النمط الروسي- دعم الاستوديو الجليد الأسود(ج) 1999-2002

الفصل 3. أساسيات التحكم البيوميكانيكي

يبدأ العلم بمجرد أن يبدأ في القياس.

المعرفة الدقيقة لا يمكن تصورها دون قياس.

دي آي مندليف

من الحدس إلى المعرفة الدقيقة!

تعتمد المهارة الحركية للإنسان، وقدرته على التحرك بسرعة ودقة وجمال في أي ظروف، على مستوى الاستعداد البدني والفني والتكتيكي والنفسي والنظري. هذه العوامل الخمسة لثقافة الحركة هي الرائدة في الرياضة، وفي التربية البدنية لأطفال المدارس، وفي الأشكال الجماعية للتربية البدنية. لتحسين المهارات الحركية وحتى الحفاظ عليها على نفس المستوى، من الضروري التحكم في كل من هذه العوامل.

موضوع التحكم الميكانيكي الحيوي هو المهارات الحركية البشرية، أي الصفات الحركية (البدنية) ومظاهرها. وهذا يعني أنه نتيجة للتحكم الميكانيكي الحيوي نحصل على المعلومات:

1) حول تقنية الإجراءات الحركية وتكتيكات النشاط الحركي؛

2) حول القدرة على التحمل والقوة والسرعة وخفة الحركة والمرونة، والمستوى المناسب الذي يعد شرطًا ضروريًا لإتقان تقني وتكتيكي عالي (في الأدب الإنجليزي حول التربية البدنية، يتم قبول قائمة أوسع من الصفات الحركية، بما في ذلك القدرة على أداء تمارين التوازن، وتمارين الرقص وغيرها).

وبعبارة أكثر بساطة: التحكم البيوميكانيكي يجيب على ثلاثة أسئلة:

1) ماذا يفعل الإنسان؟

2) ما مدى نجاحها في القيام بذلك؟

3) لماذا يفعل هذا؟

يتوافق إجراء التحكم الميكانيكي الحيوي مع المخطط التالي:

القياسات في الميكانيكا الحيوية

يصبح الشخص موضوعا للقياس منذ الطفولة المبكرة. يتم قياس طول المولود الجديد، ووزنه، ودرجة حرارة الجسم، ومدة النوم، وما إلى ذلك. وفي وقت لاحق، في سن المدرسة، يتم تضمين المعرفة والمهارات في المتغيرات المقاسة. كلما كان الشخص أكبر سنا، كلما اتسع نطاق اهتماماته، وأكثر عددا وتنوعا المؤشرات التي تميزه. وكلما زاد صعوبة إجراء قياسات دقيقة. كيف يمكننا مثلاً قياس الاستعداد الفني والتكتيكي، وجمال الحركات، وهندسة كتل جسم الإنسان، والقوة، والمرونة، وما إلى ذلك؟ تمت مناقشة هذا في هذا القسم.

موازين القياس ووحدات القياس

مقياس القياس هو سلسلة من الكميات التي تسمح للمرء بإنشاء تطابق بين خصائص الأشياء قيد الدراسة والأرقام. في التحكم الميكانيكي الحيوي، يتم استخدام مقاييس الأسماء والنسب والترتيب في أغلب الأحيان.

مقياس التسمية هو الأبسط على الإطلاق. في هذا المقياس، تعمل الأرقام أو الحروف أو الكلمات أو الرموز الأخرى كتسميات وتعمل على اكتشاف وتمييز الأشياء التي تتم دراستها. على سبيل المثال، عند مراقبة تكتيكات فريق كرة القدم، تساعد أرقام الحقول في التعرف على كل لاعب.

يُسمح بتبادل الأرقام أو الكلمات التي يتكون منها مقياس التسمية. وإذا كان من الممكن تبادلها دون المساس بدقة قيمة المتغير المقاس، فيجب قياس هذا المتغير على مقياس الأسماء. على سبيل المثال، يتم استخدام مقياس التسمية لتحديد نطاق المعدات والتكتيكات (سيتم مناقشة هذا في القسم التالي).

يحدث المقياس الترتيبي عندما يتم ترتيب الأرقام التي يتكون منها المقياس حسب الرتبة، ولكن لا يمكن قياس الفواصل الزمنية بين الرتب بدقة. على سبيل المثال، يتم تقييم المعرفة بالميكانيكا الحيوية أو المهارات والقدرات في دروس التربية البدنية على نطاق: "ضعيف" - "مرضي" - "جيد" - "ممتاز". يتيح مقياس الطلب ليس فقط إثبات حقيقة المساواة أو عدم المساواة في الكائنات المقاسة، ولكن أيضًا تحديد طبيعة عدم المساواة في المفاهيم النوعية: "أكثر - أقل"، "أفضل - أسوأ". ومع ذلك، بالنسبة للأسئلة: "فكم بالحري؟"، "وإلى أي حد أفضل؟" - مقاييس الطلب لا تعطي إجابة.

باستخدام مقاييس الترتيب، يقومون بقياس المؤشرات "النوعية" التي ليس لها مقياس كمي صارم (المعرفة والقدرات والفن والجمال والتعبير عن الحركات، وما إلى ذلك).

مقياس النظام لا نهائي، ولا يوجد فيه مستوى صفر. هذا أمر مفهوم. بغض النظر عن مدى عدم صحة مشية الشخص أو وضعيته، على سبيل المثال، يمكن دائمًا العثور على خيار أسوأ. ومن ناحية أخرى، بغض النظر عن مدى جمال وتعبير الحركات الحركية للاعب الجمباز، ستكون هناك دائمًا طرق لجعلها أكثر جمالًا.

مقياس العلاقة هو الأكثر دقة. في ذلك، لا يتم ترتيب الأرقام حسب الرتبة فحسب، بل يتم فصلها أيضًا بفواصل زمنية متساوية - وحدات القياس 1. خصوصية مقياس النسبة هو أنه يحدد موضع نقطة الصفر.

يقيس المقياس النسبي حجم وكتلة الجسم وأجزائه، وموقع الجسم في الفضاء، والسرعة والتسارع، والقوة، ومدة الفترات الزمنية والعديد من الخصائص الميكانيكية الحيوية الأخرى. الأمثلة التوضيحية لمقياس النسبة هي: مقياس المقاييس، مقياس ساعة الإيقاف، مقياس عداد السرعة.

مقياس النسبة أكثر دقة من مقياس الطلب. فهو يسمح لك ليس فقط بمعرفة أن كائن قياس واحد (تقنية، خيار تكتيكي، وما إلى ذلك) أفضل أو أسوأ من كائن آخر، ولكنه يقدم أيضًا إجابات على الأسئلة المتعلقة بمدى أفضل وكم مرة أفضل. لذلك، يحاولون في الميكانيكا الحيوية استخدام مقاييس النسب، ولهذا الغرض، يتم تسجيل الخصائص الميكانيكية الحيوية.

كتاب مدرسي للجامعات.

في. دوبروفسكي ، ف.ن. فيدوروفا

موسكو

المراجعون:

دكتوراه في العلوم البيولوجية، أستاذأ.ج. ماكسين؛ طبيب العلوم التقنية، أستاذد. كوفاليف.

مرشح العلوم الطبية، الحائز على جائزة الدولة اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

إل. بادينين

الرسومات التي رسمها الفنانن.م. زاميشيفا

دوبروفسكي في.، فيدوروفا في.ن.

الميكانيكا الحيوية: كتاب مدرسي. للمتوسط ​​والعالي المدارس والمؤسسات. م: دار النشر فلادوس-بريس، 2003. 672 ص: مريض.ردمك 5-305-00101-3.

تمت كتابة الكتاب المدرسي وفقًا للبرنامج الجديد لدراسة الميكانيكا الحيوية في مؤسسات التعليم العالي. يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لإثبات الميكانيكا الحيوية لاستخدام وسائل التربية البدنية والرياضة باستخدام مثال الرياضات المختلفة. ينعكس النهج الحديثةلتقييم تأثير العوامل الجسدية والمناخية المختلفة على أسلوب الرياضي، تم تقديم الخصائص الميكانيكية الحيوية لمختلف الألعاب الرياضية. يتم عرض أقسام الميكانيكا الحيوية الطبية لأول مرة, الميكانيكا الحيوية للرياضيين المعاقين، والتحكم الميكانيكي الحيوي في الحركة، وما إلى ذلك.

الكتاب المدرسي موجه لطلاب كليات التربية البدنية بالجامعات ومعاهد التربية البدنية و الجامعات الطبية، بالإضافة إلى المدربين والأطباء الرياضيين وأخصائيي إعادة التأهيل المشاركين في تطوير وتوقع التدريب والعلاج وإعادة تأهيل الرياضيين وغيرهم من المتخصصين.

© V.I Dubrovsky، V.N Fedorova، 2003 © VLADOS-PRESS Publishing House، 2003 © تصميم الغلاف التسلسلي.رقم ISBN 5-305-00101-3 "دار النشر فلادوس-بريس"، 2003

مقدمة

أي فرع من فروع المعرفة الإنسانية، بما في ذلك مجال مثل الميكانيكا الحيوية، يعمل بمجموعة معينة من التعريفات والمفاهيم والفرضيات الأولية. فمن ناحية، يتم استخدام التعريفات الأساسية من الرياضيات والفيزياء والميكانيكا العامة. ومن ناحية أخرى، تعتمد الميكانيكا الحيوية على بيانات من الدراسات التجريبية، وأهمها تقييم مختلف أنواع النشاط الحركي البشري والسيطرة عليها؛ تحديد خصائص الأنظمة الميكانيكية الحيوية تحت أساليب التشوه المختلفة؛ النتائج التي تم الحصول عليها في حل المشاكل الطبية والبيولوجية.

تقع الميكانيكا الحيوية في نقطة التقاء العلوم المختلفة: الطب، والفيزياء، والرياضيات، وعلم وظائف الأعضاء، والفيزياء الحيوية، ويشارك فيها متخصصون مختلفون في مجالها، مثل المهندسين والمصممين والتقنيين والمبرمجين وغيرهم.

تدرس الميكانيكا الحيوية للرياضة كنظام أكاديمي كيفية تحرك الشخص في عملية الأداء ممارسة الرياضة البدنيةوأثناء المنافسات وحركة المعدات الرياضية الفردية.

تُعطى أهمية كبيرة في الرياضة الحديثة والثقافة البدنية للقوة الميكانيكية، ومقاومة أنسجة الجهاز العضلي الهيكلي، والأعضاء، والأنسجة للنشاط البدني المتكرر، خاصة عند التدريب في الظروف القاسية (الجبال المتوسطة، والرطوبة العالية، ودرجات الحرارة المنخفضة والعالية، وانخفاض حرارة الجسم، التغيرات في الإيقاعات الحيوية) مع مراعاة اللياقة البدنية والعمر والجنس والحالة الوظيفية للشخص. كل هذه البيانات يمكن استخدامها لتحسين أساليب وتقنيات أداء بعض التمارين وأنظمة التدريب، وكذلك لتحسين المعدات والمعدات وعوامل أخرى.

فقدت الثقافة البدنية والرياضة في بلادنا تأثيرها في العقد الماضي. وهذا لا يفعل شيئا لتحسين صحة الإنسان. وهذا يؤثر أيضًا على القدرة على الصمود العوامل السلبيةبيئة.

لقد كانت أهمية الرياضة في جميع الأوقات كبيرة في الوقاية من الشيخوخة المبكرة وفي استعادة قدرات الجسم الوظيفية بعد الأمراض والإصابات.

مع تطور العلم، يقوم الطب بتنفيذ إنجازاته بنشاط، وتطوير طرق علاج جديدة، وتقييم فعاليتها، وتقنيات التشخيص الجديدة. وهذا بدوره يثري الطب الرياضي والتربية البدنية. يقدم هذا الكتاب المدرسي معرفة الأسس الفيزيائية للعديد من القضايا في الطب الرياضي، والتي تعتبر ضرورية لمدرس التربية البدنية، والمدرب، والطبيب الرياضي، ومعالج التدليك. ولا تقل هذه المعرفة أهمية عن معرفة أساسيات العملية التدريبية. اعتمادًا على كيفية فهم الجوهر الجسدي لمنطقة معينة من الطب الرياضي، بالتزامن مع الجوانب الطبيةفمن الممكن التنبؤ بالتأثير الصحي (العلاجي) وجرعته وكذلك مستوى الإنجازات الرياضية.

في الثقافة البدنية العلاجية، يتم استخدام التمارين البدنية المختلفة، التي يتم تنفيذها في رياضة واحدة أو أخرى.

هذا الكتاب المدرسي، بالمقارنة مع الكتب المنشورة سابقًا، هو الأول من نوعه في الميكانيكا الحيوية للرياضة الذي يقدم مواد توضح تطبيق قوانين الفيزياء الأساسية على العديد من المجالات المحددة في هذا التخصص. القضايا التي تم النظر فيها: الحركية، وديناميكيات النقطة المادية، والديناميكيات حركة إلى الأمام، أنواع القوى في الطبيعة، ديناميات الحركة الدورانية، الأطر المرجعية غير القصورية، قوانين الحفظ، الاهتزازات الميكانيكية، الخواص الميكانيكية. يتم عرض قسم كبير يظهر الأساس الماديتأثير العوامل المختلفة (الميكانيكية، الصوتية، الكهرومغناطيسية، الإشعاعية، الحرارية)، وفهم الجوهر المادي ضروري للغاية للحل العقلاني للعديد من مشاكل الطب الرياضي.

البروفيسور ف. دوبروفسكي والبروفيسور ف.ن. قدم فيدوروف، بالإضافة إلى الأساليب الميكانيكية الحيوية لمراقبة الأشخاص المشاركين في التربية البدنية والرياضة، مؤشرات ميكانيكية حيوية في الظروف العادية وفي علم الأمراض (إصابات وأمراض العضلات والعظامالأجهزة، أثناء التعب، وما إلى ذلك)، وكذلك أثناء التدريب في الظروف القاسية، لدى الرياضيين المعوقين، وما إلى ذلك.

يغطي المؤلفون العديد من القضايا مع الأخذ في الاعتبار تطور رياضات النخبة، ورياضات الكراسي المتحركة، والميكانيكا الحيوية للإصابات الرياضية، ومختلف فترات العمرالتطوير مع مراعاة اللياقة البدنية وتقنية أداء بعض التمارين في مختلف الألعاب الرياضية.

يوضح الكتاب الاتجاهات الرئيسية في تطوير الميكانيكا الحيوية باستخدام طرق التحكم الحديثة: التحكم الثابت والبعيد في الحركة؛ تطوير التقنيات الحديثةالمخزون والمعدات. تقنيات أداء التمارين البدنية في مختلف الألعاب الرياضية؛ مراقبة أداء التمارين من قبل الرياضيين المعوقين؛ التحكم الميكانيكي الحيوي في إصابات وأمراض الجهاز العضلي الهيكلي، وما إلى ذلك.

بشكل أساسي، في كل فصل من فصول الكتاب المدرسي، يؤكد المؤلفون أنه من أجل الأداء الناجح في المسابقات، يجب أن يكون لدى الرياضي أسلوب عقلاني لأداء التمرين، وفهم جوهره الطبي والبدني، ويجب أن يكون مجهزًا بالمعدات الحديثة، والمعدات الرياضية، يجب أن تكون مستعدة بشكل جيد وظيفيا وصحيا.

يتم إعطاء مكان خاص في الكتاب المدرسي لتأثير النشاط البدني المكثف على التغيرات الهيكلية (المورفولوجية) في أنسجة الجهاز العضلي الهيكلي، خاصة إذا كانت تقنية أداء التمارين البدنية وطرق تصحيحها غير كاملة. وقد لوحظ أن رد فعل الأنسجة العضلية الهيكلية للنشاط البدني يعتمد إلى حد كبير على تقنية التمرين، واللياقة البدنية، والعمر، والحالة الوظيفية، والعوامل المناخية والجغرافية، وما إلى ذلك.

يولي المؤلفون اهتمامًا كبيرًا لإمكانيات استخدام الرياضيات و النماذج الماديةسواء للتمارين المختلفة أو للمناطق والأنظمة الفردية لجسم الإنسان، ولا سيما الرياضي، وكذلك الجسم ككل، للتنبؤ بردود فعل الجسم تجاه النشاط البدني والعوامل الضارة المختلفة. البيئة الخارجية. يعتبر نوع الجسم والعمر مهمين لحساب وتقييم النماذج لحدود تحمل هذه التأثيرات، مع الأخذ في الاعتبار مجموعة متنوعة من العوامل الإضافية.

في بلدنا وفي الخارج، لا يوجد حتى الآن كتاب مدرسي ينظم المواد سواء على الأسس النظرية الفيزيائية أو الرياضية للميكانيكا الحيوية للرياضة، أو على الميكانيكا الحيوية في الظروف العادية وفي علم الأمراض، مع مراعاة العمر والجنس واللياقة البدنية والحالة الوظيفية. الأفراد المشاركين في التربية البدنية والرياضة. وهذا مهم بشكل خاص عند ممارسة رياضات النخبة، حيث تكون متطلبات تقنية أداء التمارين استثنائية، وأدنى انحرافات تؤدي إلى الإصابات، وأحيانًا إلى الإعاقة، وانخفاض النتائج الرياضية.

يجيب الكتاب المدرسي "الميكانيكا الحيوية". المتطلبات الحديثةمتطلبات الكتب المدرسية في التخصصات الطبية والبيولوجية والزي الرسمي للجامعات التربوية والطبية ومعاهد التربية البدنية.

عدد كبير من جداول المعلومات والأشكال والرسوم البيانية والتقسيم الموحد والواضح للمواد وفقًا للهيكل في كل فصل، والتعريفات المقتضبة المميزة تجعل المواد المقدمة مرئية للغاية ومثيرة للاهتمام وسهلة الفهم والتذكر.

سيسمح هذا الكتاب المدرسي للطلاب والمدربين والأطباء وأخصائيي العلاج بالتمارين الرياضية ومعلمي التربية البدنية بفهم أساسيات الميكانيكا الحيوية الرياضية والطب الرياضي والعلاج الطبيعي بشكل أفضل، وبالتالي استخدامها بنجاح وفعالية في عملهم. يمكن التوصية بهذا الكتاب المدرسي للخبراء في الميكانيكا التطبيقية المتخصصة في الميكانيكا الحيوية.

رئيس قسم الميكانيكا النظرية بولاية بيرم الجامعة التقنية,

دكتوراه في العلوم التقنية، أستاذ، عالم مشرف في الاتحاد الروسي

يو.آي. نياشين

مقدمة

الميكانيكا الحيوية للحركات البشرية هي جزء من نظام أكثر عمومية، يسمى باختصار "الميكانيكا الحيوية".

الميكانيكا الحيوية هي أحد فروع الفيزياء الحيوية التي تدرس الخواص الميكانيكية للأنسجة والأعضاء والأنظمة في الكائن الحي والظواهر الميكانيكية التي تصاحب العمليات الحياتية. باستخدام أساليب الميكانيكا النظرية والتطبيقية، يدرس هذا العلم تشوه العناصر الهيكلية للجسم، وتدفق السوائل والغازات في الكائن الحي، وحركة أجزاء الجسم في الفضاء، واستقرار الحركات والتحكم فيها وغيرها من المسائل. الوصول إلى هذه الأساليب. وبناءً على هذه الدراسات، يمكن تجميع الخصائص الميكانيكية الحيوية لأعضاء وأنظمة الجسم، والتي تعد معرفتها أهم شرط أساسي لدراسة العمليات التنظيمية. السيرة الذاتية المحاسبية الخصائص الميكانيكيةيجعل من الممكن وضع افتراضات حول بنية الأنظمة التي تتحكم في الوظائف الفسيولوجية. حتى وقت قريب، كان البحث الرئيسي في مجال الميكانيكا الحيوية مرتبطًا بدراسة حركات الإنسان والحيوان. ومع ذلك، فإن نطاق تطبيق هذا العلم يتوسع تدريجيا؛ والآن يشمل أيضًا دراسة الجهاز التنفسي، وجهاز الدورة الدموية، والمستقبلات المتخصصة، وما إلى ذلك. وقد تم الحصول على بيانات مثيرة للاهتمام من دراسة المقاومة المرنة وغير المرنة للصدر، وحركة الغازات عبر الجهاز التنفسي. تُبذل محاولات لتعميم تحليل حركة الدم من منظور ميكانيكا الاستمرارية؛ وعلى وجه الخصوص، تتم دراسة الاهتزازات المرنة لجدار الأوعية الدموية. لقد ثبت أيضًا أنه من وجهة نظر ميكانيكية، فإن بنية الجهاز الوعائي هي الأمثل لأداء وظائف النقل. لقد اكتشفت الدراسات الريولوجية في الميكانيكا الحيوية تشوهًا محددًاخصائص العديد من أنسجة الجسم: اللاخطية الأسية للعلاقة بين الضغوط والتوترات، والاعتماد الكبير على الوقت، وما إلى ذلك. تساعد المعرفة المكتسبة حول خصائص تشوه الأنسجة في حل بعض المشاكل مشاكل عمليةعلى وجه الخصوص، يتم استخدامها لإنشاء الأطراف الاصطناعية الداخلية (الصمامات والقلب الاصطناعي والأوعية الدموية، وما إلى ذلك). يتم استخدام ميكانيكا المواد الصلبة الكلاسيكية بشكل مثمر بشكل خاص في دراسة الحركات البشرية. غالبًا ما تُفهم الميكانيكا الحيوية على أنها هذا التطبيق على وجه التحديد. عند دراسة الحركات، تستخدم الميكانيكا الحيوية بيانات من القياسات البشرية والتشريح وعلم وظائف الأعضاء والجهاز العصبي و الأنظمة العضليةوغيرها من التخصصات البيولوجية. لذلك، في كثير من الأحيان، ربما في الأغراض التعليميةتشمل الميكانيكا الحيوية للجهاز العضلي الهيكلي تشريحه الوظيفي، وفي بعض الأحيان فسيولوجيا الجهاز العصبي العضلي، ويطلق على هذا الارتباط اسمعلم الحركة.

عدد تأثيرات التحكم في الجهاز العصبي العضلي هائل. ومع ذلك، فإن الجهاز العصبي العضلي يتمتع بموثوقية مذهلة وواسعة القدرات التعويضية، القدرة ليس فقط على تكرار نفس المجموعات القياسية من الحركات (التآزر) مرارًا وتكرارًا، ولكن أيضًا أداء الحركات التطوعية القياسية التي تهدف إلى تحقيق أهداف معينة. بالإضافة إلى القدرة على تنظيم الحركات اللازمة وتعلمها بشكل فعال، يضمن الجهاز العصبي العضلي القدرة على التكيف مع الظروف البيئية والداخلية المتغيرة بسرعة للجسم، وتغيير الإجراءات المعتادة فيما يتعلق بهذه الظروف. وهذا التقلب ليس سلبيا بطبيعته فحسب، بل له سمات البحث النشط الذي يقوم به الجهاز العصبي عندما يحقق الحل الأفضلالمهام المعينة. يتم توفير القدرات المدرجة للجهاز العصبي من خلال معالجة المعلومات حول الحركات فيه، والتي تصل من خلال اتصالات ردود الفعل التي تشكلها التفريق الحسي. ينعكس نشاط الجهاز العصبي العضلي في الهياكل الزمنية والحركية والديناميكية للحركة. وبفضل هذا التأمل، يصبح من الممكن، من خلال مراقبة الميكانيكا، الحصول على معلومات حول تنظيم الحركات واضطراباتها. تُستخدم هذه الفرصة على نطاق واسع في تشخيص الأمراض، وفي الدراسات الفيزيولوجية العصبية باستخدام اختبارات خاصة لمراقبة المهارات الحركية وتدريب الأشخاص ذوي الإعاقة والرياضيين ورواد الفضاء، وفي عدد من الحالات الأخرى.

الفصل الأول تاريخ تطور الميكانيكا الحيوية

الميكانيكا الحيوية هي واحدة من أقدم فروع علم الأحياء. تعود أصولها إلى أعمال أرسطو وجالينوس، المكرسة لتحليل الحركات الحيوانية والبشرية. ولكن فقط بفضل عمل أحد ألمع رجال عصر النهضة، ليوناردو دافنشي (1452-1519)، اتخذت الميكانيكا الحيوية خطوتها التالية. كان ليوناردو مهتمًا بشكل خاص ببنية جسم الإنسان (التشريح) فيما يتعلق بالحركة. ووصف آليات الجسم أثناء الانتقال من وضعية الجلوس إلى الوقوف، وعند المشي لأعلى ولأسفل، وعند القفز، وعلى ما يبدو، أعطى الوصف الأول للمشية.

أنشأ R. Descartes (15961650) أساس نظرية الانعكاس، مما يدل على أن سبب الحركات يمكن أن يكون عاملاً بيئيًا محددًا يؤثر على الحواس. وهذا يفسر أصل الحركات اللاإرادية.

في وقت لاحق، كان للإيطالي د. بوريلي (1608-1679) - طبيب وعالم رياضيات وفيزيائي - تأثير كبير على تطوير الميكانيكا الحيوية. وفي كتابه "حول حركة الحيوانات"، وضع أساسًا للميكانيكا الحيوية كفرع من العلوم. لقد نظر إلى جسم الإنسان كآلة وسعى إلى شرح التنفس وحركة الدم ووظيفة العضلات من منظور ميكانيكي.

تستخدم الميكانيكا البيولوجية، باعتبارها علم الحركة الميكانيكية في الأنظمة البيولوجية، مبادئ الميكانيكا كجهاز منهجي.

ميكانيكا الإنسانهناك فرع جديد من الميكانيكا يدرس الحركات البشرية الهادفة.

الميكانيكا الحيوية هذا فرع من علم الأحياء يدرس الخواص الميكانيكية للأنسجة الحية والأعضاء والجسم ككل، وكذلك الظواهر الميكانيكية التي تحدث فيها (أثناء الحركة، والتنفس، وما إلى ذلك).

ليوناردو دو فينشي آي.بي. بافلوف

بي.اف. ليسجافت إن. فيفيدينسكي

تم اتخاذ الخطوات الأولى في الدراسة التفصيلية للميكانيكا الحيوية للحركات في النهاية فقطالتاسع عشر قرون من قبل العلماء الألمان براون وفيشر(في. براون، أو. فيشر)، الذي طور طريقة مثالية لتسجيل الحركات، درس بالتفصيل الجانب الديناميكي لحركات الأطراف ومركز الثقل العام (GCG) للشخص أثناء المشي العادي.

ك.ح. درس كيكتشيف (1923) الميكانيكا الحيوية للمشية المرضية باستخدام تقنية براون وفيشر.

بي.اف. ابتكر ليسجافت (1837-1909) الميكانيكا الحيوية للتمارين البدنية، والتي تم تطويرها على أساس التشريح الديناميكي. في عام 1877 ب. بدأ ليسجافت بإلقاء محاضرات حول هذا الموضوع في دورات التربية البدنية. في معهد التربية البدنية الذي سمي على اسمه. بي.اف. Lesgaft تم تضمين هذه الدورة في هذا الموضوع " التربية البدنية"، وفي عام 1927 تم فصلها إلى مادة مستقلة تسمى "نظرية الحركة" وفي عام 1931 تم تغيير اسمها إلى مقرر "الميكانيكا الحيوية للتمارين البدنية".

قدمت زمالة المدمنين المجهولين مساهمة كبيرة في معرفة تفاعل مستويات تنظيم الحركة. برنشتاين (1880 ـ 1968). لقد تم إعطاؤهم الأساس النظريعمليات التحكم في الحركة من منظور النظرية العامة أنظمة كبيرة. بحث أجراه ن. سُمح لبرنشتاين بالتأسيس للغاية مبدأ مهمالتحكم في الحركة مقبول بشكل عام اليوم. المفاهيم الفيزيولوجية العصبية N.A. كان برنشتاين بمثابة الأساس لتشكيل النظرية الحديثة للميكانيكا الحيوية للحركات البشرية.

أفكار ن.م. Sechenov حول الطبيعة الانعكاسية للتحكم في الحركة من خلال استخدام الإشارات الحساسة في نظرية N. A. برنشتاين حول الطبيعة الدائرية للعمليات الإدارية.

قبل الميلاد أكد جورفينكل وآخرون (1965) هذا الاتجاه سريريًا، وحدد مبدأ التآزر في تنظيم عمل العضلات الهيكلية في تنظيم الوضعية الرأسية، و. حصل سيفيرين وآخرون (1967) على بيانات عن المولدات الشوكية (العصبونات الحركية) للحركات الحركية.ر.جرانيت (1955) قام بتحليل آليات تنظيم الحركة من منظور الفيزيولوجيا العصبية.

ر.جرانيت (1973) أشار إلى أن تنظيم استجابات المخرجات يتم تحديده في النهاية من خلال الخواص الميكانيكية للوحدات الحركية (MUs) والتسلسل الهرمي المحدد لعمليات التنشيط التي تتضمن وحدات MU بطيئة أو سريعة، أو الخلايا العصبية الحركية منشط أو طوري، أو محرك ألفا أو التحكم في جاما ألفا.

لا. برنشتاين أ. أوختومسكي

هم. سيتشينوف أ.ن. كريستوفنيكوف

تم تقديم مساهمات كبيرة في الميكانيكا الحيوية للرياضة بواسطةآر جي. أوسترهود (1968); تي داك (1970)، ر.م. بني؛ ج. عضو المجلس (1971); س. بلاجينهوف (1971); سي دبليو بوكان (1971); دال مونتي وآخرون. (1973); م.سايتو وآخرون. (1974) وغيرها الكثير.

بدأت دراسة تنسيق الحركة البشرية في بلادنا منذ العشرينيات.العشرين قرون. تم إجراء بحث على الصورة الميكانيكية الحيوية الكاملة للهيكل التنسيقي للحركات التطوعية البشرية من أجل إنشاء أنماط عامة تحدد كلاً من التنظيم المركزي ونشاط محيط العضلات في هذه العملية الحياتية الأكثر أهمية. منذ الثلاثيناتالعشرين القرن في معاهد التربية البدنية في موسكو (ن.أ. بيرنشتاين)، في لينينغراد (إي.أ.كوتيكوفا، على سبيل المثال كوتيلنيكوفا)، في تبليسي (إل في تشخيدزه)، في خاركوف (د. دونسكوي) وفي مدن أخرى، بدأ العمل العلمي في الميكانيكا الحيوية في التطور. في عام 1939، تم نشر كتاب مدرسي من تأليف إ. Kotikova "الميكانيكا الحيوية للتمارين البدنية" وفي السنوات اللاحقة، بدأت الكتب المدرسية والوسائل التعليمية تتضمن قسمًا "التبرير الميكانيكي الحيوي للتقنية الرياضية في مختلف الألعاب الرياضية".

ومن بين العلوم البيولوجية، استخدمت الميكانيكا الحيوية بيانات علمية عن علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء أكثر من غيرها. في السنوات اللاحقة، كان للتشريح الديناميكي والفيزياء وعلم وظائف الأعضاء، وخاصة عقيدة العصبية التي كتبها I. P.، تأثير كبير على تشكيل وتطوير الميكانيكا الحيوية كعلم. بافلوف وحول الأنظمة الوظيفية بقلم ب.ك. أنوخينا.

قدم N.E. مساهمة كبيرة في دراسة فسيولوجيا الجهاز الحركي. فيفيدينسكي (1852-1922). أجرى دراسات على عمليات الإثارة والتثبيط في الأنسجة العصبية والعضلية. تعتبر أعماله حول القدرة الفسيولوجية للأنسجة الحية والأنظمة القابلة للاستثارة والتعايش التعايشي ذات أهمية كبيرة علم وظائف الأعضاء الحديثرياضة تعتبر أعماله في تنسيق الحركات ذات قيمة كبيرة أيضًا.

وفقًا لتعريف أ.أ. أوختومسكي (1875-1942)، تدرس الميكانيكا الحيوية "كيف يمكن للطاقة الميكانيكية الناتجة عن الحركة والضغط أن تكتسب تطبيقًا عمليًا". لقد أظهر أن قوة العضلات، مع تساوي الأشياء الأخرى، تعتمد على المقطع العرضي. المزيد المقطع العرضيالعضلات، كلما زادت قدرتها على رفع الحمل. أ.أ. اكتشف أوختومسكي الأهم ظاهرة فسيولوجيةيهيمن على نشاط المراكز العصبية، وخاصة أثناء الأعمال الحركية. يخصص مكان كبير في أعماله لقضايا فسيولوجيا الجهاز الحركي.

تم تطوير أسئلة فسيولوجيا الرياضة بواسطة أ.ن. كريستوفيكوف (1885-1955). ارتبطت بتوضيح آلية نشاط العضلات، على وجه الخصوص، تنسيق الحركات، وتشكيل المحرك ردود الفعل المشروطة، مسببات التعب أثناء النشاط البدني والوظائف الفسيولوجية الأخرى أثناء التمرين.

م.ف. طور إيفانيتسكي (1895-1969) علم التشريح الوظيفي (الديناميكي) فيما يتعلق بمهام التربية البدنية والرياضة، أي أنه حدد العلاقة بين علم التشريح والتربية البدنية.

إن نجاحات علم وظائف الأعضاء الحديث، وقبل كل شيء، أعمال الأكاديمي ب.ك. تم منح Anokhin الفرصة لإلقاء نظرة جديدة على الميكانيكا الحيوية للحركات من موقع الأنظمة الوظيفية.

كل هذا جعل من الممكن تلخيص البيانات الفسيولوجية من خلال الدراسات الميكانيكية الحيوية والتعامل مع حل القضايا المهمة المتعلقة بالميكانيكا الحيوية للحركات في الرياضات الحديثة ورياضات النخبة.

منتصف العشرين في القرن العشرين، ابتكر العلماء يدًا صناعية يتم التحكم فيها عن طريق الإشارات الكهربائية القادمة من الجهاز العصبي. في عام 1957، في بلدنا، تم إنشاء نموذج لليد (اليد)، التي تنفذ الأوامر الكهربية الحيوية مثل "الضغط والفتح"، وفي عام 1964 تم إنشاء طرف اصطناعي ذو ردود فعل، أي طرف اصطناعي يتدفق منه باستمرار إلى معلومات الجهاز العصبي المركزي عن قوة ضغط اليد أو تحريرها واتجاه حركة اليد وما شابه ذلك من العلامات.

جهاز كمبيوتر. أنوخين

المتخصصين الأمريكيين(إي دبليو شريدر وآخرون، 1964) قاموا بإنشاء ساق صناعية مبتورة من فوق الركبة. تم عمل نموذج هيدروليكي لمفصل الركبة لتحقيق المشي الطبيعي. يوفر التصميم رفعًا طبيعيًا للكعب وتمديد الساق أثناء الاختطاف، بغض النظر عن سرعة المشي.

التطور السريعكانت الرياضة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بمثابة الأساس لتطوير الميكانيكا الحيوية الرياضية. منذ عام 1958، أصبحت الميكانيكا الحيوية تخصصًا أكاديميًا إلزاميًا في جميع معاهد الثقافة البدنية؛ وتم إنشاء أقسام الميكانيكا الحيوية، وتم تطوير البرامج، ونشر الوسائل التعليمية، والكتب المدرسية، و المؤتمرات العلمية والمنهجيةوكان المتخصصون يستعدون.

باعتبارها مادة أكاديمية، تلعب الميكانيكا الحيوية عدة أدوار. أولاً يتعرف الطالب بمساعدته على أهم المفاهيم الفيزيائية والرياضية اللازمة لحساب السرعة وزوايا التنافر ووزن الجسم وموقع الجاذبية المركزية ودورها في تقنية أداء الحركات الرياضية. ثانيا، هذا الانضباط له تطبيق مستقل في الممارسة الرياضية، لأن نظام النشاط الحركي المقدم فيه، مع مراعاة العمر والجنس ووزن الجسم واللياقة البدنية، يجعل من الممكن وضع توصيات لعمل المدرب، مدرس التربية البدنية، أخصائي منهجية العلاج الطبيعي ، إلخ.

جعلت الأبحاث الميكانيكية الحيوية من الممكن إنشاء نوع جديدالأحذية والمعدات الرياضية والمعدات وتقنيات التحكم (الدراجات وزلاجات جبال الألب وزلاجات القفز وزلاجات السباق وقوارب التجديف وغير ذلك الكثير).

أتاحت دراسة الخصائص الهيدروديناميكية للأسماك والدلافين ابتكار بدلات خاصة للسباحين وتغيير تقنيات السباحة مما ساعد على زيادة سرعة السباحة.

يتم تدريس الميكانيكا الحيوية في مؤسسات التربية البدنية العليا في العديد من البلدان حول العالم. تم إنشاء مجتمع دولي للميكانيكا الحيوية، وعقد المؤتمرات والندوات والمؤتمرات حول الميكانيكا الحيوية. تم إنشاء مجلس علمي لمشاكل الميكانيكا الحيوية تحت رئاسة الأكاديمية الروسية للعلوم مع أقسام تغطي مشاكل الميكانيكا الحيوية الهندسية والطبية والرياضية.

الفصل الثاني تضاريس جسم الإنسان. بيانات عامة عن جسم الإنسان

من وجهة نظر ميكانيكية، فإن جسم الإنسان هو كائن ذو قدر أكبر من التعقيد. وتتكون من أجزاء يمكن اعتبارها صلبة (هيكل عظمي) بدرجة عالية من الدقة وتجاويف قابلة للتشوه (عضلات وأوعية دموية وغيرها)، وتحتوي هذه التجاويف على سوائل ووسائط قابلة للترشيح لا تتمتع بخصائص السوائل العادية.

يحتفظ جسم الإنسان بشكل عام بالبنية المميزة لجميع الفقاريات: القطبية الثنائية (أطراف الرأس والذيل)، والتماثل الثنائي، وهيمنة الأعضاء المقترنة، ووجود هيكل عظمي محوري، والحفاظ على بعض علامات التجزئة (الآثار) (metamerism)، وما إلى ذلك. (الشكل 2.1 ).

تشمل السمات الوظيفية الأخرى للجسم البشري ما يلي: الطرف العلوي متعدد الوظائف؛ صف متساوي من الأسنان الدماغ المتطور المشي منتصبا الطفولة الطويلة ، إلخ.

من المعتاد في علم التشريح دراسة جسم الإنسان في وضع مستقيم مع إغلاق الأطراف السفلية وخفض الأطراف العلوية.

في كل جزء من الجسم توجد مناطق (الشكل 2.2، أ، ​​ب) من الرأس والرقبة والجذع وزوجين من الأطراف العلوية والسفلية (انظر الشكل 2.1،6).

أرز. 2.1. التقسيم القطاعي للحبل الشوكي. تكوين الضفائر من جذور الدماغ (أ). الانقلاب القطاعي للأعضاء والأنظمة الوظيفية (ب)

في جسم الإنسان، تم تحديد طرفين: القحفي، أو القحفي والذيلي، أو الذيلي، وأربعة أسطح: البطن، أو البطني، الظهري، أو الظهري وجانبان: الأيمن والأيسر (الشكل 2: 3).

على الأطراف، يتم تحديد طرفين بالنسبة للجسم: قريب، أي أقرب وبعيد، أي بعيد (انظر الشكل 2.3).

المحاور والطائرات

يتم بناء جسم الإنسان حسب نوع التناظر الثنائي (وهو مقسوم بالمستوى المتوسط ​​إلى نصفين متماثلين) ويتميز بوجود هيكل عظمي داخلي. داخل الجسم هناك تقطيع إلىميتاميرس, أو الأجزاء، أي التكوينات المتجانسة في البنية والتطور، وتقع بترتيب تسلسلي في اتجاه المحور الطولي للجسم (على سبيل المثال، العضلات، وأجزاء الأعصاب، والفقرات، وما إلى ذلك)؛ يقع الجهاز العصبي المركزي بالقرب من السطح الظهري للجسم، ويقع الجهاز الهضمي بالقرب من سطح البطن. مثل جميع الثدييات، لدى البشر غدد ثديية وجلد مشعر؛ وينقسم تجويف الجسم بواسطة الحجاب الحاجز إلى قسمين صدري وبطني (الشكل 2.4).

أرز. 2.2. مناطق جسم الإنسان:

السطح الأمامي: 7 المنطقة الجدارية؛ 2 المنطقة الأمامية 3 منطقة مدارية؛ 4 منطقة الفم. 5 منطقة الذقن؛ ب منطقة الرقبة الأمامية. 7 منطقة الرقبة الجانبية. 8 منطقة الترقوة. 9 كف اليد؛ 10 المنطقة الأمامية للساعد. 11 المنطقة الزندية الأمامية. 12 الجزء الخلفي من الكتف 13 المنطقة الإبطية 14 منطقة الصدر؛ 15 المنطقة تحت الساحلية 16 شرسوفي. 17 المنطقة السرية 18 منطقة البطن الجانبية 19 منطقة الفخذ 20 منطقة العانة 21 منطقة الفخذ الإنسي. 22 منطقة الفخذ الأمامية. 23 منطقة الركبة الأمامية. 24 المنطقة الأمامية للساق. 25 المنطقة الخلفية من أسفل الساق. 26 منطقة الكاحل الأمامية. 27 قدم ظهرية؛ 28 منطقة الكعب 29 ظهر اليد؛ 30 الساعد؛ 31 المنطقة الخلفية للساعد. 32 المنطقة الزندية الخلفية. 33 منطقة الكتف الخلفية. 34 المنطقة الخلفية للساعد. 35 منطقة الثدي؛ 36 منطقة دالية. 37 مثلث ترقوي صدري. 38 الحفرة تحت الترقوة. 39 منطقة القصية الترقوية الخشائية. 40 منطقة الأنف. 41 المنطقة الزمنية.

أرز. 2.3. الموقع النسبي للأجزاء في جسم الإنسان

ب السطح الخلفي: 1 المنطقة الجدارية 2 المنطقة الزمنية 3 منطقة أمامية؛ 4 منطقة مدارية؛ 5 منطقة الوجنية. ب منطقة الشدق. 7 مثلث الفك السفلي. 8 منطقة القصية الترقوية الخشائية. 9 منطقة الأخرم. 10 منطقة بين القطبين 11 منطقة كتفي 12 المنطقة الدالية 13 المنطقة الصدرية الجانبية 14 الجزء الخلفي من الكتف 15 المنطقة تحت الساحلية 16 المنطقة الزندية الخلفية. 17 المنطقة الخلفية للساعد. 18 المنطقة الأمامية للساعد. 79 كف اليد؛ 20 منطقة الكعب 21 باطن القدم. 22 ظهر القدم 23 منطقة أمامية في أسفل الساق. 24 منطقة خلفية من أسفل الساق. 25 الجزء الخلفي من الركبة 26 منطقة الفخذ الخلفية. 27 منطقة الشرج. 28 منطقة الألوية. 29 منطقة عجزية؛ 30 منطقة البطن الجانبية. 31 منطقة قطنية. 32 منطقة تحت الكتف؛ 33 منطقة فقرية. 34 منطقة الكتف الخلفية. 35 المنطقة الزندية الخلفية. 36 الساعد الخلفي. 37 ظهر اليد؛ 38 منطقة الكتف الأمامية؛ 39 منطقة فوق الكتف؛ 40 الجزء الخلفي من الرقبة. 41 المنطقة القذالية

أرز. 2.4. تجاويف الجسم

أرز. 2.5. رسم تخطيطي للمحاور والمستويات في جسم الإنسان:

1 المحور الرأسي (الطولي)

2 الطائرة الأمامية 3 مستوى أفقي. 4 المحور العرضي 5 المحور السهمي 6 الطائرة السهمية

للتنقل بشكل أفضل في الموضع النسبي للأجزاء في جسم الإنسان، نبدأ من بعض المستويات والاتجاهات الأساسية (الشكل 2.5). تشير المصطلحات "العلوي"، "السفلي"، "الأمامي"، "الخلفي" إلى الوضع الرأسي لجسم الإنسان. يسمى المستوى الذي يقسم الجسم في الاتجاه الرأسي إلى نصفين متماثلينمتوسط. تسمى الطائرات الموازية للمتوسطسهمي (lat. sagitta سهم)؛ يقسمون الجسم إلى أجزاء تقع في الاتجاه من اليمين إلى اليسار. أنها تعمل بشكل عمودي على المستوى المتوسطأمامي، أي موازيا للجبهة(الاب. الجبهة الجبهة) الطائرة؛ قاموا بتقطيع الجسم إلى شرائح تقع في الاتجاه من الأمام إلى الخلف. يتم رسم عمودي على الطائرات المتوسطة والأماميةأفقي أو عرضي طائرات تقسم الجسم إلى أجزاء تقع الواحدة فوق الأخرى. يمكن رسم عدد تعسفي من المستويات السهمية (باستثناء المتوسط) والأمامية والأفقية، أي من خلال أي نقطة على سطح الجسم أو العضو.

يتم استخدام المصطلحين "الإنسي" و"الجانبي" لتعيين أجزاء الجسم بالنسبة للمستوى المتوسط:وسطي يقع بالقرب من المستوى المتوسط، literalis أبعد عنها. لا ينبغي الخلط بين هذه المصطلحات والمصطلحات "الداخلية"الفواصل الزمنية والخارجية "الخارجية" ، والتي تستخدم فقط فيما يتعلق بجدران التجاويف. كلمة "البطن"بطني، "ظهري" ظهري، "يمين" أيمن، "يسار" شرير، "سطحي"سطحية وعميقة "عميقة". لا تحتاج إلى أي تفسير. للدلالة على العلاقات المكانية على الأطراف، المصطلحات"القريبة" و"القاصية" أي أنه يقع أقرب وأبعد من تقاطع الطرف مع الجذع.

لتحديد إسقاط الأعضاء الداخلية، يتم رسم سلسلة من الخطوط العمودية: الوسيط الأمامي والخلفي المقابل لأقسام المستوى المتوسط؛ القص الأيمن والأيسر على طول الحواف الجانبية للقص. الترقوة اليمنى واليسرى من خلال منتصف الترقوة. اليمنى واليسرى المجاورة للقص في المنتصف بين عظمة القص ووسط الترقوة؛ الإبط الأمامي الأيمن والأيسر المطابق للحافة الأمامية للحفرة الإبطية ؛ منتصف الإبط الأيمن والأيسر ينبثق من عمق الحفرة التي تحمل الاسم نفسه؛ الحفرة الإبطية الخلفية اليمنى واليسرى، المقابلة للحافة الخلفية للحفرة الإبطية؛ لوح الكتف الأيمن والأيسر من خلال الزاوية السفلية للكتف؛ الجانب الأيمن والأيسر من الفقرات في المنتصف بين خطوط الوسط الكتفية والخلفية (المقابلة لقمات النتوءات المستعرضة).

معلومات مختصرة عن مركز ثقل جسم الإنسان

يتم تحديد وظيفة الأطراف السفلية للشخص، إذا استثنينا العديد من التمارين البدنية، بشكل أساسي من خلال الدعم (وضعية الوقوف) والحركة (المشي والجري). في كليهمافي هذه الحالة، تتأثر وظيفة الأطراف السفلية، على عكس الأطراف العلوية، بشكل كبير بمركز الثقل العام لجسم الإنسان (الشكل 2.6).

أرز. 2.6. موقع مركز الثقل العام لمختلف أنواع الوقوف: 1 عندما تكون متوترة؛ 2 مع القياسات البشرية. 3 في الهدوء

في العديد من مسائل الميكانيكا، من الملائم والمقبول اعتبار كتلة الجسم كما لو كانت مركزة في نقطة واحدة - مركز الثقل (CG). نظرًا لأنه يتعين علينا تحليل القوى المؤثرة على جسم الإنسان أثناء التمرين البدني والوقوف (الراحة)، فيجب أن نعرف مكان وجود CG في الشخص الطبيعي وفي علم الأمراض (الجنف، وداء مفصل الورك، والشلل الدماغي، وبتر أحد الأطراف، وما إلى ذلك). .).

في الميكانيكا الحيوية العامة، من المهم دراسة موقع مركز الثقل (CG) للجسم، وإسقاطه على منطقة الدعم، وكذلك العلاقة المكانية بين ناقل CG والمفاصل المختلفة (الشكل 2.7). وهذا يجعل من الممكن دراسة إمكانيات انسداد المفاصل وتقييم التغيرات التعويضية والتكيفية في الجهاز العضلي الهيكلي (MSA). في الرجال البالغين (في المتوسط)، يقع GCT على بعد 15 ملم خلف الحافة الأمامية السفلية للجسم V الفقرة القطنية. عند النساء، يقع CG بمعدل 55 ملم أمام الحافة السفلية الأماميةأنا الفقرة العجزية (الشكل 2.8).

في المستوى الأمامي، يتم إزاحة GCT قليلاً إلى اليمين (بمقدار 2.6 ملم عند الرجال و 1.3 ملم عند النساء)، أي أن الساق اليمنى تتحمل حملًا أكبر قليلاً من اليسرى.

أرز. 2.7. أنواع وضعية جسم الإنسان أثناء الوقوف: 1 موقف الأنثروبومترية. 2 موقف هادئ 3 وضعية التوتر: دائرة بها نقطة في وسطها، تقع في منطقة الحوض، توضح موضع مركز الثقل العام للجسم؛ في منطقة الرأس موضع مركز ثقل الرأس؛ في منطقة اليد موضع مركز الثقل العام لليد. تظهر النقاط السوداء المحاور العرضية لمفاصل الأطراف العلوية والسفلية وكذلكنفس المفصل الأطلسي القذالي

أرز. 2.8. موقع المركز

شدة (CG): عند الرجال؛ ب في النساء

يتكون مركز الثقل العام للجسم (GCG) من مراكز ثقل الأجزاء الفردية من الجسم (مراكز الثقل الجزئية) (الشكل 2.9). لذلك، عند تحريك وتحريك كتلة أجزاء الجسم، يتحرك مركز الثقل العام أيضًا، ولكن من أجل الحفاظ على التوازن، يجب ألا يتجاوز إسقاطه منطقة الدعم.

أرز. 2.9. موقع مراكز الثقل للأجزاء الفردية من الجسم

أرز. 2.10. موضع مركز الثقل العام للجسم: عند الرجال ذوي الطول نفسه، لكن البنيات المختلفة؛ رجال من ارتفاعات مختلفة. في للرجال والنساء

يختلف ارتفاع موضع GCT بشكل كبير بين الأشخاص المختلفين اعتمادًا على عدد من العوامل، والتي تشمل في المقام الأول الجنس والعمر ونوع الجسم وما إلى ذلك (الشكل 2.10).

في النساء، عادة ما يكون معدل BCT أقل قليلاً منه عند الرجال (انظر الشكل 2.8).

عند الأطفال الصغار، يقع مركز ثقل الجسم أعلى منه عند البالغين.

عندما يتغير الموضع النسبي لأجزاء الجسم، يتغير إسقاط GCT أيضًا (الشكل 2.11). وفي الوقت نفسه، يتغير استقرار الجسم أيضًا. في ممارسة الرياضة (تعليم التمارين والتدريب) وعند أداء تمارين الجمباز العلاجية، تعتبر هذه المسألة مهمة للغاية، لأنه مع زيادة ثبات الجسم من الممكن أداء الحركات بسعة أكبر دون الإخلال بالتوازن.

أرز. 2.11. وضعية مركز الثقل العام لمختلف أوضاع الجسم

يتم تحديد ثبات الجسم من خلال حجم منطقة الدعم، وارتفاع موقع المركز المركزي للجسم، والموقع الرأسي، المنخفض من مركز الثقل، داخل منطقة الدعم (انظر الشكل 2.7). كلما كانت منطقة الدعم أكبر وكان المركز المركزي للجسم أقل، كلما زاد استقرار الجسم.

التعبير الكمي عن درجة ثبات الجسم في وضع معين هوزاوية الاستقرار(وو). UU هي الزاوية التي تتكون من انخفاض عمودي من مركز الثقل المركزي للجسم وخط مستقيم مرسوم من مركز الثقل المركزي للجسم إلى حافة منطقة الدعم (الشكل 2.12). كلما زادت زاوية الثبات أكثر درجةاستقرار الجسم.

أرز. 2.12. زوايا الاستقرار فيأرز. 2.13. أكتاف الجاذبية

أداء تمرين "الانشقاقات": بالنسبة للمحاور العرضية

زاوية الاستقرار إلى الوراء. دوران في الورك والركبة

ع زاوية الاستقرار إلى الأمام. ودعم مفاصل الكاحل

ص خطورة ساق المتزلج

(بحسب إم إف إيفانيتسكي)

ويمر العمودي، النازل من المركز المركزي للجسم، على مسافة معينة من محاور دوران المفاصل. وفي هذا الصدد فإن قوة الجاذبية في أي موضع من الجسم لها قوة معينة بالنسبة لكل مفصل.عزم الدوران,يساوي حاصل ضرب حجم الجاذبية وكتفها.كتف الجاذبيةهو خط عمودي مرسوم من مركز المفصل إلى الوضع الرأسي، ويخفض من مركز ثقل الجسم (الشكل 2.13). كلما زادت قوة الجاذبية، زادت لحظة الدوران بالنسبة للمفصل.

يتم تحديد كتلة أجزاء الجسم بطرق مختلفة. إذا كانت الكتلة المطلقة لأجزاء الجسم تختلف اختلافًا كبيرًا بين الأشخاص المختلفين، فإن الكتلة النسبية، معبرًا عنها كنسبة مئوية، تكون ثابتة تمامًا (انظر الجدول 5.1).

بيانات عن كتلة أجزاء الجسم، وكذلك عن موقع مراكز الثقل الجزئي ولحظات القصور الذاتي في الطب (لتصميم الأطراف الاصطناعية، وأحذية العظام، وما إلى ذلك) وفي الرياضة (لتصميم المعدات الرياضية والأحذية الخ) مهمة جداً).

الكائن الحي، العضو، جهاز الجهاز، الأنسجة

بواسطة الجسم دعا أي شيء مخلوق حيخصائصها الرئيسية هي: التمثيل الغذائي المستمر والطاقة (داخل النفس ومع البيئة)؛ التجديد الذاتي؛ حركة؛ التهيج والتفاعل. التنظيم الذاتي؛ النمو والتنمية؛ الوراثة والتقلب. القدرة على التكيف مع الظروف المعيشية. كلما كان الكائن الحي أكثر تعقيدا، كلما حافظ على ثبات البيئة الداخلية - التوازن (درجة حرارة الجسم، التركيب الكيميائي الحيوي للدم، وما إلى ذلك) بغض النظر عن الظروف البيئية المتغيرة.

حدث التطور تحت علامة اتجاهين متعارضين: تمايز أو تقسيم الجسم إلى أنسجة وأعضاء وأنظمة (مع تقسيم وتخصص متزامن ومتزامن للوظائف)، وتكامل أو توحيد الأجزاء في كائن حي كامل.

سلطة استدعاء جزء منفصل إلى حد ما من الجسم (الكبد والكلى والعين وما إلى ذلك) يؤدي وظيفة واحدة أو أكثر. تشارك الأنسجة ذات البنية والأدوار الفسيولوجية المختلفة في تكوين العضو الذي نشأ خلال التطور الطويل كمجموعة من آليات التكيف. تحتوي بعض الأعضاء (الكبد والبنكرياس وغيرها). هيكل معقد، وكل مكون يؤدي وظيفته الخاصة. وفي حالات أخرى، يتم استبدال مكونات هذا العضو أو ذاك (القلب والغدة الدرقية والكلى والرحم وما إلى ذلك). الهياكل الخلويةخاضعة لتنفيذ واحد وظيفة معقدة(الدورة الدموية والتبول وغيرها).

المحاضرة الرابعة في تخصص "الميكانيكا الحيوية للنشاط الحركي" تصف طرق البحث في الميكانيكا الحيوية (تسجيل الأفلام والفيديو، قياس الدينامومتر، قياس التسارع وتخطيط كهربية العضل)، مراحل القياس وتكوين نظام القياس. عند تحليل الطرق الميكانيكية الحيوية، تتم مناقشة السمات الإيجابية والسلبية للطرق، وكذلك أخطاء القياس. أتاحت التحسينات في أساليب البحث في مجال الميكانيكا الحيوية تطوير أنظمة أوتوماتيكية بالكامل تسمح بتحليل الحركات في الوقت الفعلي.

محاضرة 4

طرق البحث في الميكانيكا الحيوية

4.1. مفهوم منهج البحث

طريقة(المنهج اليوناني - الطريق إلى شيء ما) - بالمعنى الأكثر عمومية - طريقة لتحقيق هدف، طريقة معينة لترتيب النشاط.

ويتم اختيار طريقة البحث بناء على شروط وأهداف الدراسة. يتم فرض المتطلبات التالية على طريقة البحث والمعدات التي تدعمها:

• يجب أن تضمن الطريقة والمعدات الحصول على نتائج موثوقة، أي أن درجة دقة القياس يجب أن تتوافق مع غرض الدراسة؛
• يجب ألا تؤثر الطريقة والمعدات على العملية قيد الدراسة، أي تشوه النتائج وتتداخل مع الموضوع؛
• يجب أن تضمن الطريقة والمعدات سرعة الحصول على النتيجة.

مثال. حدد المدرب والرياضي هدفًا لتحسين النتيجة في سباق 100 متر بمقدار 0.1 ثانية. يقطع عداء مسافة 100 متر في 50 خطوة، لذلك يجب تقليل زمن كل خطوة بمقدار 0.002 ثانية في المتوسط. ومن الواضح أنه للحصول على نتيجة موثوقة، يجب ألا يتجاوز الخطأ في قياس مدة الخطوة 0.0001 ثانية.

4.2. خطوات القياس

هناك ثلاث مراحل في دراسة أي ظاهرة:

1. قياس الخصائص الميكانيكية.

يتم قياس الخواص الميكانيكية باستخدام الطرق الموضحة في هذه المحاضرة.

1. معالجة نتائج البحوث.

حاليًا، يتم استخدام برامج كمبيوتر خاصة لمعالجة النتائج. لذا. على سبيل المثال، يسمح برنامج الكمبيوتر Video Motion، المصمم للألعاب الرياضية، بناءً على بيانات الفيديو، بحساب مسار وسرعة وتسارع حركة أي نقطة في جسم الرياضي، بما في ذلك الحديد.

1. التحليل الميكانيكي الحيوي والتوليف.

في المرحلة النهائية من القياسات، بناءً على الخصائص الميكانيكية التي تم الحصول عليها، يتم تقييم تقنية الحركات الحركية للرياضي وتقديم توصيات لتحسينها.

4.3. تكوين نظام القياس

نظام القياس يشمل:

• مستشعر المعلومات؛
• خط الاتصال
• جهاز التسجيل
• حاسوب؛
• جهاز إخراج البيانات.

الاستشعار– عنصر من نظام القياس الذي يقيس (يدرك) بشكل مباشر خاصية ميكانيكية حيوية معينة لحركة الرياضي. يمكن ربط أجهزة الاستشعار بالرياضي، والمعدات والمعدات الرياضية، وكذلك الأسطح الداعمة.

وصلةيعمل على نقل المعلومات من المستشعر إلى جهاز التسجيل. يمكن أن يكون خط الاتصال سلكيًا أو قياسًا عن بعد. الاتصال السلكييمثل نقل المعلومات عبر كابل متعدد النواة. ميزتها هي البساطة والموثوقية، وعيبها أنها تتداخل مع حركات الرياضي. الاتصالات عن بعد – نقل البيانات عبر قناة الراديو. في هذه الحالة، غالبا ما يكون هوائي الإرسال موجودا على الرياضي، ويحتوي جهاز التسجيل على هوائي استقبال يتم من خلاله إدراك الإشارة.

جهاز التسجيل– جهاز تتم فيه عملية تسجيل الخصائص الميكانيكية الحيوية لحركات الرياضي.

لفترة طويلة، كان هناك شكل تناظري لتسجيل الإشارات. على سبيل المثال، التسجيل التناظري للإشارة في كاميرات الفيديو على شريط مغناطيسي. حاليًا، الشكل الرقمي لتسجيل الإشارات منتشر على نطاق واسع (في شكل سلسلة من الأرقام على وسيط رقمي محدد، على سبيل المثال، قرص DVD).

أدك– محول تناظري إلى رقمي – جهاز يحول الإشارة التناظرية إلى شكل رقمي.

جهاز كمبيوتر– جهاز كمبيوتر شخصي تتم فيه معالجة الإشارة الواردة باستخدام معين برنامج كمبيوتر. بعد ذلك، يتم عرض معلومات حول الخصائص الميكانيكية الحيوية للرياضي على الطابعة أو الشاشة.

حاليًا، في مجال ألعاب القوى (رفع الأثقال، رفع الأثقال، كمال الأجسام)، يتم استخدام طرق البحث التالية على نطاق واسع:

• الطرق البصرية (تسجيل الأفلام والفيديو مع التحليل اللاحق، التصوير الدوري الإلكتروني البصري)؛
• قياس القوة؛
• قياس التسارع؛
• تخطيط كهربية العضل.

سنتحدث عن هذه الأساليب بمزيد من التفصيل.

4.4. طرق البحث البصري

تصوير– طريقة البحث البصري . تشير هذه الطريقة إلى أدوات قياس عدم الاتصال. تم وضع أسس هذه الطريقة بواسطة جي إل داجير، وإي جي ماريه، وإي مويبريدج. وهذا مهم بشكل خاص لأن النظام لا يتداخل مع الرياضي عند أداء الإجراءات الحركية. رئيسي الوسائل التقنيةهي كاميرا الفيلم. لإجراء الدراسات الميكانيكية الحيوية، غالبا ما تستخدم كاميرات السينما ذات تردد التصوير العالي (من 100 إطار في الثانية وما فوق). عيب التصوير هو الحاجة إلى معالجة خاصة للفيلم. لذلك، في الوقت الحاضر، يتم استخدام طريقتين بصريتين أخريين في أغلب الأحيان في الدراسات الميكانيكية الحيوية: تسجيل الفيديو والتصوير الدوري الإلكتروني البصري.

تصوير الفيديو– طريقة بحث بصرية تسمح لك بتسجيل الحركة الحركية على شريط فيديو أو المصفوفة الإلكترونية لكاميرا الفيديو. حاليًا، يتم استخدام كاميرات الفيديو عالية السرعة للدراسات الميكانيكية الحيوية، مما يسمح بتسجيل ما يصل إلى 1000 إطار في الثانية وما فوق.

مثال على هذه الكاميرا هو الكاميرا الرقمية CASIO EXILIM PRO EX-F1 (الشكل 4.1)، والتي تتيح لك التصوير بسرعة عالية بتردد يصل إلى 1200 إطارًا في الثانية. دقة مصفوفة الكاميرا هي 6.6 ميجابكسل. لتسجيل أداء رياضي لتمارين القوة، يمكن لهذه الكاميرا استخدام تسجيل الفيديو، والذي يجب أن يتم بدقة 1920 × 1080 بكسل ومعدل إطارات يبلغ 60 إطارًا في الثانية.

أرز. 4.1. كاميرا كاسيو اكسليم برو EX F1 الرقمية

الجزء الأكثر أهمية في مقاييس القوة الميكانيكية هو الزنبرك، الذي يجب أن يعمل في منطقة التشوه الخطي. وهذا يعني أن القوة التي يتم قياسها تتناسب طرديا مع استطالة الزنبرك. عند إجراء القياسات في الرياضة، غالبا ما تستخدم مقاييس القوة اليدوية والعمود الفقري (الشكل 4.2). على سبيل المثال، يتم استخدام مقياس قوة الرفع المميت لقياس قوة السحب في رفع الأثقال. يتراوح نطاق القياس من 100 نيوتن إلى 1800 نيوتن مع وجود خطأ +/-2% على المقياس بأكمله. الوزن 1.8 كجم، الحجم 25.4x6.35 سم. مقبض ألومنيوم متين مكان مناسبللالتقاط.

الشكل 4.2. دينامومتر الرفعة المميتة

عيب مقاييس الدينامومترات الميكانيكية هو تقييم قيمة قوة واحدة ، في أغلب الأحيان الحد الأقصى. في هذا الصدد، إذا كان من الضروري دراسة التغيير في القوة التي طورتها مجموعة العضلات أو الرياضي، يتم استخدام مقاييس القوة الإلكترونية. في هذه الحالة، المستشعر ليس زنبركًا، بل مقياس ضغط، وتسمى التقنية نفسها قياس ديناميكيات الضغط.

طريقة قياس الدينامومتريةيسمح لك بتسجيل الجهود التي يبذلها الرياضي عند أداء التمارين البدنية المختلفة.

في عملية أداء الحركات الرياضية، يمارس الرياضي تأثيرًا ميكانيكيًا على مجموعة متنوعة من الأشياء: المعدات الرياضية، والأرضية، والمسار، والتي تتشوه نتيجة لذلك. ومن أجل قياس قيم الجهود التي يبذلها الرياضي، يتم استخدام مقاييس إجهاد خاصة تحول التشوه الميكانيكي إلى إشارة كهربائية. يعتمد تشغيل مقاييس الضغط على التأثير الكهربائي التوتري. جوهر التأثير التوتري الكهربائي هو التغير في مقاومة الموصل عند استطالته.

مقياس الضغط عبارة عن سلك يبلغ قطره 0.02-0.05 مم ملتصقًا بين شريحتين من الورق. يتم لصقها على عنصر مرن يمتص القوة التي يحددها الرياضي.

في عام 1938، تم تطوير أول مقاييس الانفعال التي تعمل على أساس تأثير الانفعال. في عام 1947، تم استخدام مقاييس الضغط لأول مرة في الأبحاث الفيزيائية.

لأول مرة في الرياضة عام 1954 م. قام ميخائيلوك بتأمين مقياس الضغط على الحديد، P.I. طور نيكيفوروف (1957) منصة قياس الضغط لتسجيل قوى الإقلاع في القفزات العالية. في عام 1963 ف.ك. استخدم بالسيفيتش نعالًا داخلية لقياس الضغط لتحليل جري العدائين من مختلف المؤهلات. لقد أنشأوا عدة أنواع من التنافر.

يتم استخدام تقنية قياس قوة الشد بنشاط في رفع الأثقال. إحدى المهام الرئيسية للمدرب هي تقديم معلومات حول الأخطاء، أي ردود الفعل من المدرب إلى الرياضي. ردود الفعل هي عنصر مهم في التعلم. يجب أن يتلقى الرياضي معلومات بشكل منتظم تسمح له بمقارنة أدائه مع نموذج أو نموذج مثالي. ونتيجة لهذه المقارنة، سيكتسب الرياضي المعرفة حول أنشطته وستتاح له الفرصة للعمل على تصحيح أخطائه.

تم تطوير هذه التقنية بواسطة A.N. فورييف (1988) وتم تحديثه بواسطة آي.بي. كوجيكين (1998). يشتمل الحامل الآلي على منصة قياس الضغط، ومحول ADC (محول تناظري إلى رقمي) وجهاز كمبيوتر. يحتوي النظام الخبير الحاسوبي على عينات تميز الأداء الصحيح وغير الصحيح للعمل الحركي (الخطف والقفز لأعلى والقفز العميق. ومن خلال مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها، يسمح النظام الخبير، المبني على تحليل مخطط التوتر الديناميكي، للرياضي بالحصول على نتائج حقيقية - معلومات زمنية عن الأخطاء في أسلوب العمل الحركي وإدخال التعديلات اللازمة للقضاء عليها.

4.6. قياس التسارع

قياس التسارع- طريقة ميكانيكية حيوية لتسجيل تسارع حركة جسم الرياضي أو أجزائه الفردية، وكذلك تسارع المعدات الرياضية. على سبيل المثال، في رفع الأثقال، فإن المؤشر الإعلامي لتقنية حركة الرياضي هو تسارع مركز كتلة الحديد.

وتستخدم مقاييس التسارع الخاصة كأجهزة استشعار. مبدأ تشغيل مستشعر التسارع هو كما يلي. يتم ربط الكتلة بالجسم قيد الدراسة باستخدام وصلة لها صلابة معينة. يتم بعد ذلك تحديد التسارع بناءً على الكتلة المعروفة وصلابة الرابطة. الخصائص الرئيسية لمقاييس التسارع هي المدى والحد الأقصى لتكرار تغيير التسارع المقاس.

إذا تم استخدام مقياس تسارع ثلاثي المكونات، فيمكن تسجيل ثلاثة مكونات للتسارع. من خلال التمييز بين الإشارة المستلمة، يمكنك حساب سرعة وحركة المعدات الرياضية، على سبيل المثال، الحديد. باستخدام مستشعر قياس التسارع ثلاثي المكونات A.V. (2015) سجل تسارع رأس الرياضي عند أداء حركات القوة في هوكي الجليد.

4.7. تخطيط كهربية العضل

تخطيط كهربية العضلأنا طريقة لتسجيل وتحليل النشاط الكهربي الحيوي للعضلات.

جوهر الظاهرة هو تسجيل إمكانات العضلات الكهربائية التي تظهر عند إثارة العضلات. وبالتالي، يعد تخطيط كهربية العضل وسيلة موثوقة لتسجيل نشاط العضلات.

يتم في أغلب الأحيان تسجيل معلمات EMG (مخطط كهربية العضل) التالية؛ مدة النشاط الكهربائي للعضلات، وتكرار الإمكانات الحيوية، وسعة الإمكانات الحيوية والنشاط الكهربائي الكلي للعضلات.

تحدد مدة النشاط الكهربائي العضلي الوقت الذي كانت فيه العضلات متحمسة.

يميز تواتر واتساع الإمكانات الحيوية للعضلات درجة إثارة العضلات وطبيعة نشاط الوحدات الحركية المختلفة. يعطي النشاط الكهربائي الإجمالي فكرة عن المستوى العام للتوتر والقوة التي تطورها العضلات. كلما زاد النشاط الكهربائي الإجمالي، زادت درجة التوتر التي تطورها العضلات.

المستشعرات المستخدمة لتسجيل النشاط الكهربائي هي أقطاب فضية مصنوعة على شكل دوائر صغيرة (أكواب). قطرها لا يزيد عن 10 ملم. يتم وضع عجينة خاصة موصلة للكهرباء داخل هذه الأكواب لتحسين التوصيل الكهربائي. جهاز التسجيل حاليًا هو جهاز كمبيوتر شخصي، الشكل 4.3.

الشكل 4.3. تقنية تخطيط كهربية العضل

يجب التعرف على أحد الأعمال الأولى التي تم فيها استخدام تقنية تخطيط كهربية العضل لدراسة الحركات الحركية لرافع الأثقال على أنه عمل أطروحة لـ A.S. ستيبانوفا (1957). في هذه الدراسة، أ.س. أخضع ستيبانوف (1957) تحليلاً مفصلاً لتخطيط كهربية العضل للتمارين التنافسية الرئيسية لرافعي الأثقال: النظافة والرعشة والخطف والصحافة.

في الدراسة التي أجراها س.س. تم تنفيذ لابينكوفا (1985). التحليل الميكانيكي الحيويرفع الأثقال والتمارين المساعدة باستخدام تقنيات تخطيط كهربية العضل. في التحليل المقارن للحركات، تم استخدام خصائص EMG التالية: وقت النشاط الكهربائي، الذي يميز مدة تطبيق القوى التي تطورها العضلات، ومتوسط ​​​​سعة EMG، والتي ترتبط بمستوى تطور الجهود العضلية. . إن استخدام تقنيات EMG والطريقة الهيكلية للتعرف على الأنماط جعل من الممكن تقييم فعالية التمارين المساعدة.

في الخارج، أجرى ر.ف. إسكاميلا وآخرون. (2001). تعرض القرفصاء مع الحديد على الكتفين والضغط على مقاعد البدلاء لتحليل مفصل للكهرباء والميكانيكا الحيوية (الشكل 4.4).

الشكل 4.4. تسجيل مخطط كهربية العضل (EMG) لتمرين الضغط على المقعد بالقدمين العلوية والسفلية (R.F. Escamilla et al., 2001)

وقد وجد أنه عند أداء تمرين القرفصاء، كان نشاط عضلات الفخذ الرباعية وعضلات أوتار الركبة أعلى منه عند أداء تمرين الضغط على الساق. وفي الوقت نفسه، يؤدي أداء القرفصاء بوضع قدم ضيق إلى نشاط كهربائي أكبر في عضلة الساق مقارنة بوضع القدم الواسع.

تم أيضًا إجراء تحليل لعمل العضلات عند أداء تمارين القوة: القرفصاء بالحديد على الكتفين (N.B. Kichaikina، A.V. Samsonova، G.A. Samsonov، 2011). لقد ثبت أنه عند أدنى نقطة (LP) يكون النشاط الكهربائي للعضلة الألوية الكبرى وعضلات الورك الباسطة (العضلة ذات الرأسين الفخذية والعضلة النصف وترية) في حده الأدنى. أ.ف. درس سامسونوفا (2010) خصائص النشاط الكهربائي لعضلات الأطراف السفلية أثناء تمارين القوة. تشير النتائج التي تم الحصول عليها إلى أنه عند أداء تمرين القوة، فإن زيادة كتلة الأوزان الخارجية تؤدي إلى انخفاض في نسبة النشاط الكهربائي الإجمالي للعضلة الرباعية الفخذية المقابلة للوضع اللامركزي. عند أداء تمارين القوة في "دورة الفشل"، تزداد مدة وسعة النشاط الكهربائي للعضلة المتسعة الوحشية بشكل ملحوظ (الشكل 4.5).

أرز. 3. النشاط الكهربائي الإجمالي م. المتسعة الوحشية عند أداء 2 و 3 و 4 دورات قياسية (أ) ودورة فشل (ب) من تمارين القوة بأوزان 40٪ من 1RM. تتوافق الخطوط العمودية مع بداية الدورة (A.V. Samsonova، E.A. Kosmina، 2011)

من السمات الإيجابية لتخطيط كهربية العضل أنه جعل من الممكن تقييم درجة نشاط العضلات الهيكلية في الحركات المختلفة. لهذا الغرض، يتم استخدام دراسة النشاط الكهربائي الإجمالي للعضلات في أغلب الأحيان. بالإضافة إلى ذلك، أصبح من الممكن تقييم تسلسل نشاط العضلات عند القيام بعمل حركي.

ومع ذلك، فإن تقنية تخطيط كهربية العضل لا تسمح بمقارنة الجهد المطور عضلات مختلفة للرياضيعند أداء تمرين القوة. وهذا يعني تحديد العضلات التي تظهر جهدًا أكبر أو أقل. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن مستوى القوة التي تم تقييمها بواسطة EMG يتأثر بعدد من العوامل التقنية، وهي جودة لاصق القطب الكهربائي، ومقاومة الجلد، ودرجة التضخيم، وما إلى ذلك. لذلك، فقط على أساس تسجيل النشاط الكهربائي للعضلات أثناء تمرين القوة، من الصعب جدًا مقارنة "مساهمة" كل عضلة بالنتيجة، ومع ذلك، تظل تقنية تخطيط كهربية العضل حتى الآن هي الأكثر ملاءمة لحل هذه المشكلات .

الأدب

1. بيلينكو إيه جي، جوفوركوف إل بي، تسيبين إل إل. القياسات في الميكانيكا الحيوية للتمرين. الدورة العملية: درس تعليمي/ أ.ج. بيلينكو، ل.ب. جوفوركوف، إل. Tsipin / NSU للثقافة البدنية والرياضة والصحة سميت باسمها. بي.اف. ليسجافتا، 2010.– 166 ص.
2. طرق البحث الميكانيكي الحيوي في الرياضة: كتاب مدرسي / إد. ج.ب. إيفانوفا – لينينغراد، 1976. – 96 ص.
3. كيشايكينا، ن.ب. الآليات المحيطية لتنظيم الحركة في دراسة تقنيات القرفصاء بالحديد في رفع الأثقال / ن.ب. كيشايكينا، أ.ف. سامسونوفا، ج.أ. سامسونوف // وقائع قسم الميكانيكا الحيوية بالجامعة. بي.اف. ليسجافت.- العدد. 5. – سانت بطرسبرغ، 2011.- ص 42-65.
4. كوجيكين آي بي. تحسين الحركات الحركية لرافعي الأثقال من خلال التحكم في بنيتهم ​​الميكانيكية الحيوية: 13.00.04: الملخص. ديس. . دكتوراه. رقم التعريف الشخصي. العلوم / كوزهكين إيجور بتروفيتش. - مالاخوفكا: MOGIFK، 1998. - 19 ص.
5. بوبوف جي آي، سامسونوفا إيه في. الميكانيكا الحيوية للنشاط الحركي / كتاب مدرسي لطلاب المؤسسات المهنية العليا. التعليم /جي. بوبوف. أ.ف. سامسونوفا - م: الأكاديمية، 2011. - 320 ص.
6. سامسونوفا، أ.ف. تاريخ الميكانيكا الحيوية / أ.ف. Samsonova // وقائع قسم الميكانيكا الحيوية: مجموعة مقالات متعددة التخصصات / NSU سميت باسمها. بي.اف. ليسجافتا، سانت بطرسبرغ؛ شركات. أ.ف. سامسونوفا، س. برونين.- سانت بطرسبرغ: دار النشر "أوليمبوس"، 2009. – العدد 2. – ص 4-15.
7. سامسونوفا أ.ف. خصائص النشاط الكهربائي الكلي للعضلات عند أداء تمارين القوة // نشرة جامعة ولاية تشيرنيهيف التربوية. العدد 81. السلسلة: العلوم التربوية. التدريب البدني والرياضة - تشيرنيهيف، 2010. - 427-431.
8. سامسونوفا، أ.ف. التأثيرات التدريبية العاجلة لتمارين القوة حتى الفشل على العضلات الهيكلية للإنسان / أ.ف. سامسونوفا، إ. كوزمينا // نشرة جامعة ولاية تشيرنيهيف التربوية. العدد 91. سلسلة المجلد الأول: العلوم التربوية. التدريب البدني والرياضة - تشيرنيهيف، 2011. – 407-410.
9. سامسونوفا، أ.ف. تسريع رأس الرياضي عند أداء تقنيات القوة في هوكي الجليد / A.V Samsonova، L.V Mikhno، L. L. Tsipin، G.A Samsonov، I.A. Chichelov // المجلة الروسية للميكانيكا الحيوية، 2015.- T.19.- رقم 3.- ص. -315.
10. فورييف أ.ن. التنظيم التشغيلي لعملية تدريب رافعي الأثقال باستخدام نظام آلي لمراقبة المعلمات الميكانيكية الحيوية.: ملخص المؤلف. ديس ... كاند. رقم التعريف الشخصي. علوم / أ.ن. فورييف.- م.: مالاخوفكا: 1988.–23 ص.
11. إسكاميلا، ر.ف. آثار اختلافات التقنية على الميكانيكا الحيوية للركبة أثناء القرفصاء وضغط الساق / ر.ف. إسكاميلا، جي.إس. فليسيج، إن. زينج، جي.إي. لاندر، S.W. بارنتين، ج.ر. أندروز، بي دبليو. بيرجمان، سي.تي. مورمان الثالث // ميد. تمرين Sci Sports.، 2001.– V.33.– N. 9.– ص 1552-1566.

طرق البحث في الميكانيكا الحيوية

بيان المشكلة واختيار طرق البحث. مفهوم نظام القياس (أجهزة الاستشعار، الإرسال، التحويل، تسجيل المعلومات).

طرق الحساب (تحديد الإحداثيات، السرعات، التسارع، القوى، عزوم القوى).

بيان المشكلة واختيار طرق البحث.

الميكانيكا الحيوية كيف العلوم الطبيعيةيعتمد إلى حد كبير على دراسة تجريبيةالظواهر التي تتم دراستها. وفي الدراسة نفسها يتم التمييز بين ثلاث مراحل متتالية: قياس الخصائص الميكانيكية الحيوية، وتحويل نتائج القياس، والتحليل والتخليق الميكانيكي الحيوي. الاستخدام تكنولوجيا الكمبيوتريسمح لك بتنفيذ هذه الإجراءات في وقت واحد.

لقياس ظاهرة معينة، يتم استخدام طرق البحث الموضوعية (المفيدة) فقط.

يتم اختيار الطريقة المحددة بناءً على مشكلة التجربة وشروطها. في الميكانيكا الحيوية، يتم فرض المتطلبات الأساسية التالية على طريقة البحث والمعدات التي تدعمها:

- يجب أن تضمن الطريقة والمعدات الحصول على نتيجة موثوقة، أي أن درجة دقة القياس يجب أن تتوافق مع غرض الدراسة؛

- يجب ألا تؤثر الطريقة والمعدات على العملية قيد الدراسة، أي لا ينبغي أن تشوه النتائج وتتداخل مع موضوع الاختبار.

عند إجراء البحث، من المرغوب فيه الالتزام بمبدأ المعلومات العاجلة الموضوعية (V.S. Farfel، 1961)، أي أن المعلومات حول العامل الرئيسي للحركة الرياضية يجب أن تصل إما أثناء تنفيذ الحركة أو مباشرة بعد اكتمالها.

يتم تحديد اختيار طريقة البحث في المقام الأول من خلال طبيعة التغير في الكمية الخاضعة للرقابة مع مرور الوقت. على هذا الأساس، يمكن تقسيم الخصائص الميكانيكية الحيوية إلى معلمات ميكانيكية حيوية ومتغيرات ميكانيكية حيوية.

المعلمات الميكانيكية الحيوية هي تلك الخصائص التي لا تتغير قيمها أثناء عملية القياس بأكملها (على سبيل المثال، كتلة الجسم، لحظة القصور الذاتي وإحداثيات الجاذبية المركزية في موضع ثابت، وزن المقذوف). قد تكون قيمة المعلمات غير معروفة، لكنها لا تتغير.

المتغيرات الميكانيكية الحيوية هي الخصائص التي تتغير قيمتها أثناء عملية القياس، كقاعدة عامة. عشوائيا(القوى، التسارع، الإحداثيات، الخ).

يتم تحديد متطلبات دقة القياسات في الميكانيكا الحيوية للرياضة في المقام الأول من خلال غرض الدراسة وأهدافها، وكذلك خصائص الحركة نفسها. ويعتبر كافياً إذا كان خطأ القياس لا يتجاوز ±5%.

يتم استخدام تحويل نتائج القياس لزيادة دقة النتائج التي تم الحصول عليها (المعالجة الإحصائية) ولتحديد الخصائص الميكانيكية الحيوية التي لا يتم قياسها بشكل مباشر عن طريق الحساب.

تعتمد طرق الحساب على استخدام قوانين الميكانيكا (احصائيات وديناميكيات نقطة، جسم، نظام الهيئات)، وكذلك البيانات الإحصائية عن هندسة جماهير الجسم البشري. ويمكن تقديم هذه البيانات في شكل جداول توضح العلاقة بين كتلة الأجزاء الفردية من جسم الإنسان ووزنها الإجمالي (معاملات الوزن)؛ وصف العلاقة بين طول القطعة والمسافة إلى CG (نصف قطر مراكز الثقل). ويمكن أيضًا تقديم هذه البيانات في شكل معاملات الانحدار (المقترنة والمتعددة).

مفهوم نظام القياس (أجهزة الاستشعار، الإرسال، التحويل، تسجيل المعلومات).

تعتمد الطرق الآلية للتحكم في الميكانيكا الحيوية على أنظمة القياس. تتكون دائرة نظام القياس النموذجية من ست كتل.

1. كائن القياس.

2. جهاز الإدراك.

3. المحول.

4. جهاز الحوسبة.

5. جهاز الإرسال.

6. المؤشر (المسجل).

جهاز الاستشعار أو الاستشعار. والغرض الرئيسي منه هو تصور الكميات الفيزيائية. تُستخدم أجهزة الاستشعار التالية غالبًا في الأبحاث الرياضية.

الثنائيات الضوئية (أو الخلايا الضوئية). يتم استخدامها لقياس الفترات الزمنية، وقيمة المدخلات الخاصة بها هي الإضاءة، وقيمة الإخراج هي التيار المباشر. تعتبر الثنائيات الضوئية حساسة في النطاق من 0 إلى 500 هرتز ولديها خطأ يتراوح بين 1-3٪، وهو ما لا يكفي لإجراء قياسات دقيقة بشكل خاص.

أجهزة الاستشعار المقاومة للحرارة (مقاييس الجهد). تستخدم لقياس الحركات الخطية والزاوية، ويمكن استخدامها لقياس القوى. قيمة الإدخال لمقياس الجهد هي الحركة الزاوية، وقيمة الخرج هي التغير في المقاومة. لديها خطأ صغير نسبيا وحساسية عالية.

مقاييس السلالة. تستخدم لقياس القوى. يتيح استخدام مقاييس الضغط إمكانية تحويل أي معدات رياضية إلى وسيلة لدراسة الحركة. يعتمد عمل مقاييس الضغط على نفس الشيء المبدأ الماديكما هو الحال مع أجهزة الاستشعار المتغيرة - يؤدي التغيير في الأبعاد الهندسية للموصلات إلى حدوث تغيير المقاومة الكهربائيةالاستشعارص = ص ل / ف - المقاومة تتناسب طرديا مع مقاومة الموصل وطوله، وتتناسب عكسيا مع مساحة مقطعه. تتناسب التغيرات في الطول ومساحة المقطع العرضي ضمن الحدود المرنة للمادة مع قوة العمل. قيمة الإدخال لمقاييس الانفعال هي الإزاحة، وقيمة الخرج هي التغير في المقاومة. تشمل مزايا هذه المستشعرات ما يلي: خطأ بسيط في القياس، ومقاومة الاهتزاز. العيوب هي الحساسية المنخفضة والحاجة إلى الإلتصاق الدقيق. الخطأ الأكثر أهمية بالنسبة لأجهزة قياس الضغط هو الخطأ في درجة الحرارة.

تم تصميم مقاييس التسارع لقياس التسارع. تتغير التسارع الخطي لنقاط جسم الإنسان بشكل كبير (على سبيل المثال، عند التأرجح وضرب الكرة - من 200 إلى -1000 م/ث 2). لذلك، لتحقيق أقصى قدر من دقة القياس، يتم اختيار مقاييس التسارع وفقًا لخصائصها لقياس فئات محددة جدًا من الحركات.

يقتصر استخدام مقاييس التسارع على أن المستشعر لا يقيس تسارع الجسم، بل يقيس محصلة التسارع الخطي وتسارع الجاذبية. لتحديد التسارع المطلوب، من الضروري معرفة اتجاه المستشعر بالنسبة للعمودي في كل لحظة زمنية، أي أن القياس يجب أن يكون مصحوبًا بتصوير ستريو. ولكن عند تعلم حركات مذهلة، ليس من الضروري.

تم تصميم الأقطاب الكهربائية - الإبرة والجلد - لإزالة الإمكانات الحيوية من العضلات العاملة.

يمكن أن تكون المحولات (المعروفة أيضًا باسم مصدر طاقة المستشعر ومكبرات الصوت) مختلفة تمامًا عن أجهزة محلية الصنعإلى القنوات المتعددة القياسية. يتيح لك تضخيم الإشارات الصادرة من المستشعرات إلى مستوى كافٍ لاستخدام جهاز التسجيل.

يقوم جهاز الحوسبة بمقارنة الإشارة بمعيار (إشارة المعايرة) وينقل النتيجة عبر سلك أو باستخدام القياس الراديوي عن بعد إلى مؤشر أو جهاز تسجيل.

وفي بعض الحالات، لا يشتمل نظام القياس على جهاز حاسوبي ويتم تحليل المواد بشكل منفصل باستخدام أجهزة فك التشفير شبه الآلية أو حتى يدويًا. وفي مثل هذه الحالات لا داعي للحديث عن الالتزام بمبدأ المعلومات العاجلة.

يمكن استخدام المسجلات (على سبيل المثال، مخطط كهربية القلب)، وأجهزة ذبذبات الكتابة، وأجهزة الطباعة لتسجيل البيانات. لديهم مزايا وعيوب خاصة بهم. وبالتالي، عند تسجيل العمليات السريعة، قد يكون للمسجلات الكثير من القصور الذاتي. لا تحتوي راسمات الذبذبات ذات الشعاع الضوئي (الحلقة) على هذا العيب ، لكن معالجة الفيلم تستغرق وقتًا طويلاً وهناك خطر إتلاف الفيلم أثناء المعالجة (وليس من السهل الحصول على مثل هذا الفيلم). سجل الأشعة فوق البنفسجيةإن المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية على ورق الصور الفوتوغرافية ليست ضرورية، ولكن لا يمكن تكبير التسجيل نفسه لفك التشفير.

الطرق التجريبية لتحديد المعلمات الميكانيكية الحيوية (البصرية والإلكتروضوئية، الكهروميكانيكية، قياسات الفواصل الزمنية، المعقدة).

لتسجيل المعلمات الميكانيكية الحيوية، يتم استخدام الأساليب المستعارة من العديد من مجالات المعرفة. ومن الملائم تقسيم هذه الطرق إلى طرق بصرية، وإلكترونية بصرية، وكهربائية ميكانيكية، ومعقدة.

الطرق البصرية لتسجيل الحركات. اعتمادا على أهداف البحث يمكن استخدام ما يلي:

1. 1. التصوير الفوتوغرافي المنتظم لتحديد هيكل الوضع.
2. 2. التصوير الفوتوغرافي بالتعريض المتعدد - للحصول على معلومات حول الحركات في طائرة التصوير. عند استخدام هذه الأنواع من التصوير الفوتوغرافي، تنتج ثلاثة أجهزة متزامنة صورة لكائن في ثلاث مستويات.
3. 3. التصوير السيكلوجرافي (ستروب). ويتم ذلك من خلال مصراع الكاميرا أو باستخدام علامات نابضة، وكذلك مصادر الضوء. يتيح لك الحصول على قياس موثوق وجاهز للحركة.
4. 4. التصوير المجسم. وتتمثل ميزتها في الدقة الموثقة لتحديد موضع النقاط في الإطار على طول ثلاث إحداثيات في لحظات متتالية من الزمن، ويتم تحديد الفواصل بينها بواسطة جهاز إلكتروني وليس جهاز ميكانيكي.
5. 5. التصوير هو وسيلة تربوية وميكانيكية حيوية إعلامية متاحة للجمهور لدراسة الحركات في الرياضة. اعتمادًا على سرعة تقدم الفيلم، يتم تقسيم المعدات إلى كاميرات قياسية (24 إطارًا في الثانية)، و"عدسة مكبرة للوقت" (حتى 300 إطارًا في الثانية)، وكاميرات أفلام خاصة عالية التردد (حتى 5000 إطارًا في الثانية).

يعد فيلم التصوير الفوتوغرافي والسينمائي مادة لحساب الخصائص الميكانيكية للحركة، والتي تعتمد دقتها على موثوقية أخذ الإحداثيات الأولية، والتي بدورها هي نتيجة للتنظيم الصحيح للتصوير.

يجب أن يرتدي الشخص بدلة ضيقة ذات علامات متباينة فوق محاور المفاصل. يتم اختيار موقع الدراسة بناءً على نطاق حركات الكائن. يجب أن توفر الإضاءة تعريضًا قصيرًا كافيًا. تُستخدم العدسات الطويلة لتقليل التشويه عند حواف الصورة. يتم تحديد المسافة المثلى بين العدسة والجسم (E 0) بالصيغة:

E 0 = V F k / C f , حيث V - سرعة الجسم، م/ث،ف - البعد البؤري، سم،ك – نسبة وقت التعرض إلى وقت تغيير الإطار، دقة C للجهاز، سم،و - تردد التصوير، إطارا في الثانية.

يتم التسجيل البصري الإلكتروني للحركات بشكل أساسي باستخدام تسجيل الفيديو. في هذه الحالة، يمكن إعادة إنتاج الحركات فورًا على الشاشة واستخدامها في التحليل التربوي والميكانيكي الحيوي التطبيقي. ومع ذلك، فإن مسجلات الفيديو التقليدية ليست مناسبة للتقييم الكمي للتكنولوجيا بسبب دقتها المنخفضة. وفي هذا الصدد، يتم استخدام مسجلات الفيديو المتخصصة (ما يسمىالسرعة - فيديو ). بالاشتراك مع جهاز كمبيوتر، فإنها تسمح لك بتقديم عاجل القياس الكميالحركات.

بناءً على مواد الأفلام والفيديو، التي تم تنفيذها وفقًا لجميع المتطلبات الفنية لتنظيمها، من الممكن تحديد عدد من الخصائص الميكانيكية لموضع أو حركة الجسم. يعد إطار الصورة أو الفيلم العادي مستندًا لتحديد المؤشرات التالية في مستوى التصوير.

1. إحداثيات مراكز ثقل الروابط أو GCT للجسم؛
2. لحظات قوى الجاذبية للروابط؛
3. زوايا مفصلية
4. لحظات وزوايا الاستقرار.
5. لحظات القصور الذاتي للروابط والجسم.

ويرتبط تحليل عدة إطارات بتتبع هذه الخصائص نفسها مع مرور الوقت.

يمثل اعتماد إحداثيات نقاط الجسم في الوقت المناسب قانون حركتها في نظام الإحداثيات المحدد. هذه البيانات ضرورية لقياس نوعية الحركات. إن ديناميكيات زوايا المفاصل ولحظات الجاذبية وظروف عمل العضلات هي موضوع تحليل حركات الإنسان كنظام ميكانيكي حيوي يتحكم فيه الجهاز العصبي المركزي. تكشف التغييرات في لحظة القصور الذاتي للجسم عن آلية بناء حركات دورانية معقدة.

الطرق الكهروميكانيكية لتحديد الخصائص الميكانيكية الحيوية. لا تسمح طرق البحث الضوئية والإلكترونية (مع استثناءات نادرة) بإجراء تقييم كمي للحركة مباشرة بعد القياس، حيث النتيجة النهائيةتسبقها مراحل المعالجة الكيميائية للمواد (ليس دائمًا) وحساب خصائصها الميكانيكية الحيوية. وهذا يحد بشكل كبير من إمكانية استخدام نتائج البحث في عملية التدريب. الطرق الميكانيكية والكهربائية خالية إلى حد كبير من هذا العيب. وهي تتمثل في تحويل الكمية الميكانيكية المقاسة إلى إشارة كهربائية ومن ثم قياسها (أو تسجيلها) وتحليلها.

الميزة الرئيسية للطرق الكهروميكانيكية لقياس المتغيرات الميكانيكية الحيوية هي سرعة الحصول على الخصائص المقاسة والقدرة على أتمتة حساب الخصائص التي لا يتم قياسها بشكل مباشر. الأكثر شيوعا من هذه المجموعة من الأساليب هو قياس الدينامومترية سلالة. أثناء التمرين، يتفاعل الشخص ميكانيكيا مع الهيئات الخارجية (الدعم والأجهزة والمعدات). هذه الأجسام مشوهة. علاوة على ذلك، فإن حجم التشوه عادة ما يتناسب مع قوة التأثير. لتسجيل هذه التشوهات، يتم استخدام مقاييس الضغط في أغلب الأحيان، ولكن يمكن أيضًا استخدام أجهزة الاستشعار المتغيرة.

في معظم الحالات، يتم استخدام أجهزة قياس الضغط مباشرة لتحديد خصائص قوة الحركات الرياضية ودراستها على هذا الأساس هيكل ديناميكيالإجراءات الحركية.

تُستخدم منصات Tenso على نطاق واسع - وهي أجهزة تسمح لك بتحديد تفاعل الشخص مع الدعم أثناء التنافر. يتم تسجيل مكونات التفاعل الأرضي (الرأسي والأفقي) بغض النظر عن نقطة التلامس مع الجهاز.

قياس الاستقرار. باستخدام معدات قياس الضغط، يمكنك أيضًا دراسة حركة نقطة تطبيق القوة على منصة قياس الضغط. يمكن أن تحدث مثل هذه الحركة بسبب حركة الموضوع وبسبب التغيير في موضع GCP الخاص به عند تغيير الوضع. تتطلب هذه القياسات منصة قياس الضغط متعددة المكونات، والتي يتم من خلالها قياس مكونات التفاعل بشكل منفصل في جميع الدعامات المثبتة في زوايا المنصة.

قياس التسارع. من أهم خصائص الحركة التسارع الخطي. ويمكن أيضًا تحديده باستخدام معدات قياس الضغط. في في هذه الحالةيسجل مقياس الضغط تشوه اللوحة المرنة المتصلة بجسم متحرك. منذ كتلة الاستشعار (م ) ومرونة اللوحة (ج ) القيم ثابتة، فإن حركة كتلة المستشعر بالنسبة للكائن ستكون متناسبة التسارع الخطيهدف. يتم تحديد معلمات مقياس التسارع بطريقة تجعل التردد الطبيعي لتذبذبات المستشعر أكبر بمقدار 3-4 مرات من الحد الأقصى لتردد العملية قيد الدراسة.

قياس الزوايا هو قياس زوايا الشخص في مفاصل الجسم. تعتبر زاوية المفصل من الخصائص الميكانيكية الحيوية الهامة، على سبيل المثال عند تحديد برنامج الوضعية. تعتمد قوة جر العضلة (أي طولها وكتفها بالنسبة لمحور المفصل) على زاوية المفصل.

تستخدم مقاييس الزوايا الميكانيكية والكهروميكانيكية لقياس زوايا المفاصل مباشرة. هذا الأخير يستخدم مقاييس الجهد المتغير. يرتبط جسم مقياس الجهد بشكل صارم بأحد قضبان مقياس الزوايا والآخر بمحوره.

الميكانوغرافيا هي تسجيل الحركة. ويمكن القيام بذلك أيضًا باستخدام مقاييس الجهد. يتم توصيل نقطة الحركة بواسطة خيط منخفض التمدد بمحور المستشعر. يمكن تسجيل الحركات ذات السعة الكبيرة إذا تم وضع حلقة (كتلة) ذات قطر مناسب على محور مقياس الجهد.

تخطيط كهربية العضل هو وسيلة لتسجيل النشاط الكهربائي للعضلات. يسمح لك بتلقي المعلومات مباشرة أثناء أداء التمارين البدنية. هناك ثلاثة مجالات رئيسية لاستخدام تخطيط كهربية العضل لدراسة النشاط الحركي البشري. 1. خصائص نشاط الوحدات الحركية الفردية للعضلات. 2. تحديد نشاط العضلات الفردية في الأعمال الحركية المختلفة. 3. خصائص تنسيق نشاط العضلات مجتمعة المشاركة العامةفي الحركة. لحل المشاكل الميكانيكية الحيوية، يتم استخدام الاتجاهين الثاني والثالث بشكل رئيسي. عند استخدام تخطيط كهربية العضل لدراسة الحركات الرياضية، عادةً ما يتم استخدام الأقطاب الكهربائية الجلدية، ولكن يتم استخدام أقطاب الإبرة في بعض الأحيان. يمكن أن تكون أقطاب الجلد أحادية أو ثنائية القطب. على أي حال، يمكن أن يعكس مخطط كهربية العضل النشاط الكهربائي لتلك العضلات التي توجد فوقها الأقطاب الكهربائية، أو (مع سلك أحادي القطب) نشاط العضلات الموجودة بين الأقطاب الكهربائية النشطة وغير المبالية.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن القيمة المسجلة للقدرات الحيوية تعتمد على ثلاثة عوامل. اعتمادًا على موضع الأقطاب الكهربائية بالنسبة للعضلة - عندما تكون موجودة على طول الألياف، وكذلك بالقرب من النقطة الحركية (نقطة دخول العصب إلى العضلات)، تكون الإمكانات أكبر. من الموصلية الكهربائية للجلد - يجب إزالة الشحوم من الجلد بالأثير. من حيث شكل وحجم الأقطاب الكهربائية - يجب عليك استخدام نفس الأقطاب الكهربائية، أو في الحالات القصوى، نفس الأقطاب الكهربائية.

على أية حال، يمكن استخدام مخطط كهربية العضل كمؤشر لحالة آليات تنسيق الحركات كمعادل للظواهر الميكانيكية (التوتر والجر) التي تحدث في العضلات عندما تكون متحمسة. ن.ف. زيمكين وم.س. أظهر تسفيتكوف (1988) أنه يمكن استخدام مخطط كهربية العضل السلس للحكم على مشاركة الألياف العضلية في الحركة أنواع مختلفة(سريع ومتوسط ​​وبطيء)، وبالتالي حول تكوين العضلات. تعد معالجة مخطط كهربية العضل الأملس أسهل من معالجة مخطط كهربية العضل الطبيعي؛ ويمكن استخدام مخطط كهربية العضل الأملس لحساب معدل إثارة العضلات.

طرق قياس مؤشرات الوقت. إذا كان المسار معروفا مسبقا، وسعة الحركة كبيرة (عدة أمتار)، فيمكن تسجيل وقت مرور القطاعات باستخدام أجهزة استشعار الصور. تقوم الإشارات الصادرة عن المستشعرات إما بإيقاف تشغيل ساعات الإيقاف الكهربائية (يحتوي كل مستشعر على ساعة توقيت خاصة به) أو يتم تسجيلها بواسطة مسجل (مرسمة الذبذبات). في الحالة الأخيرةيتم تحديد دقة الطريقة من خلال دقة علامة الوقت أو دقة آلية محرك الشريط. تعتمد درجة موثوقية النتائج بشكل مباشر على عدد أجهزة الاستشعار المثبتة على مسافة.

طرق البحث المعقدة. الهدف من الميكانيكا الحيوية هو دراسة القدرات البدنية للرياضي وطرق حل مهمة حركية محددة. في عملية البحث، من الضروري معرفة أنماط بناء الحركة، وتحديد العلاقة بين الخصائص الميكانيكية والبيولوجية التي تعكس تنسيق الحركات. وأشار ن.أ إلى أن هذه المهمة صعبة للغاية، لأن العلاقة بين التوتر العضلي والحركة ليست واضحة. برنشتاين. سبب حركة أجزاء الجسم هو توتر العضلات، والذي يتحدد حسب درجة الإثارة ودرجة تمدد العضلات. وبالتالي، فإن حركة الرابط تغير طول العضلة، ونتيجة لذلك، توترها.

يعد التسجيل الشامل للخصائص البيولوجية والميكانيكية للحركة شرطا ضروريا لدراسة أنماط التحكم في حركة الإنسان. من الممكن مع التسجيل المتزامن للمؤشرات الكهربية والميكانيكية الحيوية للحركة. عندما يتم تسجيل النشاط الكهربائي للعضلات والصورة الخارجية للحركة (kinogram، cyclogram، dynamogram Tensodynamic، goniogram، mechanogram). عند تسجيل هذه العمليات على وسائط مختلفة، يصبح من الضروري استخدام أجهزة خاصة لمزامنة التسجيل. تم وصف أحد هذه الأجهزة في[4، ص60].

عند استخدام التصوير الديناميكي الميكانيكي و (أو) السلالة، يتم حل مشكلة تسجيل المزامنة بسهولة أكبر، حيث يتم تنفيذها على نفس الشريط.

لذلك، حتى الآن، ثبت أن الضرورة والقيمة الاستثنائية لاستخدام التسجيل المتزامن متعدد القنوات لمعلمات الحركية والديناميكية والنشاط الكهربائي للعضلات، قد أثبتت وجود صلة بين ظواهر الحركة المختلفة وأسبابها، وكذلك لتنفيذ فكرة ​​​التحكم الأمثل في العملية التدريبية.

ومع ذلك، فإن استخدام الأساليب الآلية الإعلامية (الشد والميكانيكية والكهربية والتصوير وما إلى ذلك) في الظروف الطبيعية لغرض التقييم الشامل للمهارات الفنية للرياضيين عادة ما يرتبط بصعوبات تنظيمية ومنهجية كبيرة.

في الوقت نفسه، ثبت أنه في الظروف المصطنعة التي يوفرها استخدام جهاز المحاكاة، من الممكن الحصول على معلومات موثوقة حول جانب أو آخر من اللياقة الفنية أو البدنية. بالإضافة إلى ذلك، يسمح لك الهيكل المبسط للتمرين بذلك على الأرجحتقييم طبيعة التغيير في المكون البدني، حيث يقل تأثير المكون الفني على النتيجة. وعلى الرغم من أن المحاكاة لن تحل محل الحركة الشاملة أبدًا، إلا أن هناك الكثير من الأدلة على أن مجمع أبحاث المحاكاة يمكنه حل مشكلات المعلومات الموثوقة العاجلة بنجاح، فضلاً عن تحديد حالة الرياضي التي تضمن له الإنجاز النتيجة المرجوةفي المسابقات.

طرق حسابية لدراسة الحركات (تحديد الإحداثيات، السرعات، التسارع، القوى، عزوم القوى).

يمكن استخلاص استنتاجات ذات معنى بناءً على معلومات موثوقة وموثوقة. ويترتب على ذلك أن الأساليب والمعدات المستخدمة في الدراسات الميكانيكية الحيوية يجب أن تضمن نتائج موثوقة. وهذا يعني أن درجة دقة القياس يجب أن تتوافق مع غرض الدراسة، ويجب ألا تؤثر الأساليب والمعدات على العملية قيد الدراسة، أي لا ينبغي أن تشوه النتيجة وتتداخل مع الموضوع.

للوهلة الأولى، يتم استيفاء هذه المتطلبات بالكامل (القياسات غير المباشرة، والنمذجة الميكانيكية والرياضية)، بناءً على استخدام القوانين الفيزيائية والبيانات الإحصائية حول هندسة كتل الجسم البشري (ر).وترد الجداول والرسوم التوضيحية في). تُستخدم طرق الحساب لحل مشاكل الديناميكيات المباشرة والعكسية. في هذه الحالة، عادة ما تستخدم الخصائص الحركية أو الديناميكية كبيانات أولية، أي يتم التحليل من الرابط الأولي أو النهائي للظواهر التي تشكل موضوع البحث الميكانيكي الحيوي (الحركة الميكانيكية البشرية، أسباب ومظاهر هذه الحركة ).

غالبًا ما تُستخدم طرق الحساب لتحديد الخصائص الميكانيكية الحيوية بشكل غير مباشر والتي، لأسباب مختلفة، لا يمكن قياسها (تسجيلها) بشكل مباشر، على سبيل المثال، في ظروف المنافسة.

علماء الميكانيكا الحيوية البارزون د. دونسكوي وإس. يذكر دميترييف (1996) أن “… إن تطوير معدات التسجيل الدقيقة وحوسبة دراسات الأفعال الحركية أسر الباحثين ببناء نماذج ميكانيكية ورياضية، معقدة للغاية وفعالة في الكشف عن أدق تفاصيل الحركة (خاصة في الهندسة و الميكانيكا الحيوية الطبية)." ليس لدينا الحق في الاعتراض على هذا البيان تمامًا، لكن فعالية استخدام النمذجة الميكانيكية والرياضية لحل بعض المشكلات في الميكانيكا الحيوية للرياضة موضع تساؤل من قبل العديد من الباحثين المشهورين على حد سواء.

في الأدبيات العلمية والمنهجية المحلية، تم إثبات إمكانيات أساليب الحساب في الأعمال المعزولة التي أكدت الحقائق المعروفة، على سبيل المثال، في تحديد العناصر الرائدة في التقنية في الجمباز الفني (Yu.A. Ippolitov، 1997)، تحديد العوامل التي تضمن النتائج في القفز على الجليد ( N. A. Bagin، 1997)، وتحديد العلاقة بين الحركية وديناميكيات الدوران في التزلج على الجليد (V.I. Vinogradova، 1999). أظهر المؤلفون أعلى سعة الاطلاع، ولكن في جميع الحالات اختلفت النتائج المحسوبة بشكل كبير عن النتائج التي تم الحصول عليها عن طريق القياس المباشر في ظل ظروف مماثلة.

من الناحية النظرية، يفسر ذلك حقيقة أن أساس طرق الحساب الكلاسيكية في الميكانيكا الحيوية هو فرضية معادلة الكتلة غير الحية والكتلة الحية. تفترض هذه الفرضية أن الجسم البيولوجي لا يغير بنيته الداخلية تحت تأثير قوى ولحظات التحكم، كما يظل في وضع دون تغيير. إذا لم يتم استيفاء هذا الشرط، تصبح أساليب الميكانيكا الحيوية الكلاسيكية غير قابلة للتطبيق.

أظهرت الدراسات التجريبية التي أجريت لسنوات عديدة في مختبر الميكانيكا الحيوية في VNIIFK أن "... القيود المفروضة على طرق الحساب الكلاسيكية للحصول على بيانات من حركات النقاط حول حجم التسارع والقوى في الحركات الحركية مع تغيرات في الوضع تنشأ من الظروف الحالية التي لا توجد فيها فرص لإجراء تقييم موضوعي لاتجاهات نزوح الأعضاء الداخلية والدم والكتل الليمفاوية. كما أن خوارزميات الحساب لا تأخذ في الاعتبار نقل القوى أو الطاقة من رابط إلى رابط أو امتصاصها وتبديدها" (I.P. Ratov, G.I. Popov, 1996). وقد أكد نفس المؤلفين تجريبيًا فكرة زمالة المدمنين المجهولين. برنشتاين أنه لا توجد علاقة واضحة بين التوتر العضلي و حركة ميكانيكية(لأن كل حركة هي نتيجة تفاعل النشط و قوى رد الفعل) وأظهر أنه في الأنظمة الميكانيكية الحيوية تكون وظيفة تسارع القوة غير خطية، أي أن التسارعات الكبيرة عند تحريك الكتل قد لا تؤدي إلى ظهور القوى.

وبالتالي، فإن عيب الأساليب الحسابية بشكل عام والنمذجة الميكانيكية والرياضية بشكل خاص هو أن "... النماذج المتقدمة للحركات البشرية (الملائمة بشكل مشكوك فيه لجسم الإنسان الحي وحركاته) تحاول أن تكون "محشوة" بالهندسة المتوسطة". الجماهير والحركيات الحقيقية للتمارين الحية "(M.L. Ioffe et al.، 1995). يؤكد إن جي سوشيلين (1998) على أن "نتائج هذا النهج كارثية من الناحيتين العلمية والعملية".

الأدب. 1. جوديك م.أ. علم القياس الرياضي: كتاب مدرسي لمؤسسة التمويل الدولية. – م: الثقافة البدنية والرياضة، 1988. ص57-66.

2. Zatsiorsky V. M.، Aruin A. S.، Seluyanov V. N. الميكانيكا الحيوية للجهاز الحركي البشري. – م: الثقافة البدنية والرياضة، 1981. – 143 ص.

3. زيمكين إن.في.، تسفيتكوف إم.إس. الخصائص الفسيولوجية لخصائص نشاط العضلات الانقباضية لدى العدائين والبقاء // فسيولوجيا الإنسان. – 1988. – T.14. – رقم 1. – ص129-137.

4. ورشة عمل في الميكانيكا الحيوية : دليل معهد التربية البدنية / تحت العام . إد. دكتوراه. هم. كوزلوفا. – م: الثقافة البدنية والرياضة، 1980. – 106 ص.

5. Seluyanov V.N.، Chugunova L.G. حساب خصائص القصور الذاتي لجسم الرياضيين باستخدام طريقة النمذجة الهندسية // نظرية وممارسة الثقافة البدنية. – رقم 2. – ص 38-39.

6. سوشيلين إن.جي.، أركاييف إل.يا.، سافيليف في.س. التحليل التربوي والميكانيكي الحيوي لتقنية الحركات الرياضية بناءً على مجمع فيديو للبرامج والأجهزة // نظرية وممارسة الثقافة البدنية. – 1995. – رقم 4. – ص12-21.

7. شافرانوفا إي. طرق معالجة النشاط الكهربائي الحيوي للعضلات // نظرية وممارسة الثقافة البدنية. – 1993. – رقم 2. – ص 34-44؛ رقم 3 – ص 16 – 18 .

8. أوتكين في.أ. الميكانيكا الحيوية للتمارين البدنية: بروك. دليل أقسام التربية البدنية . – م: التربية، 1989. – ص56-79.

معالجة نتائج الدراسات الميكانيكية الحيوية (ساعتان)

مقاييس القياس (الأسماء، الترتيب، الفترات، النسب).

مشاكل معالجة القياسات الميكانيكية الحيوية. تتم معالجة النتائج لتقييم خطأ البيانات التي تم الحصول عليها، وكذلك لتحديد الخصائص الميكانيكية الحيوية التي لا يتم قياسها بشكل مباشر عن طريق الحساب.

إن تقييم الأخطاء، وكذلك تقليلها من خلال المعالجة الإضافية لنتائج القياس، له أهمية قصوى في الدراسات الميكانيكية الحيوية للحركات الرياضية، حيث أن المتطلبات المحددة لأساليب البحث لا تسمح باستخدام قياسات دقيقة للغاية ولكنها مرهقة. ولحل هذه المشكلة تم تطوير نظرية رياضية لأخطاء القياس. أدناه سنقدم بإيجاز توصيات أساسية لتقييم الأخطاء وتقليل تأثيرها على النتيجة النهائية.

لا يمكن قياس جميع الخصائص الميكانيكية الحيوية مباشرة لتلبية متطلبات طرق القياس في البحوث الرياضية. لكن استخدام العلاقة الوظيفية بين الخصائص المطلوبة والمقاسة يسمح، كقاعدة عامة، بتحديد جميع الخصائص الميكانيكية الحيوية التي تهم الباحث. وهذه الطريقة مأخوذة من التكنولوجيا، حيث تنتشر على نطاق واسع، وتسمى “طريقة القياسات غير المباشرة”.

يمكن إجراء حساب الخصائص الميكانيكية الحيوية المطلوبة بناءً على بيانات القياس غير المباشرة أثناء عملية القياس باستخدام تكنولوجيا الكمبيوتر وأثناء تحليل نتائج القياس بعد التجربة. وفي كلتا الحالتين فإن وجود أخطاء القياس يفرض قيودا معينة على طرق معالجة نتائج القياسات غير المباشرة.

تقييم خطأ القياس وتصحيحه، أي أنه يتم إجراؤه وفقًا لـ GOST، فإن عرض مواد القياس يجعل من الممكن مقارنة نتائج الدراسات التي تم إجراؤها باستخدام طرق قياس مختلفة أو بواسطة مؤلفين مختلفين. وهذا بدوره يجعل من الممكن تقليل عدد الدراسات الإضافية لنفس الظواهر بشكل حاد وبالتالي تقليل مدة وتكلفة الدراسات الميكانيكية الحيوية بشكل عام.

أخطاء القياس وتصنيفها ومصادرها وطرق حذفها. خطأ في القياس – اختلاف في نتيجة القياس X أنا والقيمة الحقيقية للكمية المقاسة المصدر X : ه = X أنا – المصدر X

وبحسب طريقة التحديد يفرقون بين المطلق والنسبي؛ وحسب الأصل - الأخطاء المنهجية والعشوائية، وكذلك الأخطاء الجسيمة (الأخطاء).

لقد وصفنا للتو طريقة تحديد الأخطاء المطلقة. يتم التعبير عن الخطأ المطلق بنفس وحدات القيمة المقاسة. عادةً ما يتم اعتبار القيمة الحقيقية هي النتيجة التي تم الحصول عليها باستخدام طريقة أكثر دقة.

غالبًا ما يستخدم الخطأ النسبي عند إجراء تحكم معقد عند قياس مؤشرات ذات أبعاد مختلفة:هrel. = ه/X أنا *100%. حجة أخرى لاستخدام الخطأ النسبي هي أن تحديد الخطأ النسبي ضروري لتقييم إمكانية استخدام هذه التقنية للبحث حركة معينة(يجب ألا يتجاوز الخطأ ±5.0% من القيمة المقاسة).

الأخطاء المنهجية هي الأخطاء التي تظل قيمتها دون تغيير (أو تتغير بطريقة معروفة) من تجربة إلى أخرى. وبالتالي، يمكن استبعادها من النتيجة النهائية إذا تم تحديد قيمتها عن طريق المعايرة الأولية للمعدات قبل كل تجربة. هناك 4 مجموعات من الأخطاء المنهجية. 1. سبب حدوث ذلك معروف ويمكن تحديد القيمة بدقة تامة (خطأ في درجة الحرارة، مسطرة ذات بداية مكسورة...). 2. السبب معروف ولكن حجمه غير معروف. تعتمد هذه الأخطاء على فئة معدات القياس وتتقلب ضمن القيمة القصوى المسموح بها. فئة الدقة (1.0، 2.0، وما إلى ذلك) تعني خطأ القياس النسبي بالنسبة المئوية. 3. أصل وحجم الخطأ غير معروفين. تظهر مثل هذه الأخطاء في قياسات معقدةعندما لا يكون من الممكن مراعاة جميع مصادر الأخطاء المحتملة. 4. الأخطاء المرتبطة بخصائص كائن القياس. تتيح لنا المراقبة المنهجية للرياضيين تحديد مقياس استقرارهم ومراعاة أخطاء القياس المحتملة. وبخلاف ذلك، قد يكون من الصعب فصل التحولات الكبيرة (على سبيل المثال، بسبب التعب) عن أخطاء القياس.

للقضاء على الأخطاء المنهجية، يتم استخدام طريقتين. الأول هو معايرة المعدات - التحقق من قراءات الأجهزة باستخدام المعايير على النطاق الكامل للقيم المحتملة للقيمة المقاسة. الطريقة الثانية هي المعايرة - تحديد الأخطاء وحجم التصحيحات.

تنتج الأخطاء العشوائية عن عوامل لا يمكن السيطرة عليها وتختلف من تجربة إلى أخرى. تظهر الأخطاء العشوائية أثناء العمل المتزامن لعدد كبير جدًا من العوامل المستقلة عن بعضها البعض، ولكل منها تأثير بسيط على نتيجة القياس، ولكن في مجملها يكون لهذه الأسباب تأثير ملحوظ. الخطأ العشوائي بطبيعته لا يمكن أخذه في الاعتبار والتعويض عنه أثناء التجربة.

تختلف الأخطاء الإجمالية (الأخطاء) بشكل كبير في طبيعتها عن الأخطاء العشوائية. إذا حدثت أخطاء عشوائية عندما تكون المعدات في حالة عمل جيدة ويقوم المجرب بالإجراءات الصحيحة، فإن سبب الأخطاء هو الأعطال و (أو) الأخطاء في التشغيل. يتم اكتشاف الأخطاء الجسيمة من خلال الانخفاض الحاد في النتيجة سلسلة عامةالأرقام التي تم الحصول عليها، والتي عادة ما تكون في تناقض حاد مع الصورة المادية للظاهرة.

معالجة نتائج القياسات المباشرة وغير المباشرة للمعلمات والمتغيرات الميكانيكية الحيوية. تختلف طرق تقدير وتقليل الأخطاء العشوائية في قياس المعلمات والمتغيرات الميكانيكية الحيوية بشكل كبير.

معالجة نتائج قياسات المعلمات الميكانيكية الحيوية. الطريقة الرئيسية لتقليل الأخطاء العشوائية عند قياس المعلمات الميكانيكية الحيوية هي إجراء قياسات متكررة ومعالجة نتائجها.

معالجة نتائج القياسات المباشرة للمعلمات الميكانيكية الحيوية. في غياب معلومات دقيقة عن الأسباب الفيزيائية للتشتت الملحوظ لنتائج القياس، فإن القيمة الأكثر احتمالا للكمية المقاسة تعتبر تقديرا للتوقع الرياضي لنتائج القياس، أي. يمكن تقييم درجة موثوقية النتيجة التي تم الحصول عليها من خلال قيمة الفاصل الزمني ±س والتي، مع احتمال معين α، سيتم تحديد الكمية: =ر * س س ، حيث ر – اختبار الطالب لرقم متساوين -1؛ سكس - متوسط ​​خطأ الوسط الحسابي.

معالجة نتائج القياسات غير المباشرة للمعلمات الميكانيكية الحيوية. في عدد من الحالات، لا يتم قياس الكمية التي نهتم بها بشكل مباشر، ولكن يتم حسابها كدالة للقيم المقاسة لبعض الكميات الأخرى. على سبيل المثال، هذا هو. في مثل هذه الحالات، لحساب الوسط الحسابي ومتوسط ​​الخطأ للوسط الحسابي، يتم أولاً تحديد القيم الأكثر احتمالاً للمعلمات المقاسة (الزاوية وسرعة الانطلاق) وأخطاء متوسطها. وفيما يلي يفترض أن الأخطاء في تحديد المعلمات صغيرة مقارنة بقيمها الحقيقية، وتم إجراء قياسات كل من المعلمات بشكل مستقل عن بعضها البعض. هذا الافتراض صالح للغالبية العظمى من حالات القياسات الميكانيكية الحيوية غير المباشرة. ثم يتم حساب القيمة الأكثر احتمالا لطول الرحلة من متوسط ​​قيم السرعة وزاوية المغادرة: . ويتم حساب متوسط ​​الخطأ على النحو التالي: .

معالجة نتائج قياس المتغيرات البيوميكانيكية. المتغيرات الميكانيكية الحيوية (الإحداثيات، السرعات، التسارع) أثناء الحركة هي وظائف عشوائية للوقت. وتكون نتيجة قياسها، كقاعدة عامة، جداول القيم المسجلة على فترات معينة، أو الرسوم البيانية المرسومة بواسطة مسجل (الذبذبات). لا يمكن للقياسات المتكررة تحسين دقة النتيجة بشكل أساسي بسبب تباين الحركات البشرية. لا يوصى بالقياس المتزامن للمتغير المرغوب باستخدام عدة أدوات مماثلة مع المعالجة اللاحقة بسبب ضخامة المعدات وتأثير هذا العامل على العملية المقاسة.

