Dette kaldes en måleskala i biomekanik. Biomekanisk kontrol

Funktionen af det menneskelige bevægeapparat er baseret på mekanikkens principper. For at studere menneskelige biomekaniske systemer bruges data fra biofysik, fysiologi, matematik osv. Det er kendt, at mennesket som et biomekanisk system adlyder fysikkens og mekanikkens love.

Når man studerer bevægelser i biomekanik, bruges data fra antropometri, anatomi, nerve og fysiologi. muskelsystemer og etc.; Muskuloskeletale systemets biomekanik omfatter dets funktionelle (dynamiske) anatomi mv.

Ris. 16.1. Afvigelser fra den fysiologiske norm for spinal krumning: a - flad ryg, b - overdreven lordose, V- rund (bøjet) tilbage, G - normal kropsholdning, d - funktionel skoliose, e - patologisk skoliose

Formålet med biomekanisk forskning er skabelse af sportsudstyr og -udstyr (cykler, både, årer, sportssko og meget mere), udvikling af bevægelsesteknikker i en bestemt sport, samt forebyggelse og behandling af skader mv.

Asymmetri af siderne af kroppen og lemmerne, forskellen i omkredsen af segmenterne af en lem sammenlignet med den anden, i leddenes volumen, ændringer i rygsøjlens fysiologiske kurver og andre afvigelser fra normen skal bemærkes. og taget i betragtning i processen med biomekanisk kontrol (fig. 16.1).

Aksen af det normale underekstremitet løber fra anterosuperior iliac spine gennem midten af knæskallen og den anden tå (fig. 16.2). Overekstremitetens lange akse går gennem midten af humerushovedet, radiushovedet og ulnahovedet (fig. 16.3).

Ris. 16.2. Passage af underekstremitetens akse:

1 - normal akse af underekstremiteterne, 2 - lemmets akse passerer medialt fra knæskallen, 3 - lemmets akse passerer uden for knæskallen

Ris. 16.3. Passage af overekstremitetens akse:

7 - normal akse af overekstremiteterne, 2 - afvigelse af underarmens akse udad, 3 - afvigelse af underarmens akse indad

Længden af underekstremiteten måles i en liggende stilling: Lemmerne er placeret strengt symmetrisk, og to symmetriske punkter er valgt på hver af dem (fig. 16.4). Det højeste punkt kan være den anterosuperior bækkenryg eller spidsen af den større trochanter. Det laveste punkt kan være den nederste ende af den indre eller ydre ankel (se fig. 16.4).

Ris. 16.4. Måling af længden af underekstremiteten (a), måling af længden af låret (b), måling af længden af underbenet (V)

Ris. 16.5. Måling af længden af den øvre lem (a), måling af længden af skulderen (b), måling af længden af underarmen (V)

Længden af overekstremiteten måles på samme måde. Det øverste punkt er slutningen af den acromiale proces af scapula eller den større tuberkel af humerus, det nederste punkt er styloidprocessen af radius eller til enden af den tredje finger (fig. 16.5).

For at måle længden af overarmen eller underarmen er det mellemliggende punkt normalt spidsen af olecranon eller radiushovedet.

Efter målinger af det syge lem sammenlignes de opnåede data med måledataene for det raske lem (fig. 16.6).

Ris. 16.6. Korrekt position af en person ved måling af længde

lemmer (a). Sammenligning af lemmerlængder: b- underben,

V- underarme, G - skuldre

Det er nødvendigt at skelne mellem anatomisk (sand) og funktionel forkortelse eller forlængelse af lemmen. Den anatomiske længde (afkortning eller forlængelse) er summen af længden af låret og underbenet for underekstremitet og skulder og underarm for overekstremitet.

I det første tilfælde foretages målingen fra toppen af den større trochanter til mellemrummet i knæleddet og fra sidstnævnte til den ydre (indre) ankel; i det andet tilfælde - fra den større tuberkel af humerus til hovedet af radius og fra sidstnævnte til styloidprocessen af radius (ulna). Disse opsummerende data sammenlignes med de samme data, der opnås ved måling af et sundt lem. Forskellen mellem dem er mængden af anatomisk afkortning (fig. 16.7).

Funktionel forkortelse eller forlængelse af lemmet bestemmes af den ovennævnte måling af dets individuelle segmenter, men det øvre punkt for underekstremiteterne er den forreste øvre iliacale rygsøjle, og for den øvre lem - slutningen af den acromiale proces af scapula . Funktionel afkortning afhænger normalt af tilstedeværelsen af kontrakturer eller ankylose af led i en ond position, knoglekrumninger, dislokationer osv.

Funktionel afkortning kan måles i stående stilling (se fig. 16.7, b). Det er lig med afstanden fra plantaroverfladen af foden af det syge lem til gulvet, når det hviler på et sundt lem (se fig. 16.7, b).

Der kan være en væsentlig forskel mellem anatomisk og funktionel forkortelse. Så for eksempel kan længden af låret og underbenet på den syge og raske side være den samme, og alligevel ved tilstedeværelse af fleksionskontraktur i knæ- eller hofteled, dislokation, ankylose af hofteleddet i den adducerede stilling , funktionel afkortning kan nå 10-15 cm eller mere (fig. 16.8).

Bestemmelse af bevægelsesområde i led(16,9). Graden og typen af bevægelse af et normalt led afhænger af artikulærfladernes form, ledbåndenes begrænsende virkning og musklernes funktion.

Der er aktive og passive bevægelsesbegrænsninger i leddene. Det normale bevægeudslag i forskellige led er kendt (fig. 16.10, se s. 454-455). Men til praktiske formål kan meget vigtigere data opnås ved at sammenligne bevægelser i leddene på den syge side og den raske.

Bevægelser i sagittalplanet kaldes fleksion og ekstension (flexio et extensio), i forhold til hånden er det sædvanligt at sige palmar og dorsal flexion, i forhold til foden - dorsal og plantar fleksion.

Bevægelser i frontalplanet kaldes adduktion (adductio) og abduktion (abductio). I forhold til håndleddet er det sædvanligt at sige radial adduktion og ulnar abduktion; Indadgående bevægelse i calcaneocuboid leddet er adduktion, udadgående bevægelse er abduktion. Bevægelser omkring den langsgående akse kaldes rotation (rotatio) intern og ekstern. I forhold til underarmen (fig. 16.11) er det sædvanligt at kalde ekstern rotation - supination (supinatio), og intern rotation - pronation (pronatio), ligesom fodens afvigelse i subtalarleddet fra aksen for det nedre. lem indad kaldes normalt supination, og udad - pronation (se fig. 16.15).

Ris. 16.7. Sammenligning af længden af underekstremiteterne (a). Måling af funktionel afkortning af underekstremiteterne i stående stilling (b)

Ris. 16.8. Typer af afkortning:

a - absolut afkortning af underekstremiteterne (i tilfælde af en forskudt fraktur), b - relativ afkortning (i tilfælde af hofteluksation), V- tilsyneladende afkortning (med fleksionskontraktur af knæleddet)

Ris. 16.9. Bestemmelse af bevægelsesområde i led:

1 - måling af bevægelsesområdet i skulderleddet (a - måling af abduktionsvinklen, b - måling af bøjningsvinkel); 2 - måling af mobilitet i albueleddet, 3 - måling af håndens adduktionsvinkel, 4 - måling af mobilitet i hofteleddet, 5 - måling af mobilitet i hofteleddet med fleksionskontraktur, 6 - måling af mængden af abduktion af hoften, 7 - måling af fleksionsvinklen i knæleddet, 8 - fods mobilitetsmåling

Bevægelser i leddene kan udføres af patienten aktivt eller ved hjælp af en forsker (passivt). Bevægelsesområdet måles vha goniometer, hvis grene er sat langs aksen af lemmersegmenterne, og vinkelmålerens akse - langs leddenes bevægelsesakse (se fig.

16.9).

Ris. 16.11. Undersøgelse af rotationsbevægelser i skulderleddet: a - udadrotation, b - indadrotation

Ris. 16.10. Bevægelsesområde i led: a - øvre lemmer,

b - nedre lemmer

Begrænsning af passiv mobilitet i et led kaldes kontrakturer. Begrænsning af aktiv mobilitet er ikke en kontraktur, men en tilstand forbundet med smertefulde fornemmelser, lammelse eller muskelparese.

Fuldstændig ubevægelighed i et led kaldes ankylose. Der skelnes mellem knogleankylose, hvor de artikulære knoglers ledender er smeltet sammen af knoglesubstans, og fibrøs ankylose, hvor fusionen består af fibrøst væv. I sidstnævnte tilfælde er ubetydelige bevægelser, næppe mærkbare for øjet, mulige.

For at bestemme volumenet af lemmernes rotationsbevægelser anvendes rotatometre (fig. 16.12). Måledata registreres i grader. Grænsen for mulig passiv bevægelse er følelsen af smerte. Volumen af aktive bevægelser afhænger nogle gange i høj grad af tilstanden af det sene-muskulære system, og ikke kun af ændringer i leddet. I disse tilfælde er der en væsentlig forskel mellem rækken af aktive og passive bevægelser.

Bevægelser i albueleddet er mulige inden for følgende grænser: fleksion op til 40-45°, ekstension op til 180°. Pronation-supinationsbevægelser af underarmen i albueleddet bestemmes i positionen vist i fig. 16.13, og muligvis indenfor 180°.

Ris. 16.12. Rotatometer. Bestemmelse af volumen af rotationsbevægelser

Ris. 16.13. Supination (a) og pronation (b) af underarmen

I håndleddet sker bevægelser inden for 70-80° fra dorsalfleksion og 60-70° fra palmarfleksion. Laterale bevægelser af hånden bestemmes også - radial abduktion inden for 20° og ulnar abduktion inden for 30° (se fig. 16.10).

I håndens fingre er ekstension mulig inden for 180°, fleksion i de metacarpophalangeale led er mulig op til en vinkel på 70-60°, i interphalangeale leddene - op til 80-90°. Laterale bevægelser af fingrene er også mulige. Det er især vigtigt at bestemme bortførelsen af den første finger og muligheden for kontakt mellem den første og femte finger.

I hofteleddet er bevægelsesområdet normalt: fleksion op til 120°, ekstension 30-35° (vinkel mellem det vandrette plan og lårets akse), abduktion 40-50°, adduktion 25-30° (vinkel mellem kroppens lodrette akse og lårets akse) (se fig. 16.10, b).

Fysiologiske bevægelser i ankelled og fod forekommer inden for 20-30° fra dorsalfleksion (fodudvidelse) og 30-50° fra plantarfleksion (se fig. 16.9). Adduktion af foden kombineres normalt med supination (indadrotation af foden), abduktion ledsages af pronation (udadrotation af foden).

For nemheds skyld bestemmes fysiologiske bevægelser i rygsøjlen både i grader (hvilket er sværere) og i maksimale bevægelser af forskellige sektioner.

I den cervikale region udføres fleksion normalt indtil hagen rører brystbenet, forlængelse - indtil baghovedet er vandret, sidelæns - indtil det rører aurikel med skulderbælte.

Ris. 16.14. Måling af omkredsen af hovedet (a), skulder (b), bryst (c), underben (d), hofte (e)

I thoraxregionen udføres fleksion og ekstension i mindre omfang. Brysthvirvlerne tager en stor del i de laterale bevægelser af rygsøjlen, rækken af rotationsbevægelser er 80-120°.

I lænderegionen bestemmes det største bevægelsesområde i anteroposterior retning, laterale og rotationsbevægelser er moderate.

Omkredsen af lemmerne (syge og raske) måles på symmetriske steder i en vis afstand fra knogleidentifikationspunkterne: for benet - fra den forreste øvre hoftehvirvelsøjle, større trochanter af lårbenet, artikulært rum i knæleddet, hovedet af fibula; for armene - fra acromionprocessen, skulderens indre epikondyl (fig. 16.14).

Fodmålinger tages både med og uden belastning (fig. 16.15). Foddeformation som følge af statisk insufficiens består af a) pronation af bagfoden og kompenserende relativ supination af forfoden; b) bøjning mod bagsiden af forfoden i forhold til bagfoden, som er etableret i en plantarfleksionsposition (udfladning af foden); c) abduktion af forfoden (abduktion) i forhold til dens bageste del (fig. 16.16).

Ris. 16.15. Bestemmelse af forfodsabduktion: a - normal fod, b - planovalgus fod. Bestemmelse af bagfodspronation (c)

F.R. Bogdanov anbefaler at måle fodens langsgående bue ved at konstruere en trekant, hvis identifikationspunkter er let tilgængelige for palpation. Disse punkter er: hovedet af den første mellemfodsknogle, calcaneal tuberkel og toppen af den indre malleolus (fig. 16.17). Ved at forbinde disse tre punkter opnås en trekant, hvis basis er afstanden fra hovedet af den første mellemfodsknogle til calcaneal tuberkel. Beregningen er baseret på højden af svangen og vinklerne på den indre ankel og hælknogle. Normalt er svangens højde 55-60 mm, vinklen ved anklen er 95°, og vinklen ved hælbenet er 60°. Med en flad fod: højden af buen er mindre end 55 mm, vinklen ved anklen er 105-120°, vinklen ved hælbenet er 55-50°.

Ris. 16.16. Placering af ankelleddets betingede akse (a): 1 - normal fodstilling; 2 - udadgående afvigelse af foden; 3 - indadgående afvigelse af foden. Normale og patofysiologiske ændringer i foden (fodens kontaktzoner med overfladen er markeret med sort) (b): 1 - normal; 2 - flade fødder; 3 - klumpfod

Ris. 16.17. Fodmål efter F.R. Bogdanov: a - normal fod, b - hulfod, c - flad fod

Ris. 16.18. Måling af hovedvinklerne på fodbuen på et profilrøntgenbillede (diagram)

For at bestemme graden af fladfod anvendes en røntgenundersøgelsesmetode. Beregningen er baseret på at konstruere en trekant, hvis toppunkter er hovedet af mellemfodsknoglen, scaphoideusknoglen og calcaneus tuberkel, og måling af højden af buen og vinklen ved scaphoid-knoglen (fig. 16.18). .

Angulografi- registrering af fleksions- og ekstensionsvinkler i leddene i underekstremiteterne: hofte, knæ og andre med betegnelsen interlink-vinkler (B.C. Gurfinkel og A.Ya. Sysin, 1956). Ifølge angulogramdataene er det muligt at bestemme gang under normale og patologiske tilstande, såvel som før og efter behandling (fig. 16.19). Når behandling (rehabilitering) anvendes, begynder angulografi at nærme sig normal.

Ris. 16.19. Podografi og angulografi:

1. Podografi af benet: PP- højre, PL - venstre. 2.

Vinkler: T - hofte, TIL - knæ, G- ankel 3. Trinfaser: Om. - overførselsperiode, PT- rulle over hælen, Sol- støtte på hele benet, NS- rulle over tåen (ifølge N.A. Shenk, 1975)

Ichnografi- en metode til at registrere spor fra begge ben, når man går, under hensyntagen til trinlængden af hvert ben, foddrejning, trinbredde, trinvinkel (fig. 16.20).

Ved analyse af fodaftryk ved hjælp af fodaftryk, måles trinnets rumlige parametre.

Ændring af iknografimetoden - Podografi- brug af optagelse af elektriske signaler, når foden rører gulvet (fig. 16.21). En svag elektrisk strøm tilføres til et specielt metalliseret spor og en metalkontakt på skoene, når sådanne sko berører overfladen, lukkes et kredsløb, og der passeres en strøm, som registreres på en enhed (for eksempel på et oscilloskop) . Ved at placere kontakter på bestemte steder på sålen er det muligt at registrere faserne af overførsel af lemmen, placere hælen på støtten, rulle over hele foden, løfte hælen osv.

