CC BY
35
СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ СЛОЖНОГО ВИНТОВОГО ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В БЕЗОПОРНОМ ПЕРИОДЕ САЛЬТО С ВИНТАМИ ЗА СЧЕТ АСИММЕТРИЧНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РУК В ПОЛЕТЕ
THE METHOD OF PRODUCTION OF A COMPLEX AERIAL TWIST IN A NON SUPPORT POSITION DURING SOMERSAULT BY USING ASYMMETRICAL HANDS ACTION
Ю.В. Шевчук, H.Г. Сучил и н
Yu.V. Shevchuk, N.G. Suchilin
Движение, тело спортсмена, безопорный период, полет, сложное вращение, сальто с винтами, воронкообразные движения типа хула-куп, асимметричное перемещение рук.
В работе проанализирован способ создания сложного вращательного движения в безопорном периоде сальто с винтами за счет асимметричного перемещения рук в полете. Показано, что современные спортсмены, ранее не использовавшие методику исполнения «винта в другую сторону», при правильном движении рукой в полете выполняли его технически правильно. В результате исследований выявлено, что, в отличие от воронкообразных движений типа хула-хуп, движение руками в полете более четко осознается и контролируется спортсменом. Поэтому в процессе обучения безопорным винтам следует особое внимание уделять правильной работе руками.
Action, an athlete' body, non-support position, aerial, complex twist, somersault, hula hoop-kind action, asymmetrical hands action. This paper analyzes the way of producing a complex aerial twist in a non support period position during a somersault using asymmetric hands action. It is shown that modern athletes who had not previously used the methodology of producing «a twist in the other direction» with the right hand action during an aerial performed it in a technically correct way. The studies revealed that in contrast to hula hoop-kind actions, hand actions in an aerial are more clearly understood and controlled by an athlete. Therefore, in the process of training of non-supported twists a special attention should be paid to the proper hands action.
Биомеханическому обоснованию способа образования сложного вращательного движения в безопорном периоде сальто с винтами за счет асимметричного перемещения рук в полете посвящен ряд работ [Сучилин, 1978; Уес1оп, 1984; Аркаев, Сучилин, 2004; и др.]. При использовании данного способа начальное вращение вокруг поперечной оси тела гимнаста в полете (вращение по сальто) обязательно. Задаваемый от опоры вектор главного кинетического момента в начале полета совпадает по направлению с поперечной главной центральной осью
тела гимнаста. В начале полета гимнаст совершает простое вращательное движение вокруг этой оси. Далее гимнаст выполняет асимметричное перемещение рук в полете и возникает сложное винтовое вращательное движение. В прыжках в воду с винтами этот способ является основным.
Механизм этого способа был обоснован нами после решения теоретической задачи, сформулированной следующим образом: изменится ли ориентация главных центральных осей инерции тела человека, если в состоянии невесомости он асимметрично изменит позу1. Моде-
Для решения задачи была разработана методика определения главных центральных осей и моментов инерции тела человека в произвольной позе [Аркаев, Сучилин, 2004; Сучилин, 1989; Сучилин, Шевчку, 2011]. Затем для плоской двухзвенной модели тела человека было составлено дифференциальное уравнение главного кинетического момента и приравнено нулю. Интегрирование его по углу позволило получить координаты звеньев модели в инерциальной системе координат после изменения позы и затем определить положение главных центральных осей инерции модели. Выявлено, что в общем случае при равенстве нулю главного вектора и главного момента внешних сил асимметричное изменение позы в безопорном положении приводит к переориентации главных осей центрального эллипсоида инерции тела человека в инерциальной системе координат [Сучилин, 1989; Сучилин, Шевчук, 2011; Уос)оп, 1984].
лью послужил космонавт в состоянии невесомости, когда на него не действуют никакие внешние силы, т.е. главный вектор и главный момент внешних сил равны нулю. С точки зрения теоретической механики вращательного движения и космонавт в невесомости, и гимнаст в полете в этом случае находятся в одинаковых механических условиях.
В результате проведенного нами математического моделирования выявлено, что ориентация главных осей центрального эллипсоида инерции тела человека в общем случае изменяется [Сучилин, 1989; Сучилин, Шевчук, 2011;2013]. Так, например, если космонавт в невесомости из выпрямленного положения руки вверх опустит вниз левую руку, то с точки зрения неподвижного наблюдателя его продольная ось наклонится вправо приблизительно на 6-0°, а если правую руку, то настолько же влево (рис. 1).
Обратимся к построению Пуансо [Сучилин, 1989; Сучилин, Шевчук, 2013]. Если космонавту сообщить извне вращение вокруг поперечной оси, то вектор его главного кинетического момента будет направлен вдоль этой оси. В силу действия закона сохранения своей ориентации он не изменит, чтобы ни делал космонавт.
Центральный эллипсоид инерции космонавта будет касаться плоскости Пуансо в точке, совпадающей с одним из его трех главных фокусов, который в данном случае будет расположен на поперечной оси. Вращение будет простым: эллипсоид инерции будет вертеться вокруг своей поперечной оси, касаясь плоскости Пуансо одной своей точкой (рис 2).
Если теперь космонавт опустит руку, то его эллипсоид инерции изменит ориентацию в пространстве и продольная ось наклонится к вектору главного кинетического момента (рис. 2 а, б). Его проекция на эту ось станет отличной от нуля.
—9
носкость Пуансо
I
Рис. 2, Результат опускания руки в безопорном положении
Теперь эллипсоид инерции будет касаться плоскости Пуансо в точке, не совпадающей ни с одним из его фокусов. Следовательно, после изменения позы эллипсоид покатится по плоскости Пуансо с верчением, т.е. возникнет ситуация, аналогичная 1 способу образования сложного вращения в полете. Таким образом, простое вращательное движение вокруг поперечной оси в безопорном положении в результате опускания одной руки преобразуется в сложное вращение вокруг ОЦМ с одновременным поворотом вокруг трех осей2.
Рассмотренный случай с космонавтом в невесомости применим к гимнасту, вращающему-
Принципиальное различие между 1 и 3 способами состоит в следующем. При использовании 1 способа задаваемый от опоры вектор главного кинетического момента в начале полета не совпадает по направлению с главной поперечной осью тела. Поэтому сложное вращательное движение вокруг ОЦМ начинается сразу после прекращения связи с опорой. При использовании 3 способа вектор главного кинетического момента совпадает с этой осью в момент прекращения связи с опорой. Поэтому в начале полета гимнаст выполняет простое вращение по сальто. Далее он выполняет управляющее движение рукой, в результате которого происходит переориентация его главных центральных осей инерции относительно вектора главного кинетического момента, сохраняющего постоянную ориентацию в пространстве. При этом его направление уже не совпадает ни с одной из этих осей. Возникает классическая ситуация случая Эйлера - Пуансо: движение тела вокруг точки, совпадающей с его центром масс, т.е. сложное вращение с вытекающими отсюда последствиями, такими как конусообразное движение продольной главной центральной оси тела спортсмена в пространстве. При использовании 3 способа важно, чтобы изменение позы в полете было асимметричным относительно передне-задней плоскости тела гимнаста. Если гимнаст выполнит симметричное изменение позы (например, опустит две руки кругом вперед или согнется в тазобедренных суставах), то наклона продольной оси к вектору главного кинетического момента не произойдет. Они останутся взаимоперпендикуляр-ны. В этом случае сложного вращения не возникнет, но простое вращение вокруг поперечной оси ускорится.
[109]
< И
м
I ^
с
да
ш
к £
ы н к о
си
ы
ш
^ §
О
Р§
О и О Я
д
ы
03
н
о
Сн
С
и щ
к
3 р х Ь
У
СЙ И
« с «
к
н
и
СО
а
Рис. 1
ся вокруг поперечной оси в полете. В обоих случаях вращательное движение тела вокруг ОЦМ правомерно рассматривать, как около неподвижной точки. Момент внешних сил относительно ОЦМ равен нулю. Действует закон сохранения главного кинетического момента системы.
Какую же руку нужно опускать? Анализ построения Пуансо показывает, что при заданном вращении по сальто вперед для создания винтового вращения влево следует опускать правую руку, а при выполнении сальто назад - правую. Для создания винтового вращения вправо нужно поступать прямо противоположным образом: при выполнении сальто вперед нужно опускать левую руку, а при сальто назад - правую.
Если в исходном положении в полете руки разведены в стороны, то одновременно с опусканием соответствующей руки нужно поднимать вверх другую руку. Это может увеличить наклон продольной оси и соответственно угловую скорость. Если есть время, то после завершения требуемого количества винтов гимнаст может вновь преобразовать сложное вращательное движение в простое вращение по сальто, т.е. только вокруг поперечной оси. Для этого нужно успеть переместить руки в обратном направлении до приземления.
Для проверки этих теоретических выводов нами был проведен специальный эксперимент3. Высококвалифицированные гимнасты выполнили с батута серию прыжков сальто вперед и назад с выпрямленным телом руки вверх без скручивания на опоре с приземлением на мат в поролоновую яму. После прекращения связи с опорой каждому гимнасту подавалась команда «Правая!» или «Левая!», согласно которой они определенным, заранее натренированным способом опускали в полете правую или левую руку. Объектом наблюдения были факты возникновения винтового вращения после опускания руки, его направление и угол поворота вокруг продольной оси в полете. Анализировались только те попытки, в которых вращение по винту
от опоры не задавалось и гимнасты в полете четко выполняли подаваемую им с земли команду.
Установлено, что при выполнении сальто вперед с выпрямленным телом четкое и своевременное опускание правой руки (по направлению вперед-вниз к левому тазобедренному суставу) по команде в полете вызывало винтовое вращение влево, а опускание левой - вправо. При выполнении сальто назад винтовое вращение влево возникало в полете после опускания левой руки назад-вниз по кругу, а вращение вправо - после опускания правой руки. В подавляющем большинстве случаев этого было достаточно, чтобы выполнить поворот на 360° и более вокруг продольной оси в полете без создания винтового вращения от опоры.
Весьма примечательным в процессе эксперимента было следующее обстоятельство. Гимнасты, никогда ранее не крутившие винт в «чужую» сторону (обычно вправо), выполняли его с первого раза без всяких предварительных намерений только за счет правильного движения рукой в полете (к удивлению для себя). Таким образом, результаты эксперимента полностью подтвердили достоверность вышеизложенных теоретических предположений.
В результате исследований выявлено также, что, в отличие от воронкообразных движений типа хула-хуп, движение руками в полете более четко осознается и контролируется. Поэтому в процессе обучения безопорным винтам следует особое внимание уделять правильной работе руками.
При выполнении многократных винтов от опоры известные три способа образования винтового вращения обычно используются совместно (1) скручивание тела вокруг продольной оси на опоре; 2) конусообразные движения типа хула-хуп в полете; 3) асимметричное перемещение рук в полете). При взаимодействии с перекладиной на отходе обычно опускается та же рука, что и при создании винтового вращения в полете третьим способом. При наличии враще-
3 В эксперименте приняли участие 24 высококвалифицированных гимнаста, которые выполнили с батута около 100 прыжков сальто вперед и назад без задания вращения по винтам от опоры. Попытки записывались на видеомагнитофон анфас и в профиль. Видеозаписи анализировались экспертами.
ния по сальто и отсутствии винтового вращения для его создания более эффективен 3 способ (асимметричное перемещение рук в полете). Чем быстрее будет вращение по сальто, тем быстрее будет вращение по винтам. Однако 2 способ (хула-хуп) более универсален, т.к. не требует исходного вращения по сальто.
Необходимо отметить, что между разобранными выше механизмами есть внутренние противоречия. Так, отведение руки в сторону, движения типа хула-хуп, сгибание или прогибание в полете увеличивают момент инерции относительно продольной оси тела гимнаста. Если вращение вокруг этой оси задано от опоры, то скорость его в полете в этих случаях станет меньше, чем в полностью выпрямленном положении с приведенными к телу руками. Однако это компенсируется тем эффектом, который дает асимметричное перемещение рук в полете в сочетании с управляющими движениями типа хула-хуп.
Эти последние при незначительной амплитуде (а это наиболее эффективно) могут не осознаваться самим гимнастом и не восприниматься тренером и судьями. Поэтому на практике многократные винты выполняются комбинированным способом, т.е. путем скручивания на опоре с последующим опусканием одной руки и небольшими движением типа хула-хуп в полете. Скручивание звеньев на опоре выполняется в направлении винта, а воронкообразные движения в полете - в противоположном. Правильные движения руками в полете при входе в винт особенно важны при выполнении мно-
гократных сальто. Асимметричное перемещение рук в известной мере стимулирует движения типа хула-хуп.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Библиографический список
Аркаев Л.Я., Сучилин Н.Г. Как готовить чемпионов // Теория и технология подготовки гимнастов высшей квалификации. М.: ФиС, 2004. 128 с.
Сучилин Н.Г. Гимнаст в воздухе. М.: ФиС, 1978. 120 с.
Сучилин Н.Г., Шевчук Ю.В. Ориентация главных центральных осей инерции тела человека при произвольном изменении позы в безопорном положении // Вестник Томского государственного педагогического университета. 2013. № 8 (136). С. 205-209. Сучилин Н.Г., Шевчук Ю.В. Параметры центрального эллипсоида инерции тела человека в различных позах // Вестник СибГАУ. 2011. № 7 (40). С. 221-227. Сучилин Н.Г., Шевчук Ю.В. Способы создания сложного винтового вращения в полете (педагогико-биомеханический анализ) // Гимнастика. Теория и практика. М.: Советский спорт, 2011. Вып. 2. С. 38-69. Сучилин Н.Г. Становление и совершенствование технического мастерства в упражнениях прогрессирующей сложности: дис. ... д-ра пед. наук. М.: 1989. 799 с. Yedon M.R. The mechanics of twisting somersaults. Ph. D. Loughborough University of Technology, 1984. 533 p.
<C
с m
о
b X
Щ
w m н о
Рч <
о ^ о о
о я
2S
w
H
к о
Рч
w
I
0
1
X %
«
о w
V
к
b
1-4
<c n w с
s
X
H U
w
PQ
