CC BY
143
Медико-биологические проблемы спорта
39
ВЗАИМОСВЯЗЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕАКЦИИ ОПОРЫ И ПНЕВМОГРАММ ДЫХАНИЯ
В ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЯХ
В.Ф. ТИХОНОВ,
ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова»,
г. Чебоксары
Аннотация
В статье приводятся результаты комплексного исследования реакции опоры и циклов дыхания человека в процессе выполнения физических упражнений. У спортсменов высокой квалификации обнаружено сопряженное изменение экстремумов графиков вертикальной составляющей реакции опоры и экстремумов пневмограммы дыхания во время выполнения физических упражнений, что указывает на тесные координационные связи между дыхательными движениями и двигательными
действиями.
Ключевые слова: физические упражнения реакция
опоры, дыхание.
Abstract
The article presents the results of a comprehensive study of the support reaction and respiratory cycles during physical exercise. We prove the proposition that the highly skilled athlete’s dual changing extrema graphs of the vertical component of the support reaction and of the extrema of the breathing pneumograms during physical exercise points to the close coordination between respiratory movements and motor actions.
Key words: exercise, support reaction, respiratory cycles.
Исследования дыхания и его зависимость от фазы двигательных действий и мышечных усилий во время выполнения физических упражнений проводились многими учеными [2, 3, 5]. В некоторых исследованиях о влиянии дыхания на динамику упражнений определялись зависимости показателей физических усилий при выполнении двигательного действия на вдохе, на выдохе, на задержке дыхания [5]. Основное противоречие в работах заключается в том, что исследователи, отмечая выполнение всех двигательных действий в поле внешних сил гравитации, инерции, а также внутренних сил (усилия мышц человека), дыхание человека рассматривают вне поля действия сил гравитации и инерции. Однако грудная клетка имеет большую массу, а значит, и меру инертности, особенно при быстрых движениях туловища. При выполнении двигательных действий показатели реакции опоры связаны с воздействием сил инерции на тело человека, находящегося на этой опоре. Переменное вертикальное воздействие на опору во время выполнения физических упражнений называется динамическим весом [2].
Гипотеза
В гравитационном поле повышение или уменьшение динамического веса тела человека (в том числе грудной клетки, а также органов брюшной полости) на опоре вследствие действия сил инерции является одним из основных факторов, влияющих на структуру циклов дыхания в физических упражнениях.
Цель - исследовать взаимосвязь вертикальной составляющей реакции опоры и циклов дыхания в физических упражнениях.
Задачи
1. Провести комплексную регистрацию пневмограмм дыхания и реакции опоры в циклических упражнениях.
2. Выявить влияние изменения динамического веса спортсмена во время выполнения упражнений на характер вдоха и выдоха в циклах дыхания.
3. Определить влияние силовых спортивных упражнений на особенности взаимосвязи реакции опоры и пневмограммы дыхания.
Методы регистрации показателей
Для исследования взаимосвязи фаз дыхания и реакции опоры в качестве циклических упражнений были выбраны доступные для любого человека «наклоны туловища вперед» и «приседание». В качестве упражнения, в котором проявляются большие силовые усилия, было выбрано соревновательное упражнение гиревого спорта «толчок». В исследовании применялись методы электрогониометрии, метод тензодинамометрии и метод пневмографии дыхания. Проводилась синхронная регистрация изменения угла сгибания ноги в правом коленном суставе, показателей вертикальной составляющей реакции опоры, а также пневмограммы дыхания при выполнении указанных физических упражнений.
Гониометр собран на базе датчика угловых перемещений ПТП-11(0,25 кОм), имеющего линейную зависимость выходного напряжения от угловых перемещений. В работе применялась тензодинамометрическая платформа ПД-3А (ВИСТИ), а также спирограф микропроцессорный СМП-21/01-«Р-Д». Устройство приема аналоговой информации от внешних устройств и передачи
<&
ФНЦ ВНИИФК
40
Медико-биологические проблемы спорта
в компьютер собрано на базе цифрового многоканального самописца “S-Recorder-E” (ООО «АДСлаб»).