Forskellige musklers deltagelse i gennemførelsen af en motorisk handling studeres igennem elektromyografi, altså ved forskning elektrisk aktivitet muskler. Til dette formål påføres abduktorelektroder på den menneskelige hud over den tilsvarende muskel. Multikanalelektromyografer registrerer samtidig den elektriske aktivitet af flere muskler.

Ris. 16.20. Fodaftryk (øverste billede):

a - normal fod, b - klumpfod, V - flad fod, G - hul fod. Ichnografi af fødderne under gang (nederste billede): a - trinbredde, b - trinlængde, V - trin vinkel

Ris. 16.21. Undergrammer og knævinkler for patient A.

Sen genopretningsperiode for polio. Lammelse af venstre ben. jeg- i de første dage efter brug af en låsfri enhed; II- efter 3 uger: a - i enheden, b - uden apperet (ifølge N.A. Shenk, 1975)

EMG registreres fra musklerne i symmetriske segmenter af lemmerne eller symmetriske halvdele af torsoen eller fra antagonistmuskler. Den resulterende EMG vurderes ved højden af svingningerne, deres frekvens pr. tidsenhed og hele optagelsen som helhed. Træning har vist sig at øge musklernes elektriske aktivitet (fig. 16.22). Dette er især mærkbart under træning (brug af gang, løb, terapeutiske øvelser og andre midler) efter en skade.

Ris. 16.22. Elektromyogrammer:

1 - efter træning, 2 - efter genoprettende massage og iltbehandling, 3 - efter kryoterapi

Ris. 16.23. Måling af spinal fleksibilitet

Måling af spinal fleksibilitet. Fleksibilitet er evnen til at udføre bevægelser med en stor amplitude. Målet for fleksibilitet er det maksimale bevægelsesområde. Der er aktiv og passiv fleksibilitet. Den aktive test udføres af forsøgspersonen selv, den passive test udføres under påvirkning af en ekstern kraft. Fleksibilitet afhænger af leddenes tilstand, elasticitet (strækbarhed) af ledbånd, muskler, alder, temperatur miljø, biorytmer, tidspunkt på dagen osv.

Typisk bestemmes fleksibiliteten af en persons evne til at læne sig frem, mens han står på en simpel enhed (fig. 16.23). Den bevægelige bjælke, markeret i centimeter, viser niveauet af fleksibilitet.

Rachiocampsis kan forekomme i tre planer: a) frontal (lateral krumning - skoliose); b) sagittal (rund ryg, pukkel - kyfose); c) vandret (vertebral rotation - torsion).

Skoliose er en sygdom i det skelet- og neuromuskulære system i rygsøjlen, som forårsager en progressiv lateral krumning af sidstnævnte med torsion, en ændring i formen af de kileformede hvirvler, med udvikling af ribbensdeformiteter og dannelse af kystpukler , anterior og posterior, øget lumbal lordose, thorax kyfose og udvikling af kompensatoriske krumningsbuer (fig. 16.24).

Kroppens generelle tyngdepunkt spiller vigtig rolle når man løser forskellige spørgsmål om bevægelsesmekanik. Kroppens balance og stabilitet bestemmes af tyngdekraftens position.

Ris. 16.24. Tegn på normal kropsholdning (a).

Bestemmelse af spinal krumning (b). Typer af skoliose:

1 - højrehåndet, 2 - venstrehåndet, 3 - S-formet

Samlet støtteareal - området indesluttet mellem ekstreme punkter støtteflader, med andre ord arealet af støttefladerne og arealet af mellemrummet mellem dem (fig. 16.25). Størrelsen af støtteområdet til forskellige kropsstillinger varierer meget.

Ris. 16.25. Projektion af GCT på det vandrette plan: - hofteleddets tværgående akse, 2 - tværgående akse af knæleddet, 3 - tværgående akse af ankelleddet

I forhold til den menneskelige krop skelnes der mellem to typer ligevægt: stabil og ustabil. Stabil balance er, når kroppens tyngdepunkt er placeret under støtteområdet, og ustabil balance er, når kroppens tyngdepunkt er placeret over støtteområdet.

V. Brauns og O. Fischer bestemte placeringen af kroppens centrale tyngdekraft og tyngdepunkterne for dens individuelle dele. Det blev afsløret, at CG af hovedet ligger bagtil på sella turcica med ca. 7 mm; Kroppens tyngdepunkt er foran den øverste kant af den første lændehvirvel (C). Langs kroppens akse er dens CG adskilt fra kranieenden med ca. 3/6 af længden og fra den kaudale ende med 2/5 af længden (se fig. 2.9). Kroppens CG deler den lige linje mellem de tværgående akser, der går gennem skulder- og hofteleddet i et forhold på ca. 4:5. Ifølge Fisher har det isolerede lår, underben, skulder og underarm et CG på stedet, hvorfra segmenterne til de proksimale og distale ender af disse led er cirka 4:5. Håndens tyngdepunkt med let bøjede fingre er placeret 1 cm proksimalt i forhold til hovedet af den tredje mellemhåndsknogle.

Ved at kende positionen af CG for hver af de to dele af kroppen, der artikulerer med hinanden (skulder og underarm, lår og underben osv.), er det ikke svært at bestemme placeringen af deres fælles tyngdepunkt (se Fig. 2.9). Den er placeret på en lige linje, der forbinder CG af hvert af leddene, og deler denne lige linje i et forhold omvendt proportionalt med deres masser. Ved at transformere to-leddet systemer er det muligt at bestemme positionen af kroppens centrale tyngdekraft.

For at bestemme GCT såvel som for at bestemme dens bane, V.M. Abalakov foreslog en enhed (fig. 16.26).

Ris. 16.26. Enhed V.M. Abalakova for at bestemme placeringen af centralvarmecentret menneskelige legeme ifølge tegningen fra filmen

Kroppens stabilitet bestemmes af støtteområdets størrelse, højden af kroppens centrale center og placeringen af lodret, sænket fra det centrale center, inde i støtteområdet (se fig. 16.25). Hvordan større område støtte og jo lavere kroppens centrale tyngdepunkt er placeret, jo større stabilitet har kroppen.

For at bestemme massecentret for J.L. Parks (1959) foreslog en dissektionsmetode, der gjorde det muligt at bestemme midten af hvert segment, massen og positionen af massecentret (fig. 16.27).

Ris. 16.27.- Placering af tyngdepunktet for torsodelen

(linje langs midten af kroppen) (efter J.L Parks, 1959).

Procenten angiver placeringen af snittets tyngdepunkt ift

til dens anteroposteriore diameter

For at studere støtteområdet smøres fodens plantaroverflade ind med maling, hvortil patienten står på en flad overflade dækket med et tyndt lag maling og derefter forsigtigt flyttes over på et ark rent papir . Ud fra føddernes aftryk kan man bedømme fodbuen og arten af fordelingen af belastningen på foden (se fig. 16.20). Fingeraftryksmetoden bruges til at bestemme træk og karakter af gangart (se fig. 16.20).

Ganganalyse baseret på mærket efterladt på papiret udføres ved at måle trinvinklen (vinklen dannet af bevægelseslinjen og fodens akse), trinbredden (afstanden mellem udskrifterne på kanten af hælen på hælen) samme fod (fig. 16.28).

Ris. 16.28. Analyse af gang og løb baseret på fodaftryk

godt positur skaber optimale betingelser for aktivitet indre organer, hjælper med at forbedre ydeevnen og har selvfølgelig en fantastisk æstetisk værdi. Karakteristika for typerne af stilling kan gives baseret på resultaterne af goniometri af rygsøjlen (fig. 16.29) og visuelt.

Ris. 16.29. Goniometri af rygsøjlen.

Lordosobrachial-liozometer (a). Billy-Kirchhofer-enhed (b). P.I Belousova (v). G- diagram til måling af dybden af cervikal (a) og lumbal (b) kurve

Goniometri- en metode til registrering af relative bevægelser af kropsdele: elektriske variable modstande (potentiometre) eller inklinometre (på et hængsel eller med tilbagetrækkelige kæber eller disk) bruges som sensorer for vinkelbevægelser i led. Det mest udbredte er V.A.-kompas-goniometeret. Gamburtseva.

Ved hjælp af den goniometriske metode udføres let en omfattende måling af krumning og bevægelser af rygsøjlen, bækkenhældningsvinkler, bevægelsesområde for lemmernes led, deformation af lemmerne osv.

Arten af ændringen i tid af benets ledvinkler i et plan tæt på sagittalen er vist i fig. 16.30.

Cyklografi- en metode til registrering af menneskelige bevægelser. I cyklografi er successive positurer af en bevægende person (eller et af hans lemmer) optaget på den samme fotografiske film. For at gøre dette tager den undersøgte et jakkesæt på af sort, ikke-skinnende stof. Små elektriske pærer er fastgjort til de tilsvarende led og nogle andre punkter på kroppen. Motivets bevægelse efterlader et præg på den fotografiske film. I dette tilfælde svarer hver lysende pære på filmen til sin egen lysbane i form af en linje.

Ris. 16.30. Goniogrammer, dynamogrammer, bevægelse af punktet for påføring af resulterende kræfter på foden og den tidsmæssige struktur af trinnet, når du løber. Tempo - 149 skridt i minuttet, skridtlængde 1,21 m, løbehastighed 10,8 km/t.

Betegnelserne er de samme som i fig. 15.22 (ifølge V.A. Bogdanov, V.S. Gurfinkel, 1976)

For at bestemme bevægelseshastigheden af individuelle dele af kroppen placeres en roterende skive med et eller flere huller foran kameraet. Spinning med ensartet hastighed foran kameralinsen opdeler disken lysbanerne for pærerne i bestemte punkter med indbyrdes afstand med lige tidsintervaller.

Behandling af cyklogrammet ved hjælp af metoden fra N.A. Bernstein, kan man i detaljer analysere menneskekroppens bevægelser og dens individuelle forbindelser i rum og tid. Dette gør det ikke kun muligt at identificere de faktiske og relative bevægelser af kroppen og dens individuelle punkter (segmenter), men også at bestemme hastighederne og accelerationerne af disse bevægelser både langs de langsgående og lodrette komponenter.

Cyklogrammer giver dig mulighed for at se den holistiske rumlige bevægelse af en krop som følge af tilføjelse vinkelbevægelser af mange kropsdele i forhold til hinanden.

I fig. 16.31 og fig. 16.32 viser cyklogrammer af en gående og løbende person.

Stabilografi. Grundlæggende er modstandskraft en persons evne til at rumme generelt center masse, så dens fremspring på den vandrette sektion af støtten falder på det område, der er begrænset af fødderne. At opretholde en lodret holdning er den muskulære koordinering af kroppens cykliske bevægelser. I dette tilfælde svinger kroppen, og området beskrevet af GCM kan overstige støttens areal. Når "stabilitet"-testen udføres, tages stabilogrammet i 30 s, mens forsøgspersonen bliver bedt om at stå på platformen og forsøge selvstændigt at opretholde en lodret kropsposition (først 30 s med åbne øjne og derefter 30 s med lukkede øjne ). I fig. 16.33 viser statokinesigrammer.

Analyse af statokinesigrammer (SKG) leveres i henhold til følgende karakteristika.

1. Matematisk forventning koordinater GCT (GCM) baseret på den matematiske forventning om positionen af trykcentret M x ±σ x, Му, hver koordinat med sin egen standardafvigelse.

2. Kurvens længde (længden af GCM'ens bane) – L, (m, mm).

3.SKG areal – S, (m2, mm2).

4. Rejsetid - t,(Med).

5. Hastighed (gennemsnitlig bevægelseshastighed for den centrale bevægelsesenhed) (m/s, mm/s).

6. Afvigelsesradius for det centrale tyngdepunkt (OCM) - R,(Mmm).

7. MSD radius - (m, mm).

8. GCT-afvigelse, D x, D y(Mmm).

9. Asymmetrikoefficient

Ris. 16.31. Vigtigste resultater af menneskelig gangcyklografi

(ifølge N.A. Bernstein et al., 1940).

a - cyklogram af to dobbelttrin (set til højre), tiden mellem punkterne er 1/90 s. Linjerne viser kropsdelenes positioner ved karakteristiske ændringsmomenter i støttereaktioner

Ris. 16.31, b - diagram over placeringen af de vigtigste ændringsmomenter i støttereaktioner på den midlertidige struktur af gang. Udråbstegn for bogstavbetegnelser overført fra Fig. A, markeret med spidserne af "dit" ben

Ris. 16.31, V - inertikræfter (ordinater), der virker i højre bens led, når de går (handlingsretningerne falder betinget sammen med accelerationsretningerne i tyngdepunkterne af leddene). Tre kurver i toppen (top til bund): lodrette komponenter af kræfter i låret, underbenet og foden, beregnet ud fra det givne cyklogram. To kurver nedenfor (top til bund): langsgående komponenter af kræfter i underben og fod, opnået i et andet eksperiment. Bogstaverne angiver kræfternes vigtigste yderpunkter og bogstavet P minimumsværdier er angivet, og indekset ved n gentager betegnelsen for maksimum før dette minimum, h- bag og v- skub fremad af benet (maksimal jordreaktionskraft), T- lodret moment (minimum støttereaktion), z-maksimum og k- minimal acceleration af kroppens tyngdepunkt. Numeriske indekser nær bogstaverne markerer betegnelserne for bølger ved ekstreme punkter (kontinuerlige lodrette linjer), og stiplede indekser nær bogstaverne angiver meget variable hjælpeekstrempunkter.

Fig. 16.32. Cyklogrammer af menneskelig løb (ifølge N.A. Bershtein et al., 1940).

a - cyklogram over et dobbelttrin i sportsløb (se til højre), tiden mellem skub er 1/187 s. linjerne viser positionerne af kropsleddene ved de vigtigste yderpunkter af inertikræfter

Ris. 16.32, f- inertikræfter (ordinater), der virker i benforbindelserne i dette eksperiment (handlingsretningerne falder betinget sammen med accelerationsretningerne V tyngdepunkter for leddene). Fra top til bund - de lodrette og langsgående komponenter af kræfter i låret, under - lignende kraftkomponenter i underbenet, helt nederst - i foden. Notationssystemet er det samme som i fig. 16.31

Ris. 16.33. Statokinesigrammer af patienten med åbne og lukkede øjne med Rombergs test

Ud over analysen af statokinesigrammer (SKG) er det muligt at opnå histogrammer, der karakteriserer den statistiske fordeling af GCM-afvigelsesværdier i begge retninger og spektralanalyse af individets kropsvibrationer. Histogrambehandling og spektralanalyse udføres ved hjælp af metoder studeret i grundforløbet i medicinsk og biologisk fysik.

Til forskning vestibulært apparat udføre specielle koordinationstest og test med rotation: rotation i Barany stolen, Romberg test mv.

Orientering i rummet, såvel som kropsstabilitet, afhænger i høj grad af tilstanden af den vestibulære analysator. Dette er især vigtigt i nogle komplekse typer sport (akrobatik, gymnastik, trampolin, dykning, kunstskøjteløb osv.).

Rombergs test. Test for at bestemme ændringer i proprioception. Romberg-testen udføres i fire tilstande (fig. 16.34) med et gradvist fald i støtteområdet. I alle tilfælde løftes motivets hænder fremad, fingrene spredes og øjnene lukkes. Stopuret registrerer den tid, det tager at holde balancen i 15 sekunder. Samtidig registreres alle ændringer - svajning af kroppen, rysten på hænder eller øjenlåg (tremor).

