Лекция 1. ПРЕДМЕТ И МЕТОД БИОМЕХАНИКИ СПОРТА.

Лекция 1. ПРЕДМЕТ И МЕТОД БИОМЕХАНИКИ СПОРТА.

Предмет науки раскрывает, что именно и с какой целью изучается.
     Биомеханика – наука о законах механического движения в живых системах. В самом широком смысле к живым системам (биосистемам) относят: а) целостные организмы (например, человек); б) их органы и ткани, а также жидкости и газы в них (внутриорганизменные системы) и даже в) объединения организмов (например, совместно действующая пара акробатов, противодействующие борцы). Биомеханика спорта как учебная дисциплина изучает движения человека в процессе физических упражнений. Она рассматривает двигательные действия спортсмена как системы взаимно связанных активных движений (объект познания). При этом исследуют механические и биологические причины движений и зависящие от них особенности двигательных действий в различных условиях (область изучения). Для лучшего понимания сути и роли механического движения человека необходимо рассмотреть основные понятия о движении вообще и о движениях организмов (например, человека) в частности.
Понятие о формах движения
     Движение как форма существования материи так же многообразно, как многообразен мир. В восходящем развитии материи формировались все более высокие уровни её организации (структурные уровни материи): от неживой материи – к живой, от живой – к мыслящей. Для каждого из них характерны все более сложные свойства и закономерности существования и развития. Каждая сложная форма движения всегда включает в себя более простые формы. Простейшая форма – механическая, она существует везде. Однако чем выше форма движения, тем менее существенна механическая форма: движение на каждом уровне качественно характеризуется соответственно более высокой формой. Таким образом, каждая высшая форма обладает собственной качественной спецификой и "несводима" к низшим формам. При этом высшие формы неразрывно связаны с низшими. Двигательные действия человека, которые изучаются в биомеханике спорта, включают в себя механическое движение. Именно оно представляет собой непосредственную цель двигательного действия человека (переместиться самому, переместить снаряд, противника, партнера и т. п.). Но механическое движение осуществляется при определяющем участии в двигательном действии более высоких форм движения. Поэтому биологическая механика (биомеханика) шире и намного сложнее, чем механика неживых тел; она качественно отличается от механики последних.      
Механическое движение в живых системах
     Механическое движение в живых системах проявляется как: а) передвижение всей биосистемы относительно её окружения ( среды, опоры, физических тел ) б) деформация самой биосистемы – передвижение одних её частей относительно других.       Основные законы механики Ньютона описывают движение абстрактных абсолютно твердых тел, которые не деформируются. Таких тел в природе не существует. Но в так называемых твёрдых телах деформации бывают столь малы, что их нередко можно и не учитывать. В живых же системах существенно изменяется относительное расположение их частей. Эти изменения и есть движения человека. Сами части живых систем (например, позвоночный столб, грудная клетка) также подчас существенно деформируются. Поэтому, изучая движение живой системы, имеют в виду, что работа сил тратится и на передвижение тела в целом, и на деформации. При этом всегда имеются потери энергии, её рассеяние. Чисто механического движения вообще в природе не существует. Оно всегда сопровождается превращениями механической энергии в другие виды (например, в тепловую) и её потерями.       Механическое движение человека, изучаемое в биомеханике спорта, происходит под воздействием внешних механических сил (тяжести, трения и многих других) и сил тяги мышц. Последние же управляются центральной нервной системой и, следовательно, обусловлены физиологическими процессами. Поэтому для достаточно полного понимания природы живого движения необходимо не только изучение собственно механики движений; но и рассмотрение их биологической стороны. Именно она определяет причины организации механических сил. Прим.: В теории упругости деформациями называются только относительное удлинение и углы сдвига; в курсе биомеханики изменение конфигурации системы (тела человека) условно рассматривается также как деформация.       Надо знать, что не существует особых законов механики для живого мира. Но насколько живые системы отличаются от абстрактных абсолютно твердых тел, настолько же механическое движение живого сложнее движения абсолютно твёрдого тела. Следовательно, применяя общие законы механики к живым объектам, необходимо учитывать не только их механические особенности, но и биологические (например, причины приспособления движений человека к условиям, пути совершенствования движений, влияние утомления).
Особенности механического движения человека