В качестве испытуемых в упражнениях «наклоны туловища вперед» и «приседание» выступали студенты третьих курсов, не занимающиеся спортом (n = 35). Также в исследовании принимали участие 19 спортс-менов-гиревиков различной квалификации (КМС - 7, МС - 12, МСМК - 6). Испытуемые выполняли «наклоны туловища вперед» и «приседания» с частотой 30 раз в минуту. Упражнение «толчок» выполнялось с гирями 16 кг с частотой 12 подъемов в минуту. Время выполнения упражнений - 2 минуты. Качество выполнения движений определялось по плавности и ритмичности графика движения в коленном суставе, а также цикличности и ритмичности изменения реакции опоры и пневмограммы во время выполнения упражнения.
Полученные результаты и обсуждение
По графикам гониометрии определялись начало и конец выполнения циклов упражнения, а также продолжительность исходных положений в упражнениях «приседание», «наклон вперед» и статических позах спортсмена в упражнении «толчок».
В гравитационном поле силы инерции способствуют повышению или уменьшению динамического веса всего тела человека, в том числе грудной клетки, а также
органов брюшной полости. Интегральным показателем изменения динамического веса всех частей тела является реакция опоры - платформы, на которой выполняется упражнение. Научные исследования двигательных действий человека, в частности влияние характера движения на реакцию опоры, проводились многими учеными [1, 2, 4]. Однако взаимосвязи реакции опоры и дыхания в этих работах мы не находим.
Было обнаружено, что изменение вертикальной составляющей реакции опоры имеет свой отличительный характер графика в зависимости от конкретного упражнения (рис. 1-4). На рис. 1-3 представлены графики качественных показателей, характерных для спортсменов-гиревиков высокой квалификации. График 1 - изменение угла в правом коленном суставе; график 2 - изменение вертикальной составляющей реакции опоры; график 3 - пневмограмма дыхания. Снижение графика 1 указывает на сгибание ноги в коленном суставе, а подъем - разгибание. В начале упражнения колебание графика 1 и резкий скачок графика 2 вверх указывают на то, что спортсмен встал на платформу. Новый уровень графика 2 устанавливается в соответствии с весом спортсмена. Снижение или увеличение уровня графика 2 отражает изменение веса спортсмена на опоре в процессе выполнения упражнения.
15:54:10 15:54:15
Время
Рис. 1. Качественные показатели в упражнении «наклон туловища вперед» у спортсменов-гиревиков (пояснения в тексте)
Колебания графика 3 начинаются в момент включения спирографа - в начале выполнения упражнения. В зависимости от направления потока воздуха при дыхании показатели пневмограммы являются положительными на вдохе (движение графика выше изолинии) и отрицательными на выдохе (движение графика ниже изолинии).
Наибольшее сгибание ног в коленных суставах в момент наклона туловища вперед и в приседе соответствует
росту веса тела на опоре, и в этот момент производится выдох (рис. 1-2). Уменьшение реакции опоры наблюдается в начале и в конце каждых циклов упражнений «наклон туловища вперед» и «приседание». Синхронно с уменьшением реакции опоры выполняется вдох.
Эта закономерность сопряженного изменения графиков дыхания и вертикальной составляющей реакции опоры наблюдается у спортсменов высокой квалификации и в упражнении гиревого спорта «толчок».
<$>
ФНЦ ВНИИФК
Медико-биологические проблемы спорта
41
Здесь также увеличение динамического веса вызывает выдох, а уменьшение динамического веса - вдох (рис.
3). С одной стороны, резкое скачкообразное увеличение вертикальной составляющей реакции опоры в упражнении «толчок» в момент быстрого подседа и резкого выпрямления рук сопровождается резким выдохом (рис. 3, линия 1). С другой стороны, с момента завершения «выталкивания» и «ухода» под гири до начала подседа вертикальная составляющая реакции опоры уменьшается до нуля, т.е. в упражнении «толчок» присутствует фаза невесомости (рис. 3, линия 2). В этой фазе совершается быстрый непроизвольный вдох. Реципрок-ное изменение графиков дыхания и динамического веса в упражнении гиревого спорта «толчок» показало:
МСМК - 100% (n = 6), МС - 75% (n = 9), КМС - 14,3% (n = 1).
Неритмичность дыхания и слабая координация с двигательными действиями в упражнениях «наклон вперед» и «приседание» наблюдались среди студентов - 71,4% (n = 25). В приведенном примере у студента, не занимающегося спортом (рис. 4), обнаруживается неритмичное дыхание с самого начала приседаний. Однако в 12-14 приседаниях наблюдается непроизвольное изменение структуры дыхания. В трех приседаниях наблюдаются по два дыхательных цикла за один цикл упражнения и совпадение вдохов с уменьшением, а выдохов - с увеличением вертикальной составляющей реакции опоры.
Рис. 2. Качественные показатели в упражнении «приседание» у спортсменов-гиревиков (пояснения в тексте)
Рис. 3. Качественные показатели в упражнении «толчок» с гирей 16 кг одной рукой (пояснения в тексте)
ФНЦ ВНИИФК
42
Медико-биологические проблемы спорта
Рис. 4. Качественные показатели в упражнении «приседание» у студента (пояснения в тексте)
Заключение
Таким образом, выдвинутая нами гипотеза должна быть принята, так как биомеханические условия (анатомические, ритмические, фазные и мышечные усилия) координации дыхания и двигательных действий в исследованных нами упражнениях взаимосвязаны с характером изменения динамического веса человека. Следовательно, условия для рационального дыхания человека в физических упражнениях определяются характером изменения динамического веса, который отражается в вертикальной составляющей реакции опоры.
Выводы
1. Во время выполнения физического упражнения в моменты уменьшения динамического веса создаются условия, которые способствуют облегчению вдоха. Совершение выдоха целесообразно в период роста динамического веса, так как увеличение динамического веса
грудной клетки и ее сжимание более способствуют выдоху.
2. Полученные результаты подтверждают положение о том, что у квалифицированных спортсменов в моменты акцентированных усилий происходит резкий выдох, а в моменты расслабления - вдох.
3. У спортсменов высокой квалификации сопряженное изменение экстремумов графиков вертикальной составляющей реакции опоры и экстремумов пневмограммы дыхания во время выполнения «наклона вперед», «приседания» и упражнения «толчок» указывает на тесные координационные связи между дыхательными движениями и двигательными действиями.
4. Выявленные закономерности указывают на то, что сопряженное изменение пневмограмм дыхания и вертикальной составляющей реакции опоры является одним из важных критериев качества техники физических упражнений.
Литература
1. Бернштейн Н.А. Биомеханика и физиология движений: избранные психологические труды / Н.А. Бернштейн; под ред. В.П. Зинченко. - 3-е изд., стереотип. - М.: Изд-во Московского психолого-социального института, 2008. - 688 с.
2. ДонскойД.Д. Биомеханика: учебник для ин-тов физ. культ. / Д.Д. Донской, В.М. Зациорский. - М.: Физкультура и спорт, 1979. - 264 с.
3. Михайлов В.В. Дыхание спортсмена / В.В. Михайлов. - М.: Физкультура и спорт, 1983. - 103 с.
4. Попов Г.И. Биомеханика: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Г.И. Попов. - М.: Академия, 2005. -256 с.
5. Фарфель В.С. Управление движениями в спорте /
В.С. Фарфель. - М.: Советский спорт, 2010. - 200 с.
References
1. Bernstein N.A. Biomechanics and physiology of movement: selected psychological works / N.A. Bernstein, ed. V.P. Zinchenko. - 3rd ed. - M.: Publishing House of the Moscow Psychological and Social Institute, 2008. - 688 p.
2. Donskoy D.D. Biomechanics: textbook / D.D. Donskoy, V.M. Zatsiorsky. - M.: Physical Culture and Sport, 1979. -264 p.
3. Mikhailov V.V. Breathing athlete / V.V. Mikhailov. -M.: Physical Culture and Sport, 1983. - 103 p.
4. Popov G.I. Biomechanics: a textbook / G.I. Popov. -M.: “The Academy”, 2005. - 256 p.
5. Farfel V.S. Motion control in sports / V.S. Farfel. - M.: Soviet Sport, 2010. - 200 p.
ФНЦ ВНИИФК