Ris. 16.34. Bestemmelse af balance i statiske stillinger

Yarotsky test. Testen giver dig mulighed for at bestemme følsomhedstærsklen for den vestibulære analysator. Testen udføres i stående stilling med lukkede øjne, mens atleten på kommando begynder at dreje hovedet i et hurtigt tempo. Tidspunktet for hovedrotation, indtil atleten mister balancen, registreres. For raske mennesker er tiden til at opretholde balancen i gennemsnit 28 sekunder, for trænede atleter er det 90 sekunder eller mere, især for dem der dyrker akrobatik, gymnastik, dykning mv.

Tremorografi. Tremor er hyperkinesis, manifesteret af ufrivillige, stereotype, rytmiske oscillerende bevægelser af hele kroppen eller dens bestanddele. Rystelser registreres ved hjælp af en seismisk sensor på en EKG-maskine. En seismisk induktionssensor er placeret på motivets finger. Mekaniske vibrationer(tremor) af hånden og fingeren, omdannet til elektriske signaler, forstærkes og optages på et elektrokardiografbånd (fig. 16.35). Optagelsen foregår inden for 5-10 sekunder. Derefter analyseres formen af den resulterende kurve med hensyn til amplitude og frekvens. Med træthed og spænding øges amplituden og frekvensen af tremor. Forbedret kondition er normalt ledsaget af et fald i størrelsen af tremor, samt et fald eller forsvinden af smerte.

Ris. 16.35. Tremorogrammer: a - før træning, b - efter træning

Aktografi- det er en undersøgelse motorisk aktivitet person under søvn. Optagelse af aktogrammer udføres på en elektrokymograf, hvor der som modtagende del anvendes et 1,5 m langt cykelkammer, hvor trykket er 15-20 mm Hg. Kunst. Kammeret er forbundet med Mareys kapsel med et gummirør. Blækskrivere registrerer aktogrammet på papir. Ved analyse af aktogrammer tages der hensyn til varigheden af at falde i søvn, varigheden af en tilstand af fuldstændig hvile, den samlede søvntid og andre komponenter. Jo højere din hvilescore, jo bedre søvn.

Ved træthed (overanstrengelse), neuroser, smerter og andre tilstande opstår der søvnforstyrrelser (fig. 16.36).

Ris. 16.36. Aktogrammer: a - under træthed, b - efter at have taget en iltcocktail og en speciel genoprettende massage med aeroionisering

Nomogrammer findes til at bestemme kroppens overflade baseret på målinger af kropslængde og vægt (fig. 16.37). Kropsoverfladen er et stort set integrerende tegn på fysisk udvikling, der har en høj korrelation med mange vigtige funktionelle systemer legeme.

Beregning af kropsoverfladeareal (S) ifølge Dubos: S = 167,2 , Hvor M- kropsvægt i kg; D- kropslængde i centimeter.

Forholdet mellem massen og overfladearealet af barnets krop, afhængigt af alder, er angivet i tabel. 16.1.

Bestemmelse af tykkelsen af hud-fedtfolder hos børn og unge. Måling efter L.S. Trofimenko fremstilles ved hjælp af en Best skydelære med et konstant tryk på 10 g/mm 2 (fig. 16.38). Tykkelsen af folden måles på ti punkter på kroppen: kind, hage, bryst I (langs den forreste aksillære linje i niveau med aksillær fold), bagsiden af skulderen, ryg, bryst II (langs den forreste aksillære linje) i niveau med X-ribben), mave over hoftekammen, lår, skinneben. Tykkelsen af hver fold måles 3 gange, og de resulterende data lægges sammen.

Hos piger stiger kurven for summen af folder mellem 7 og 17 år støt; hos drenge stiger toppen af kurven i alderen 10-12 år, så er der en tendens til, at den falder lidt. Sammenligning af de opnåede værdier med barnets kropsvægt giver os mulighed for at bedømme den foretrukne udvikling af fedtvæv eller muskel- og skeletsystemet.

Ris. 16.37. Nomogram til bestemmelse af kropsoverflade efter højde og kropsvægt (ifølge Du Bois, Boothby, Sandyford)

For nøjagtigt at vurdere menneskelige bevægelser anvendes måleudstyr. Måleinstrumenter skal opfylde kravene til nøjagtighed, stabilitet, stabilitet, isolering af strømførende dele og mekanisk kvalitetsfaktor.

Alle målesystemer inkluderer biosensorer mekaniske egenskaber med forstærkere og omformere, kommunikationskanaler og en optageenhed (lagring og gengivelse).

Fig.2. Diagram over sammensætningen af målesystemet.

Sensor– det første led i målesystemet, opfatter ændringer i indikatoren. Fastgjort på eller uden for den menneskelige krop.

Sensoren, der er fastgjort til den menneskelige krop, skal have minimal vægt og ikke begrænse bevægelse. Det er for eksempel ledmarkører, elektromyografiske elektroder, ledvinkel- eller accelerationssensorer. Sensorer er også placeret på udstyr, udstyr, overflader, som øvelsen udføres på

Forstærker præget af gevinst.

Information fra sensorer overføres via telemetri kanal.

Registrer oplysninger du kan (registreringsresultat – graf, magnetbånd):

a) indikatorer (termiske, lette, kemiske);

b) målere (mekaniske, elektroniske osv.);

c) optagere (pen, inkjet, termisk);

d) oscilloskoper (loop og elektronisk).

Strain dynamometri metode(designet af A.B. Abalakov) giver dig mulighed for at registrere og måle indsatsen udviklet af en atlet, når han udfører forskellige fysiske øvelser. Atleten udøver en mekanisk effekt på udstyret og belægningen, som som følge heraf deformeres. Mængden af deformation kan registreres ved hjælp af strain gauges limet til det elastiske element.

Der anvendes tråd-, folie- og halvlederstrain gauges. For at måle kraftens tre komponenter limes de på tre indbyrdes vinkelrette planer. Et oscilloskop bruges som måle- og registreringsenhed. Den mest almindelige dynamografiske platform er til tre-komponent registrering af referencetryk.

Accelerometri metode giver dig mulighed for at registrere accelerationen af bevægelsen af kroppen og dens dele. Den består af accelerationssensorer limet til den menneskelige krop eller til et projektil, forstærkningsudstyr og optageudstyr (oscilloskop eller båndoptager). For at orientere accelerationsvektoren anvendes synkroniseret to- eller treplans videooptagelse.

Elektrogonometri metode designet til at måle størrelsen af ledvinkler under bevægelse af menneskekroppen. Den er designet til at måle mobilitet og ændringer i vinkler over tid.

Goniometeret består af to tynde stænger, hvis ender er forbundet med et hængsel. En elektrisk omformer er fastgjort mellem lamellerne. igennem kablet forbindelse informationen sendes til forstærker, konverter og optager. En registrering af ændringer i vinkler kaldes et goniogram. Optagelse af information fra flere vinkler kaldes polygoniometri.

Tæt på denne metode er angulografi (registrering af fleksions- og ekstensionsvinkler i underekstremiteterne), ichnography og podography (registrering af spor ved gang og løb)

Den radiografiske metode giver dig mulighed for at bestemme det teoretisk tilladte bevægelsesområde ved at beregne det baseret på en røntgenanalyse af leddets struktur.

Elektromyografi metode– metode til registrering og analyse biologisk aktivitet muskler. Giver dig mulighed for at studere aktiviteten af individuelle muskler, varighed af arbejdet og konsistens i muskelarbejde ved at registrere potentielle forskelle. Installationen består af elektroder påført huden over den tilsvarende muskel, en biopotentialforstærker og en optageanordning.

Stabilografi metode bruges til at bestemme udsvinget i kroppens centrale tyngdekraft, når man forsøger at opretholde balancen.

Elektromekanisk speedograf eller foto (laser) elektrisk installation at bestemme hastigheden af enkeltbevægelser.

Den enkleste af dem er elektromekanisk speedograf, bestående af en båndmekanisme med tids- og afstandsmarkører. En fiskeline er fastgjort til dem gennem et hjul med en bremse, hvis anden ende er fastgjort til atletens bælte. Under løb (eller svømning, roning osv.), får træk i linen kontakterne til at lukke, og skribenter markerer tiden (hver 0,02 s) og distancen (hver 1 m) på båndet.

Mere at foretrække i denne forstand er fotoelektronisk installation. Det består af fotoceller, en forstærker og en optageenhed (elektronisk ur, oscilloskop, optager osv.). Fotoelektroniske sensorer er placeret på bestemte punkter på banen (f.eks. hver 3 m for en 30 m løb eller hver 5 m for en 100 m løb); når de krydser rækken af sensorer, ændres deres belysning, og VIU udløses.

DET RUSSISKE FØDERATIONS MINISTERIET FOR SPORT

Afdeling for Unified og IT

SRS nr. 2 om emnet:
"Grundlæggende om biomekanisk kontrol."

Arbejdet blev udført af en elev
II år DO, gruppe 211
Shevtsov Sergey

Volgograd-2013

En person bliver et måleobjekt fra den tidlige barndom. En nyfødts højde, vægt, kropstemperatur, søvnvarighed osv. måles Senere, i skolealderen, indgår viden og færdigheder i antallet af målte variable. Jo ældre personen er, jo bredere cirklen | hans interesser, jo mere talrige og varierede er de indikatorer, der karakteriserer ham. Og jo sværere er det at foretage nøjagtige målinger. Hvordan kan vi for eksempel måle teknisk og taktisk beredskab, skønheden i bevægelser, geometrien af den menneskelige krops masser, styrke, fleksibilitet osv.? Dette diskuteres i dette afsnit.
I den engelsksprogede litteratur om idrætsundervisning er der vedtaget en bredere liste motoriske kvaliteter, herunder evnen til at udføre balanceøvelser, danseøvelser mv.
Måleskalaer og måleenheder
En måleskala er en sekvens af størrelser, der gør det muligt at etablere en overensstemmelse mellem egenskaberne ved de genstande, der undersøges, og tallene. Ved biomekanisk kontrol bruges oftest skalaer for navne, forhold og rækkefølge.
Navneskalaen er den enkleste af alle. I denne skala fungerer tal, bogstaver, ord eller andre symboler som etiketter og tjener til at detektere og skelne de genstande, der undersøges. For eksempel, når man overvåger et fodboldholds taktik, hjælper feltnumre med at identificere hver spiller.
De tal eller ord, der udgør navneskalaen, må udveksles. Og hvis de kan udveksles uden at kompromittere nøjagtigheden af værdien af den målte variabel, så skal denne variabel måles på en navneskala. For eksempel bruges navneskalaen til at bestemme omfanget af udstyr og taktik (dette diskuteres i næste afsnit).
En ordensskala opstår, når tallene, der udgør skalaen, er ordnet efter rangorden, kendskabsintervallerne mellem rækker ikke kan måles nøjagtigt. For eksempel vurderes viden om biomekanik eller færdigheder og evner i idrætstimer på en skala: "dårlig" - "tilfredsstillende" - "god" - "fremragende". Ordreskalaen gør det muligt ikke kun at fastslå kendsgerningen om lighed eller ulighed mellem målte objekter, men også at bestemme karakteren af ulighed i kvalitative begreber: "mere - mindre", "bedre - værre". Men til spørgsmålene: "Hvor meget mere?", "Hvor meget bedre?" - svarrækkefølgeskalaer giver ikke svar.
Ved hjælp af ordensskalaer måler de "kvalitative" indikatorer, der ikke har et strengt kvantitativt mål (viden, evner, kunstnerisk, skønhed og udtryksfuldhed af bevægelser osv.).
Ordensskalaen er uendelig, og der er ikke noget nulniveau i den. Det er forståeligt. Uanset hvor forkert en persons gang eller kropsholdning kan være, kan der altid findes en endnu værre mulighed. Og på den anden side, uanset hvor smukke og udtryksfulde en gymnasts motoriske handlinger er, vil der altid være måder at gøre dem endnu smukkere på.
Relationsskalaen er den mest nøjagtige. I den er tallene ikke kun ordnet efter rangorden, men også adskilt af lige store intervaller - måleenheder." Det særlige ved forholdsskalaen er, at nulpunktets position bestemmes i den.
Forholdsskalaen måler størrelsen og massen af kroppen og dens dele, kroppens position i rummet, hastighed og acceleration, styrke, varighed af tidsintervaller og mange andre biomekaniske egenskaber. Illustrative eksempler på en forholdsskala er: en skala af skalaer, en stopursskala, en speedometerskala.
Forholdsskalaen er mere præcis end ordensskalaen. Det giver dig ikke kun mulighed for at finde ud af, at et måleobjekt (teknik, taktisk mulighed osv.) er bedre eller værre end et andet, men giver også svar på spørgsmålene om, hvor meget bedre og hvor mange gange bedre. Derfor forsøger de i biomekanik at bruge forholdsskalaer og til dette formål registrere biomekaniske egenskaber.

1. podometri - måling af tidsegenskaberne for et trin;
2. goniometri - måling af kinematiske karakteristika af bevægelser i led;
3. dynamometri - registrering af støttereaktioner;
4. elektromyografi - registrering af overflade-EMG;
5. stabilometri - registrering af position og bevægelser af det generelle trykcenter på støtteplanet, når du står.

Elektromyografiske målemetoder
Elektromyografi er en metode til undersøgelse af det neuromuskulære system, baseret på registrering og analyse af bioelektriske potentialer.
Stressresponselektromyografi involverer vurdering af effekten af stressresponset på tværstribede muskler. EMG kan i det væsentlige opfattes som en indirekte måling af muskelspændinger. Det er indirekte i den forstand, at det måler den elektrokemiske aktivitet af de nerver, der innerverer en given tværstribet muskel, snarere end den faktiske spænding, der frembringes af muskelsammentrækning. Aktiviteten af den tværstribede muskel er kommet til at blive betragtet som en indikator for stressreaktionen efter en af de tidlige arbejder E. Jacobson (Edmund Jacobson, 1938), hvori han bemærkede eksistensen af en høj positiv sammenhæng mellem stressaktivering og spændinger i den tværstribede muskel.
Selvom det ikke er ubetinget, har mange forskere konkluderet, at registrering af EMG-aktivitet i frontalregionen kan være en nyttig indikator for generaliseret sympatisk nervesystemaktivitet. En praktisk fordel ved at bruge EMG-registrering af stressreaktionen er dens tilgængelighed til måling af muskelgrupper. De fleste klinikere arbejder med den frontale muskulatur, men muskelgrupperne trapezius (øvre), brachioradialis og sternocleidomastoideus kan også bruges til at måle stress.
Amplituderne af biopotentialer spænder fra 10 μV til flere millivolt. Frekvensområdet for signalerne er fra 1 til 20.000 Hz (der er referencer fra nogle forfattere til tilstedeværelsen af EMG-komponenter med frekvenser i størrelsesordenen hundredvis af kilohertz).
I elektromyografi bruges to typer elektroder i henhold til deres design - overflade (kutan) og nål (subkutan).
Nåleelektroder gør det muligt at registrere aktionspotentialet af en eller nogle få nærliggende muskler. Sådanne elektroder implanteres enten kirurgisk eller indsættes ved hjælp af en hypodermisk nål. I en polygraf bruges overfladeelektroder til at tage EMG, som gør det muligt at måle interferensen (total) EMG. Overfladeelektroder kan opdeles i metal, kapacitive, resistive og RC. Det er mest bekvemt at bruge flade metalelektroder i en polygraf. Det er plader eller skiver lavet af sølv, stål, tin osv. med et areal på omkring 0,2-1 cm2. To sådanne elektroder er fastgjort til huden på det sted, hvor musklen er kontureret, langs fibrenes forløb. For bedre fastgørelse sættes en elastisk manchet på elektroderne. Afstanden mellem elektroderne er 2 cm For at stabilisere afstanden og mere ensartet presse elektroderne mod huden, er de monteret i en plastramme. For at reducere interelektrodemodstanden tørres huden inden påføring af elektroden med alkohol og fugtes med en isotonisk natriumchloridopløsning. For at reducere overgangsmodstanden af huden - elektroden påføres en speciel elektrodepasta på området med hud-elektrodekontakt.
Uanset typen af elektroder er der to metoder til at aflade elektrisk aktivitet - mono og bipolar. I EMG kaldes en ledning monopolær, når den ene elektrode er placeret direkte i nærheden af muskelområdet, der undersøges, og den anden i et område fjernt fra den. Fordelen ved monopolært bly er evnen til at bestemme formen af potentialet for den struktur, der undersøges, og den sande fase af den potentielle afvigelse. Ulempen er, at med stor afstand mellem elektroderne, forstyrrer potentialer fra andre dele af musklen eller endda fra andre muskler optagelsen.
En bipolær ledning er en ledning, hvor begge elektroder er placeret i ret tæt og lige stor afstand fra det muskelområde, der undersøges. Den bipolære ledning registrerer aktivitet fra fjerne potentielle kilder i lille grad, især når den drives af nåleelektroder. Indflydelsen på den potentielle forskel af aktivitet, der kommer fra kilden til begge elektroder, fører til en forvrængning af den potentielle form og manglende evne til at bestemme den sande fase af potentialet. Imidlertid gør den høje grad af lokalitet denne metode at foretrække i klinisk praksis.
Ud over elektroderne, hvis potentialforskel leveres til EMG-forstærkerens indgang, er en overfladejordingselektrode installeret på emnets hud, som er forbundet til den tilsvarende terminal på elektromyografens elektrodepanel. Kredsløbet af denne elektrode kortslutter den kapacitive potentialeforskel mellem patientens krop og jorden og hjælper med at eliminere kapacitive strømme, der er et resultat af virkningen af vekselstrømsfelter.
En moderne elektromyograf er en kompleks enhed bestående af elektroder til måling af muskelbiopotentialer, en forstærkerenhed, et oscilloskop, en EMG-integrator, en analysator, en reproducer, en computerenhed og en enhed til udlæsning af digital og grafisk information.
Den del af elektromyografen, der består af en forstærkerenhed og et oscilloskop, kaldes et myoskop. Myoskopet har fra én til fire forstærkningsenheder uafhængigt af hinanden, hvilket tillader samtidig undersøgelse af fire elektromyografiske signaler.
EMG-integratoren bruges til at behandle informationen i elektromyogrammet. En EMG-analysator er nødvendig for at isolere amplituden af individuelle komponenter i EMG-frekvensspektret til efterfølgende behandling. I moderne elektromyografer behandles den modtagne information ved hjælp af en computer.

Accelerometriske målemetoder
Accelerometre er lineære accelerationssensorer og er som sådan meget brugt til at måle kropshældningsvinkler, inertikræfter, stødbelastninger og vibrationer. De er meget udbredt i transport, medicin, industrielle måle- og kontrolsystemer og inerti-navigationssystemer. Siden 1965 begyndte de at skabe accelerometre baseret på MEMS-teknologi. Reduktionen i størrelse førte til masseproduktion. I øjeblikket producerer industrien mange typer accelerometre med forskellige funktionsprincipper, accelerationsmåleområder og andre funktionelle egenskaber, vægt, dimensioner og priser. Baseret på princippet om drift skelner de følgende typer accelerometre: kapacitive, piezoresistive, piezoelektriske, strain-resistive, termiske, tunnel. Accelerometre af kapacitiv type er de enkleste, mest pålidelige og nemme at implementere, hvorfor de er meget udbredte. Princippet for deres drift er som følger. Når bevægelsen accelererer langs følsomhedsaksen, deformeres den elastiske suspension, som er en bevægelig elektrode, mens den stationære elektrode er placeret på overfladen af substratet. Således ændres afstanden mellem elektroderne, og derfor kapacitansen af kondensatoren dannet af dem.
Ved udvikling og fremstilling af mikromekaniske accelerometre af kapacitiv type er det nødvendigt at overvåge deres egenskaber. Metoder til måling af egenskaber er en integreret del af produkternes produktionscyklus og tjener til omgående at foretage justeringer af enheders design og teknologier på udviklingsstadiet. Dette arbejde foreslår en metode til måling af egenskaberne for mikromekaniske accelerometre af kapacitiv type, som giver måling af accelerationer i området fra 0 til 500 m/s2 med en nøjagtighed på 0,05 m/s2, mens massen af prøverne i huset skal ikke overstige 10 g, og dimensionerne i flyet - 3 cm x 3 cm.
Inden målinger påbegyndes, skal accelerometerprøver monteres i et standard metal-keramisk hus. I dette tilfælde skal kontaktpuderne på prøverne svejses til kontaktpuderne på kroppen ved hjælp af ultralydssvejsning.
Accelerationen af prøven i det etablerede måleområde indstilles ved hjælp af et vibrationsstativ ved at justere amplituden og vibrationsfrekvensen af bordet med den eksperimentelle prøve fast.

Optisk computertopografimetode

Stereofotogrammetri med et imaginært grundlag. Geometrisk model af stereofotografering. Fixpunktskoordinater: X=90, Y=112, Z=-24 mm Vigtig information om den menneskelige krops geometri, funktioner og holdningsforstyrrelser kan fås ved at studere speciel metode computer topografi. Denne moderne og mest nøjagtige metode giver dig mulighed for kvantitativt at bestemme koordinaterne for ethvert anatomisk punkt på kropsoverfladen med høj nøjagtighed. Varigheden af undersøgelsen er 1 - 2 minutter, så denne metode er med succes brugt til masseforskning.

Podografi - registrering af tidspunktet for støtte af individuelle dele af foden under gang for at studere rullefunktionen studeres ved hjælp af specielle sensorer monteret i skosålen.

Stabilogram af skiftevis stående på højre og venstre ben. Stabilografi er en objektiv metode til at registrere positionen og projektionen af det generelle massecenter på støtteplanet - en vigtig parameter for mekanismen til at opretholde en lodret stilling. Normalt registreres migrationsområdet for det fælles massecenter (GCM) i projektionen af det vandrette plan kombineret med fodens omrids

Elektrogonometri
Til at måle ledvinkler bruges instrumenter kaldet goniometre.
Et goniometer er to flade rektangulære plader forbundet i den ene ende på samme akse. Til at måle vinkler ved leddene af kropsdele under bevægelse, anvendes elektrogoniometre, som sikrer omdannelsen af sensorens vinkelbevægelser til proportional elektrisk spænding. For at vurdere fleksibilitetsniveauet er det nødvendigt at måle bevægelsesområdet i leddene.

Dynometri er måling af kræfterne udviklet af en atlet, når han udfører forskellige fysiske øvelser.
Ved hjælp af en dynamometerplatform er det en stiv plade eller ramme understøttet af 4 vejeceller. Atleten står på platformen og ved hjælp af disse sensorer måles den kraft, der udøves på denne platform.
Ved hjælp af hånddynamometre måles styrken af de muskler, der bøjer fingrene, ved hjælp af et dødløftdynamometer, styrken af de muskler, der retter torsoen (“død” styrke) osv.

Test i volleyball
Per definition er en test en måling eller test udført for at bestemme en atlets tilstand eller evne. Testproceduren kræver, at træneren forstår, hvad han vurderer og baseret på hvilke indikatorer, samt med hvilken nøjagtighed de er registreret. Test er et værktøj til at kontrollere rigtigheden af valget og begrundelsen for træningsmetoden.
Vurdering af en volleyballspillers springberedskab.
Dedikeret til at vurdere atleters springevne et stort antal af virker, selvom begrebet "springevne" i sig selv ikke er strengt defineret. Springhøjden måles på forskellige måder. Den første er baseret på flyvetid registreret ved hjælp af en kontaktenhed. Denne tid er delt i halvdelen, forudsat at kroppen flyver opad i første halvdel og nedad i den anden halvdel. Dernæst bestemmes højden af springet ved at erstatte kroppens opadgående flyvetid i formlen: Men når fødderne løftes fra kontaktanordningen, har atleten én stilling (rettede ben og arme foran - øverst ), og ved landing - en anden stilling (knæ bøjet til 150 grader, armene nedad), derfor varede den nedadgående bevægelse længere end den opadgående bevægelse. Og af en eller anden grund, når de beregner, deler de den samlede flyvetid i halvdelen. Dette resulterer i en stor målefejl, som gør det muligt at genkende denne metode som forkert. I den anden metode måles springhøjden ved hjælp af Abalakov-metoden. Udtrækning af et målebånd bundet til atletens bælte, mens han hopper. Ulemperne ved denne metode er indlysende: - højden af forlængelsen af tapefastgørelsespunktet vurderes, og ikke kroppens tyngdepunkt; - hvis atleten ikke springer perfekt op (og det er præcis, hvad der sker i praksis), så hvornår lige høje e spring, mide, og den af de to atleter, der afviger fra lodret retning, vil strække sig mere ud.
En af de mest nøjagtige metoder til at bestemme højden af et hop er dens beregning gennem en kraftimpuls registreret ved hjælp af en strain gauge platform: Ved udførelse af en korrelationsanalyse mellem højden af et hop målt samtidigt med denne metode (standard) og de angivne metoder ovenfor blev der fundet en svag forbindelse - g ikke mere end 0,7. Derfor er pålideligheden af disse målinger ifølge det grundlæggende i testteori utilfredsstillende. Trænere begyndte at give størst præference for den enkleste metode - at røre i et hop med fingre smurt med kridt, stå en. Højden, når du står på tæerne med armen strakt opad, trækkes fra denne højde.
Du kan også bestemme højden af et hop ud fra filmning ved at beregne placeringen af atletens krops centrale tyngdekraft ved hjælp af Varignons sætning i det øjeblik fødderne løfter sig fra støtten og på det højeste punkt af banen. Test ved hjælp af lignende metoder til registrering springhøjder gav os mulighed for at få en række interessante data om springtræning af volleyballspillere. Det er vist statistisk set en signifikant stigning i den gennemsnitlige springhøjde med alderen og med stigende dygtighed hos unge volleyballspillere 35,5 + 5,2 cm (ved 12 år) til 48,3 ± 3,3 cm (ved 17 år) Lignende tendenser blev fundet i værkerne spring blev beregnet På lignende måde blev niveauet af særlig fysisk træning af højt kvalificerede volleyballspillere vurderet. Ved hjælp af optiske metoder blev det fastslået, at ved udførelse af et opadgående spring med 2 - 3 opløbstrin. -klasse volleyballspillere når, ifølge forskellige forfattere, henholdsvis 0,71 ± 004 m (gennemsnitlig højde 1,85 ± o.o5 m) og 0,88 m (0,66 - 1,08)

4. Referencer:

Tutorial

DET RUSSISKE FØDERATIONS MINISTERIET FOR SPORT

Føderale sfor videregående faglig uddannelse.
"Volgograd State Academy of Physical Culture"

Afdeling for Unified og IT

Abstrakt om emnet:
"Kræfter i atleternes bevægelser."

Arbejdet blev udført af en elev
II år DO, gruppe 211
Shevtsov Sergey

Volgograd-2013

PLAN.
1. Kræfternes rolle i menneskelig bevægelse.
2. Arbejds- og skadelig modstand.
3. Driv- og bremsekræfter.
4. Ydre og indre kræfter vedrørende den menneskelige krop og deres manifestationer (svømning).
5. Miljøets handlingskræfter.
6. Inertikræfter i inerti- og ikke-inertielle referencesystemer.
7. Anvendt litteratur.

1. Kræfternes rolle i menneskelig bevægelse.
Alle kræfter påført det menneskelige motorsystem udgør et system af ydre og indre kræfter. Systemet af ydre kræfter viser sig oftere i form af modstand. For at overvinde modstand bruges energien af menneskelig muskelspænding. Der er arbejdende og skadelige modstande. At overvinde arbejdsmodstand efterlades ofte som hovedmålet for atletens bevægelser (for eksempel ved at overvinde vægt er målet med bevægelser med en vægtstang inkluderet). Skadelige modstande absorberer positivt arbejde.
Ydre kræfter bruges af en person som drivkræfter i sine bevægelser. For at udføre det nødvendige arbejde for at overvinde modstandskræfter, kan vægt, elastiske kræfter osv. bruges ydre kræfter er i dette tilfælde "gratis" energikilder, da en person bruger mindre interne muskelenergireserver.
En person overvinder muskelmodstandens kræfter med tilsvarende ydre kræfter og udfører så at sige to dele af arbejdet: a) arbejde rettet mod at overvinde alle modstande (fungerende og skadelige); b) arbejde rettet mod at give acceleration til bevægelige ydre genstande.
I biomekanik er kraften af menneskelig handling kraften af indflydelse på det ydre fysiske miljø, transmitteret gennem kroppens driftspunkter. Arbejdspunkter, i kontakt med eksterne legemer, overfører bevægelse (bevægelsesmængde, såvel som kinetisk momentum) og energi (translations- og rotationsbevægelse) til eksterne legemer.
Bremsekræfterne involveret i modstand kan være alle ydre og indre kræfter, inklusive muskulære. Hvilken af dem vil spille rollen som skadelig modstand afhænger af betingelserne for en bestemt øvelse. Kun reaktive kræfter (støtte- og friktionsreaktionskræfter) kan ikke være drivkræfter; de forbliver altid modstande (både skadelige og fungerende).
Alle kræfter, uanset deres kilde, virker som mekaniske kræfter, der ændrer mekanisk bevægelse. I denne forstand er de i enhed som materielle kræfter: det er muligt at udføre (underlagt passende betingelser) deres tilføjelse, nedbrydning, reduktion og andre operationer.
Menneskelige bevægelser er resultatet af den kombinerede virkning af ydre og indre kræfter. Ydre kræfter, der udtrykker indflydelsen fra det ydre miljø, bestemmer mange træk ved bevægelser. Interne styrker, direkte kontrolleret af en person, sikrer den korrekte udførelse af specificerede bevægelser.
Efterhånden som bevægelserne forbedres, bliver det muligt bedre at udnytte muskelkræfterne. Teknisk beherskelse viser sig i den øgede rolle, ydre og passive indre kræfter spiller som drivkræfter.
Hovedformålene med at forbedre bevægelser og øge deres effektivitet i den mest generelle form er at øge resultatet af accelererende kræfter og reducere effekten af skadelig modstand. Dette er især vigtigt i sport, hvor alle motoriske handlinger er rettet mod at øge tekniske færdigheder og atletisk præstation.
2. Arbejds- og skadelig modstand.
Systemet af ydre kræfter viser sig oftere som modstandskræfter. For at overvinde modstand bruges energien til bevægelse og spænding af menneskelige muskler. Der er arbejdende og skadelige modstande.
At overvinde arbejdsmodstand er ofte hovedopgaven for menneskelige bevægelser (for eksempel er målet om at bevæge sig med en vægtstang at overvinde vægten af en vægtstang).
Skadelige modstande absorberer positivt arbejde; de er i princippet uaftagelige (f.eks. friktionskraften fra ski på sne).
3. Driv- og bremsekræfter.
De kræfter, der påføres dele af den menneskelige krop, der virker dynamisk, fører til forskellige resultater. Afhængigt af hvordan kræfterne er rettet i forhold til hastigheden af et bevægeligt legeme, skelnes de:
- drivkræfter, der falder sammen med hastighedsretningen (passerende) eller danner en spids vinkel med den og kan udføre positivt arbejde;
- bremsekræfter, der er rettet modsat hastighedsretningen (tæller) eller dannes med denne Stump vinkel og kan udføre negativt arbejde;
- afbøjning af kræfter vinkelret på hastighedsretningen og forøgelse af kurvens krumning;
- genskabelse af kræfter, også vinkelret på bevægelsesretningen, men reducerer kurvens krumning.
Begge sidste grupper af kræfter ændrer ikke direkte størrelsen af den tangentielle (tangentielle) hastighed.
Resultatet af deres handling afhænger også af forholdet mellem kræfter, der påføres hvert led i kroppen.
En drivkraft er en kraft, der falder sammen med bevægelsesretningen (følgende) eller danner en spids vinkel med den og samtidig kan udføre positivt arbejde (øge kroppens energi).
Men i virkelige forhold af menneskelige bevægelser, er der altid et medium (luft eller vand), støtte og andre eksterne organer (projektiler, udstyr, partnere, modstandere, etc.) handling. Alle kan have en hæmmende effekt. Desuden er der simpelthen ingen reel bevægelse uden deltagelse af bremsekræfter.
Bremsekraften er rettet modsat bevægelsesretningen (mod) eller danner en stump vinkel med den. Det kan udføre negativt arbejde (reducere kroppens energi).
En del af drivkraften, der er lige stor med bremsekraften, afbalancerer sidstnævnte - dette er balancekraften (Fyp).
Overskuddet af drivkraften over bremsekraften - accelerationskraften (Fac) - forårsager accelerationen af et legeme med masse m ifølge Newtons 2. lov (Fy=ma).
4. Ydre og indre kræfter vedrørende den menneskelige krop og deres manifestationer (svømning).
Ydre kræfter er kræfter, der virker på en krop udefra. Under påvirkning af ydre kræfter begynder et legeme enten at bevæge sig, hvis det var i hvile, eller hastigheden af dets bevægelse eller bevægelsesretningen ændres. Ydre kræfter er i de fleste tilfælde afbalanceret af andre kræfter, og deres indflydelse er usynlig.
Ydre kræfter, der virker på solid, forårsage ændringer i dens form forårsaget af bevægelse af partikler.
Interne kræfter er kræfter, der virker mellem partikler, disse kræfter modstår at ændre form.
En ændring af et legemes form under påvirkning af kraft kaldes deformation, og et legeme, der har gennemgået deformation, kaldes deformeret.
Balancen af indre kræfter fra det øjeblik en ydre kraft påføres forstyrres, kroppens partikler bevæger sig i forhold til hinanden til en sådan tilstand og position, når de indre kræfter, der opstår mellem dem, balancerer ydre kræfter og kroppen bevarer den erhvervede deformation.
Efter fjernelse af den ydre kraft, hvis den ikke har overskredet en vis grænse, vender kroppen tilbage til sin oprindelige form.
Egenskaben ved et legeme, der opretholder erhvervet deformation efter at have fjernet belastningen, kaldes plasticitet, og deformation kaldes plastisk.
Når to kroppe kommer i kontakt, virker de på hinanden og bliver deforme. Der er ingen udeformede kroppe. Ethvert legeme deformeres, når der påføres en lille kraft på det. Størrelsen af indre kræfter karakteriserer styrken af adhæsion af partikler i et givet legeme.
Når et legeme bevæger sig, overvinder det modstandskræfter, hvis størrelse varierer, fra let opbremsning til modstand, der stopper det bevægelige legeme. Modstandskræfter omfatter udover indre kræfter mediets modstand (luft, vand), inertikræfter og friktionskræfter.
Virkningen af en kraft på et legeme, som består i at ændre dette legemes tilstand, er fuldstændig bestemt af følgende tre faktorer: kraftens anvendelsespunkt, kraftens retning og kraftens størrelse.
Kraftpåføringspunktet er punktet på et givet legeme, som kraften direkte virker på og ændrer det givne legemes tilstand.
Kraftretningen forstås som den bevægelsesretning, som kroppen vil modtage under påvirkning af denne kraft. Retningslinjen for en given kraft kaldes denne krafts virkelinje.
At måle størrelsen af en kraft betyder at sammenligne den med en bestemt kraft taget som en enhed. Styrken måles normalt med dynamometre i forskellige designs.
Kraft er en vektormængde, det vil sige, den har ikke kun en numerisk værdi, men også en retning, derfor bestemmes effekten af en kraft på et legeme ikke kun af dets størrelse, men også af dets retning.
Svømning er en lokomotorisk, cyklisk bevægelse i vand. Det forekommer i et miljø, der er usædvanligt for mennesker, og i en vandret position, der er usædvanligt for dem. I dette tilfælde falder kroppens vægt med vægten af det vand, den fortrænger.
Ved muskelarbejde under svømning er statiske kræfter ubetydelige. Samtidig er den dynamiske belastning høj. Dette skyldes vanskeligheden ved at holde balancen i vand, samt at der sker frastødning fra det flydende medium.
Kroppens tyngdekraft, rettet lodret nedad, og vandtrykket, rettet lodret opad, danner et "kraftpar", som resulterer i, at kroppen skal opleve rotationsbevægelser. Ligevægt opnås, når kroppens generelle tyngdepunkt og dets volumencentrum (placeret ovenfor) er på samme lodrette. For at gøre dette forlænges armene foran hovedet.
Vandets høje tæthed og vanskeligheden ved at afvise det, bestemmer den lave bevægelseshastighed. Men med en vandret position af kroppen falder modstandsfladen. Denne stilling er usædvanlig for en person og gør det vanskeligt at koordinere bevægelser.
5. Miljøets handlingskræfter.
En atlet skal ofte overvinde luft- eller vandmodstand. Det miljø, som en person bevæger sig i, har sin effekt på hans krop. Denne handling kan være statisk (flydende kraft) eller dynamisk (træk, normal reaktion bakker op).
Opdriftskraft er et mål for virkningen af et medium på en krop nedsænket i det. Det måles ved vægten af det fortrængte væskevolumen og er rettet opad.
Hvis flydekraften (Q) er større end kroppens tyngdekraft (G), så flyder kroppen op. Hvis et legemes tyngdekraft er større end flydekraften, så synker det.
Træk er den kraft, hvormed et medium forhindrer en krops bevægelse i forhold til den. Mængden af modstand (R x) afhænger af kroppens tværsnitsareal, dets strømlining, mediets fladhed og viskositet samt kroppens relative hastighed:
Rx=SMCxpv2; = MLT -2
hvor SM er arealet af kroppens største tværsnit (midtsektion), C x er modstandskoefficienten, afhængigt af kroppens form (strømlining) og dens orientering i forhold til bevægelsesretningen i mediet, p er densiteten af mediet (vand - 1000 kg/m 3, luft - 1,3 kg/m 3), v er den relative hastighed af mediet og kroppen.
Ved at ændre kroppens tværsnitsareal kan du ændre virkningen af miljøet. Så når en skiløber stiger ned fra et bjerg i en høj stilling, er dette område næsten 3 gange større end i en lav stilling. Det betyder, at luftmodstanden under nedstigning kan ændres næsten 3 gange. Ved at indtage en mere strømlinet position i vandet skal du reducere vandets modstand. Som du ved, med stigende bevægelseshastighed øges modstanden af vand eller luft kraftigt (omtrent proportionalt med kvadratet af hastigheden).
Mediets normale reaktion er den kraft, som mediet udøver på et legeme placeret i en vinkel i forhold til dets bevægelsesretning. Det afhænger af de samme faktorer som træk:
Ry = S M C y pv 2; = MLT -2
hvor Su er normalreaktionskoefficienten for mediet (i flyvning kaldes det løft).
Den normale reaktion af omgivelserne under et slag er rettet vinkelret på trækkraften. C.) miljøets normale reaktion som løftekraft skal tages i betragtning (f.eks. en svømmer, der bevæger sig langs en distance, en skihopper, mens han flyver ind
etc.................

FORSKNINGSMETODER I BIOMEKANIK

Problemstilling og valg af forskningsmetoder. Konceptet med et målesystem (sensorer, transmission, konvertering, registrering af information).

Beregningsmetoder (bestemmelse af koordinater, hastigheder, accelerationer, kræfter, kræftmomenter).

Problemstilling og valg af forskningsmetoder.

Biomekanik som naturvidenskab er i høj grad baseret på eksperimentel undersøgelse de fænomener, der undersøges. I selve undersøgelsen skelnes der mellem tre på hinanden følgende stadier: måling af biomekaniske egenskaber, transformation af måleresultater, biomekanisk analyse og syntese. Brugen af computerteknologi gør det muligt at udføre disse handlinger samtidigt.

For at kvantificere et bestemt fænomen anvendes kun objektive (instrumentelle) forskningsmetoder.

Den specifikke metode vælges ud fra forsøgets problemstilling og betingelser. I biomekanik stilles følgende grundlæggende krav til forskningsmetoden og det udstyr, der understøtter den:

- metoden og udstyret skal sikre opnåelse af et pålideligt resultat, dvs. graden af målenøjagtighed skal svare til formålet med undersøgelsen;

- metoden og udstyret bør ikke påvirke den proces, der undersøges, det vil sige, at de ikke må forvrænge resultaterne og forstyrre testpersonen.

Når man udfører forskning, er det ønskeligt at overholde princippet om objektiv presserende information (V.S. Farfel, 1961), det vil sige, at information om hovedfaktoren i en sportsbevægelse skal modtages enten under udførelsen af bevægelsen eller umiddelbart efter dens afslutning. .

Valget af forskningsmetode er primært bestemt af arten af ændringen i den kontrollerede mængde over tid. På dette grundlag kan biomekaniske egenskaber opdeles i biomekaniske parametre og biomekaniske variable.

Biomekaniske parametre er de karakteristika, hvis værdier ikke ændrer sig under hele måleprocessen (for eksempel kropsmasse, inertimoment og koordinater for centraltyngdekraften i en fast position, projektilvægt). Værdien af parametrene kan være ukendt, men den ændrer sig ikke.

Biomekaniske variabler er karakteristika, hvis værdi ændres under måleprocessen, normalt tilfældigt (kræfter, accelerationer, koordinater osv.).

Krav til nøjagtigheden af målinger i sportens biomekanik er primært bestemt af formålet med og målene for undersøgelsen, samt egenskaberne af selve bevægelsen. Det anses for tilstrækkeligt, hvis målefejlen ikke overstiger ±5 %.

Transformation af måleresultater bruges til at øge nøjagtigheden af de opnåede resultater (statistisk bearbejdning) og til ved beregning at bestemme de biomekaniske egenskaber, der ikke måles direkte.

Beregningsmetoder er baseret på brugen af mekanikkens love (statik og dynamik i et punkt, et legeme, et system af kroppe) samt statistiske data om geometrien af den menneskelige krops masser. Disse data kan præsenteres i form af tabeller, der karakteriserer forholdet mellem massen af individuelle segmenter af den menneskelige krop og dens samlede vægt (vægtkoefficienter); karakteriserer forholdet mellem længden af et segment og afstanden til dets CG (radierne af tyngdepunkterne). Disse data kan også præsenteres i form af regressionskoefficienter (parret og multiple).

Konceptet med et målesystem (sensorer, transmission, konvertering, registrering af information).

I kernen instrumentelle metoder biomekanisk styring ligger i målesystemer. Et typisk målesystemkredsløb består af seks blokke.

1. Måleobjekt.

2. Opfattende enhed.

3. Konverter.

4. Computerenhed.

5. Sendeanordning.

6. Indikator (optager).

Føleanordning eller sensor. Dens hovedformål er opfattelsen af fysiske mængder. Følgende sensorer bruges oftest i sportsforskning.

Fotodioder (eller fotoceller). De bruges til at måle tidsintervaller. Deres inputværdi er belysning, udgangsværdien er jævnstrøm. Fotodioder er følsomme i området fra 0 til 500 Hz og har en fejl på 1-3 %, hvilket ikke er nok til særligt præcise målinger.

Rheostatiske sensorer (potentiometre). Bruges til at måle lineære og vinkelmæssige bevægelser, kan bruges til at måle kræfter. Potentiometerets inputværdi er vinkelbevægelsen, outputværdien er ændringen i modstand. Den har en relativt lille fejl og høj følsomhed.

Strain gauges. Bruges til at måle kræfter. Brugen af strain gauges gør det muligt at omdanne ethvert sportsudstyr til et middel til at studere bevægelse. Virkningen af strain gauges er baseret på det samme fysiske princip, som med rheostatsensorer - en ændring i ledernes geometriske dimensioner forårsager en ændring i sensorens elektriske modstand. R = rl/q – modstand er direkte proportional med lederens resistivitet og længde og omvendt proportional med dens tværsnitsareal. Ændringer i længde og tværsnitsareal inden for materialets elastiske grænser er proportionale med virkningskraften. Indgangsværdien af strain gauges er forskydning, udgangsværdien er ændring i modstand. Fordelene ved disse sensorer omfatter: lille målefejl, modstand mod vibrationer. Ulemperne er lav følsomhed og behovet for omhyggelig limning. Den mest signifikante fejl for strain gauges er temperaturfejlen.

Accelerometre er designet til at måle accelerationer. De lineære accelerationer af punkter i den menneskelige krop ændrer sig ret betydeligt (for eksempel når man svinger og slår en bold - fra 200 til -1000 m/s 2). Derfor, for at opnå maksimal målenøjagtighed, vælges accelerometre i henhold til deres egenskaber for at måle meget specifikke klasser af bevægelser.

Brugen af accelerometre er begrænset af, at sensoren ikke måler kroppens acceleration, men resultatet af den lineære acceleration og tyngdeaccelerationen. For at bestemme den ønskede acceleration skal du kende sensorens orientering i forhold til lodret på hvert tidspunkt, det vil sige, at målingen skal ledsages af stereofilm. Men når man lærer slående bevægelser, er dette ikke nødvendigt.

Elektroder - nål og hud - er designet til at fjerne biopotentialer fra arbejdende muskler.

Konvertere (også kendt som sensor strømforsyninger og forstærkere) kan være meget forskellige - fra hjemmelavede enheder til standard multi-kanal. Giver dig mulighed for at forstærke signaler fra sensorer til et niveau, der er tilstrækkeligt til at bruge en optageenhed.

Computerenheden sammenligner signalet med en standard (kalibreringssignal) og sender resultatet via ledning eller ved hjælp af radiotelemetri til en indikator eller optageenhed.

I nogle tilfælde inkluderer målesystemet ikke en computerenhed, og materialerne analyseres separat ved hjælp af semi-automatiske dekodere eller endda manuelt. I sådanne tilfælde er der ingen grund til at tale om overholdelse af princippet om hasteinformation.

Optagere (f.eks. en elektrokardiograf), skriveoscilloskoper og udskrivningsudstyr kan bruges til at optage data. De har deres egne fordele og ulemper. Ved optagelse af hurtige processer kan optagere således have for meget inerti. Lysstråleoscilloskoper har ikke denne ulempe, men behandlingen af filmen tager meget tid, og der er fare for at beskadige filmen under behandlingen (og det er ikke så nemt at få en sådan film). Rekord lavet ultraviolet stråle UV-behandling på fotografisk papir er ikke nødvendig, men selve optagelsen kan ikke forstørres til dekryptering.

Eksperimentelle metoder til bestemmelse af biomekaniske parametre (optiske og optoelektroniske, mekanoelektriske, målinger af tidsintervaller, komplekse).

Til registrering af biomekaniske parametre anvendes metoder lånt fra mange vidensområder. Det er praktisk at opdele disse metoder i optiske, optoelektroniske, mekanoelektriske og komplekse.

Optiske metoder til registrering af bevægelser. Afhængigt af forskningsmålene kan følgende bruges:

1. Regelmæssig fotografering for at bestemme strukturen af en positur.
2. Multieksponeringsfotografering - for at få information om bevægelser i skydeplanet. Når du bruger disse typer fotografering, producerer tre synkroniserede enheder et billede af et objekt i tre planer.
3. Cyklografisk (strobe) fotografering. Dette gøres gennem en lukker eller ved hjælp af pulserende markører, samt lyskilder. Giver dig mulighed for at opnå en færdiglavet pålidelig måling af bevægelse.
4. Stereostrobofotorafi. Dens fordel er den dokumenterede nøjagtighed ved at lokalisere punkter i en ramme langs tre koordinater på på hinanden følgende tidspunkter i tid, hvor intervallerne mellem disse er indstillet af en elektronisk snarere end en mekanisk enhed.
5. Filmoptagelse er et offentligt tilgængeligt informativt pædagogisk og biomekanisk metode bevægelsesstudier i idræt. Afhængigt af filmfremføringshastigheden er udstyret opdelt i standard (24 fps), "tidsforstørrelsesglas" (op til 300 fps) og specielle højfrekvente (op til 5000 fps) filmkameraer.

Fotografisk film og film er et materiale til beregning af bevægelsens mekaniske egenskaber, hvis nøjagtighed afhænger af pålideligheden af at tage de indledende koordinater, hvilket igen er en konsekvens af den korrekte tilrettelæggelse af optagelsen.

Forsøgspersonen skal bære en tætsiddende dragt med kontrastmærker over leddenes akser. Studiestedet er valgt ud fra omfanget af objektets bevægelser. Belysning skal give tilstrækkelig kort eksponering. Lange linser bruges til at reducere forvrængning i billedets kanter. Den optimale afstand mellem linsen og objektet (E 0) bestemmes af formlen:

E 0 = V F k / C f , hvor V – objektets hastighed, m/s, F – brændvidde, cm, k – forholdet mellem eksponeringstid og billedændringstid, enhedens C-opløsning, cm, f – optagelsesfrekvens, fps.

Optisk-elektronisk optagelse af bevægelser udføres hovedsageligt ved hjælp af videooptagelse. I dette tilfælde kan bevægelserne straks gengives på skærmen og bruges til anvendt pædagogisk og biomekanisk analyse. Konventionelle videooptagere er dog ikke egnede til kvantitativ vurdering af teknologi på grund af deres lave opløsning. I denne henseende kan specialiserede videooptagere (den såkaldte Hastighed - Video ). I kombination med en computerenhed giver de dig mulighed for at give presserende kvantificering bevægelser.

Baseret på materialer fra film- og videooptagelser, udført i overensstemmelse med alle tekniske krav til deres organisation er det muligt at bestemme en række mekaniske egenskaber ved kroppens position eller bevægelse. Et almindeligt fotografi eller filmramme er et dokument til bestemmelse af følgende indikatorer i optagelsesplanet.

koordinater af tyngdepunkterne af leddene eller GCT af kroppen;
tyngdemomenter af led;
ledvinkler;
stabilitetsmomenter og -vinkler;
inertimomenter af led og krop.

Analyse af flere frames er forbundet med sporing af de samme egenskaber over tid.

Afhængigheden af koordinaterne for kropspunkter til tiden repræsenterer loven for deres bevægelse i det valgte koordinatsystem. Disse data er nødvendige for at kvantificere kvaliteten af bevægelser. Dynamikken i ledvinkler, tyngdemomenter og muskelarbejdsforhold er genstand for analyse af menneskelige bevægelser som et biomekanisk system styret af centralnervesystemet. Ændringer i kroppens inertimoment afslører mekanismen til at konstruere komplekse rotationsbevægelser.

Mekanoelektriske metoder til bestemmelse af biomekaniske egenskaber. Optiske og optisk-elektroniske forskningsmetoder tillader ikke (med sjældne undtagelser) at foretage en kvantitativ vurdering af bevægelse umiddelbart efter måling, da endeligt resultat forudgået af stadierne af kemisk behandling af materialer (ikke altid) og beregning af deres biomekaniske egenskaber. Dette begrænser markant muligheden for at bruge forskningsresultaterne i uddannelsesprocessen. Mekanisk-elektriske metoder er stort set fri for denne ulempe. De består i at konvertere den målte mekaniske størrelse til et elektrisk signal og derefter måle (eller optage) og analysere det.

Den største fordel ved mekanoelektriske metoder til måling af biomekaniske variabler er hastigheden til at opnå målte egenskaber og evnen til at automatisere beregningen af karakteristika, der ikke måles direkte. Den mest almindelige af denne gruppe af metoder er stammedynamometri. Under øvelsen interagerer en person mekanisk med ydre organer(støtte, projektil, udstyr). Disse kroppe er deforme. Desuden er størrelsen af deformationen sædvanligvis proportional med slagkraften. Til at registrere disse deformationer anvendes oftest strain gauges, men der kan også bruges reostatiske sensorer.

I de fleste tilfælde bruges strain gauge udstyr direkte til at bestemme styrkeegenskaberne for sportsbevægelser og studere på dette grundlag dynamisk struktur motoriske handlinger.

Tenso-platforme er meget udbredt - enheder, der gør det muligt at bestemme interaktionen af en person med en støtte under afvisning. Komponenterne i jordreaktionen (lodret og vandret) registreres uanset kontaktpunktet med enheden.

Stabilometri. Ved hjælp af strain gauge udstyr er det også muligt at studere bevægelsen af kraftpåføringspunktet på strain gauge platformen. En sådan bevægelse kan forekomme både på grund af motivets bevægelse og på grund af en ændring i positionen af hans GCP ved ændring af stilling. Disse målinger kræver en multikomponent strain gauge platform, med hvilken reaktionskomponenterne måles separat i alle understøtninger installeret i hjørnerne af platformen.

Accelerometri. En af de vigtigste egenskaber ved bevægelse er lineær acceleration. det kan også bestemmes ved hjælp af strain gauge-udstyr. I dette tilfælde registrerer strain gauge deformationen af en elastisk plade forbundet med et bevægeligt objekt. Da sensormassen ( m ) og pladeelasticitet ( C ) værdier er konstante, så vil bevægelsen af sensormassen i forhold til objektet være proportional med den lineære acceleration af objektet. Accelerometerets parametre er valgt på en sådan måde, at sensorens naturlige frekvens af oscillationer er 3-4 gange større end den maksimale frekvens af den proces, der undersøges.

Goniometri er måling af en persons vinkler i kroppens led. Ledvinklen er en vigtig biomekanisk egenskab, for eksempel ved fastlæggelse af et stillingsprogram. Musklens trækkraft (det vil sige dens længde og dens skulder i forhold til leddets akse) afhænger af ledvinklen.

Mekaniske og elektromekaniske goniometre bruges til direkte at måle ledvinkler. Sidstnævnte bruger reostatpotentiometre. Potentiometerlegemet er stift forbundet med en af goniometerstængerne og til den anden - dens akse.

Mekanografi er registrering af bevægelse. Dette kan også gøres ved hjælp af potentiometre. Det bevægelige punkt er forbundet med et lavt strækgevind til sensoraksen. Bevægelser med stor amplitude kan registreres, hvis en ring (blok) med passende diameter er placeret på potentiometeraksen.

Elektromyografi er en metode til at registrere musklernes elektriske aktivitet. Giver dig mulighed for at modtage information direkte, mens du udfører fysisk træning. Der er tre hovedområder for at bruge elektromyografi til at studere menneskelig motorisk aktivitet. 1. Karakteristika for aktiviteten af individuelle motoriske enheder af muskler. 2. Bestemmelse af individuelle musklers aktivitet i forskellige motoriske handlinger. 3. Karakteristika for koordinering af aktiviteten af muskler kombineret generel deltagelse i bevægelse. For at løse biomekaniske problemer bruges hovedsageligt den anden og tredje retning. Når du bruger elektromyografi til at studere sportsbevægelser, bruges kutane elektroder normalt, men kanyleelektroder bruges nogle gange. Hudelektroder kan være mono- eller bipolære. Under alle omstændigheder kan elektromyogrammet afspejle den elektriske aktivitet af de muskler, over hvilke elektroderne er placeret, eller (med en monopolær ledning) aktiviteten af de muskler, der er placeret mellem de aktive og ligegyldige elektroder.

Det skal tages i betragtning, at den registrerede værdi af biopotentialer afhænger af tre faktorer. Afhængigt af elektrodernes placering i forhold til musklen - når de er placeret langs fibrene, samt tæt på det motoriske punkt (punktet for indgangen af nerven i musklen), er potentialerne større. Fra hudens elektriske ledningsevne - huden skal affedtes med ether. Fra formen og størrelsen af elektroderne - du skal bruge de samme eller i ekstreme tilfælde de samme.

Under alle omstændigheder kan elektromyogrammet bruges som en indikator for tilstanden af mekanismerne for koordinering af bevægelser som en ækvivalent til mekaniske fænomener (spænding, trækkraft), der opstår i musklen, når den er ophidset. N.V. Zimkin og M.S. Tsvetkov (1988) viste, at et udglattet elektromyogram kan bruges til at bedømme muskelfibres deltagelse i bevægelsen forskellige typer(hurtig, mellem og langsom), og derfor om musklens sammensætning. Et udjævnet elektromyogram er lettere at behandle end et naturligt det udglattede elektromyogram kan bruges til at beregne muskelexcitationshastigheden.

Metoder til måling af tidsindikatorer. Hvis banen er kendt på forhånd, og bevægelsesamplituden er stor (adskillige meter), kan tidspunktet for passage af segmenterne registreres ved hjælp af fotosensorer. Signaler fra sensorerne slukker enten for de elektriske stopure (hver sensor har sit eget stopur) eller optages af en optager (oscilloskop). I sidstnævnte tilfælde bestemmes metodens nøjagtighed af nøjagtigheden af tidsmarkøren eller nøjagtigheden af bånddrevmekanismen. Graden af pålidelighed af resultaterne afhænger direkte af antallet af sensorer installeret på afstand.

Komplekse forskningsmetoder. Målet med biomekanik er at studere både en atlets fysiske evner og måder at løse en specifik motorisk opgave på. I forskningsprocessen er det nødvendigt at finde ud af mønstrene for bevægelseskonstruktion, bestemme forholdet mellem mekanisk og biologiske egenskaber, der afspejler koordinering af bevægelser. Denne opgave er meget vanskelig, da forholdet mellem muskelspændinger og bevægelse ikke er entydigt, påpegede N.A. Bernstein. Årsagen til bevægelsen af kropsdele er muskelspændinger, som bestemmes af både graden af excitation og graden af strækning af musklen. Således ændrer bevægelse af leddet muskellængden og som følge heraf dens spænding.

Omfattende registrering af biologiske og mekaniske karakteristika ved bevægelse er en nødvendig betingelse for at studere mønstrene for menneskelig bevægelseskontrol. Det er muligt med samtidig registrering af elektrofysiologiske og biomekaniske indikatorer for bevægelse. Når musklernes elektriske aktivitet og det ydre billede af bevægelse registreres (kinogram, cyklogram, tensodynamogram, goniogram, mekanogram). Når du optager disse processer på forskellige medier, bliver det nødvendigt at bruge specielle enheder til at synkronisere optagelsen. En sådan enhed er beskrevet i[4, s. 60].

Ved brug af mekano- og (eller) belastningsdynamografi løses problemet med optagelsessynkronisering lettere, da de udføres på det samme bånd.

Så til dato er det bevist, at nødvendigheden og den ekstraordinære værdi af at bruge multikanals samtidig optagelse af parametre for kinematik, dynamik og elektrisk aktivitet af muskler, etablerer en forbindelse mellem forskellige bevægelsesfænomener og deres årsager, såvel som at implementere ideen om optimal kontrol af træningsprocessen.

Imidlertid er brugen af informative instrumentelle metoder (tenso-, mekanisk-, elektromyografi, filmoptagelser osv.) under naturlige forhold med henblik på en omfattende vurdering af atleternes tekniske færdigheder normalt forbundet med store organisatoriske og metodiske vanskeligheder.

Samtidig er det bevist, at det i kunstigt skabte forhold, der er tilvejebragt ved brug af en simulator, er muligt at opnå pålidelig information om et eller andet aspekt af teknisk eller fysisk kondition. Derudover giver den forenklede struktur af øvelsen dig mulighed for mere sandsynligt vurdere arten af ændringen i den fysiske komponent, da den tekniske komponents indflydelse på resultatet aftager. Og selvom simulatoren aldrig vil erstatte holistisk bevægelse, er der mange beviser for, at simulator-forskningskomplekset med succes kan løse problemet med presserende pålidelig information, samt bestemme atletens tilstand, hvilket garanterer ham opnåelsen af det ønskede resultat i konkurrencer.

Beregningsmetoder til at studere bevægelser (bestemmelse af koordinater, hastigheder, accelerationer, kræfter, kræftmomenter).

Der kan drages meningsfulde konklusioner baseret på pålidelige, pålidelige oplysninger. Det følger heraf, at de metoder og udstyr, der anvendes i biomekaniske undersøgelser, skal sikre pålidelige resultater. Det betyder, at graden af målenøjagtighed skal svare til formålet med undersøgelsen, og metoder og udstyr bør ikke påvirke den proces, der undersøges, det vil sige, at de ikke må forvrænge resultatet og forstyrre emnet.

Ved første øjekast er disse krav fuldt ud opfyldt (indirekte målinger, mekanisk og matematisk modellering), baseret på brugen af fysiske love og statistiske data om geometrien af menneskelige kropsmasser (tTabeller og illustrationer er indeholdt i ). Beregningsmetoder bruges til at løse direkte og omvendte dynamikproblemer. I dette tilfælde bruges kinematiske eller dynamiske karakteristika normalt som indledende data, det vil sige, at analysen udføres fra det indledende eller sidste led af de fænomener, der udgør objektet for biomekanisk forskning (menneskelig mekanisk bevægelse, årsager og manifestationer af denne bevægelse ).

Beregningsmetoder bruges ofte til indirekte definition biomekaniske egenskaber, der af forskellige årsager ikke kan måles (registreres) direkte, fx under konkurrenceforhold.

Fremtrædende biomekanikere D.D. Donskoy og S.V. Dmitriev (1996) udtaler, at "... udviklingen af præcist registreringsudstyr og computerisering af undersøgelser af motoriske handlinger fængslede forskere med konstruktionen af mekaniske og matematiske modeller, meget komplekse og effektive til at afsløre de fineste detaljer om bevægelse (især inden for teknik og medicinsk biomekanik). Vi har ingen ret til at bestride dette udsagn fuldstændigt, men effektiviteten af at bruge mekanisk-matematisk modellering til at løse nogle problemer inden for sportsbiomekanik sættes spørgsmålstegn ved af mange lige så kendte forskere.

I den indenlandske videnskabelige og metodologiske litteratur er beregningsmetodernes evner blevet demonstreret i isolerede værker, der har bekræftet velkendte sandheder, for eksempel ved at bestemme de førende elementer af teknik i kunstnerisk gymnastik (Yu.A. Ippolitov, 1997), identifikation af faktorer, der sikrer resultater i skihop (N.A. Bagin, 1997), identifikation af forholdet mellem kinematik og dynamik i rotationer i kunstskøjteløb (V.I. Vinogradova, 1999). Forfatterne demonstrerede den højeste lærdom, men i alle tilfælde afveg de beregnede resultater væsentligt fra resultaterne opnået ved direkte måling under lignende forhold.

Teoretisk forklares dette ved, at grundlaget for klassiske beregningsmetoder i biomekanik er hypotesen om ækvivalensen af livløs og levende masse. Denne hypotese antager, at den biologiske krop ikke ændrer sin indre struktur under indflydelse af kontrolkræfter og momenter, og forbliver også i en uændret position. Hvis denne betingelse ikke er opfyldt, bliver metoderne for klassisk biomekanik uanvendelige.

Eksperimentelle undersøgelser udført i mange år i laboratoriet for biomekanik i VNIIFK viste, at "... begrænsningerne af klassiske beregningsmetoder til at opnå data fra punktbevægelser om størrelsen af accelerationer og kræfter i motoriske handlinger med ændringer i holdning opstår fra de omstændigheder, at der i øjeblikket ikke er muligheder for en objektiv vurdering af retningerne for forskydning af indre organer, blod og lymfemasser. Beregningsalgoritmerne tager heller ikke højde for overførslen af kræfter eller energi fra led til led eller deres absorption og dissipation” (I.P. Ratov, G.I. Popov, 1996). De samme forfattere bekræftede eksperimentelt N.A.s idé. Bernstein, at der ikke er nogen klar sammenhæng mellem muskelspændinger og mekanisk bevægelse(da enhver bevægelse er resultatet af vekselvirkningen mellem aktive og reaktive kræfter) og viste, at i biomekaniske systemer er "kraftaccelerations"-funktionen ikke-lineær, det vil sige betydelige accelerationer, når bevægelige masser ikke kan føre til fremkomsten af kræfter.

Ulempen ved beregningsmetoder generelt og især mekanisk-matematisk modellering er således, at "... de udviklede modeller af menneskelige bevægelser (tvivlsomt passende til den levende menneskelige krop og dens bevægelser) forsøger at blive "proppet" med den gennemsnitlige geometri af masser og den virkelige kinematik af levende øvelser” (M.L. Ioffe et al., 1995). "Resultaterne af denne tilgang er katastrofale fra både videnskabelige og praktiske synspunkter," understreger N.G. Suchilin (1998).

Litteratur. 1. Godik M.A. Sports metrologi: lærebog for IFC. – M.: Fysisk kultur og sport, 1988. S. 57-66.

2. Zatsiorsky V. M., Aruin A. S., Seluyanov V. N. Biomekanik af det menneskelige motorapparat. – M.: Fysisk kultur og sport, 1981. – 143 s.

3. Zimkin N.V., Tsvetkov M.S. Fysiologiske karakteristika for karakteristika af kontraktil muskelaktivitet hos sprintere og stayers // Human Physiology. – 1988. – T.14. – nr. 1. – S. 129-137.

4. Workshop om biomekanik: En manual for Institut for Fysisk Kultur /Under det generelle. udg. Ph.D. DEM. Kozlova. – M.: Fysisk kultur og sport, 1980. – 106 s.

5. Seluyanov V.N., Chugunova L.G. Beregning af masse-inertiale egenskaber af atleter ved hjælp af metoden til geometrisk modellering // Teori og praksis af fysisk kultur.

6. Suchilin N.G., Arkaev L.Ya., Savelyev V.S. Pædagogisk og biomekanisk analyse af teknikken til sportsbevægelser baseret på et software- og hardwarevideokompleks // Teori og praksis for fysisk kultur. – 1995. – nr. 4. – S.12-21.

7. Shafranova E.I. Metoder til behandling af musklers bioelektriske aktivitet // Teori og praksis for fysisk kultur. – 1993. – nr. 2. – S. 34-44; nr. 3 – s. 16-18.

8. Utkin V.A. Fysiske øvelsers biomekanik: Proc. manual for idrætsafdelinger. – M.: Uddannelse, 1989. – S. 56-79.

BEHANDLING AF RESULTATER AF BIOMEKANISKE STUDIER (2 timer)

Måleskalaer (navne, rækkefølge, intervaller, forhold).

Behandling af opgaver biomekaniske målinger. Resultaterne bearbejdes for at vurdere fejlen i de opnåede data, samt for ved beregning at bestemme de biomekaniske egenskaber, der ikke er direkte målt.

Vurderingen af fejl, samt deres reduktion gennem videre bearbejdning af måleresultater, er af afgørende betydning i biomekaniske undersøgelser af sportsbevægelser, da de specifikke krav til forskningsmetoder ikke tillader brug af meget nøjagtige, men besværlige målinger. For at løse dette problem blev der udviklet en matematisk teori om målefejl. Nedenfor vil vi kort give grundlæggende anbefalinger til at vurdere fejl og reducere deres indvirkning på det endelige resultat.

Ikke alle biomekaniske egenskaber kan måles direkte for at opfylde kravene til målemetoder inden for idrætsforskning. Men brugen af det funktionelle forhold mellem de søgte og målte egenskaber gør det som regel muligt at bestemme alle de biomekaniske egenskaber af interesse for forskeren. Denne metode er hentet fra teknologien, hvor den er udbredt, og kaldes "metoden til indirekte målinger".

Beregning af de nødvendige biomekaniske egenskaber baseret på indirekte måledata kan udføres både under måleprocessen ved hjælp af computerteknologi og i processen med at analysere måleresultaterne efter forsøget. I begge tilfælde pålægger tilstedeværelsen af målefejl visse begrænsninger for metoder til behandling af resultaterne af indirekte målinger.

Vurdering af målefejl og korrekt, det vil sige udført i overensstemmelse med GOST, præsentation af målematerialer gør det muligt at sammenligne resultaterne af undersøgelser udført ved hjælp af forskellige målemetoder eller af forskellige forfattere. Og det gør det til gengæld muligt kraftigt at reducere antallet af yderligere undersøgelser af de samme fænomener og dermed reducere varigheden og omkostningerne ved biomekaniske undersøgelser generelt.

Målefejl, klassificering, kilder og elimineringsmetoder. Målefejl – forskel i måleresultat x jeg og den sande værdi af den målte mængde X kilde : e = x jeg – X kilde

Ifølge bestemmelsesmetoden skelner de mellem absolut og relativ; og efter oprindelse - systematisk og tilfældig, samt grove fejl (misser).

Vi har netop beskrevet metoden til bestemmelse af absolutte fejl. Den absolutte fejl er udtrykt i de samme enheder som den målte værdi. Den sande værdi anses normalt for at være resultatet opnået ved hjælp af en mere nøjagtig metode.

Relativ fejl bruges ofte, når der udføres kompleks kontrol, når indikatorer af forskellige dimensioner måles:erel. = e/x jeg *100%. Et andet argument for at bruge relativ fejl er, at bestemmelse af den relative fejl er nødvendig for at vurdere muligheden for at bruge denne teknik til forskning specifik bevægelse(fejlen bør ikke overstige ±5,0 % af den målte værdi).

Systematiske fejl er fejl, hvis værdi forbliver uændret (eller ændres på en kendt måde) fra oplevelse til oplevelse. Følgelig kan de udelukkes fra det endelige resultat, hvis deres værdi bestemmes ved foreløbig kalibrering af udstyret før hvert eksperiment. Der er 4 grupper af systematiske fejl. 1. Årsagen til hændelsen er kendt, og værdien kan bestemmes ret nøjagtigt (temperaturfejl, lineal med brudt begyndelse...). 2. Årsagen er kendt, men størrelsen er det ikke. Disse fejl afhænger af klassen af måleudstyr og svinger inden for den maksimalt tilladte værdi. Nøjagtighedsklasse (1.0, 2.0 osv.) betyder den relative målefejl i procent. 3. Oprindelsen og størrelsen af fejlen er ukendt. Sådanne fejl opstår i komplekse målinger, når det ikke er muligt at tage højde for alle kilder til mulige fejl. 4. fejl forbundet med måleobjektets egenskaber. Systematisk overvågning af atleter giver os mulighed for at bestemme målet for deres stabilitet og tage højde for mulige målefejl. Ellers kan det være svært at adskille væsentlige forskydninger (f.eks. på grund af træthed) fra målefejl.

For at eliminere systematiske fejl anvendes to metoder. Den første er udstyrskalibrering - kontrol af instrumentaflæsninger ved hjælp af standarder over hele området af mulige værdier af den målte værdi. Den anden metode er kalibrering - bestemmelse af fejl og størrelsen af korrektioner.

Tilfældige fejl er forårsaget af ukontrollerbare faktorer, der varierer fra eksperiment til eksperiment. Tilfældige fejl opstår under samtidig handling af et meget stort antal faktorer uafhængige af hinanden, som hver især har en lille indvirkning på måleresultatet, men samlet set har disse årsager en mærkbar effekt. Tilfældige fejl kan i sagens natur ikke tages i betragtning og kompenseres for under forsøget.

Grove fejl (misser) er væsentligt anderledes end tilfældige. Hvis der opstår tilfældige fejl, når udstyret er i funktionsdygtig stand og korrekte handlinger eksperimentator, så er årsagen til fejl funktionsfejl og (eller) fejl i arbejdet. Grove fejl opdages ved et skarpt fald i resultatet fra den generelle række af opnåede tal, hvilket som regel er i skarp modstrid med det fysiske billede af fænomenet.

Behandling af resultaterne af direkte og indirekte målinger af biomekaniske parametre og variable. Metoder til at estimere og reducere tilfældige fejl i måling af biomekaniske parametre og variable varierer betydeligt.

Behandling af resultaterne af målinger af biomekaniske parametre. Den vigtigste måde at reducere tilfældige fejl ved måling af biomekaniske parametre er at udføre gentagne målinger og behandle deres resultater.

Behandling af resultaterne af direkte målinger af biomekaniske parametre. I mangel af præcis information om de fysiske årsager til den observerede spredning af måleresultater, antages den mest sandsynlige værdi af den målte størrelse at være et estimat af den matematiske forventning til måleresultaterne, dvs. Graden af pålidelighed af det opnåede resultat kan vurderes ved værdien af intervallet ± q inden for hvilket, med en given sandsynlighed α, størrelsen vil være placeret: = t * S x , hvor t – Elevens t-test for et tal lig n-1; Sx – gennemsnitlig fejl i det aritmetiske gennemsnit.

Behandling af resultaterne af indirekte målinger af biomekaniske parametre. I en række tilfælde måles den mængde, vi er interesseret i, ikke direkte, men beregnes som en funktion af de målte værdier af nogle andre størrelser. Det vil sige. I sådanne tilfælde, for at beregne det aritmetiske middelværdi og middelfejlen for det aritmetiske middelværdi, bestemmes først de mest sandsynlige værdier af de målte parametre (vinkel og afgangshastighed) og deres middelfejl. I det følgende antages det, at fejlene ved bestemmelse af parametrene er små i forhold til deres sande værdier, og målingerne af hver af parametrene er udført uafhængigt af hinanden. Denne antagelse er gyldig for langt de fleste tilfælde af biomekaniske indirekte målinger. Derefter beregnes den mest sandsynlige værdi af flyvelængden ud fra gennemsnitsværdierne for hastigheden og afgangsvinklen: . Gennemsnitlig fejl beregnes som følger: .

Behandling af resultaterne af måling af biomekaniske variable. Biomekaniske variabler (koordinater, hastigheder, accelerationer) under bevægelse er tilfældige funktioner af tid. Resultatet af deres måling er som regel tabeller med værdier optaget med bestemte intervaller eller grafer tegnet af en optager (oscilloskop). Gentagne målinger kan grundlæggende ikke forbedre nøjagtigheden af resultatet på grund af variabiliteten af menneskelige bevægelser. Samtidig måling af den ønskede variabel ved hjælp af flere lignende instrumenter med efterfølgende behandling anbefales ikke på grund af udstyrets omfang og indflydelsen af denne faktor på den målte proces.

En relativt simpel måde at øge nøjagtigheden af måling af biomekaniske variable på er at bruge forskellen i frekvenssammensætningen af den målte proces og de tilfældige fejl (interferens), der opstår under målingen, det vil sige, når udstyret er i drift, fejlsinusformen (2) er overlejret på processinusformen (1).

Arten af fejlene kan bestemmes ved forsøgsregistreringer i det tilfælde, hvor den målte variabel er nul eller konstant. For eksempel i mangel af bevægelse.

Fejl under optagelse kan elimineres ved at udjævne signalet ved hjælp af et filter, hvis transmissionskoefficient bestemmes af formlen:, hvor f – indgangssignalets frekvens, R er modstandenes modstand, C er værdien af kondensatorens kapacitans. Beregninger udføres separat for processignalfrekvensen og interferenssignalfrekvensen, derefter sammenlignes målingen og interferensoverførselskoefficienterne.

Tabeldata kan også udjævnes. Denne procedure bruges nødvendigvis, når den afledede af det målte signal beregnes ud fra tabeldata, det vil sige, at hastigheder og accelerationer beregnes ud fra koordinater. I praksis sker dette på den måde, at forskydninger og derefter hastighedsforskelle beregnes ikke mellem tilstødende rammer, men efter 1 eller flere rammer.

Hvis resultatet præsenteres i form af en graf, hvor processen, der måles, indeholder en højfrekvent fejl, så kan grafisk gennemsnitsberegning udføres ved at plotte en midterlinje mellem processens højfrekvente svingninger.

Fejlen ved dynamiske målinger bestemmes eksperimentelt ved at kontrollere måleudstyret (kalibrering) under forhold tæt på dets betingelser praktisk brug(efter styrke, proceshastighed).

Måleskalaer (navne, rækkefølge, intervaller, forhold).

vægt	Egenskaber	Matematiske metoder	Eksempler
Genstande (nominelt)	Objekter er grupperet, og grupper er udpeget med tal. Det faktum, at antallet af en gruppe er større eller mindre end antallet af en anden gruppe, siger ikke noget om deres egenskaber, bortset fra at de er forskellige	Antal sager. Mode. Tetrachoric og polychoric korrelationskoefficienter	Atletnummer, rolle, specialisering, sport mv.
Ordre (rang)	Numrene, der er tildelt til objekter, afspejler antallet af egenskaber, der hører til disse objekter. Det er muligt at etablere et forhold mellem "mere" eller "mindre"	Median. rang korrelation. Rangeringskriterier. test af hypoteser ved hjælp af ikke-parametriske statistiske metoder	Resultater af rangerende atleter i testen
Intervaller	Der er en måleenhed, med hvilken objekter ikke kun kan bestilles, men også numre kan tildeles dem, så lige forskelle betyder lige forskelle i mængden af den ejendom, der måles. Nulpunkt er vilkårlig og indikerer ikke fraværet af en ejendom	Alle metoder til statistik undtagen bestemmelse af forhold (f.eks. lægges grader ikke til eller trækkes fra, grader for grader divideres med og multipliceres ikke)	Kropstemperatur, ledvinkler
relationer	Tal tildelt til objekter har alle egenskaberne for en intervalskala. På skalaen er der absolut nul, hvilket svarer til det fuldstændige fravær af enhver egenskab i et objekt. Forholdet mellem tal tildelt objekter efter målinger afspejler de kvantitative forhold for den egenskab, der måles	Alle statistiske metoder	Længde, masse, hastighed, acceleration, kraft osv.

Præsentation af måleresultater. Korrekt præsentation af biomekaniske måleresultater er vigtig faktor at sikre pålideligheden og klarheden af resultaterne af biomekaniske undersøgelser. Når du præsenterer resultater, skal du overholde følgende regler. 1. Alle optegnelser vedrørende undersøgelsen skal opbevares fuldstændigt og nøjagtigt og være fuldt forståelige for enhver rimeligt kvalificeret læser. 2. Alle resultater af observationer (målinger) samt det endelige materiale beregnet ud fra dem, skal præsenteres sammen med fejl. For hver mængde skal dimensionen angives i henhold til SI-systemet. 3. Tallet og dets fejl skal skrives, så deres sidste cifre hører til samme decimal. 4. Fejlen fra beregningerne bør være ca. 10 gange mindre end målefejlen.

Når man studerer biomekaniske variabler, kan resultaterne præsenteres i grafform. Den største fordel ved grafen er klarhed. Grafen skal være sådan, at du straks kan fange typen af opnået afhængighed, få en kvantitativ idé om den og bemærke tilstedeværelsen af forskellige funktioner - maksimum, minimum, områder med højeste og laveste ændringshastighed, periodicitet osv. Reglerne følges, når du tegner en graf. 1. Grafen er tegnet på millimeterpapir, eller papir med koordinatgitter. 2. Abscisse (X) aksen er den størrelse, der forårsager ændringer i andre størrelser (tid – altid). Akserne skal angive betegnelse og dimension for den tilsvarende mængde. 3. Grafens skala bestemmes af målefejlen for mængderne plottet langs akserne (eller baseret på reglerne for gruppering af data). Skalaerne langs akserne kan være forskellige. Skalaen skal være let at læse, så en celle i skalagitteret skal svare til et passende antal (1, 2, 5, 10 ...) af enheder af værdien afbildet på grafen. 4. Grafen viser kun det eksperimentelt bestemte område af ændringer i indikatorer; Du skal ikke stræbe efter, at grafen starter fra et punkt med koordinaterne 0; 0. 5. Hvad angår tegning af kurven, er der to meninger. Nogle mener, at linjen skal være glat, andre mener, at punkterne på grafen skal forbindes med rette linjer – altså ikke gå ind i hypotetiske områder (man får en brudt linje). 6. Titlen skal angive, hvad der afbildes. Kurver skal mærkes eller forklares i titlen.

Test og pædagogisk vurdering i biomekanik.

Test – En måling eller test udført for at bestemme en atlets tilstand eller evne. Kun de test, der opfylder følgende metrologiske krav, kan bruges som test. 1. Formålet med test skal defineres. 2. Fremgangsmåden skal standardiseres. 3. Testens pålidelighed og informationsindhold skal fastlægges. 4. Der skal udvikles et system til vurdering af testresultater. 5. Styringstypen skal angives (drift, strøm, trin for trin).

Afhængig af formålet med testen kan tests opdeles i flere grupper. 1. Indikatorer målt i hvile - vurdering fysisk tilstand eller bestemme niveauet af "baggrund" for "dynamiske" studier. 2. Standardtest - alle forsøgspersoner udfører de samme opgaver, belastningen er ikke maksimal, og der er således ingen motivation til at opnå det maksimale resultat. 3. Tester med maksimal belastning– deres resultater afhænger af beredskab og motivation.

Afhængigt af antallet af faktorer, der bestemmer testresultatet, skelnes hetero- og homogene tests. Den første er flertallet.

Beredskabsniveauet vurderes som udgangspunkt ved hjælp af et batteri af tests.

Definitionen af formålet med testning er valgt ud fra eksistensen af tre varianter (operationel, nuværende, trinvis) og tre kontrolområder (konkurrenceaktivitet, træningsaktivitet, beredskabsniveau).

Typer og retninger for kompleks kontrol i sport

(ifølge M. Godik, 1988)

Typer af kontrol	Styringsretninger
Typer af kontrol	konkurrencedygtig aktivitet	træningsaktiviteter	beredskab (under laboratorieforhold)
Iscenesat	Måling og evaluering af forskellige indikatorer ved konkurrencer, der fuldender kvalifikationerne. forberedelsesfasen eller ved alle etapens konkurrencer	Konstruktion og analyse af dynamikken i belastningskarakteristika på forberedelsesstadiet. Opsummering af belastninger for alle indikatorer for et trin og bestemmelse af deres forhold	Måling og evaluering af indikatorer og kontroller under særligt tilrettelagte forhold i slutningen af forberedelsesfasen
Nuværende	Måling og evaluering af indikatorer ved konkurrencen, der fuldender mikrocyklussen (eller den er forudsat af kalenderen)	Konstruktion og analyse af dynamikken af belastningskarakteristika i en mikrocykel. Opsummering af belastninger for alle indikatorer pr. mikrocyklus og bestemmelse af deres forhold	Registrering og analyse af daglige ændringer i atleters beredskab forårsaget af systematiske træningssessioner
Operationel	Måling og evaluering af præstation i enhver konkurrence	Måling og evaluering af de fysiske og fysiologiske egenskaber ved en træningsbelastning, en række øvelser, en træningssession	Måling og analyse af indikatorer, der informativt afspejler ændringen i atleters tilstand under præstationer eller kort efter udførelse af en øvelse eller efter en lektion

Standardisering af måleprocedurer bestemmer nøjagtigheden af kontrolresultater. Dette opnås ved at sikre, at den daglige rutine på tærsklen til test, opvarmning, udøvere, testskema og betingelser, hvileintervaller og motorisk system under test skal forblive uændret.

Testens pålidelighed og informativitet. Testpålidelighed er i hvilken grad resultaterne stemmer overens, når de samme personer testes gentagne gange. samme forhold. Den enkleste måde at bestemme pålideligheden på er at beregne parkorrelationskoefficienten for resultaterne af den første og anden test. Testpålidelighed anses for acceptabel, når r³ 0,70.

En tests informativitet (validitet) er en tests egenskab til tilstrækkeligt fuldt ud at afspejle essensen af den proces, der undersøges. Informationsindholdet i en test kan bestemmes logisk og empirisk. Essensen logisk metode består af en logisk (kvalitativ) sammenligning af kriteriets og testens karakteristika. Den empiriske metode består i at udføre en korrelationsanalyse af kriteriet og testresultatet.

Følgende kriterier kan anvendes: 1. resultere i en konkurrenceøvelse. 2. de vigtigste elementer i en konkurrenceøvelse. 3. testresultater, hvis informationsindhold er bevist. 4. summen af testpersonens point ved udførelse af et batteri af tests.

Når det bruges som et kriterium for sportskvalifikationer, skal du sammenligne de gennemsnitlige værdier af indikatorer blandt atleter med forskellige kvalifikationer (brug t -Elevens t-test). Hvis forskellene er pålidelige, er testen informativ.

Udover pålidelighed og informationsindhold er test også karakteriseret ved stabilitet, ækvivalens og konsistens.

Stabilitet er en form for pålidelighed i tilfælde af en betydelig fortynding i test- og gentesttid. Høj stabilitet af testen indikerer stabiliteten af den kvalitet, der testes.

Testækvivalens er i hvilken grad resultatet i en given test falder sammen med resultaterne i andre test, når man studerer det samme tegn (f.eks. pull-ups og push-ups, stående lange og høje spring).

Testkonsistens – uafhængighed af testresultater fra personlige kvaliteter forsker. Også når man udfører instrumentelle studier nogen kan motivere fag bedre, hvilket bestemmer mængden af sammenhæng.

Pædagogisk vurdering er den sidste fase af testproceduren. Den består af: 1. at vælge en skala til omregning af testresultater til point. 2. konvertering af resultater til point. 3. sammenligning af præstationer med standarder og udledning af en endelig karakter.

Resultaterne kan ganske enkelt rangeres, men det er ikke altid retfærdigt. Derfor skal du bruge specielle vægte. Dem kan der være mange af. Fire skalaer betragtes som hovedskalaer: proportional (a), progressiv (b), regressiv (c), S -formet (sigmoid) (d).

Valget af vurderingsskala afhænger af, i hvilken zone væksten af resultater skal stimuleres.

I praksis anvendes følgende skalaer: standard, percentil, GCOLIFKa.

Standardskalaen er baseret på en proportional skala. Standardskalaen hedder sådan, fordi dens skala er standardafvigelse ( S ). Ved konstruktion af denne skala anvendes loven Normal fordeling, siger, at alt mulige værdier karakteristika er indeholdt i intervallet (tre sigma-reglen for den generelle befolkning: ). I dette tilfælde skelnes der normalt mellem følgende vurderingszoner (niveauer for manifestation af den undersøgte egenskab):

Men denne skala tillader os ikke at give en nøjagtig vurdering af fænomenet.

Den mest almindelige er T-skalaen, hvor T er resultatet i point, er resultatet jeg - deltager, er resultatet af gruppen, S - standardafvigelse. Denne skala er mere retfærdig end simpel rangering.

Percentil (procent) skala. Dens oprettelse involverer følgende operation - hvert emne modtager lige så mange point for sit resultat som den procentdel af sine modstandere, han er foran. Denne skala er bedst egnet til vurdering store grupper af folk. Beregn, hvor mange resultater der passer til én percentil (procent) eller hvor mange procent pr. person. Denne skala ligner overfladisk en sigmoid skala - de største ændringer sker i midten af området.

GCOLIFC-skalaen bruges til at evaluere testresultaterne for den samme atlet i forskellige perioder cyklus eller forberedelsesfase: n = (bedste resultat– vurderet resultat / bedste resultat – dårligste resultat) x 100 (point). I dette tilfælde betragtes testresultatet ikke som en abstrakt værdi, men i forbindelse med de bedste og dårligste resultater.

Evaluering af et sæt tests. Kan udføres ved hjælp af regressionsanalyse. Ligning som Y = a + b 1 x 1 + b 2 x 2 +...+ b n x n giver dig mulighed for at bestemme resultatet i en konkurrenceøvelse (U) baseret på testresultaterne (x 1, x 2, ...). Men vi skal huske på, at testene skal være ulige. Vigtigheden (vægten) af en test kan bestemmes på tre måder. 1. Ekspertvurdering – for vigtig test der indføres en multiplikationsfaktor. 2. Koefficienter fastsættes på baggrund af faktoranalyse. 3. Et kvantitativt mål for vægten af en test kan være parkorrelationskoefficienten med resultatet i en konkurrenceøvelse. Disse er måder at opnå en "vægtet" testscore på.

Den anden mulighed for at vurdere kompleks kontrol er at opbygge en "profil" af atleten - dvs. grafisk billede vurderingsresultater i individuelle batteritest. Grafen viser tydeligt beredskabets styrker og svagheder.

Punkttabeller. I dem er det maksimale antal point (1000-1200) givet for et resultat, der overstiger verdensrekorden, og resultatet for begyndere anslås til 100 point. Dernæst kommer en af hovedskalaerne. Valget er rent subjektivt. Svært at sammenligne forskellige slags sport Men disse skalaer er nødvendige for at bestemme forløbet af holdkonkurrencer og deres resultater, og ikke udviklingsniveauet for en bestemt egenskab.

Således består biomekanisk kontrol (fra et metrologisk synspunkt) af flere stadier.

Bestemmelse af formålet med test baseret på eksistensen af tre varianter (operationel, nuværende, iscenesat) og tre kontrolområder (konkurrenceaktivitet, træningsaktivitet, beredskabsniveau).

JEG. Valg af en test (test) - bestemmelse af dens (deres) pålidelighed, informationsindhold samt stabilitet, ækvivalens og konsistens baseret på undersøgelse af videnskabelig og metodisk litteratur eller ved hjælp af metoder til matematisk statistik. Definition af testprocedure. Valg af udstyr. Bestemmelse af systematisk målefejl.

II. Test (måling) – registrering af biomekaniske processer under motorisk aktivitet ved hjælp af instrumentelle metoder. Bekæmpelse af tilfældige fejl.

III. Behandling af testresultater ved hjælp af passende matematiske metoder, afhængigt af hvad der blev målt (parametre eller variabler). Identifikation af fejl og bekæmpelse af dem.

IV. Præsentation af forskningsresultater i tekst-, tabel- eller grafisk form.

V. Valg af en skala til vurdering af testresultater (proportional, progressiv, regressiv, S -formet, T-skala, percentil, GCOLIFKA osv.).

VI. Evaluering af testresultater.

Litteratur.

1. Godik M.A. Sports metrologi: lærebog for IFC. – M.: Fysisk kultur og sport, 1988. S. 10-44.

2. 2. Workshop om biomekanik: En manual for Fysisk Institut. kult /Under generel udg. Ph.D. DEM. Kozlova. – M.: Fysisk kultur og sport, 1980. – S. 65-75.

3. Utkin V.A. Fysiske øvelsers biomekanik: Proc. manual for idrætsfakulteterne. – M.: Uddannelse, 1989. – S. 33-56.

Ris. 4. Bestemmelse af bevægelsesområdet i leddene: 1 måling af bevægelsesområdet i skulderleddet (en måling af abduktionsvinklen, b måling af fleksionsvinklen); 2 måling af mobilitet i albueleddet, 3 måling af håndens adduktionsvinkel, 4 måling af bevægelighed i hofteleddet, 5 måling af bevægelighed i hofteleddet med fleksionskontraktur, 6 måling af hofteabduktion, 7 måling af fleksionsvinkel i knæleddet, 8 måling af fodmobilitet

Ris. 9. Placering af ankelleddets betingede akse (a): 1 normal position af foden; 2 udadgående afvigelse af foden; 3 afvigelse af foden indeni. Normale og patofysiologiske ændringer i foden (fodens kontaktzoner med overfladen er markeret med sort) (b): 1 normal; 2 flade fødder; 3 klumpfod

Forholdet mellem masse og kropsoverflade af et barn afhængigt af alder. Slide 16 Tabel 1. Alder Kropsvægt, kg Kropsoverflade, m 2 % af gennemsnittet for voksne legemsvægt legemsoverflade Nyfødte 3,50, måneder 5,00, » 7,50, år 10,00, år 15,00, år 23, 00, » -27,01 , » , » * Voksne 651.73100

Gennemsnitlige værdier af isometrisk styrke af nogle muskelgrupper afhængigt af alder (ifølge E. Aztizzep, 1968). Slide 17. Tabel 2. Indikator (kg) Alder, år 20"2535"4555 mand.mand.kvinde.mand.kvinde.g^kvinde.han. Håndstyrke (±16%)* 55.937.559.938.558.838.055.635.651.632.7 Torso-ekstensorstyrke (±16%) 81.656,6 -87.458.390.759.289.857.75, 6 ± 0,0 flex, 7 %) 4.242.266.742.466.041.563.033,6 Siddebens forlængelsesstyrke (±18,5%) 295" *. " * Koefficient på variation

Lad os overveje en halv-cyklus med at gå, da faserne og grænsepositionerne i den anden halv-cyklus er de samme, kun i deres navne skal det højre ben erstattes med det venstre, og det venstre med det højre: 1. - løft foden af højre ben fra støtten; Jeg - sidder ned på venstre (støttende) ben, bøjer det i knæleddet 2 - begynder at rette venstre ben; II - udretning af venstre ben, dets forlængelse ved knæleddet; 3. – det øjeblik, hvor højre ben begyndte at lede i processen med at overføre venstre ben; III – forlængelse af højre ben med støtte på hele venstre bens fod; 4 - adskillelse af hælen på venstre fod fra støtten; IV – forlængelse af højre ben med støtte på tåen på venstre ben; 5 - placering af højre ben på en støtte; V - dobbelt støtte, overgang af støtte fra venstre ben til højre; Slide 18.

Når vi taler om fasesammensætningen af en motorisk handling, mener vi hele kroppens bevægelser. Når man overvejer fasesammensætningen af at gå eller løbe, mener vi benbevægelserne, hvilket er nødvendigt for at tydeliggøre mekanismerne for disse bevægelser, dvs. hvordan og fra hvad en person bevæger sig. Der er fire faser i løb (romertal) og fire faser adskilt fra hinanden af grænsestillinger: 1. - løft af venstre fod fra støtten; I. - fodspredning; 2. – begynder at bevæge venstre ben fremad; II – at bringe fødderne sammen med venstre ben bevæger sig fremad; 3. – placering af højre fod på støtten; III. – afskrivning, eller sidde ned med bøjning af højre (støtteben); 4. – begyndelsen af forlængelse af højre ben; IV. - push-off med opretning af højre ben, indtil det løfter sig af støtten. slide 18