburg.
6. Patrashev, A.N. Kivako, L.A. and Gozhy, S.I. (1970), Application-oriented hydromechanics, MO USSR military publishing house, Moscow.
7. Тарг, S.M (1990), "Kinetic energy", Physical encyclopedia, publishing house Soviet encyclopedia, Moscow, Vol. 2, pp. 360.
8. Shelkov, O.M. and Abalyan, A.G. (2010), Scientific and methodical and biomedical support in Paralympic sports taking into account medical classification: monograph, Federal State Budgetary Institution SPBNIIFK, St. Petersburg.
Контактная информация: [email protected]
Статья поступила в редакцию 17.04.2017
УДК 796.012
О СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ПРОЦЕДУРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕЛОЭРГОМЕТРА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО
ТЕСТИРОВАНИЯ
Юрий Иванович Недоцук, соискатель, Алексей Иванович Лаптев, кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник, Сергей Петрович Левушкин, доктор биологических наук, профессор, директор НИИ спорта, Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодёжи и туризма (ГЦОЛИФК), Москва
Аннотация
В работе представлено обоснование необходимости внесения поправки на задаваемую нагрузку велоэргометра при его использовании в качестве нагрузочного устройства при проведе-