إحدى الطرق البسيطة نسبيًا لزيادة دقة قياس المتغيرات الميكانيكية الحيوية هي استخدام الفرق في تكوين تردد العملية المقاسة والأخطاء العشوائية (التداخل) التي تنشأ أثناء القياس، أي عندما يكون الجهاز قيد التشغيل، الخطأ الجيبي (2) يتم فرضه على العملية الجيبية (1).

ويمكن تحديد طبيعة الأخطاء من خلال التسجيلات التجريبية في الحالة التي يكون فيها المتغير المقاس صفراً أو ثابتاً. على سبيل المثال، في غياب الحركة.

يمكن التخلص من الأخطاء أثناء التسجيل عن طريق تسهيل الإشارة باستخدام مرشح، يتم تحديد معامل الإرسال الخاص به بالصيغة:، حيثو - تردد إشارة الإدخال،ر هي مقاومة المقاومات، C هي قيمة سعة المكثف. يتم إجراء الحسابات بشكل منفصل لتردد إشارة العملية وتردد إشارة التداخل، ثم تتم مقارنة معاملات القياس ونقل التداخل.

يمكن أيضًا تسهيل البيانات الجدولية. يستخدم هذا الإجراء بالضرورة عندما يتم حساب مشتق الإشارة المقاسة من البيانات الجدولية، أي يتم حساب السرعات والتسارع من الإحداثيات. من الناحية العملية، يتم ذلك بطريقة يتم من خلالها حساب الإزاحات ثم فروق السرعة ليس بين الإطارات المجاورة، ولكن بعد إطار واحد أو أكثر.

إذا تم عرض النتيجة في شكل رسم بياني تحتوي فيه العملية المقاسة على خطأ عالي التردد، فيمكن إجراء المتوسط ​​الرسومي عن طريق التخطيط خط الوسطبين التذبذبات عالية التردد لهذه العملية.

يتم تحديد خطأ القياسات الديناميكية بشكل تجريبي عن طريق فحص معدات القياس (المعايرة) في ظروف قريبة من شروط استخدامها العملي (من حيث القوة وسرعة المعالجة).

مقاييس القياسات (الأسماء، الترتيب، الفترات، النسب).

حجم	صفات	الطرق الرياضية	أمثلة
العناصر (الاسمية)	يتم تجميع الكائنات ويتم تحديد المجموعات بالأرقام. وكون عدد مجموعة واحدة أكبر أو أقل من عدد مجموعة أخرى لا يقول شيئًا عن خصائصها، إلا أنها تختلف	عدد الحالات. موضة. معاملات الارتباط الرباعية والمتعددة الألوان	رقم الرياضي ودوره وتخصصه ورياضته وما إلى ذلك.
الترتيب (الرتبة)	تعكس الأرقام المخصصة للكائنات عدد الخصائص التي تنتمي إلى هذه الكائنات. من الممكن تحديد نسبة "أكثر" أو "أقل"	متوسط. ارتباط الرتبة. معايير الرتبة. اختبار الفرضيات باستخدام أساليب الإحصاء اللامعلمي	نتائج ترتيب الرياضيين في الاختبار
فترات	هناك وحدة قياس لا يمكن من خلالها ترتيب الأشياء فحسب، بل يمكن أيضًا تخصيص أرقام لها بحيث تعني الاختلافات المتساوية اختلافات متساوية في مقدار الخاصية التي يتم قياسها. نقطة الصفرهو تعسفي ولا يشير إلى عدم وجود خاصية	جميع طرق الإحصاء باستثناء تحديد النسب (على سبيل المثال، الدرجات لا تجمع أو تطرح، الدرجات بالدرجات تقسم ولا تضرب)	درجة حرارة الجسم، زوايا المفاصل
العلاقات	الأرقام المخصصة للكائنات لها جميع خصائص مقياس الفاصل الزمني. يوجد صفر مطلق على المقياس، وهو ما يتوافق مع الغياب التام لأي خاصية في الكائن. تعكس نسب الأرقام المخصصة للأشياء بعد القياسات العلاقات الكمية للخاصية التي يتم قياسها	كافة الأساليب الإحصائية	الطول، الكتلة، السرعة، التسارع، القوة، الخ.

عرض نتائج القياس. يعد العرض الصحيح لنتائج القياسات الميكانيكية الحيوية عاملاً مهمًا في ضمان موثوقية ووضوح نتائج الدراسات الميكانيكية الحيوية. عند عرض النتائج يجب الالتزام بها القواعد التالية. 1. يجب الاحتفاظ بجميع السجلات المتعلقة بالدراسة بشكل كامل ودقيق وأن تكون مفهومة تمامًا لأي قارئ مؤهل بشكل معقول. 2. يجب تقديم جميع نتائج الملاحظات (القياسات)، وكذلك المادة النهائية المحسوبة منها، مع الأخطاء. ويجب الإشارة إلى الأبعاد لكل كمية وفقًا لنظام SI. 3. يجب كتابة الرقم والخطأ فيه بحيث تنتمي أرقامه الأخيرة إلى نفس العلامة العشرية. 4. يجب أن يكون الخطأ الناتج عن الحسابات أقل بحوالي 10 مرات من خطأ القياس.

عند دراسة المتغيرات الميكانيكية الحيوية، يمكن عرض النتائج في شكل رسم بياني. والميزة الرئيسية للرسم البياني هو الوضوح. يجب أن يكون الرسم البياني بحيث يمكنك على الفور التقاط نوع الاعتماد الذي تم الحصول عليه والحصول على فكرة كمية عنه وملاحظة وجوده ميزات مختلفة- الحد الأقصى والحد الأدنى والمناطق ذات أعلى وأدنى معدلات التغيير والدورية وما إلى ذلك. يتم اتباع القواعد عند رسم الرسم البياني. 1. يتم رسم الرسم البياني على ورق الرسم البياني، أو ورقة مع تنسيق الشبكات. 2. محور الإحداثي السيني (X) هو الكمية التي تسبب تغيرات في الكميات الأخرى (الزمن – دائمًا). يجب أن تشير المحاور إلى تسمية وأبعاد الكمية المقابلة. 3. يتم تحديد مقياس الرسم البياني من خلال خطأ قياس الكميات المرسومة على طول المحاور (أو بناءً على قواعد تجميع البيانات). قد تكون المقاييس على طول المحاور مختلفة. يجب أن يكون المقياس سهل القراءة، لذا يجب أن تتوافق خلية واحدة من شبكة المقياس مع عدد مناسب (1، 2، 5، 10 ...) من وحدات القيمة الموضحة في الرسم البياني. 4. يظهر الرسم البياني فقط منطقة التغيرات في المؤشرات المحددة تجريبيا؛ لا ينبغي أن تسعى إلى أن يبدأ الرسم البياني من نقطة ذات إحداثيات 0؛ 0. 5. أما بالنسبة لرسم المنحنى فهناك رأيان. يعتقد البعض أن الخط يجب أن يكون سلسا، والبعض الآخر يعتقد أن النقاط الموجودة على الرسم البياني يجب أن تكون متصلة بخطوط مستقيمة - أي، لا تدخل في مناطق افتراضية (تحصل على خط متقطع). 6. يجب أن يشير العنوان إلى ما يتم تصويره. ينبغي تسمية المنحنيات أو شرحها في العنوان.

الاختبار والتقييم التربوي في الميكانيكا الحيوية.

الاختبار – قياس أو اختبار يتم إجراؤه لتحديد حالة أو قدرة الرياضي. يمكن استخدام الاختبارات التي تستوفي المتطلبات المترولوجية التالية فقط كاختبارات. 1. يجب تحديد الغرض من الاختبار. 2. يجب أن يكون الإجراء موحدًا. 3. يجب تحديد الثبات والمحتوى المعلوماتي للاختبار. 4. يجب تطوير نظام لتقييم نتائج الاختبارات. 5. يجب توضيح نوع التحكم (تشغيلي، حالي، مرحلة بمرحلة).

اعتمادا على الغرض من الاختبار، يمكن تقسيم الاختبارات إلى عدة مجموعات. 1. المؤشرات المقاسة أثناء الراحة - تقييم الحالة البدنية أو تحديد مستوى "الخلفية" للدراسات "الديناميكية". 2. الاختبارات القياسية - جميع المواد تؤدي نفس المهام، والحمل ليس الحد الأقصى، وبالتالي، لا يوجد دافع لتحقيق الحد الأقصى للنتيجة. 3. الاختبارات مع الحمولة القصوى- نتائجها تعتمد على الاستعداد والتحفيز.

اعتمادا على عدد العوامل التي تحدد نتيجة الاختبار، يتم التمييز بين الاختبارات غير المتجانسة والمتجانسة. الأول هو الأغلبية.

كقاعدة عامة، يتم تقييم مستوى الاستعداد باستخدام مجموعة من الاختبارات.

ويتم اختيار تعريف الغرض من الاختبار على أساس وجود ثلاثة أصناف (تشغيلية، حالية، مرحلية) وثلاثة مجالات للرقابة (النشاط التنافسي، النشاط التدريبي، مستوى الاستعداد).

أنواع واتجاهات التحكم المعقد في الرياضة

(بحسب م. جوديك، 1988)

أنواع السيطرة	اتجاهات السيطرة
	النشاط التنافسي	أنشطة التدريب	الاستعداد (في ظروف المختبر)
نظموا	قياس وتقييم المؤشرات المختلفة في المسابقات المكتملة للمؤهلات. مرحلة الإعداد، أو في جميع مسابقات المرحلة	بناء وتحليل ديناميكيات خصائص الحمل في مرحلة الإعداد. جمع الأحمال لجميع المؤشرات للمرحلة وتحديد نسبتها	قياس وتقييم المؤشرات والضوابط في ظروف منظمة خصيصاً في نهاية مرحلة الإعداد
حاضِر	قياس وتقييم المؤشرات في المسابقة التي تكمل الدورة المصغرة (أو يتم توفيرها بواسطة التقويم)	بناء وتحليل ديناميكيات خصائص الحمل في دورة صغيرة. جمع الأحمال لجميع المؤشرات لكل دورة دقيقة وتحديد نسبتها	تسجيل وتحليل التغيرات اليومية في جاهزية الرياضيين الناتجة عن الدورات التدريبية المنهجية
التشغيلية	قياس وتقييم الأداء في أي منافسة	قياس وتقييم الخصائص البدنية والفسيولوجية لحمل التمرين، سلسلة من التمارين، جلسة تدريبية	قياس وتحليل المؤشرات التي تعكس بشكل معلوماتي التغير في حالة الرياضيين أثناء الأداء أو بعد فترة قصيرة من أداء التمرين أو بعد الدرس

توحيد إجراءات القياس يحدد دقة نتائج المراقبة. يتم تحقيق ذلك من خلال التأكد من أن الروتين اليومي عشية الاختبار، والإحماء، وفناني الأداء، ونظام الاختبار وظروفه، وفترات الراحة والنظام الحركي أثناء الاختبار يجب أن يظل دون تغيير.

موثوقية وغنية بالمعلومات للاختبار. موثوقية الاختبار هي درجة توافق النتائج عند تكرار الاختبار لنفس الأشخاص في نفس الظروف. إن أبسط طريقة لتحديد الموثوقية هي حساب معامل الارتباط الزوجي لنتائج الاختبار الأول والثاني. تعتبر موثوقية الاختبار مقبولة عندماص ³ 0.70.

إن المعلوماتية (صلاحية) الاختبار هي خاصية للاختبار بحيث يعكس بشكل كامل جوهر العملية قيد الدراسة. يمكن تحديد محتوى المعلومات للاختبار بشكل منطقي وتجريبي. الجوهر طريقة منطقيةيتكون من مقارنة منطقية (نوعية) لخصائص المعيار والاختبار. الطريقة التجريبية هي التنفيذ تحليل الارتباطالمعيار ونتائج الاختبار.

ويمكن استخدام المعايير التالية: 1. تؤدي إلى ممارسة تنافسية. 2. أهم عناصر التمرين التنافسي. 3. نتائج الاختبار التي تم إثبات محتواها المعلوماتي. 4. مجموع نقاط المفحوص عند أداء مجموعة من الاختبارات.

عند استخدامه كمعيار للمؤهلات الرياضية، قارن متوسط ​​قيم المؤشرات بين الرياضيين من مختلف المؤهلات (استخدمر -اختبار الطالب). إذا كانت الاختلافات موثوقة، فإن الاختبار مفيد.

وبالإضافة إلى الوثوقية ومحتوى المعلومات، تتميز الاختبارات أيضًا بالثبات والتكافؤ والاتساق.

الاستقرار هو نوع من الموثوقية في حالة التخفيف الكبير في وقت الاختبار وإعادة الاختبار. يشير الثبات العالي للاختبار إلى ثبات الجودة التي يتم اختبارها.

معادلة الاختبار هي الدرجة التي تتطابق بها نتيجة اختبار معين مع نتائج اختبارات أخرى عند دراسة نفس العلامة (على سبيل المثال، عمليات السحب والضغط، والوقوف الطويل والقفزات العالية).

اتساق الاختبار هو استقلال نتائج الاختبار عن الصفات الشخصية للباحث. حتى عند التنفيذ دراسات مفيدةيمكن لأي شخص تحفيز المواضيع بشكل أفضل، وهو ما يحدد مقدار الاتساق.

التقييم التربوي هو المرحلة النهائية من إجراءات الاختبار. ويتكون من: 1. اختيار مقياس لتحويل نتائج الاختبار إلى نقاط. 2. تحويل النتائج إلى نقاط. 3. مقارنة الإنجازات بالمعايير واستخراج الدرجة النهائية.

يمكن ترتيب النتائج ببساطة، لكن هذا ليس عادلاً دائمًا. لذلك، تحتاج إلى استخدام موازين خاصة. يمكن أن يكون هناك الكثير منهم. تعتبر أربعة مقاييس رئيسية: النسبي (أ)، التقدمي (ب)، التراجعي (ج)،س على شكل (السيني) (د).

يعتمد اختيار مقياس التصنيف على المنطقة التي يجب تحفيز نمو النتائج فيها.

في الممارسة العملية، يتم استخدام المقاييس التالية: المعياري، المئوي، GCOLIFKa.

يعتمد المقياس القياسي على المقياس النسبي. سمي المقياس القياسي بهذا الاسم لأن مقياسه كذلك الانحراف المعياري (س ). عند بناء هذا المقياس، يتم استخدام القانون التوزيع الطبيعيقائلا أن كل شيء القيم الممكنةيتم تضمين الخصائص في الفاصل الزمني (قاعدة ثلاثة سيجما لعامة السكان: ). في هذه الحالة، عادة ما يتم تمييز مناطق التقييم التالية (مستويات ظهور الخاصية المدروسة):

لكن هذا المقياس لا يسمح لك بالعطاء تقييم دقيقالظواهر.

الأكثر شيوعًا هو مقياس T، حيث T هي النتيجة بالنقاط، وهي النتيجةأنا - المشارك هو نتيجة المجموعة،س - الانحراف المعياري. هذا المقياس أكثر عدالة من التصنيف البسيط.

المقياس المئوي (النسبة المئوية). يتضمن إنشائها العملية التالية - يحصل كل موضوع على عدد من النقاط مقابل نتيجته مثل النسبة المئوية لخصومه الذين يتقدم عليهم. هذا المقياس هو الأنسب لتقييم مجموعات كبيرة من الناس. احسب عدد النتائج التي تتناسب مع نسبة مئوية واحدة (نسبة مئوية) أو كم نسبة مئوية لكل شخص. يشبه هذا المقياس ظاهريًا المقياس السيني - وتحدث أكبر التغييرات في منتصف النطاق.

يستخدم مقياس GCOLIFK لتقييم نتائج الاختبار لنفس الرياضي في فترات مختلفة من الدورة أو مرحلة التدريب:ن = (أفضل نتيجة– النتيجة المقدرة / أفضل نتيجة – أسوأ نتيجة) × 100 (نقطة). في هذه الحالة، لا تعتبر نتيجة الاختبار قيمة مجردة، ولكن فيما يتعلق بأفضل النتائج وأسوأها.

تقييم مجموعة من الاختبارات. يمكن القيام به باستخدام تحليل الانحدار. معادلة مثل Y = أ +ب 1 × 1 + ب 2 × 2 +…+ ب ن × ن يتيح لك تحديد النتيجة في التمرين التنافسي (U) بناءً على نتائج الاختبار (× 1، × 2، ...). ولكن يجب أن نضع في اعتبارنا أن الاختبارات يجب أن تكون غير متكافئة. يمكن تحديد أهمية (وزن) الاختبار بثلاث طرق. 1. تقييم الخبراء- ل اختبار مهميتم تقديم عامل الضرب. 2. يتم تعيين الاحتمالات على أساس تحليل العوامل. 3. يمكن أن يكون المقياس الكمي لوزن الاختبار هو معامل الارتباط الزوجي مع النتيجة في تمرين تنافسي. هذه هي طرق الحصول على تقييم "مرجح" للاختبار.

الخيار الثاني لتقييم التحكم المعقد هو بناء "ملف تعريف" للرياضي - أي تمثيل رسومي لنتائج التقييم في اختبارات البطارية الفردية. ويبين الرسم البياني بوضوح نقاط القوة والضعف في الاستعداد.

جداول النقاط. فيهم الحد الأقصى للكميةتعطى نقطة (1000-1200) لنتيجة تتجاوز الرقم القياسي العالمي، وتقدر نتيجة المبتدئ بـ 100 نقطة. التالي يأتي أحد المقاييس الرئيسية. الاختيار شخصي بحت. من الصعب المقارنة أنواع مختلفةرياضة لكن هذه المقاييس ضرورية لتحديد مسار المنافسات الجماعية ونتائجها، وليس مستوى تطور سمة معينة.

وبالتالي، فإن التحكم الميكانيكي الحيوي (من وجهة نظر المترولوجية) يتكون من عدة مراحل.

تحديد الغرض من الاختبار على أساس وجود ثلاثة أصناف (تشغيلية، حالية، مرحلية) وثلاثة مجالات للرقابة (النشاط التنافسي، النشاط التدريبي، مستوى الاستعداد).

أنا. اختيار الاختبار (الاختبارات) - تحديد موثوقيته ومحتوى المعلومات وكذلك الاستقرار والتكافؤ والاتساق بناءً على دراسة الأدبيات العلمية والمنهجية أو باستخدام طرق الإحصاء الرياضي. تعريف إجراءات الاختبار. اختيار المعدات. تحديد خطأ القياس المنهجي.

ثانيا. الاختبار (القياس) – تسجيل العمليات الميكانيكية الحيوية أثناء النشاط الحركي باستخدام طرق مفيدة. مكافحة الأخطاء العشوائية.

ثالثا. معالجة نتائج الاختبار باستخدام طرق الإحصاء الرياضي المناسبة، اعتماداً على ما تم قياسه (معلمات أو متغيرات). تحديد الأخطاء ومكافحتها.

رابعا. عرض نتائج البحث في شكل نص أو جدول أو رسوم بيانية.

V. اختيار مقياس لتقييم نتائج الاختبار (التناسبي، التدريجي، التراجعي،س - على شكل، مقياس T، مئوي، GCOLIFKA، وما إلى ذلك).

سادسا. تقييم نتائج الاختبار.

الأدب.

1. جوديك م.أ. علم القياس الرياضي: كتاب مدرسي لمؤسسة التمويل الدولية. – م: الثقافة البدنية والرياضة، 1988. ص10-44.

2. 2. ورشة عمل حول الميكانيكا الحيوية: دليل لمعهد الفيزياء. عبادة / تحت العام إد. دكتوراه. هم. كوزلوفا. – م: الثقافة البدنية والرياضة، 1980. – ص65-75.

3. أوتكين في.أ. الميكانيكا الحيوية للتمارين البدنية: بروك. دليل كليات التربية الرياضية . – م: التربية، 1989. – ص33-56.

أتمتة التحكم الميكانيكي الحيوي

يمكن إجراء التحكم الميكانيكي الحيوي بطرق مختلفة، وأبسط شيء هو مراقبة نتائج الملاحظات وتسجيلها. ولكن في الوقت نفسه، سيتم تفويت الكثير ولن يتمكن أحد من ضمان دقة النتائج التي تم الحصول عليها.

الأمر الأكثر فائدة، على الرغم من أنه أكثر تعقيدًا، هو التحكم الآلي. يمكننا القول أن صيغة لينين "من التأمل الحي إلى التفكير المجرد ومنه إلى الممارسة" قد اكتسبت معنى جديدا في أيامنا هذه. اليوم، لا يمكن تصور عملية "التأمل الحي"، ومراقبة موضوع الدراسة دون استخدام معدات القياس.

تشمل جميع أنظمة القياس في الميكانيكا الحيوية أجهزة استشعار للخصائص الميكانيكية الحيوية مع مكبرات الصوت والمحولات وقناة اتصال وجهاز تسجيل. في السنوات الأخيرة، تم استخدام أجهزة التخزين والحوسبة بشكل متزايد، مما أدى إلى توسيع قدرات المعلم بشكل كبير. لزيادة دقة التحكم الميكانيكي الحيوي، يتم استخدام أحدث الابتكارات الهندسية: القياس الراديوي، والليزر، والموجات فوق الصوتية، والأشعة تحت الحمراء، والنشاط الإشعاعي، والتلفزيون، ومسجلات الفيديو، وتكنولوجيا الكمبيوتر.

أجهزة الاستشعار الميكانيكية الحيوية

المستشعر هو الرابط الأول لنظام القياس. تستشعر المستشعرات مباشرة التغيرات في المؤشر المقاس ويتم تثبيتها إما على جسم الإنسان أو خارجه.

يجب أن يكون المستشعر المتصل بالشخص الحد الأدنى من الوزن والأبعاد، وقوة ميكانيكية عالية، وسهولة التركيب، وفي الوقت نفسه يجب ألا يقيد الحركة أو يسبب أي إزعاج. يتم وضع ما يلي على جسم الإنسان: علامات المفاصل (الشكل 35، 36)، أقطاب تخطيط كهربية العضل (انظر الشكل 3)، أجهزة استشعار زاوية المفصل (يُطلق عليها غالبًا اسم قياس الزوايا (من الكلمات gonios - زاوية، متريو - قياس) بالإضافة إلى قياس زوايا المفاصل، تُستخدم أجهزة استشعار قياس الزوايا لقياس الحركات الزاوية في المعدات الرياضية، على سبيل المثال، زاوية دوران المجذاف في المجداف) والتسارع (الشكل 37).

ولكن لوحظ منذ فترة طويلة أن دقة التحكم الميكانيكي الحيوي تكون أعلى إذا لم تكن حركات الشخص مقيدة بأي شيء. ولذلك يحاولون وضع أجهزة استشعار ميكانيكية حيوية على المعدات الرياضية بحيث لا تختلف الظروف التي تتم فيها المراقبة عن الظروف الطبيعية للتدريب والمنافسة.

أصبحت المنصات الديناميكية شائعة. يتم تثبيتها سرًا في قطاع القفز أو الرمي، تحت غطاء مضمار الجري، ومنصة الجمباز، والملعب، وما إلى ذلك. تتيح لك منصات الدينامو الأكثر تقدمًا قياس جميع مكونات القوة الثلاثة (الرأسي واثنان أفقيان) و، بالإضافة إلى ذلك، فإن لحظة الالتواء عند نقطة تطبيق القوة، ولا تعتمد نتيجة القياس على النقطة التي يتم تطبيق القوة عليها.

العناصر الحساسة في منصة التصوير الديناميكي هي أجهزة استشعار كهرضغطية (مماثلة لتلك الموجودة في جهاز تسجيل كهربائي صغير) أو أجهزة استشعار قوة أقل هشاشة - أجهزة قياس الضغط (خلايا الإجهاد) (حول تصميم أجهزة الاستشعار الميكانيكية الحيوية وحول الظواهر الفيزيائية، الكامنة وراء تصميمها، يمكن قراءتها في كتاب: Ducks N. V. L. القياسات في الرياضة (مقدمة إلى القياس الرياضي.— م.، 1978.—-س. 103-120؛ Minenkov B.V. تقنية ومنهجية البحث في قياس الضغط في علم الأحياء والطب - م.، 1976).

أرز. 37. "الهيكل الخارجي" - نظام لربط أجهزة استشعار قياس الزوايا (1) ومقياس التسارع (2) بجسم الإنسان ؛ من الممكن ضبط الهيكل الخارجي على أطوال أجزاء الذراع والساق (وفقًا لـ A. N. Laputin)

تُستخدم مقاييس الإجهاد لقياس القوة في العديد من الألعاب الرياضية. في الجمباز، يتم لصقها على العارضة، والقضبان المتوازية، والخواتم، ومقابض الحصان، وما إلى ذلك. وفي رفع الأثقال، يتم لصقها على الحديد. في رياضة الرماية والبياتلون - على الزناد والسهم والمؤخرة. في التجديف - على مخروط المجذاف أو المجذاف (بين المقبض والمجداف)، وعلى مسند القدمين وعلى العلبة. في ركوب الدراجات والتزلج السريع والتزلج، يتم تعديل تصميم الدواسة والتزلج والتزلج وعمود التزلج بشكل طفيف لقياس القوة، ولا تؤثر هذه التغييرات بأي شكل من الأشكال على التقنية الطبيعية للحركة. في ألعاب القوى، يتم استخدام النعال القابلة للشد، والتي يتم وضعها في الأحذية الرياضية. ومن المثير للاهتمام أن الأحذية الرياضية ظهرت بنعال داخلية قابلة للشد وجهاز كمبيوتر مصغر يقوم تلقائيًا بحساب وتيرة وقوة التنافر ويشير إلى الشخص المتدرب إذا كانت قوة التنافر وتردد الخطوة أعلى أو أقل من المستوى الأمثل.

تُستخدم مقاييس الانفعال ليس فقط لقياس القوة، ولكن أيضًا لقياس التسارع، وكذلك لتسجيل اهتزازات الجسم (الشكل 38). في هذه الحالة، يتم لصق مقاييس الضغط على قضيب عمودي يربط بين مراكز المناطق السفلية والعلوية لمنصة الثبات. يُظهر مخطط الاستقرار مدى قدرة الشخص على الحفاظ على استقرار الجسم، وهو عامل مهم في الإنجازات في الجمباز والألعاب البهلوانية والتجديف والتزلج على الجليد، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يعد تصوير الاستقرار مفيدًا في علاج الأشخاص الذين يعانون من ضعف القدرة على الحفاظ على التوازن عندما اختبار حالة الجهاز العصبي ( على سبيل المثال، قبل المنافسة).

مثل أجهزة قياس الضغط، لا تقوم أجهزة الاستشعار الكهروضوئية بتشويه الحركات الطبيعية التيار الكهربائييحدث تحت تأثير الضوء. يتم استخدامها لقياس سرعة المشي والجري. العداء (وكذلك المتزلج، المتزلج، وما إلى ذلك) أثناء التحرك يقاطع أشعة الضوء التي تسقط على الخلايا الكهروضوئية (الشكل 39). نظرًا لأن كل زوج من أجهزة optocoupler (مصدر الضوء - الخلية الكهروضوئية) يقع على مسافة معينة (S) من الزوج التالي، ويتم قياس الوقت (Dt) لتغطية هذه المسافة، فمن السهل حساب متوسط ​​السرعة عبر مقطع المسافة هذا:

إذا كان مصدر الضوء (على سبيل المثال، الليزر) ينتج شعاعًا ضيقًا، فيمكن قياس مدة وطول كل خطوة. هذه المعلومات مفيدة في تدريب العدائين ولاعبي القفز والحواجز.

القياس عن بعد وطرق تسجيل الخصائص الميكانيكية الحيوية

من أجل استخدام المعلومات من أجهزة الاستشعار الميكانيكية الحيوية، يجب أن يتم إرسالها عبر قناة القياس عن بعد وتسجيلها.

مصطلح "القياس عن بعد"، المكون من الكلمات اليونانية tele - Far وmetron - قياس، يعني "القياس عن بعد". يمكن نقل المعلومات حول نتائج القياس عبر الأسلاك والراديو والأشعة الضوئية والأشعة تحت الحمراء (الحرارية).

القياس عن بعد السلكي بسيط ومقاوم للتداخل. عيبه الرئيسي هو عدم القدرة على نقل الإشارات عبر الأسلاك من أجهزة الاستشعار الموضوعة على جسم الشخص المتحرك. ولذلك، ينبغي استخدام القياس السلكي عن بعد مع منصة التصوير الديناميكي أو المعدات الرياضية المثبتة بشكل دائم والمجهزة بأجهزة استشعار ميكانيكية حيوية.

دعونا نعطي مثالا. لتسجيل الرسم الديناميكي للمتزلج على الماء (الشكل 40)، تحتاج إلى لصق مقاييس الضغط على العمود الرأسي المثبت في مؤخرة القارب. نهاية حبل الراية متصلة بأعلى الحامل، والطرف الآخر يحمل المتزلج. وفي هذه الحالة، يُنصح بنقل الإشارة الكهربائية من أجهزة قياس الضغط إلى جهاز التسجيل (الموجود أيضًا على القارب) عبر الأسلاك.

القياس الراديوي هو أحد فروع الهندسة الراديوية التي توفر البث اللاسلكي للمعلومات حول نتائج القياس.

يتيح القياس الراديوي عن بعد مراقبة المهارات الفنية والتكتيكية للشخص في الظروف الطبيعية للنشاط الحركي. للقيام بذلك، يجب أن تحمل أجهزة استشعار ميكانيكية حيوية وجهاز إرسال مصغر لنظام القياس الراديوي. يظهر في الشكل مثال على تسجيل القياس الراديوي للمعلومات الميكانيكية الحيوية. 41. تم الحصول على مخططات كهربية العضل الموضحة عليها في ساحة ألعاب القوى، حيث تم وضع هوائي الاستقبال لنظام القياس الراديوي تحت جهاز المشي.

أرز. 41. تسجيل القياسات الراديوية لمخططات كهربية العضل لدى شخص يركض:

1 - الألوية الكبرى. 2 - خط مستقيم للفخذ. 3 - الاتساع الجانبي ؟ 4 - العضلة ذات الرأسين الفخذية. 5 - الظنبوب الأمامي م. 6 - المعدة م. 7 - سوليوس م. فقس مائل واحد - عمل أدنى؛ الفقس المائل المزدوج - التغلب على العمل (بحسب آي إم كوزلوف)

سؤال لضبط النفس في المعرفة

ما هي خيارات القياس عن بعد التي يمكن استخدامها لتسجيل قوة التنافر من الدعم:

أ) في التزلج الريفي على الثلج؛

ب) الوثب الطويل.

ج) في الجمباز الإيقاعي؟

يتم تسجيل الإشارات الكهربائية التي تحتوي على معلومات حول نتائج التحكم الميكانيكي الحيوي بواسطة مسجلات ومؤشرات بتصميمات مختلفة. عند تسجيل نتائج القياس، تبقى الوثيقة (رسم بياني على الورق، تسجيل مغناطيسي، صورة فوتوغرافية، وما إلى ذلك). على عكس التسجيل، تتكون الإشارة من إدراك المعلومات الواردة بصريًا أو سمعيًا.

تساعد المسجلات في معرفة كيفية تغير واحد أو أكثر من المؤشرات المقاسة بمرور الوقت (انظر الشكل 40، 41). ولكن هناك أيضًا مسجلات ذات إحداثيتين ترسم رسمًا بيانيًا لاعتماد مؤشر على آخر. يعطون المعلم ميزات إضافية. لذلك، في الشكل. 42 هناك اعتمادات مرسومة تلقائيًا للقوة المطبقة على المجذاف على المستوى الأفقي؛ الكثير من حركة المجذاف. المنطقة محدودة بهذا. منحنى يتناسب مع حجم العمل الميكانيكي الخارجي.

مهمة ضبط النفس وترسيخ المعرفة إخضاع العبارة الأخيرة للتحليل النقدي وإثبات صحتها أو مغالطتها.

لقد كان لتسجيل الصور منذ فترة طويلة فائدة عملية كبيرة في التربية البدنية والرياضة.

المسابقات الرياضية هي مشهد مثير. في الألعاب الرياضية مثل الجمباز والتزلج على الجليد، يعتمد نجاح الرياضي بشكل مباشر على جمال الحركات وتعبيرها. في الرياضات الأخرى، تكون الصورة الخارجية للحركات، على الرغم من أنها ثانوية، أيضًا جدًا مهملأن قوة وسرعة ودقة الإجراءات الحركية تعتمد عليها. نعم وفي الحياة اليوميةالقدرة على التحرك بشكل جميل أمر مهم.

يتم تسجيل حركيات الحركات بالطرق البصرية، والتي تم تحسينها بشكل مستمر منذ عام 1839، عندما كان فرانسوا أراجو في اجتماع الأكاديمية الفرنسيةذكرت العلوم اكتشاف التصوير الفوتوغرافي ("الرسم بالضوء"). بالفعل في عام 1882، قام E. J. Marey بتثبيت قرص دوار بفتحات أمام عدسة الكاميرا وحصل لأول مرة على عدة أوضاع لشخص متحرك ("مخطط زمني") على لوحة فوتوغرافية واحدة.

ابتكار آخر، أطلق عليه فيما بعد التصوير الدوري بواسطة N. A. Bernstein، يتألف من تسجيل صورة تخطيطية فقط للجسم. ولهذا الغرض، يتم تثبيت مصابيح كهربائية مصغرة أو عاكسات ضوئية على رأس الشخص ومفاصله أو في نقاط معينة على المعدات الرياضية (انظر الشكل 35، 36). في هذه الحالة، يتم تسجيل سلسلة من النقاط المضيئة ("cyclogram") على لوحة التصوير الفوتوغرافي. من خلال ربط النقاط المتعلقة بأي مفصل، نحصل على مسار هذا المفصل (الشكل 43).

أرز. 42. تسجيل رسومي (باستخدام مسجل) أو إشارة (على مؤشر أشعة الكاثود) للعلاقة بين القوة المطبقة على مقبض المجذاف والحركة الأفقية للمجداف في دورتي تجديف؛ وفيما يلي قارب مجهز بمعدات القياس:

1 - جهاز الحوسبة ومؤشر شعاع الإلكترون؛ 2 - مستشعر الحركة الزاوي للمجذاف ؛ 3 - مقياس الضغط (حسب A. P. Tkachuk)

مع تحسن معدات القياس، تم إتقان التصوير المجسم، مما جعل من الممكن الحصول على صورة ثلاثية الأبعاد، والتصوير عالي السرعة، مما جعل من الممكن تسجيل العمليات السريعة (الشكل 44).

يتم توضيح مجموعة متنوعة من طرق القياس البصري بوضوح في الشكل 1. 45. من الكلمات المكتوبة في الشكل يمكن استنتاج أسماء معظم الطرق المعروفة لتسجيل الصورة الخارجية للحركات. على سبيل المثال، تصوير دورة الفيديو المستوية منخفضة السرعة هو تسجيل علامات على جسم الإنسان بكاميرا فيديو واحدة بمعدل إطار عادي.

أرز. 44. فيلم كرة التنس وهي ترتد عن الملعب. ومن خلال التصوير بسرعة عالية (4000 إطار في الثانية)، يمكنك رؤية كيف يتغير شكل الكرة (حسب رأي هاي)

يرجى ملاحظة أن تكنولوجيا الفيديو الحديثة تحل تدريجياً محل طرق قياس الأفلام والصور الفوتوغرافية. بفضل تسجيل الفيديو، أصبح من الممكن إجراء تحليل شامل وموضوعي للتكنولوجيا والتكتيكات. إنها أيضًا أداة تعليمية قوية. يمنحك جهاز VCR الفرصة للنظر إلى نفسك من الخارج. ولكن "أن ترى مرة واحدة خير من أن تسمع سبع مرات". المشاهدة المتكررة للقطات الفيديو، وتجميد الإطار؛ يتيح لك التشغيل البطيء اكتشاف الأخطاء وتحديد طرق إزالتها. وأخيرًا، يعد تسجيل الفيديو أكثر متانة من تسجيل الأفلام. ومع كل هذه المزايا، فإن مسجلات الفيديو الملونة الحديثة (على سبيل المثال، "إلكترونيات VM-12") رخيصة نسبيًا ومتاحة على نطاق واسع.

التحكم البيوميكانيكي والكمبيوتر

تعتبر المراقبة الميكانيكية الحيوية مهمة ضرورية ولكنها تتطلب عمالة كثيفة. وهذا هو السبب الرئيسي لعدم تطبيقه في كل مدرسة وفريق رياضي.

في الشكل. 46 يُظهر بشكل تخطيطي 10 أوضاع لرجل يركض وزن جسمه 70 كجم. تم الحصول على هذه الرسوم البيانية نتيجة للتصوير الدوري المستوي. يتم وضع الإحداثيات الرأسية والأفقية للمفاصل الستة ومركز كتلة الرأس وطرف القدم في الجدول 9.

البيانات المقدمة كافية لحساب السرعات والتسارعات لأجزاء الجسم الرئيسية، وتحديد إحداثيات المركز العام للكتلة في كل وضعية، وإنشاء الرسوم البيانية الحركية ( الرسوم البيانية الحركيةمن المعتاد استدعاء الرسوم البيانية التي توضح كيفية تغير الإحداثيات والسرعات والتسارع لأجزاء الجسم بمرور الوقت).

أرز. 46. ​​​​صورة دائرية سينمائية لشخص يركض (بحسب D. D. Donskoy، L. S. Zaitseva)

التكليف بالعمل المستقل

إجراء جميع الحسابات والإنشاءات المدرجة.

بعد أن أكملت هذه المهمة، أصبحت مقتنعًا بأن تعقيد التحكم الميكانيكي الحيوي مرتفع جدًا بالفعل. لكن تجميع الجدول 9 استغرق أيضًا الكثير من الوقت. تخيل الآن أنك تلقيت جميع المعلومات الضرورية دون بذل أي جهد، مباشرة بعد انتهاء الشخص الذي تتم دراسته من التمرين. أليس صحيحا أن هذا هو بالفعل في عالم الخيال العلمي؟ ومع ذلك، أصبحت هذه الفرصة الرائعة اليوم حقيقية، وقد حدث هذا بفضل إنجازات تكنولوجيا الحوسبة الإلكترونية.

يرتبط إنشاء أجهزة الكمبيوتر، التي يقارن الأكاديمي N. N. Moiseev بغزو النار، المرحلة الأكثر أهميةالثورة العلمية والتكنولوجية في القرن العشرين. "تحسين أعضاء العمل والحواس على مدى آلاف السنين لدى الإنسان حتى منتصف القرن العشرين. واحتفظ لدماغه بوظيفة حلقة وسيطة بينهما.

ولكن مع المستوى الحديث لتطور العلوم والتكنولوجيا، أصبح العبء العقلي للإنسان... هائلاً، وأحيانًا منهكًا ولا يطاق. إن مواصلة تطوير البشرية يتطلب "الاكتمال" النظام الطبيعيالتحكم - الدماغ البشري... من هذه الحاجة ولدت تكنولوجيا الحوسبة الإلكترونية" (اقتباس (مع الاختصارات) مأخوذ من كتاب آي إم فيجنبيرج "الدماغ والنفس والصحة" (م ، 1972. - ص 32)) .

ملحوظة. يحتوي البسط على إحداثيات أفقية، والمقام يحتوي على إحداثيات رأسية للعلامات، انظر

كما تعلمون، تنقسم أجهزة الكمبيوتر إلى عالمية ومتخصصة. تتيح أجهزة الكمبيوتر المركزية (بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر الشخصية) حل العديد من مشكلات التحكم الميكانيكي الحيوي. مشتمل:

- الحسابات والأعمال الرسومية المشابهة لما قمت به أثناء إكمال المهمة على ص. 75 وأكثر تعقيدا؛

— اختبار الصفات الحركية.

- تحديد الخيارات المثلى للتكنولوجيا والتكتيكات من خلال الرياضيات و نمذجة المحاكاةعلى جهاز كمبيوتر (انظر الشكل 23، 24)؛

- مراقبة فعالية المعدات والتكتيكات.

نوضح الأخير من خلال تلك الموضحة في الشكل. 47 نتيجة للتحكم الديناميكي في تناسق وضعية الشخص أثناء وقوفه. لا يتيح لك هذا التحكم تقديم توصيات صحية فحسب، بل إنه ضروري أيضًا عند تصميم الأحذية الرياضية بشكل فردي. تظهر الصورة أن إصبعي القدم اليسرى لا يتفاعلان مع الدعامة. لذلك، يجب وضع دعامة لمشط القدم تحت هذه الأصابع.

حتى هذه الأمثلة القليلة تعطي فكرة عن كيفية استخدام تكنولوجيا الكمبيوتر في التحكم البيوميكانيكي في توسيع قدرات المعلم. ليس من قبيل الصدفة أن تسمى القدرة على استخدام الكمبيوتر بالمحو الأمي الثاني.