      Двигательная деятельность человека осуществляется в виде двигательных действий, которые организованы из многих взаимосвязанных движений (системы движений).       Двигательная деятельность человека – одно из сложнейших явлений в мире. Она сложна не только потому, что очень непросты функции органов движения, а еще и потому, что в ней участвует сознание как продукт наиболее высокоорганизованной материи – мозга. Поэтому двигательная деятельность человека существенно отличается от деятельности животных. В первую очередь речь идет об осознанной целенаправленной активности человека, о понимании смысла ее, о возможности контролировать и планомерно совершенствовать свои движения. Сходство между движениями животных и человека имеется только на чисто биологическом уровне. При помощи двигательной деятельности человек в процессе физического воспитания активно преобразует свою собственную природу, физически совершенствуется. Он преобразует мир, используя возможности научно-технического прогресса, в конечном счете также посредством двигательной деятельности (действия, речь, письмо и т. п.). Двигательная деятельность человека складывается из его действий.       Двигательные действия осуществляются при помощи произвольных активных движений, вызванных и управляемых работой мышц. Человек произвольно, по собственной воле, начинает движения, изменяет их и прекращает, когда цель достигнута. В норме человек производит не просто движения, а всегда действия. Действия человека всегда имеют цель, определенный смысл.       Движения отдельных частей тела объединены в управляемые системы движений, целостные двигательные акты (например, гимнастические упражнения, способы передвижения на лыжах, приёмы игры в баскетбол). В системы движений входит также и активное сохранение положений отдельных частей тела (в суставах), а иногда и всего тела. Каждое движение выполняет свою роль в целостном действии, так или иначе соответствует цели действия. Если спортсмен будет находить и осуществлять цель в каждом движении, то и действия будут лучше приводить к ней.       Хотя причины движений в биомеханике и рассматриваются с точки зрения механики и биологии, их закономерности надо брать во взаимосвязи, учитывая роль человеческого сознания в целенаправленном управлении движениями. Именно взаимосвязь механических и биологических закономерностей позволяет раскрыть специфику биомеханики. Сознательное управление движениями с использованием этой специфики обеспечивает их высокую эффективность в различных условиях исполнения.
Задачи биомеханики спорта
     Задачи каждой области знания определяют её содержание – её теорию и метод; последние разрабатываются для решения этих задач. Общая задача охватывает всю область учения в целом; частные же задачи важны при изучении конкретных вопросов изучаемых явлений.       Общая задача изучения движений человека в биомеханике спорта – оценка эффективности приложения сил для более совершенного достижение поставленной цели.       Изучение движений в биомеханике спорта в конечном счете направлено на то, чтобы найти совершенные способы двигательных действий и научить лучше их исполнять. Поэтому оно имеет ярко выраженную педагогическую направленность.       Биомеханика физических упражнений - это ветвь биомеханики, изучающая движения человека в процессе выполнения им физических упражнений.       Прежде чем приступить к разработке более совершенных способов действий, следует оценить уже существующие. Отсюда вытекает задача определения эффективности способов исполнения изучаемого действия. Необходимо узнать, от чего зависит их эффективность, в каких условиях и как лучше их исполнять. Для этого следует оценивать их совершенство как соответствие движений поставленной цели. По выражению А. А. Ухтомского, биомеханика исследует, "каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести рабочее применение".       Наиболее полное решение этой основной задачи в спорте даёт материал, необходимый для проведения научно обоснованного тренировочного процесса.       Частные задачи биомеханики спорта состоят в изучении следующих основных вопросов: а) строение, свойства и двигательные функции тела спортсмена; б) рациональная спортивная техника и в) техническое совершенствование спортсмена.       Поскольку особенности движений зависят от объекта движений - тела человека, в биомеханике спорта изучают ( с точки зрения биомеханики ) строение опорно - двигательного аппарата, его механические свойства и функции с учётом возрастных и половых особенностей, влияния уровня тренированности и т.п.       Для эффективного участия в соревновательной деятельности спортсмен должен владеть наиболее рациональной для него техникой. От того, из каких движений и как построены двигательные действия, зависит их совершенство. Поэтому в биомеханике спорта детально исследуют особенности различных групп движений и возможности их совершенствования. Изучают ныне существующую спортивную технику, а также разрабатывают новую, более рациональную.       Биомеханическое обоснование технической подготовки спортсменов подразумевает: определение особенностей и уровня подготовленности тренирующихся, планирование рациональной спортивной техники, подбор вспомогательных упражнений и создание тренажёров для специальной физической и технической подготовки, оценку применяемых методов тренировки и контроль за их эффективностью.
Теория биомеханики спорта
      В основе современного понимания двигательных действий заложен системно - структурный подход, который позволяет рассматривать тело человека как движущуюся систему, а сами процессы движения - как развивающиеся системы движений.       В теории структурности движений заложены следующие основные принципы:

· принцип структурности построения систем движений - все движения в системе взаимосвязаны; именно эти структурные связи определяют целостность и совершенство действия;

· принцип целостности действия - все движения в двигательном действии образуют единое целое, целостную систему движений, направленных на достижение цели. Изменение каждого движения так или иначе влияет на всю систему;

· принцип сознательной целенаправленности систем движений - человек сознательно ставит цель, применяет целесообразные движения и управляет ими для достижения цели.
Метод биомеханики спорта
      Метод биомеханики в наиболее общем виде имеет в своей основе системный анализ и системный синтез действий с использованием количественных характеристик, в частности моделирование движений.       Системный анализ заключается в выявлении состава элементов системы движений - этап познания целостности двигательного действия. Рассматривая характеристики движения, мысленно расчленяют по определённым правилам систему движений на составные части, устанавливая таким образом её состав.       Системный синтез действий проявляется в изучении изменения количественных характеристик движения, выявлении влияния составляющих его элементов друг на друга, определении причин целостности системы.       Количественные характеристики движения позволяют на высшем уровне системного анализа строить модели системы движений ( физические и математические ). Синтез систем движений проводится как теоретически (моделирование ), так и практически, при реальном построении систем движений - овладении спортивной техникой. Системный анализ и системный синтез действий неразрывно связаны друг с другом, дополняют друг друга в системно - структурном исследовании.       Широко применяемый в биомеханических исследованиях функциональный метод, позволяет изучать функциональную зависимость между свойствами и состояниями явлений, которые характеризуются определёнными параметрами, конкретными условиями, количественно определёнными законами.
Развитие биомеханики спорта
      Возникновению и развитию биомеханики как самостоятельной науки способствовали определённые предпосылки - накопление знаний в области физических и биологических наук, а также научно - технический прогресс, позволивший разрабатывать совершенные сложные комплексные методики изучения движений и по-новому понимать их построение.       В биомеханике используются построенные на основе общей механики данные таких самостоятельных наук, как гидро- и аэродинамика, сопротивление материалов, реология ( теория упругости, пластичности и ползучести ), теория механизмов и машин и др.       Математические науки позволяют решать в биомеханике не только задачи прикладного характера, включающие математический анализ и статистическую обработку собранного материала, но на их основе появляются самостоятельные методы исследования ( в частности, математическое моделирование ).       Из биологических наук в биомеханике наиболее широко используются данные анатомии и физиологии.       Так сложились, сосуществующие и сейчас, основные направления биомеханики: механическое, функционально - анатомическое и физиологическое.       В механическом направлении заложены основные идеи об изменении движений под действием приложенных сил и о применении законов механики к движениям животных и человека. В функционально - анатомическом - идеи о единстве и взаимообусловленности формы и функции в живом организме. В физиологическом - идеи системности функций организма, энергетического обеспечения и идея нервизма, раскрывающая значение процессов управления движениями в двигательной деятельности.       Механическое направление, начатое работами Д. Борелли, развитое в. Брауне и О. Фишером, представлено в настоящее время кроме России в работах многих зарубежных школ. Механический подход к изучению движений человека прежде всего позволяет определить количественную меру двигательных процессов, раскрываются строение и свойства опорно - двигательного аппарата, а также движения человека.       Функционально - анатомическое направление, созданное в нашей стране трудами П.Ф.Лесгафта, И.М.Сеченова, М.Ф.Иваницкого и др., характеризуется преимущественно описательным анализом движений в суставах, определением участия мышц в сохранении положений тела и в его движениях ( использование электромиографии ).       Физиологическое направление в отечественной школе биомеханики складывалось под влиянием идей нервизма, учения о ВНД и последних данных нейрофизиологии. Раскрытие в работах И.М.Сеченова, И.П.Павлова, А.А.Ухтомского, П.К.Анохина, Н.А.Берштейна и др. учёных рефлекторной природы двигательных действий и роли механизмов нервной регуляции при взаимодействии организма и среды составляет физиологическую основу изучения движений человека.       Подготовка спортсменов высокой квалификации в настоящее время немыслима без глубокого биомеханического обоснования спортивной техники и методики ее совершенствования. За последнее десятилетие значительно усилилось педагогическое направление в биомеханике спорта. Широким фронтом ведутся исследования рациональной техники на высшем уровне спортивной квалификации и построения специальных тренажёров в спорте. Сформировался ряд научных направлений в биомеханике спорта в России, объединенных общими основами отечественной школы биомеханики, заложенной трудами и идеями Н. А. Бернштейна. В зарубежных странах за последнее десятилетие резко расширился объём биомеханических исследований с применением ряда оригинальных и высокосовершенных методик. Систематическое преподавание биомеханики в высших физкультурных учебных заведениях осуществляется в многих странах. Создано Международное общество биомехаников, проводятся симпозиумы и конгрессы по биомеханике, на которых значительное место занимает биомеханика спорта. При президиуме Академии наук СССР создан Научный Совет по проблемам биомеханики с секциями, охватывающими проблемы инженерной, медицинской и спортивной биомеханики.
Связи биомеханики с другими науками
      Биомеханика как одна из биологических наук нового типа начинает сближаться по методам исследования с точными науками. Общая биомеханика как раздел биофизики, включающая изучение внутриорганизменных биосистем, возникла на стыке физико-математических и биологических областей знания. Успехи этих наук, использование идей и подходов кибернетики, а также научно-технический прогресс так или иначе сказываются на развитии биомеханики. В свою очередь, эти науки обогащаются данными биомеханики о физике живого. В биомеханических исследованиях применяются методы этих смежных наук; в то же время в исследованиях их проблем могут применяться биомеханические методы. Здесь налицо двусторонняя связь, обеспечивающая взаимное обогащение теории и методов исследования.       Несколько иначе связана биомеханика с отраслями знания, в которых изучаются конкретные области прикладной двигательной деятельности. Так, развивающаяся инженерная биомеханика смыкается с бионикой, инженерной психологией ("человек и машина"), связана с разработкой роботов, манипуляторов и других технических устройств, умножающих возможности человека в труде. Медицинская биомеханика дает обоснование ряду методов протезирования, протезостроения, травматологии, ортопедии, лечебной физической культуры. В космической медицине решаются задачи подготовки космонавтов, обеспечения их работоспособности в условиях невесомости, а также двигательных действий в космосе. Биомеханика как бы обслуживает эти области деятельности в процессе решения их прикладных задач.       Методы и законы биомеханики спорта используются также для совершенствования теории и методики физического воспитания, врачебного контроля, спортивно-педагогических и других дисциплин, решающих свои конкретные задачи в области физического воспитания.



Приложенные файлы

  • doc 8840774
    Размер файла: 63 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий