Unit ukuran daya dalam biomekanik. Kerja ujian berdasarkan kawalan biomekanikal

Bab 3. Asas Kawalan Biomekanikal

Sains bermula sebaik sahaja mereka mula mengukur.

Pengetahuan yang tepat tidak dapat difikirkan tanpa ukuran.

D. I. Mendeleev

Dari intuisi kepada pengetahuan yang tepat!

Kemahiran motor seseorang, keupayaannya untuk bergerak dengan pantas, tepat dan cantik dalam apa jua keadaan, bergantung kepada tahap kesediaan fizikal, teknikal, taktikal, psikologi dan teori. Lima faktor budaya pergerakan ini memimpin dalam sukan, dalam pendidikan jasmani murid sekolah, dan dalam bentuk massa pendidikan jasmani. Untuk meningkatkan kemahiran motor dan juga untuk mengekalkannya pada tahap yang sama, adalah perlu untuk mengawal setiap faktor ini.

Objek kawalan biomekanikal ialah kemahiran motor manusia, iaitu kualiti motor (fizikal) dan manifestasinya. Ini bermakna hasil daripada kawalan biomekanikal kami memperoleh maklumat:

1) mengenai teknik tindakan motor dan taktik aktiviti motor;

2) tentang ketahanan, kekuatan, kelajuan, ketangkasan dan fleksibiliti, tahap yang betul adalah syarat yang diperlukan untuk penguasaan teknikal dan taktikal yang tinggi (Dalam kesusasteraan Inggeris mengenai pendidikan jasmani, senarai kualiti motor yang lebih luas diterima, termasuk keupayaan untuk melakukan latihan imbangan, latihan tarian dan lain-lain).

Lebih ringkas lagi: kawalan biomekanikal menjawab tiga soalan:

1) Apakah yang dilakukan oleh seseorang?

2) Sejauh manakah ia melakukan ini?

3) Mengapa dia melakukan ini?

Prosedur kawalan biomekanikal sepadan dengan skema berikut:

Pengukuran dalam biomekanik

Seseorang menjadi objek ukuran dari awal kanak-kanak. Ketinggian, berat badan, suhu badan, tempoh tidur, dan lain-lain bayi yang baru lahir diukur Kemudian, pada usia sekolah, pengetahuan dan kemahiran dimasukkan dalam pembolehubah yang diukur. Semakin tua seseorang, semakin luas minatnya, semakin banyak dan pelbagai penunjuk yang menjadi cirinya. Dan semakin sukar untuk membuat ukuran yang tepat. Bagaimanakah, sebagai contoh, kita boleh mengukur kesediaan teknikal dan taktikal, keindahan pergerakan, geometri jisim badan manusia, kekuatan, fleksibiliti, dan lain-lain? Ini dibincangkan dalam bahagian ini.

Skala ukuran dan unit ukuran

Skala pengukuran ialah jujukan kuantiti yang membolehkan seseorang mewujudkan kesesuaian antara ciri-ciri objek yang dikaji dan nombor. Dalam kawalan biomekanikal, skala nama, nisbah dan susunan paling kerap digunakan.

Skala penamaan adalah yang paling mudah. Dalam skala ini, nombor, huruf, perkataan atau simbol lain bertindak sebagai label dan berfungsi untuk mengesan dan membezakan objek yang sedang dikaji. Contohnya, apabila memantau taktik pasukan bola sepak, nombor padang membantu mengenal pasti setiap pemain.

Nombor atau perkataan yang membentuk skala penamaan dibenarkan untuk ditukar ganti. Dan jika ia boleh ditukar ganti tanpa menjejaskan ketepatan nilai pembolehubah yang diukur, maka pembolehubah ini harus diukur pada skala nama. Sebagai contoh, skala penamaan digunakan untuk menentukan skop peralatan dan taktik (ini dibincangkan dalam bahagian seterusnya).

Skala tertib berlaku apabila nombor yang membentuk skala disusun mengikut pangkat, tetapi selang antara pangkat tidak dapat diukur dengan tepat. Sebagai contoh, pengetahuan tentang biomekanik atau kemahiran dan kebolehan dalam pelajaran pendidikan jasmani dinilai pada skala: "miskin" - "memuaskan" - "baik" - "cemerlang". Skala pesanan memungkinkan bukan sahaja untuk mewujudkan fakta kesamaan atau ketidaksamaan objek yang diukur, tetapi juga untuk menentukan sifat ketidaksamaan dalam konsep kualitatif: "lebih - kurang", "lebih baik - lebih teruk". Walau bagaimanapun, kepada soalan: "Berapa banyak lagi?", "Berapa lebih baik?" - skala pesanan tidak memberi jawapan.

Menggunakan skala pesanan, mereka mengukur penunjuk "kualitatif" yang tidak mempunyai ukuran kuantitatif yang ketat (pengetahuan, kebolehan, kesenian, kecantikan dan ekspresi pergerakan, dll.).

Skala susunan adalah tidak terhingga, dan tiada tahap sifar di dalamnya. Ini boleh difahami. Tidak kira betapa tidak betulnya gaya berjalan atau postur seseorang, sebagai contoh, pilihan yang lebih buruk sentiasa boleh didapati. Dan sebaliknya, tidak kira betapa cantik dan ekspresif aksi motor gimnas, akan sentiasa ada cara untuk menjadikannya lebih cantik.

Skala perhubungan adalah yang paling tepat. Di dalamnya, nombor bukan sahaja disusun mengikut pangkat, tetapi juga dipisahkan dengan selang yang sama - unit ukuran 1. Keanehan skala nisbah ialah ia mentakrifkan kedudukan titik sifar.

Skala nisbah mengukur saiz dan jisim badan dan bahagiannya, kedudukan badan dalam ruang, kelajuan dan pecutan, kekuatan, tempoh selang masa dan banyak ciri biomekanik lain. Contoh ilustrasi skala nisbah ialah: skala skala, skala jam randik, skala meter kelajuan.

Skala nisbah adalah lebih tepat daripada skala pesanan. Ia membolehkan anda bukan sahaja untuk mengetahui bahawa satu objek pengukuran (teknik, pilihan taktikal, dll.) adalah lebih baik atau lebih teruk daripada yang lain, tetapi juga memberikan jawapan kepada soalan tentang sejauh mana lebih baik dan berapa kali lebih baik. Oleh itu, dalam biomekanik mereka cuba menggunakan skala nisbah dan, untuk tujuan ini, merekodkan ciri biomekanik.

BUKU TEKS UNTUK UNIVERSITI.

DALAM DAN. DUBROVSKY, V.N. FEDOROVA

Moscow

Pengulas:

Doktor Sains Biologi, Profesor A.G. Maxine; doktor sains teknikal, Profesor V.D. Kovalev;

Calon Sains Perubatan, pemenang Hadiah Negara USSR

I.L. Badnin

Lukisan yang dibuat oleh artis N.M. Zameshaeva

Dubrovsky V.I., Fedorova V.N.

Biomekanik: Buku teks. untuk sederhana dan lebih tinggi sekolah, institusi. M.: Rumah penerbitan VLADOS-PRESS, 2003. 672 p.: ill. ISBN 5-305-00101-3.

Buku teks itu ditulis mengikut program baru untuk kajian biomekanik di institusi pendidikan tinggi. Banyak perhatian diberikan kepada pengesahan biomekanik penggunaan cara budaya fizikal dan sukan menggunakan contoh pelbagai sukan. Dicerminkan pendekatan moden Untuk menilai kesan pelbagai faktor fizikal dan iklim terhadap teknik atlet, ciri biomekanik pelbagai sukan diberikan. Bahagian biomekanik perubatan dibentangkan buat kali pertama, biomekanik atlet kurang upaya, kawalan biomekanikal pergerakan, dsb.

Buku teks ditujukan kepada pelajar fakulti pendidikan jasmani universiti, institut pendidikan jasmani dan universiti perubatan, serta jurulatih, doktor sukan, pakar pemulihan yang terlibat dalam pembangunan dan ramalan latihan, rawatan dan pemulihan atlet dan pakar lain.

PRAKATA

Mana-mana cabang pengetahuan manusia, termasuk disiplin seperti biomekanik, beroperasi dengan set definisi awal, konsep dan hipotesis tertentu. Di satu pihak, definisi asas daripada matematik, fizik, dan mekanik am digunakan. Sebaliknya, biomekanik adalah berdasarkan data daripada kajian eksperimen, yang paling penting ialah penilaian pelbagai jenis aktiviti motor manusia dan kawalannya; penentuan sifat sistem biomekanikal di bawah pelbagai kaedah ubah bentuk; keputusan yang diperoleh dalam menyelesaikan masalah perubatan dan biologi.

Biomekanik berada di persimpangan sains yang berbeza: perubatan, fizik, matematik, fisiologi, biofizik, yang melibatkan pelbagai pakar dalam bidangnya, seperti jurutera, pereka bentuk, ahli teknologi, pengaturcara, dll.

Biomekanik sukan sebagai disiplin akademik mengkaji bagaimana seseorang itu bergerak dalam proses persembahan latihan fizikal, semasa pertandingan, dan pergerakan peralatan sukan individu.

Kepentingan penting dalam sukan moden dan budaya fizikal diberikan kepada kekuatan mekanikal, ketahanan tisu sistem muskuloskeletal, organ, tisu kepada aktiviti fizikal yang berulang, terutamanya semasa latihan dalam keadaan yang melampau (gunung sederhana, kelembapan tinggi, suhu rendah dan tinggi, hipotermia, perubahan dalam bioritma) dengan mengambil kira fizikal, umur, jantina, keadaan fungsi seseorang. Semua data ini boleh digunakan untuk menambah baik metodologi dan teknik melaksanakan latihan dan sistem latihan tertentu, serta untuk menambah baik peralatan, peralatan dan faktor lain.

Budaya fizikal dan sukan di negara kita telah hilang pengaruhnya sejak sedekad yang lalu. Ini tidak melakukan apa-apa untuk meningkatkan kesihatan manusia. Ini juga menjejaskan keupayaan untuk bertahan faktor negatif persekitaran.

Kepentingan sukan pada setiap masa adalah penting dalam mencegah penuaan pramatang dan dalam memulihkan keupayaan fungsi badan selepas penyakit dan kecederaan.

Dengan perkembangan sains, perubatan secara aktif melaksanakan pencapaiannya, membangunkan kaedah rawatan baharu, menilai keberkesanannya, dan teknik diagnostik baharu. Ini, seterusnya, memperkaya perubatan sukan dan pendidikan jasmani. Buku teks ini menawarkan pengetahuan tentang asas fizikal banyak isu dalam perubatan sukan, yang diperlukan untuk guru pendidikan jasmani, jurulatih, doktor sukan dan ahli terapi urut. Pengetahuan ini tidak kurang pentingnya daripada pengetahuan tentang asas proses latihan. Bergantung pada bagaimana intipati fizikal bidang perubatan sukan tertentu difahami, bersama-sama dengan aspek perubatan adalah mungkin untuk meramalkan dan memberi dos kesan kesihatan (terapeutik), serta tahap pencapaian sukan.

Dalam budaya fizikal terapeutik, pelbagai latihan fizikal digunakan, dilaksanakan dalam satu atau lain sukan.

Buku teks ini, berbanding dengan yang diterbitkan sebelum ini, adalah yang pertama untuk biomekanik sukan membentangkan bahan yang menunjukkan penggunaan undang-undang fizik asas kepada banyak bidang khusus disiplin ini. Isu yang dipertimbangkan: kinematik, dinamik titik material, dinamik pergerakan ke hadapan, jenis daya dalam alam semula jadi, dinamik gerakan putaran, kerangka rujukan bukan inersia, undang-undang pemuliharaan, getaran mekanikal, sifat mekanikal. Bahagian besar dibentangkan menunjukkan asas fizikal pengaruh pelbagai faktor (mekanikal, bunyi, elektromagnet, sinaran, haba), memahami intipati fizikal yang sangat diperlukan untuk penyelesaian rasional banyak masalah dalam perubatan sukan.

Profesor V.I. Dubrovsky dan Profesor V.N. Fedorov, sebagai tambahan kepada kaedah biomekanik memantau orang yang terlibat dalam pendidikan jasmani dan sukan, membentangkan penunjuk biomekanik dalam keadaan normal dan dalam patologi (kecederaan dan penyakit muskuloskeletal).peralatan, semasa keletihan, dsb.), serta semasa latihan dalam keadaan yang melampau, pada atlet kurang upaya, dsb.

Banyak isu yang diliputi oleh penulis dengan mengambil kira pembangunan sukan elit, sukan kerusi roda, biomekanik kecederaan sukan, pelbagai tempoh umur perkembangan, dengan mengambil kira fizikal dan teknik melakukan senaman tertentu dalam pelbagai sukan.

Buku ini menunjukkan arah utama dalam pembangunan biomekanik menggunakan kaedah kawalan moden: kawalan pergerakan pegun dan jauh; pembangunan teknologi moden inventori, peralatan; teknik untuk melakukan latihan fizikal dalam pelbagai sukan; memantau prestasi latihan oleh atlet kurang upaya; kawalan biomekanikal untuk kecederaan dan penyakit sistem muskuloskeletal, dsb.

Pada asasnya, dalam setiap bab buku teks, penulis menekankan bahawa untuk berjaya dalam pertandingan, seseorang atlet mesti mempunyai teknik yang rasional untuk melakukan senaman, memahami intipati perubatan dan fizikalnya, mesti dilengkapi dengan peralatan moden, peralatan sukan, mesti bersedia secara fungsional dan sihat.

Tempat istimewa dalam buku teks diberikan kepada pengaruh aktiviti fizikal yang sengit terhadap perubahan struktur (morfologi) dalam tisu sistem muskuloskeletal, terutamanya jika teknik melakukan latihan fizikal dan kaedah pembetulannya tidak sempurna. Telah diperhatikan bahawa tindak balas tisu muskuloskeletal terhadap aktiviti fizikal sebahagian besarnya bergantung pada teknik senaman, fizikal, umur, keadaan berfungsi, faktor iklim dan geografi, dsb.

Penulis memberi perhatian yang besar kepada kemungkinan menggunakan matematik dan model fizikal baik untuk pelbagai latihan, dan untuk kawasan dan sistem individu badan manusia, khususnya atlet, serta badan secara keseluruhan, untuk meramalkan tindak balas badan terhadap aktiviti fizikal dan pelbagai faktor buruk. persekitaran luaran. Jenis badan dan umur adalah penting untuk pengiraan dan penilaian model had toleransi kesan ini, dengan mengambil kira pelbagai faktor tambahan.

Di negara kita dan di luar negara, kita masih tidak mempunyai buku teks yang akan mensistematisasikan bahan-bahan kedua-dua asas fizikal dan matematik teori biomekanik sukan, dan mengenai biomekanik dalam keadaan normal dan dalam patologi, dengan mengambil kira umur, jantina, fizikal. dan keadaan fungsi individu, yang terlibat dalam pendidikan jasmani dan sukan. Ini amat penting apabila bermain sukan elit, di mana keperluan untuk teknik melakukan latihan adalah luar biasa, dan penyimpangan yang sedikit membawa kepada kecederaan, kadang-kadang kepada kecacatan, dan penurunan dalam keputusan sukan.

Buku teks "Biomekanik" menjawab keperluan moden keperluan untuk buku teks mengenai disiplin perubatan dan biologi, seragam untuk pedagogi, universiti perubatan dan institut pendidikan jasmani.

Sebilangan besar jadual maklumat, rajah, rajah, pembahagian bahan yang seragam dan jelas mengikut struktur dalam setiap bab, definisi laconic yang diserlahkan menjadikan bahan yang dibentangkan sangat visual, menarik, mudah difahami dan diingati.

Buku teks ini akan membolehkan pelajar, jurulatih, doktor, ahli metodologi terapi senaman, guru pendidikan jasmani untuk lebih memahami asas biomekanik sukan, perubatan sukan, terapi fizikal, dan oleh itu, berjaya dan aktif menggunakannya dalam kerja mereka. Buku teks ini boleh disyorkan kepada pakar dalam mekanik gunaan yang pakar dalam biomekanik.

Ketua Jabatan Mekanik Teori, Negeri Perm universiti teknikal,

Doktor Sains Teknikal, Profesor, Saintis Terhormat Persekutuan Rusia

Yu.I. Nyashin

PENGENALAN

Biomekanik pergerakan manusia adalah satu bahagian daripada disiplin yang lebih umum, secara ringkas dipanggil "biomekanik".

Biomekanik ialah satu cabang biofizik yang mengkaji sifat mekanikal tisu, organ dan sistem organisma hidup dan fenomena mekanikal yang mengiringi proses kehidupan. Menggunakan kaedah mekanik teori dan gunaan, sains ini mengkaji ubah bentuk unsur-unsur struktur badan, aliran cecair dan gas dalam organisma hidup, pergerakan dalam ruang bahagian badan, kestabilan dan kebolehkawalan pergerakan dan isu-isu lain. boleh diakses dengan kaedah ini. Berdasarkan kajian ini, ciri-ciri biomekanikal organ dan sistem badan boleh disusun, pengetahuan mengenainya merupakan prasyarat yang paling penting untuk mengkaji proses pengawalseliaan. Biografi perakaunan ciri mekanikal memungkinkan untuk membuat andaian tentang struktur sistem yang mengawal fungsi fisiologi. Sehingga baru-baru ini, penyelidikan utama dalam bidang biomekanik dikaitkan dengan kajian pergerakan manusia dan haiwan. Walau bagaimanapun, skop penggunaan sains ini semakin berkembang; kini ia juga termasuk kajian sistem pernafasan, sistem peredaran darah, reseptor khusus, dan lain-lain. Data menarik diperoleh daripada kajian rintangan anjal dan tidak anjal dada, pergerakan gas melalui saluran pernafasan. Percubaan sedang dibuat untuk menyamaratakan analisis pergerakan darah dari perspektif mekanik kontinum khususnya, getaran elastik dinding vaskular sedang dikaji. Ia juga telah terbukti bahawa, dari sudut pandangan mekanikal, struktur sistem vaskular adalah optimum untuk melaksanakan fungsi pengangkutannya. Kajian reologi dalam biomekanik telah menemui ubah bentuk tertentusifat banyak tisu badan: ketaklinearan eksponen hubungan antara tekanan dan regangan, pergantungan yang ketara pada masa, dsb. Pengetahuan yang diperoleh tentang sifat ubah bentuk tisu membantu menyelesaikan beberapa masalah praktikal Khususnya, ia digunakan untuk membuat prostesis dalaman (injap, jantung buatan, saluran darah, dll.). Mekanik pepejal klasik digunakan terutamanya dalam kajian pergerakan manusia. Biomekanik sering difahami dengan tepat aplikasi ini. Apabila mengkaji pergerakan, biomekanik menggunakan data daripada antropometri, anatomi, fisiologi, saraf dan sistem otot dan disiplin biologi yang lain. Oleh itu, selalunya, mungkin dalam tujuan pendidikan, biomekanik sistem muskuloskeletal termasuk anatomi fungsinya, dan kadangkala fisiologi sistem neuromuskular, memanggil persatuan ini kinesiologi.

Bilangan pengaruh kawalan dalam sistem neuromuskular adalah sangat besar. Walau bagaimanapun, sistem neuromuskular mempunyai kebolehpercayaan yang menakjubkan dan luas keupayaan pampasan, keupayaan bukan sahaja untuk mengulang set pergerakan standard yang sama (sinergi) berulang kali, tetapi juga untuk melakukan pergerakan sukarela standard yang bertujuan untuk mencapai matlamat tertentu. Sebagai tambahan kepada keupayaan untuk mengatur dan mempelajari pergerakan yang diperlukan secara aktif, sistem neuromuskular memastikan kebolehsuaian kepada keadaan persekitaran dan dalaman badan yang berubah dengan cepat, mengubah tindakan lazim berhubung dengan keadaan ini. Kebolehubahan ini bukan sahaja bersifat pasif, tetapi mempunyai ciri-ciri carian aktif yang dijalankan oleh sistem saraf apabila ia mencapai penyelesaian terbaik tugasan yang diberikan. Kebolehan sistem saraf yang disenaraikan disediakan oleh pemprosesan maklumat tentang pergerakan di dalamnya, yang tiba melalui sambungan maklum balas yang dibentuk oleh aferentasi deria. Aktiviti sistem neuromuskular dicerminkan dalam struktur pergerakan temporal, kinematik dan dinamik. Terima kasih kepada refleksi ini, ia menjadi mungkin, dengan memerhati mekanik, untuk mendapatkan maklumat tentang peraturan pergerakan dan gangguannya. Peluang ini digunakan secara meluas dalam diagnosis penyakit, dalam kajian neurofisiologi menggunakan ujian khas untuk memantau kemahiran motor dan latihan orang kurang upaya, atlet, angkasawan, dan dalam beberapa kes lain.

Bab 1 SEJARAH PERKEMBANGAN BIOMEKANIK

Biomekanik adalah salah satu cabang biologi tertua. Asal-usulnya adalah karya Aristotle dan Galen, yang dikhaskan untuk analisis pergerakan haiwan dan manusia. Tetapi hanya terima kasih kepada kerja salah seorang lelaki paling cemerlang Renaissance, Leonardo da Vinci (14521519), biomekanik mengambil langkah seterusnya. Leonardo sangat berminat dengan struktur tubuh manusia (anatomi) berkaitan dengan pergerakan. Dia menerangkan mekanik badan semasa peralihan dari posisi duduk ke kedudukan berdiri, ketika berjalan naik dan turun, ketika melompat, dan, nampaknya, memberikan penerangan pertama tentang gaya berjalan.

R. Descartes (15961650) mencipta asas teori refleks, menunjukkan bahawa punca pergerakan boleh menjadi faktor persekitaran tertentu yang mempengaruhi organ deria. Ini menjelaskan asal-usul pergerakan sukarela.

Selepas itu, D. Borelli Itali (16081679) - doktor, ahli matematik, ahli fizik - mempunyai pengaruh yang besar terhadap perkembangan biomekanik. Dalam bukunya "On the Movement of Animals," dia pada dasarnya meletakkan asas untuk biomekanik sebagai cabang sains. Dia melihat tubuh manusia sebagai mesin dan berusaha untuk menjelaskan pernafasan, pergerakan darah dan fungsi otot dari perspektif mekanikal.

Mekanik biologi sebagai sains gerakan mekanikal dalam sistem biologi menggunakan prinsip mekanik sebagai alat metodologi.

Mekanik manusiaTerdapat cabang mekanik baru yang mengkaji pergerakan manusia yang bertujuan.

Biomekanik ini adalah cabang biologi yang mengkaji sifat mekanikal tisu hidup, organ dan organisma secara keseluruhan, serta fenomena mekanikal yang berlaku di dalamnya (semasa pergerakan, pernafasan, dll.).

Leonardo DO Vinci I.P. Pavlov

P.F. Lesgaft N.E. Vvedensky

Langkah pertama dalam kajian terperinci tentang biomekanik pergerakan dibuat hanya pada penghujungnya XIX berabad-abad oleh saintis Jerman Braun dan Fischer(V. Braune, O. Fischer), yang membangunkan kaedah yang sempurna untuk merekod pergerakan, mengkaji secara terperinci bahagian dinamik pergerakan anggota badan dan pusat graviti umum (GCG) seseorang semasa berjalan biasa.

K.H. Kekcheev (1923) mengkaji biomekanik gaya berjalan patologi menggunakan teknik Brown dan Fisher.

P.F. Lesgaft (18371909) mencipta biomekanik latihan fizikal, dibangunkan berdasarkan anatomi dinamik. Pada tahun 1877 P.F. Lesgaft mula memberi kuliah mengenai subjek ini di kursus pendidikan jasmani. Di Institut Pendidikan Jasmani yang dinamakan sempena. P.F. Lesgaft kursus ini dimasukkan dalam subjek “ pendidikan Jasmani”, dan pada tahun 1927 ia dipisahkan kepada subjek bebas yang dipanggil “teori pergerakan” dan pada tahun 1931 ia dinamakan semula sebagai kursus “Biomekanik Latihan Fizikal”.

N.A. memberi sumbangan besar kepada pengetahuan tentang interaksi tahap peraturan pergerakan. Bernstein (1880 1968). Mereka diberi asas teori proses kawalan pergerakan dari sudut teori umum sistem yang besar. Penyelidikan oleh N.A. Bernstein dibenarkan untuk menubuhkan sangat prinsip penting kawalan pergerakan, diterima umum hari ini. Konsep neurofisiologi N.A. Bernstein berkhidmat sebagai asas untuk pembentukan teori biomekanik moden pergerakan manusia.

Idea N.M. Sechenov tentang sifat refleks kawalan pergerakan melalui penggunaan isyarat sensitif telah dibangunkan dalam teori N.A. Bernstein mengenai sifat pekeliling proses pengurusan.

B.C. Gurfinkel et al. (1965) secara klinikal mengesahkan arah ini, mengenal pasti prinsip sinergi dalam organisasi kerja otot rangka dalam peraturan postur menegak, dan F.A. Severin et al (1967) memperoleh data tentang penjana tulang belakang (motoneuron) pergerakan lokomotor. R.Granit (1955) menganalisis mekanisme peraturan pergerakan dari perspektif neurofisiologi.

R.Granit (1973) menyatakan bahawa organisasi tindak balas keluaran akhirnya ditentukan oleh sifat mekanikal unit motor (MU) dan hierarki khusus proses pengaktifan yang melibatkan MU perlahan atau cepat, motoneuron tonik atau fasa, motor alfa atau kawalan gamma alfa.

PADA. Bernstein A.A. Ukhtomsky

MEREKA. Sechenov A.N. Krestovnikov

Sumbangan besar kepada biomekanik sukan telah dibuat oleh R.G. Osterhoud (1968); T. Duck (1970), R.M. coklat; J.E. Ahli Majlis (1971); S. Plagenhoef (1971); C. W. Buchan (1971); Dal Monte et al. (1973); M.Saito et al. (1974) dan lain-lain lagi.

Di negara kita, kajian koordinasi pergerakan manusia telah dijalankan sejak tahun dua puluhan. XX berabad-abad. Penyelidikan telah dijalankan ke atas keseluruhan gambaran biomekanik struktur penyelarasan pergerakan sukarela manusia untuk mewujudkan corak umum yang menentukan kedua-dua peraturan pusat dan aktiviti periferi otot dalam proses kehidupan yang paling penting ini. Sejak tahun tiga puluhan XX abad di institut pendidikan jasmani di Moscow (N.A. Bernstein), di Leningrad (E.A. Kotikova, E.G. Kotelnikova), di Tbilisi (L.V. Chkhaidze), di Kharkov (D.D. Donskoy) dan Di bandar lain, kerja saintifik mengenai biomekanik mula berkembang. Pada tahun 1939, sebuah buku teks oleh E.A. Kotikova "Biomekanik Latihan Fizikal" dan pada tahun-tahun berikutnya, buku teks dan alat bantu mengajar mula memasukkan bahagian "Jusifikasi biomekanik teknik sukan dalam pelbagai sukan."

Daripada sains biologi, biomekanik menggunakan data saintifik mengenai anatomi dan fisiologi lebih daripada yang lain. Pada tahun-tahun berikutnya, anatomi dinamik, fizik dan fisiologi, terutamanya doktrin nervisme oleh I.P., mempunyai pengaruh yang besar terhadap pembentukan dan perkembangan biomekanik sebagai sains. Pavlov dan tentang sistem berfungsi oleh P.K. Anokhina.

N.E. memberi sumbangan yang besar kepada kajian fisiologi sistem lokomotor. Vvedensky (18521922). Dia menjalankan kajian tentang proses pengujaan dan perencatan dalam tisu saraf dan otot. Kerja-kerja beliau mengenai labiliti fisiologi tisu hidup dan sistem yang boleh dirangsang dan mengenai parabiosis adalah sangat penting untuk fisiologi moden sukan. Karya beliau mengenai penyelarasan pergerakan juga sangat bernilai.

Mengikut definisi A.A. Ukhtomsky (18751942), biomekanik mengkaji "bagaimana tenaga mekanikal pergerakan dan tekanan yang terhasil boleh memperoleh aplikasi kerja." Dia menunjukkan bahawa kekuatan otot, perkara lain yang sama, bergantung pada keratan rentas. Lebih banyak keratan rentas otot, semakin dia mampu mengangkat beban. A.A. Ukhtomsky menemui yang paling penting fenomena fisiologi dominan dalam aktiviti pusat saraf, khususnya semasa tindakan motor. Tempat yang besar dalam karyanya dikhaskan untuk isu fisiologi sistem motor.

Soalan fisiologi sukan telah dibangunkan oleh A.N. Krestovikov (18851955). Mereka dikaitkan dengan menjelaskan mekanisme aktiviti otot, khususnya, koordinasi pergerakan, pembentukan motor refleks terkondisi, etiologi keletihan semasa aktiviti fizikal dan fungsi fisiologi lain semasa senaman.

M.F. Ivanitsky (1895-1969) membangunkan anatomi fungsional (dinamik) berhubung dengan tugas pendidikan jasmani dan sukan, iaitu, dia menentukan hubungan antara anatomi dan pendidikan jasmani.

Kejayaan fisiologi moden, dan, pertama sekali, karya Academician P.K. Anokhin diberi peluang untuk melihat semula biomekanik pergerakan dari kedudukan sistem berfungsi.

Semua ini memungkinkan untuk meringkaskan data fisiologi dengan kajian biomekanik dan mendekati penyelesaian isu penting biomekanik pergerakan dalam sukan moden, sukan elit.

Pertengahan XX abad, saintis telah mencipta tangan prostetik yang dikawal oleh isyarat elektrik yang datang dari sistem saraf. Pada tahun 1957, di negara kita, model tangan (tangan) telah dibina, yang menjalankan arahan bioelektrik seperti "memerah dan membuka", dan pada tahun 1964 prostesis dengan maklum balas telah dicipta, iaitu prostesis yang terus mengalir ke dalam maklumat sistem saraf pusat tentang daya mampatan atau pelepasan tangan, arah pergerakan tangan, dan tanda-tanda yang serupa.

PC. Anokhin

pakar Amerika(E.W. Schrader et al., 1964) mencipta kaki palsu yang dipotong di atas lutut. Model hidraulik sendi lutut telah dibuat untuk mencapai berjalan semula jadi. Reka bentuk menyediakan angkat tumit biasa dan sambungan kaki semasa penculikan, tanpa mengira kelajuan berjalan.

Perkembangan pesat sukan di USSR berfungsi sebagai asas untuk pembangunan biomekanik sukan. Sejak tahun 1958, di semua institut budaya fizikal, biomekanik menjadi disiplin akademik wajib, jabatan biomekanik diwujudkan, program dibangunkan, alat bantu mengajar, buku teks diterbitkan, persidangan saintifik dan metodologi, pakar sedang membuat persediaan.

Sebagai subjek akademik, biomekanik memainkan beberapa peranan. Pertama, dengan bantuannya, pelajar diperkenalkan kepada konsep fizikal dan matematik yang paling penting yang diperlukan untuk mengira kelajuan, sudut tolakan, berat badan, lokasi graviti pusat dan peranannya dalam teknik melakukan pergerakan sukan. Kedua, disiplin ini mempunyai aplikasi bebas dalam amalan sukan, kerana sistem aktiviti motor yang dibentangkan di dalamnya, dengan mengambil kira umur, jantina, berat badan, fizikal, memungkinkan untuk membangunkan cadangan untuk kerja jurulatih, guru pendidikan jasmani, metodologi terapi fizikal, dsb.

Penyelidikan biomekanikal telah memungkinkan untuk mencipta jenis baru kasut, peralatan sukan, peralatan dan teknik kawalan (basikal, ski alpine dan lompat, ski lumba, bot mendayung dan banyak lagi).

Kajian tentang ciri hidrodinamik ikan dan ikan lumba-lumba memungkinkan untuk mencipta pakaian khas untuk perenang dan menukar teknik berenang, yang membantu meningkatkan kelajuan berenang.

Biomekanik diajar di institusi pendidikan jasmani tinggi di banyak negara di seluruh dunia. Masyarakat biomekanik antarabangsa telah diwujudkan, persidangan, simposium, dan kongres tentang biomekanik telah diadakan. Majlis Saintifik mengenai Masalah Biomekanik telah diwujudkan di bawah Presidium Akademi Sains Rusia dengan bahagian yang meliputi masalah kejuruteraan, perubatan dan biomekanik sukan.

Bab 2 TOPOGRAFI TUBUH MANUSIA. DATA AM TENTANG TUBUH MANUSIA

Dari sudut pandangan mekanikal, tubuh manusia adalah objek yang paling kompleks. Ia terdiri daripada bahagian-bahagian yang boleh dianggap pepejal (rangka) dengan tahap ketepatan yang tinggi dan rongga yang boleh berubah bentuk (otot, saluran darah, dll.), dan rongga ini mengandungi media cecair dan boleh ditapis yang tidak mempunyai sifat cecair biasa.

Tubuh manusia secara amnya mengekalkan ciri struktur semua vertebrata: bipolariti (hujung kepala dan ekor), simetri dua hala, penguasaan organ berpasangan, kehadiran rangka paksi, pemeliharaan beberapa (relik) tanda-tanda segmentasi (metamerisme), dll. (Gamb. 2.1).

Ciri morfofungsi lain badan manusia termasuk: anggota atas yang sangat pelbagai fungsi; barisan gigi yang sekata; otak berkembang; berjalan tegak; masa kanak-kanak yang berpanjangan, dsb.

Dalam anatomi, adalah kebiasaan untuk mengkaji tubuh manusia dalam kedudukan tegak dengan anggota bawah ditutup dan anggota atas diturunkan.

Di setiap bahagian badan, kawasan dibezakan (Rajah 2.2, a, b) kepala, leher, batang badan dan dua pasang anggota atas dan bawah (lihat Rajah 2.1,6).

nasi. 2.1. Pembahagian segmen saraf tunjang. Pembentukan plexus dari akar otak (a). Penyongsangan segmen organ dan sistem berfungsi (b)

Pada tubuh manusia, dua hujung ditetapkan: tengkorak, atau tengkorak dan ekor, atau ekor, dan empat permukaan: perut, atau ventral, dorsal, atau dorsal dan dua sisi: kanan dan kiri (Rajah 2:3).

Pada anggota badan, dua hujung ditentukan berhubung dengan badan: proksimal, iaitu lebih dekat dan distal, iaitu jauh (lihat Rajah 2.3).

Kapak dan kapal terbang

Tubuh manusia dibina mengikut jenis simetri dua hala (ia dibahagikan oleh satah median kepada dua bahagian simetri) dan dicirikan oleh kehadiran rangka dalaman. Di dalam badan terdapat pemotongan ke dalam metamer, atau segmen, iaitu pembentukan yang homogen dalam struktur dan pembangunan, terletak dalam susunan berurutan ke arah paksi membujur badan (contohnya, otot, segmen saraf, vertebra, dll.); sistem saraf pusat terletak lebih dekat dengan permukaan dorsal badan, sistem pencernaan terletak lebih dekat dengan permukaan perut. Seperti semua mamalia, manusia mempunyai kelenjar susu dan kulit berbulu; rongga badan mereka dibahagikan oleh diafragma ke bahagian toraks dan perut (Gamb. 2.4).

nasi. 2.2. Kawasan tubuh manusia:

permukaan anterior: 7 kawasan parietal; 2 kawasan hadapan; 3 kawasan orbit; 4 kawasan mulut; 5 kawasan dagu; b kawasan leher anterior; 7 kawasan leher sisi; 8 kawasan klavikel; 9 tapak tangan; 10 kawasan anterior lengan bawah; 11 kawasan ulnar anterior; 12 belakang bahu; 13 rantau axillary; 14 kawasan dada; 15 rantau subcostal; 16 epigastrium; 17 kawasan umbilical; 18 kawasan perut sisi; 19 kawasan pangkal paha; 20 kawasan kemaluan; 21 kawasan paha medial; 22 kawasan paha anterior; 23 kawasan lutut anterior; 24 kawasan anterior kaki; 25 kawasan belakang kaki bawah; 26 kawasan buku lali anterior; 27 kaki dorsal; 28 kawasan tumit; 29 belakang tangan; 30 lengan bawah; 31 kawasan posterior lengan bawah; 32 kawasan ulnar posterior; 33 kawasan bahu belakang; 34 kawasan posterior lengan bawah; 35 kawasan payudara; 36 kawasan deltoid; 37 segi tiga klavipektoral; 38 fossa subclavian; 39 rantau sternokleidomastoid; 40 kawasan hidung; 41 wilayah temporal.

nasi. 2.3. Kedudukan relatif bahagian dalam badan manusia

b permukaan belakang: 1 rantau parietal; 2 rantau temporal; 3 kawasan hadapan; 4 kawasan orbit; 5 rantau zigomatik; b kawasan bukal; 7 segi tiga submandibular; 8 kawasan sternokleidomastoid; 9rantau akromial; 10 rantau interscapular; 11 kawasan skapula; 12 rantau deltoid; 13 kawasan toraks sisi; 14 belakang bahu; 15 rantau subcostal; 16 kawasan ulnar posterior; 17 kawasan posterior lengan bawah; 18 kawasan anterior lengan bawah; 79 tapak tangan; 20 kawasan tumit; 21 tapak kaki; 22 dorsum kaki; 23 kawasan anterior kaki bawah; 24 kawasan belakang bahagian bawah kaki; 25 belakang lutut; 26 kawasan paha belakang; 27rantau dubur; 28 kawasan gluteal; 29 kawasan sakral; 30 kawasan perut sisi; 31 kawasan lumbar; 32 kawasan subscapular; 33 kawasan vertebra; 34 kawasan bahu belakang; 35 kawasan ulnar posterior; 36 lengan belakang; 37 belakang tangan; 38 kawasan bahu anterior; 39 rantau suprascapular; 40 belakang leher; 41 kawasan occipital

nasi. 2.4. Rongga badan

nasi. 2.5. Gambar rajah paksi dan satah dalam badan manusia:

1 paksi menegak (membujur);

2 satah hadapan; 3 satah mendatar; 4 paksi melintang; 5 paksi sagital; 6 satah sagital

Untuk menavigasi kedudukan relatif bahagian dalam tubuh manusia dengan lebih baik, kita bermula dari beberapa satah asas dan arah (Rajah 2.5). Istilah "atas", "bawah", "depan", "belakang" merujuk kepada kedudukan menegak badan manusia. Satah yang membahagikan badan dalam arah menegak kepada dua bahagian simetri dipanggil median. Satah selari dengan median dipanggil sagittal (lat. sagitta anak panah); mereka membahagikan badan kepada segmen yang terletak dalam arah dari kanan ke kiri. Mereka berjalan berserenjang dengan satah median hadapan, iaitu selari dengan dahi(fr. depan dahi) kapal terbang; mereka memotong badan kepada segmen yang terletak dalam arah dari depan ke belakang. Serenjang dengan satah median dan hadapan dilukis mendatar atau melintang satah membahagikan badan kepada segmen yang terletak satu di atas yang lain. Bilangan sagittal yang sewenang-wenangnya (kecuali median), satah hadapan dan mendatar boleh dilukis, iaitu, melalui mana-mana titik pada permukaan badan atau organ.

Istilah "medial" dan "lateral" digunakan untuk menunjuk bahagian badan berhubung dengan satah median: medialis terletak lebih dekat dengan satah median, lateral lebih jauh daripadanya. Istilah ini tidak boleh dikelirukan dengan istilah "dalaman" interim dan luaran "luar", yang digunakan hanya berkaitan dengan dinding rongga. Perkataan "perut" ventralis, "dorsal" dorsalis, "kanan" dexter, "kiri" jahat, "cetek" dangkal, profundus "dalam". tidak memerlukan sebarang penjelasan. Untuk menyatakan hubungan ruang pada anggota badan, istilah"proximalis" dan "distalis" iaitu, terletak lebih dekat dan jauh dari persimpangan anggota badan dengan batang tubuh.

Untuk menentukan unjuran organ dalaman, satu siri garis menegak dilukis: median anterior dan posterior sepadan dengan bahagian satah median; sternum kanan dan kiri di sepanjang tepi sisi sternum; kanan dan kiri midclavicular melalui bahagian tengah klavikula; kanan dan kiri parasternal di tengah antara sternum dan midclavicular; kanan dan kiri anterior axillary masing-masing, pinggir anterior fossa axillary; kanan dan kiri pertengahan axillary yang terpancar dari kedalaman fossa dengan nama yang sama; fossa axillary posterior kanan dan kiri, sepadan dengan pinggir posterior fossa axillary; skapula kanan dan kiri melalui sudut bawah skapula; paravertebral kanan dan kiri di tengah antara garis tengah scapular dan posterior (bersesuaian dengan apeks proses melintang).

Maklumat ringkas tentang pusat graviti badan manusia

Fungsi bahagian bawah badan seseorang, jika kita mengecualikan banyak latihan fizikal, ditentukan terutamanya oleh sokongan (kedudukan berdiri) dan pergerakan (berjalan, berlari). Dalam kedua-duanyaDalam kes ini, fungsi bahagian bawah, tidak seperti bahagian atas, dipengaruhi dengan ketara oleh pusat graviti umum (GC) badan manusia (Rajah 2.6).

nasi. 2.6. Lokasi pusat graviti umum untuk pelbagai jenis berdiri: 1 apabila tegang; 2 dengan antropometrik; 3 pada senyap

Dalam banyak masalah mekanik, adalah mudah dan boleh diterima untuk menganggap jisim badan seolah-olah ia tertumpu pada satu titik - pusat graviti (CG). Oleh kerana kita perlu menganalisis daya yang bertindak ke atas tubuh manusia semasa latihan fizikal dan berdiri (sedang berehat), kita harus tahu di mana CG terletak pada seseorang secara normal dan dalam patologi (scoliosis, coxarthrosis, cerebral palsy, amputasi anggota badan, dan lain-lain.).

Dalam biomekanik am, adalah penting untuk mengkaji lokasi pusat graviti (CG) badan, unjurannya ke kawasan sokongan, serta hubungan ruang antara vektor CG dan pelbagai sendi (Rajah 2.7). Ini membolehkan kita mengkaji kemungkinan penyekatan sendi dan menilai perubahan pampasan dan penyesuaian dalam sistem muskuloskeletal (MSA). Pada lelaki dewasa (secara purata), GCT terletak 15 mm di belakang tepi anterior-inferior badan V tulang belakang lumbar. Pada wanita, CG terletak pada purata 55 mm di hadapan tepi anterior inferior saya vertebra sakral (Rajah 2.8).

Pada satah hadapan, GCT dianjak sedikit ke kanan (sebanyak 2.6 mm pada lelaki dan 1.3 mm pada wanita), iaitu kaki kanan mengambil beban yang lebih besar sedikit daripada kiri.

nasi. 2.7. Jenis kedudukan badan manusia berdiri: 1 kedudukan antropometrik; 2 kedudukan tenang; 3 kedudukan tegang: Bulatan dengan titik di tengah, terletak di kawasan pelvis, menunjukkan kedudukan pusat graviti umum badan; dalam kedudukan kawasan kepala pusat graviti kepala; di kawasan tangan kedudukan pusat graviti umum tangan. Titik hitam menunjukkan paksi melintang sendi anggota atas dan bawah, serta sama sendi atlanto-occipital

nasi. 2.8. Lokasi tengah

keterukan (CG): a pada lelaki; b pada wanita

Pusat graviti am (GCG) badan terdiri daripada pusat graviti bahagian individu badan (pusat graviti separa) (Rajah 2.9). Oleh itu, apabila menggerakkan dan menggerakkan jisim bahagian badan, pusat graviti umum juga bergerak, tetapi untuk mengekalkan keseimbangan, unjurannya tidak boleh melampaui kawasan sokongan.

nasi. 2.9. Lokasi pusat graviti bahagian individu badan

nasi. 2.10. Kedudukan pusat graviti umum badan: a pada lelaki dengan ketinggian yang sama, tetapi binaan yang berbeza; bmen yang berbeza ketinggian; dalam untuk lelaki dan wanita

Ketinggian kedudukan GCT berbeza dengan ketara dalam kalangan orang yang berbeza bergantung pada beberapa faktor, yang terutamanya termasuk jantina, umur, jenis badan, dsb. (Rajah 2.10).

Pada wanita, BCT biasanya "sedikit lebih rendah daripada lelaki (lihat Rajah 2.8).

Pada kanak-kanak kecil, pusat graviti badan terletak lebih tinggi daripada orang dewasa.

Apabila kedudukan relatif bahagian badan berubah, unjuran GCTnya juga berubah (Rajah 2.11). Pada masa yang sama, kestabilan badan juga berubah. Dalam amalan sukan (latihan mengajar dan latihan) dan semasa melakukan latihan gimnastik terapeutik, isu ini sangat penting, kerana dengan kestabilan badan yang lebih besar adalah mungkin untuk melakukan pergerakan dengan amplitud yang lebih besar tanpa mengganggu keseimbangan.

nasi. 2.11. Kedudukan pusat graviti am untuk pelbagai kedudukan badan

Kestabilan badan ditentukan oleh saiz kawasan sokongan, ketinggian pusat graviti pusat badan, dan lokasi menegak, diturunkan dari pusat graviti, di dalam kawasan sokongan (lihat Rajah 2.7). Lebih besar kawasan sokongan dan lebih rendah pusat pusat badan terletak, lebih besar kestabilan badan.

Ungkapan kuantitatif tahap kestabilan badan dalam kedudukan tertentu ialahsudut kestabilan(UU). UU ialah sudut yang dibentuk oleh menegak yang diturunkan dari pusat graviti pusat badan dan garis lurus yang ditarik dari pusat graviti badan ke tepi kawasan sokongan (Rajah 2.12). Semakin besar sudut kestabilan, semakin besar lebih ijazah kestabilan badan.

nasi. 2.12. Sudut kestabilan di nasi. 2.13. Bahu graviti

melakukan latihan "belahan": berhubung dengan paksi melintang

sudut kestabilan ke belakang; putaran di pinggul, lutut

p sudut kestabilan ke hadapan; dan sendi buku lali menyokong

P graviti kaki pemain skate

(menurut M.F. Ivanitsky)

Tegak, diturunkan dari pusat pusat badan, melepasi pada jarak tertentu dari paksi putaran sendi. Dalam hal ini, daya graviti dalam mana-mana kedudukan badan mempunyai daya tertentu berhubung dengan setiap sendi.tork,sama dengan hasil darab magnitud graviti dan bahunya.Bahu gravitiialah serenjang yang dilukis dari pusat sendi ke menegak, diturunkan dari pusat pusat badan (Rajah 2.13). Lebih besar lengan graviti, lebih besar momen putaran ia berhubung dengan sendi.

Jisim bahagian badan ditentukan dengan pelbagai cara. Jika jisim mutlak bahagian badan berbeza dengan ketara di kalangan orang yang berbeza, maka jisim relatif, dinyatakan sebagai peratusan, adalah agak malar (lihat Jadual 5.1).

Data mengenai jisim bahagian badan, serta lokasi pusat graviti separa dan momen inersia dalam perubatan (untuk reka bentuk prostesis, kasut ortopedik, dll.) dan dalam sukan (untuk reka bentuk peralatan sukan, kasut , dll.) adalah sangat penting.

Organisme, organ, sistem organ, tisu

oleh badan dipanggil apa sahaja makhluk hidup, sifat utamanya ialah: metabolisme dan tenaga yang berterusan (dalam diri sendiri dan dengan persekitaran); pembaharuan diri; pergerakan; kerengsaan dan kereaktifan; peraturan kendiri; pertumbuhan dan perkembangan; keturunan dan kebolehubahan; kesesuaian dengan keadaan hidup. Semakin kompleks organisma, semakin ia mengekalkan kestabilan persekitaran dalaman - homeostasis (suhu badan, komposisi biokimia darah, dll.) tanpa mengira perubahan keadaan persekitaran.

Evolusi berlaku di bawah tanda dua aliran yang bertentangan: pembezaan, atau pembahagian badan kepada tisu, organ, sistem (dengan pembahagian dan pengkhususan fungsi yang sepadan dan serentak), dan integrasi, atau penyatuan bahagian ke dalam keseluruhan organisma.

Kuasa memanggil bahagian badan yang lebih kurang berasingan (hati, buah pinggang, mata, dll.) yang menjalankan satu atau lebih fungsi. Tisu yang berbeza struktur dan peranan fisiologi mengambil bahagian dalam pembentukan organ, yang timbul semasa evolusi panjang sebagai satu set mekanisme penyesuaian. Sesetengah organ (hati, pankreas, dll.) mempunyai struktur kompleks, dan setiap komponen melaksanakan fungsinya sendiri. Dalam kes lain, komponen satu atau organ lain (jantung, kelenjar tiroid, buah pinggang, rahim, dll.) struktur selular subordinat kepada pelaksanaan tunggal fungsi kompleks(peredaran darah, kencing, dll.).

Kuliah keempat mengenai disiplin "Biomekanik Aktiviti Motor" menerangkan kaedah penyelidikan dalam biomekanik (rakaman filem dan video, dinamometry, pecutan dan elektromiografi), peringkat pengukuran dan komposisi sistem pengukuran. Apabila menganalisis kaedah biomekanik, ciri positif dan negatif kaedah, serta ralat pengukuran, dibincangkan. Penambahbaikan dalam kaedah penyelidikan biomekanikal telah memungkinkan untuk membangunkan sistem automatik sepenuhnya yang membolehkan analisis pergerakan dalam masa nyata.

Kuliah 4

Kaedah penyelidikan dalam biomekanik

4.1. Konsep kaedah penyelidikan

Kaedah(Metodo Yunani - laluan ke sesuatu) - dalam erti kata yang paling umum - cara untuk mencapai matlamat, cara tertentu untuk memesan aktiviti.

Kaedah kajian dipilih berdasarkan syarat dan objektif kajian. Keperluan berikut dikenakan ke atas kaedah penyelidikan dan peralatan yang menyokongnya:

Kaedah dan peralatan mesti memastikan memperoleh keputusan yang boleh dipercayai, iaitu tahap ketepatan pengukuran mesti sepadan dengan tujuan kajian;
Kaedah dan peralatan tidak boleh menjejaskan proses yang sedang dikaji, iaitu memesongkan keputusan dan mengganggu subjek;
Kaedah dan peralatan mesti memastikan kelajuan mendapatkan hasil.

Contoh. Jurulatih dan atlet menetapkan matlamat untuk meningkatkan keputusan dalam larian 100 m dengan 0.1 s. Seorang pelari pecut berlari pada jarak 100 m dalam 50 langkah, oleh itu, masa setiap langkah perlu dikurangkan secara purata sebanyak 0.002 s. Jelas sekali, untuk mendapatkan hasil yang boleh dipercayai, ralat dalam mengukur tempoh langkah tidak boleh melebihi 0.0001 s.

4.2. Langkah-langkah pengukuran

Terdapat tiga peringkat dalam kajian mana-mana fenomena:

Pengukuran ciri mekanikal.

Sifat mekanikal diukur menggunakan kaedah yang diterangkan dalam kuliah ini.

Pemprosesan hasil penyelidikan.

Pada masa ini, program komputer khas digunakan untuk memproses keputusan. Jadi. Sebagai contoh, program komputer Video Motion, yang direka untuk kesukanan, membenarkan, berdasarkan data rakaman video, untuk mengira trajektori, kelajuan dan pecutan pergerakan mana-mana titik badan atlet, termasuk barbel.

Analisis dan sintesis biomekanikal.

Pada peringkat akhir pengukuran, berdasarkan ciri-ciri mekanikal yang diperolehi, teknik tindakan motor atlet dinilai dan cadangan diberikan untuk penambahbaikannya.

4.3. Komposisi sistem pengukuran

Sistem pengukuran termasuk:

Penderia maklumat;
Talian komunikasi;
Peranti rakaman;
Komputer;
Peranti output data.

Sensor– elemen sistem pengukuran yang secara langsung mengukur (mempersepi) ciri biomekanik tertentu pergerakan atlet. Penderia boleh dipasang pada atlet, peralatan dan peralatan sukan, serta permukaan sokongan.

Talian komunikasi berfungsi untuk menghantar maklumat daripada sensor ke peranti rakaman. Talian komunikasi boleh berwayar atau telemetrik. Komunikasi berwayar mewakili penghantaran maklumat melalui kabel berbilang teras. Kelebihannya ialah kesederhanaan dan kebolehpercayaannya, kelemahannya ialah ia mengganggu pergerakan atlet. Komunikasi telemetrik – penghantaran data melalui saluran radio. Dalam kes ini, antena pemancar paling kerap terletak pada atlet, dan peranti rakaman mempunyai antena penerima yang melaluinya isyarat itu dilihat.

Peranti rakaman– peranti di mana proses merekod ciri-ciri biomekanik pergerakan atlet berlaku.

Untuk masa yang lama, terdapat bentuk analog rakaman isyarat. Sebagai contoh, rakaman analog isyarat dalam kamera video pada pita magnetik. Pada masa ini, bentuk digital rakaman isyarat meluas (dalam bentuk urutan nombor pada medium digital tertentu, contohnya, DVD).

ADC– penukar analog-ke-digital – peranti yang menukar isyarat analog kepada bentuk digital.

PC– komputer peribadi di mana isyarat masuk diproses menggunakan yang tertentu program komputer. Selepas ini, maklumat tentang ciri biomekanik atlet dipaparkan pada pencetak atau monitor.

Pada masa ini, kaedah penyelidikan berikut digunakan secara meluas dalam bidang olahraga (angkat berat, angkat kuasa, bina badan):

Kaedah optik (rakaman filem dan video dengan analisis seterusnya, siklografi optoelektronik);
dinamometri;
pecutan;
elektromiografi.

Kami akan membincangkan kaedah ini dengan lebih terperinci.

4.4. Kaedah penyelidikan optik

Penggambaran– kaedah penyelidikan optik. Kaedah ini merujuk kepada alat pengukur bukan sentuhan. Asas kaedah ini telah diletakkan oleh J.L. Daguerre, E.J. Marais, dan E. Muybridge. Ini amat penting kerana sistem tidak mengganggu atlet semasa melakukan aksi motor. Utama cara teknikal ialah kamera filem. Untuk menjalankan kajian biomekanikal, kamera filem dengan kekerapan penangkapan tinggi (dari 100 bingkai sesaat dan ke atas) paling kerap digunakan. Kelemahan penggambaran ialah keperluan pemprosesan filem khas. Oleh itu, pada masa ini, dua kaedah optik lain paling kerap digunakan dalam kajian biomekanikal: rakaman video dan siklografi optoelektronik.

Rakaman video– kaedah penyelidikan optik yang membolehkan anda merakam aksi motor pada pita video atau matriks elektronik kamera video. Pada masa ini, kamera video berkelajuan tinggi digunakan untuk kajian biomekanikal, membolehkan rakaman sehingga 1000 bingkai sesaat dan lebih tinggi.

Contoh kamera sedemikian ialah kamera digital CASIO EXILIM PRO EX-F1 (Gamb. 4.1), yang membenarkan penangkapan berkelajuan tinggi pada frekuensi sehingga 1200 fps. Resolusi matriks kamera ialah 6.6 Megapiksel. Untuk merakam atlet melakukan senaman kekuatan, kamera ini boleh menggunakan rakaman video, yang mesti dilakukan dengan resolusi 1920x1080 piksel dan kadar bingkai 60 fps.

nasi. 4.1. Kamera digital Casio Exlim Pro EX F1

Bahagian terpenting dalam dinamometer mekanikal ialah spring, yang mesti beroperasi di kawasan ubah bentuk linear. Ini bermakna daya yang diukur adalah berkadar terus dengan pemanjangan spring. Apabila mengukur dalam sukan, dinamometer tangan dan tulang belakang (Rajah 4.2) sering digunakan. Contohnya, dinamometer deadlift digunakan untuk mengukur daya tarikan dalam powerlifting. Julat pengukuran adalah dari 100 N hingga 1800 N dengan ralat +/-2% ke atas keseluruhan skala. Berat 1.8 kg, saiz 25.4x6.35 cm Pemegang aluminium tahan lasak tempat yang selesa untuk tangkapan.

Rajah 4.2. Dinamometer deadlift

Kelemahan dinamometer mekanikal ialah penilaian satu, selalunya maksimum, nilai daya. Dalam hal ini, jika perlu untuk mengkaji perubahan daya yang dibangunkan oleh kumpulan otot atau atlet, dinamometer elektronik digunakan. Dalam kes ini, penderia bukan spring, tetapi tolok terikan, dan teknik itu sendiri dipanggil dinamometri terikan.

Kaedah dinamometri terikan membolehkan anda mendaftarkan usaha yang dibangunkan oleh atlet apabila melakukan pelbagai latihan fizikal.

Dalam proses melakukan pergerakan sukan, seorang atlet memberikan kesan mekanikal pada pelbagai jenis objek: peralatan sukan, lantai, trek, yang akibatnya cacat. Untuk mengukur nilai usaha yang dibangunkan oleh atlet, tolok terikan khas digunakan yang menukar ubah bentuk mekanikal kepada isyarat elektrik. Operasi tolok terikan adalah berdasarkan kesan tensoelektrik. Intipati kesan tolok terikan ialah perubahan rintangan konduktor apabila ia dipanjangkan.

Tolok terikan ialah dawai dengan diameter 0.02-0.05 mm yang dilekatkan di antara dua jalur kertas. Ia dilekatkan pada elemen elastik yang menyerap daya yang ditetapkan oleh atlet.

Pada tahun 1938, tolok terikan pertama telah dibangunkan yang beroperasi berdasarkan kesan terikan. Pada tahun 1947, tolok terikan pertama kali digunakan dalam penyelidikan fizikal.

Buat pertama kalinya dalam sukan pada tahun 1954, M.P. Mikhailyuk mengikat tolok terikan pada barbel, P.I. Nikiforov (1957) membangunkan platform tolok terikan untuk merekod daya berlepas dalam lompat tinggi. Pada tahun 1963 V.K. Balsevich menggunakan insole tolok terikan untuk menganalisis larian pelari pecut pelbagai kelayakan. Mereka menubuhkan beberapa jenis penolakan.

Teknik tensodynamometri digunakan secara aktif dalam angkat berat. Salah satu tugas utama jurulatih ialah memberi maklumat tentang kesilapan iaitu maklum balas daripada jurulatih kepada atlet. Maklum balas adalah elemen penting dalam pembelajaran. Atlet harus menerima maklumat secara tetap yang membolehkannya membandingkan prestasinya sendiri dengan ideal atau model. Hasil daripada perbandingan sebegini, atlet tersebut akan mendapat pengetahuan tentang aktivitinya dan berpeluang berusaha untuk membetulkan kesilapannya.

Teknik ini dibangunkan oleh A.N. Furaev (1988) dan dimodenkan oleh I.P. Kozhekin (1998). Pendirian automatik termasuk platform tolok terikan, ADC (penukar analog-ke-digital) dan komputer. Sistem pakar komputer mengandungi sampel yang mencirikan prestasi tindakan motor yang betul dan salah (meragut, lompat ke atas dan lompat dalam. Dengan membandingkan keputusan yang diperoleh, sistem pakar, yang dibina berdasarkan analisis tensodynamogram, membolehkan atlet memperolehi sebenar. -maklumat masa tentang kesilapan dalam teknik tindakan motor dan memperkenalkan pelarasan untuk menghapuskannya.

4.6. Akselerometri

Akselerometri– kaedah biomekanikal untuk merekodkan pecutan pergerakan badan atlet, atau bahagian individunya, serta pecutan peralatan sukan. Sebagai contoh, dalam angkat berat, penunjuk bermaklumat tentang teknik pergerakan atlet ialah pecutan pusat jisim barbel.

Pecutan khas digunakan sebagai penderia. Prinsip operasi penderia pecutan adalah seperti berikut. Jisim dilekatkan pada objek yang dikaji menggunakan sambungan yang mempunyai ketegaran tertentu. Pecutan kemudiannya ditentukan berdasarkan jisim dan kekakuan ikatan yang diketahui. Ciri-ciri utama pecutan ialah julat dan kekerapan maksimum perubahan pecutan yang diukur.

Jika pecutan tiga komponen digunakan, tiga komponen pecutan boleh direkodkan. Dengan membezakan isyarat yang diterima, adalah mungkin untuk mengira kelajuan dan pergerakan peralatan sukan, contohnya, barbell. Menggunakan sensor pecutan tiga komponen A.V. Samsonova et al. (2015) merekodkan pecutan kepala seorang atlet ketika melakukan gerakan kuasa dalam hoki ais.

4.7. Elektromiografi

Elektromiografi Saya adalah cara merekod dan menganalisis aktiviti bioelektrik otot.

Intipati fenomena adalah pendaftaran potensi otot elektrik yang muncul apabila otot teruja. Oleh itu, elektromiografi adalah kaedah yang boleh dipercayai untuk merekodkan aktiviti otot.

Parameter EMG (elektromiogram) berikut paling kerap direkodkan; tempoh aktiviti elektrik otot, kekerapan biopotensi, amplitud biopotensi dan jumlah aktiviti elektrik otot.

Tempoh aktiviti elektrik otot mencirikan masa di mana otot teruja.

Kekerapan dan amplitud biopotensi otot mencirikan tahap pengujaan otot dan sifat aktiviti pelbagai unit motor. Jumlah aktiviti elektrik memberi gambaran tentang tahap keseluruhan ketegangan dan kekuatan yang dibangunkan oleh otot. Semakin besar jumlah aktiviti elektrik, semakin besar tahap ketegangan yang dibangunkan oleh otot.

Penderia yang digunakan untuk merakam aktiviti elektrik ialah elektrod perak yang dibuat dalam bentuk bulatan kecil (cawan). Diameter mereka tidak lebih daripada 10 mm. Pes konduktif elektrik khas diletakkan di dalam cawan ini untuk kekonduksian elektrik yang lebih baik. Pada masa ini, peranti rakaman ialah komputer peribadi, Rajah 4.3.

Rajah.4.3. Teknik elektromiografi

Salah satu karya pertama di mana teknik elektromiografi digunakan untuk mengkaji tindakan motor seorang angkat berat harus diiktiraf sebagai karya disertasi A.S. Stepanova (1957). Dalam kajian ini, A.S. Stepanov (1957) menundukkan analisis elektromiografi yang terperinci kepada latihan kompetitif utama atlet angkat berat: clean and jerk, snatch dan press.

Dalam kajian oleh S.S. Lapenkova (1985) telah dijalankan analisis biomekanikal angkat berat dan latihan bantu menggunakan teknik elektromiografi. Dalam analisis perbandingan pergerakan, ciri-ciri EMG berikut digunakan: masa aktiviti elektrik, yang mencirikan tempoh penggunaan daya yang dibangunkan oleh otot, amplitud EMG purata, yang saling berkaitan dengan tahap perkembangan daya otot. . Penggunaan teknik EMG dan kaedah struktur pengecaman corak memungkinkan untuk menilai keberkesanan latihan tambahan.

Di luar negara, kajian serius mengenai latihan kekuatan menggunakan teknik elektromiografi telah dijalankan oleh R.F. Escamilla et al. (2001). Mencangkung dengan barbel di bahu dan penekan kaki bangku tertakluk kepada analisis elektromiografi dan biomekanikal terperinci (Rajah 4.4).

Rajah.4.4. Rakaman EMG penekan bangku latihan kekuatan dengan kaki atas dan bawah (R.F. Escamilla et al., 2001)

Didapati ketika melakukan squat, aktiviti otot quadriceps dan hamstring adalah lebih tinggi berbanding ketika melakukan leg press. Pada masa yang sama, cangkung yang dilakukan dengan peletakan kaki yang sempit menyebabkan aktiviti elektrik yang lebih besar pada otot betis berbanding dengan kedudukan kaki yang lebar.

Analisis kerja otot juga dilakukan semasa melakukan senaman kekuatan: mencangkung dengan barbell di bahu (N.B. Kichaikina, A.V. Samsonova, G.A. Samsonov, 2011). Telah ditetapkan bahawa pada titik terendah (LP) aktiviti elektrik gluteus maximus dan otot extensor pinggul (biceps femoris dan semitendinosus) adalah minimum. A.V. Samsonova (2010) mengkaji ciri-ciri aktiviti elektrik otot bahagian bawah kaki semasa latihan kekuatan. Keputusan yang diperoleh menunjukkan bahawa apabila melakukan senaman kekuatan, peningkatan jisim berat luaran membawa kepada penurunan dalam perkadaran jumlah aktiviti elektrik otot quadriceps femoris yang sepadan dengan mod eksentrik. Apabila melakukan senaman kekuatan dalam "kitaran kegagalan", tempoh dan amplitud aktiviti elektrik otot vastus lateralis meningkat dengan ketara (Rajah 4.5).

nasi. 3. Jumlah aktiviti elektrik m. vastus lateralis apabila melakukan 2, 3 dan 4 kitaran standard (A) dan kitaran kegagalan (B) latihan kekuatan dengan berat 40% daripada 1RM. Garis menegak sepadan dengan permulaan kitaran (A.V. Samsonova, E.A. Kosmina, 2011)

Ciri positif elektromiografi ialah ia memungkinkan untuk menilai tahap aktiviti otot rangka dalam pergerakan yang berbeza. Untuk tujuan ini, kajian jumlah aktiviti elektrik otot paling kerap digunakan. Di samping itu, ia menjadi mungkin untuk menilai urutan aktiviti otot semasa melakukan tindakan motor.

Walau bagaimanapun, teknik elektromiografi tidak membenarkan seseorang membandingkan voltan yang dibangunkan otot yang berbeza seorang atlet semasa melakukan senaman kekuatan. Iaitu, untuk mengukur otot mana yang mempamerkan lebih atau kurang usaha. Ini disebabkan oleh fakta bahawa tahap daya yang dinilai oleh EMG dipengaruhi oleh beberapa faktor teknikal, iaitu, kualiti pelekat elektrod, rintangan kulit, tahap penguatan, dsb. Oleh itu, hanya berdasarkan merakam aktiviti elektrik otot semasa latihan kekuatan, sangat sukar untuk membandingkan "sumbangan" setiap otot dengan hasilnya, bagaimanapun, teknik elektromiografi kekal sehingga kini yang paling mencukupi untuk menyelesaikan masalah ini .

kesusasteraan

Bilenko A.G., Govorkov L.P., Tsipin L.L. Pengukuran dalam biomekanik senaman. Kursus amali: Tutorial/A.G. Bilenko, L.P. Govorkov, L.L. Tsipin / NSU Budaya Fizikal, Sukan dan Kesihatan dinamakan sempena. P.F. Lesgafta, 2010.– 166 p.
Kaedah penyelidikan biomekanikal dalam sukan: Buku Teks / Ed. G.P. Ivanova. – Leningrad, 1976. – 96 p.
Kichaikina, N.B. Mekanisme periferi organisasi pergerakan dalam kajian teknik jongkong dengan barbell dalam powerlifting / N.B. Kichaikina, A.V. Samsonova, G.A. Samsonov // Prosiding Jabatan Biomekanik Universiti. P.F. Lesgaft.- Isu. 5. – St Petersburg, 2011.- ms 42-65.
Kozhekin I.P. Memperbaiki aksi motor atlet angkat berat dengan mengawal struktur biomekanikal mereka: 13.00.04: Abstrak. dis. . Ph.D. ped. Sains / Kozhekin Igor Petrovich. – Malakhovka: MOGIFK, 1998. - 19 p.
Popov G.I., Samsonova A.V. Biomekanik aktiviti motor / Buku teks untuk pelajar institusi profesional yang lebih tinggi. Pendidikan /G.I. Popov. A.V. Samsonova. – M.: Akademi, 2011. – 320 p.
Samsonova, A.V. Sejarah biomekanik / A.V. Samsonova // Prosiding Jabatan Biomekanik: Pengumpulan artikel antara disiplin / NSU dinamakan selepas. P.F. Lesgafta, St. Petersburg; kompaun A.V. Samsonova, S.A. Pronin.- St. Petersburg: Rumah penerbitan "Olympus", 2009. – Keluaran 2. – P. 4-15.
Samsonova A.V. Ciri-ciri jumlah aktiviti elektrik otot semasa melakukan latihan kekuatan // Buletin Universiti Pedagogi Negeri Chernihiv. Isu 81. Siri: Sains pedagogi. Latihan fizikal dan sukan - Chernihiv, 2010. - 427-431.
Samsonova, A.V. Kesan latihan segera daripada latihan kekuatan kepada kegagalan pada otot rangka manusia / A.V. Samsonova, E.A. Kosmina // Buletin Universiti Pedagogi Negeri Chernihiv. Isu 91. Jilid 1 Siri: Sains pedagogi. Latihan fizikal dan sukan - Chernihiv, 2011. – 407-410.
Samsonova, A.V. Pecutan kepala atlet apabila melakukan teknik kuasa dalam hoki ais / A.V. Samsonova, L.V. Tsipin, G.A. -315.
Furaev A.N. Peraturan operasi proses latihan atlet angkat berat menggunakan sistem automatik untuk memantau parameter biomekanikal.: Abstrak pengarang. dis... cand. ped. Sains / A.N. Furaev. – M.: Malakhovka: 1988.–23 hlm.
Escamilla, R.F. Kesan variasi teknik pada biomekanik lutut semasa mencangkung dan menekan kaki / R.F. Escamilla, G.S. Fleisig, N. Zheng, J.E. Lander, S.W. Barrentine, J.R. Andrews, B.W. Bergemann, C.T. Moorman III //Med. Sci Sports Exerc., 2001.– V.33.– N. 9.– P. 1552-1566.

KAEDAH PENYELIDIKAN DALAM BIOMEKANIK

Pernyataan masalah dan pilihan kaedah penyelidikan. Konsep sistem pengukur (sensor, penghantaran, penukaran, rakaman maklumat).

Kaedah pengiraan (penentuan koordinat, halaju, pecutan, daya, momen daya).

Pernyataan masalah dan pilihan kaedah penyelidikan.

Biomekanik bagaimana Sains semula jadi sebahagian besarnya berdasarkan kajian eksperimen fenomena yang dikaji. Dalam kajian itu sendiri, tiga peringkat berturut-turut dibezakan: pengukuran ciri biomekanikal, transformasi keputusan pengukuran, analisis biomekanikal dan sintesis. Penggunaan Teknologi komputer membolehkan anda melakukan tindakan ini secara serentak.

Untuk mengukur fenomena tertentu, hanya kaedah penyelidikan objektif (instrumental) digunakan.

Kaedah khusus dipilih berdasarkan masalah dan keadaan eksperimen. Dalam biomekanik, keperluan asas berikut dikenakan ke atas kaedah penyelidikan dan peralatan yang menyokongnya:

- kaedah dan peralatan mesti memastikan memperoleh keputusan yang boleh dipercayai, iaitu tahap ketepatan pengukuran mesti sepadan dengan tujuan kajian;

- kaedah dan peralatan tidak boleh menjejaskan proses yang dikaji, iaitu, ia tidak harus memutarbelitkan keputusan dan mengganggu subjek ujian.

Semasa menjalankan penyelidikan, adalah wajar untuk mematuhi prinsip maklumat mendesak yang objektif (V.S. Farfel, 1961), iaitu maklumat tentang faktor utama pergerakan sukan harus diterima sama ada semasa pelaksanaan pergerakan atau sebaik sahaja selesai. .

Pilihan kaedah penyelidikan ditentukan terutamanya oleh sifat perubahan dalam kuantiti terkawal dari semasa ke semasa. Berdasarkan ciri ini, ciri biomekanikal boleh dibahagikan kepada parameter biomekanikal dan pembolehubah biomekanikal.

Parameter biomekanikal ialah ciri-ciri yang nilainya tidak berubah semasa keseluruhan proses pengukuran (contohnya, jisim badan, momen inersia dan koordinat graviti pusat dalam kedudukan tetap, berat peluru). Nilai parameter mungkin tidak diketahui, tetapi ia tidak berubah.

Pembolehubah biomekanikal ialah ciri yang nilainya berubah semasa proses pengukuran, sebagai peraturan. secara rawak(daya, pecutan, koordinat, dll.).

Keperluan untuk ketepatan pengukuran dalam biomekanik sukan terutamanya ditentukan oleh tujuan dan objektif kajian, serta ciri-ciri pergerakan itu sendiri. Ia dianggap mencukupi jika ralat pengukuran tidak melebihi ±5%.

Transformasi hasil pengukuran digunakan untuk meningkatkan ketepatan keputusan yang diperolehi (pemprosesan statistik) dan untuk menentukan dengan pengiraan ciri-ciri biomekanikal yang tidak diukur secara langsung.

Kaedah pengiraan adalah berdasarkan penggunaan undang-undang mekanik (statik dan dinamik titik, jasad, sistem jasad), serta data statistik mengenai geometri jisim badan manusia. Data ini boleh dibentangkan dalam bentuk jadual yang mencirikan hubungan antara jisim segmen individu badan manusia dan jumlah beratnya (pekali berat); mencirikan hubungan antara panjang segmen dan jarak ke CGnya (jejari pusat graviti). Data ini juga boleh dipersembahkan dalam bentuk pekali regresi (berpasangan dan berganda).

Konsep sistem pengukur (sensor, penghantaran, penukaran, rakaman maklumat).

Kaedah instrumental kawalan biomekanikal adalah berdasarkan sistem pengukuran. Litar sistem pengukur biasa terdiri daripada enam blok.

1. Objek ukuran.

2. Peranti persepsi.

3. Penukar.

4. Peranti pengkomputeran.

5. Peranti penghantaran.

6. Penunjuk (perakam).

Peranti pengesan atau penderia. Tujuan utamanya ialah persepsi kuantiti fizik. Penderia berikut paling kerap digunakan dalam penyelidikan sukan.

Fotodiod (atau fotosel). Mereka digunakan untuk mengukur selang masa Nilai input mereka adalah pencahayaan, nilai output adalah arus terus. Fotodiod adalah sensitif dalam julat dari 0 hingga 500 Hz dan mempunyai ralat 1-3%, yang tidak mencukupi untuk pengukuran yang tepat.

Penderia rheostatik (potensiometer). Digunakan untuk mengukur pergerakan linear dan sudut, boleh digunakan untuk mengukur daya. Nilai input potensiometer ialah pergerakan sudut, nilai output ialah perubahan rintangan. Ia mempunyai ralat yang agak kecil dan sensitiviti yang tinggi.

Tolok terikan. Digunakan untuk mengukur daya. Penggunaan tolok terikan membolehkan mana-mana peralatan sukan menjadi alat untuk mengkaji pergerakan. Tindakan tolok terikan adalah berdasarkan yang sama prinsip fizikal, seperti dengan penderia rheostatik - perubahan dalam dimensi geometri konduktor menyebabkan perubahan rintangan elektrik penderia R = r l / q – rintangan adalah berkadar terus dengan kerintangan dan panjang konduktor, dan berkadar songsang dengan luas keratan rentasnya. Perubahan panjang dan luas keratan rentas dalam had kenyal bahan adalah berkadar dengan daya tindakan. Nilai input tolok terikan ialah anjakan, nilai keluaran ialah perubahan rintangan. Kelebihan sensor ini termasuk: ralat pengukuran kecil, rintangan kepada getaran. Kelemahannya adalah sensitiviti yang rendah dan keperluan untuk pelekatan yang berhati-hati. Ralat yang paling ketara untuk tolok terikan ialah ralat suhu.

Accelerometer direka untuk mengukur pecutan. Pecutan linear titik badan manusia berubah dengan ketara (contohnya, apabila mengayun dan memukul bola - dari 200 hingga -1000 m/s 2). Oleh itu, untuk mencapai ketepatan pengukuran maksimum, pecutan dipilih mengikut ciri-cirinya untuk mengukur kelas pergerakan yang sangat spesifik.

Penggunaan pecutan adalah terhad oleh fakta bahawa penderia tidak mengukur pecutan badan, tetapi hasil pecutan linear dan pecutan graviti. Untuk menentukan pecutan yang diingini, anda perlu mengetahui orientasi sensor relatif kepada menegak pada setiap saat masa, iaitu, pengukuran mesti disertakan dengan penggambaran stereo. Tetapi apabila mempelajari pergerakan yang menarik, ini tidak perlu.

Elektrod - jarum dan kulit - direka untuk membuang potensi bio daripada otot yang bekerja.

Penukar (aka sensor bekalan kuasa dan penguat) boleh menjadi sangat berbeza - daripada peranti buatan sendiri kepada berbilang saluran standard. Membolehkan anda menguatkan isyarat daripada penderia ke tahap yang mencukupi untuk menggunakan peranti rakaman.

Peranti pengkomputeran membandingkan isyarat dengan standard (isyarat penentukuran) dan menghantar hasilnya melalui wayar atau menggunakan telemetri radio kepada penunjuk atau peranti rakaman.

Dalam sesetengah kes, sistem pengukur tidak termasuk peranti pengkomputeran dan bahan dianalisis secara berasingan menggunakan penyahkod separa automatik atau secara manual. Dalam kes sedemikian, tidak perlu bercakap tentang pematuhan prinsip maklumat segera.

Perakam (contohnya, elektrokardiograf), menulis osiloskop dan peranti pencetak boleh digunakan untuk merekod data. Mereka mempunyai kelebihan dan kekurangan mereka sendiri. Oleh itu, apabila merakam proses pantas, perakam mungkin mempunyai terlalu banyak inersia. Osiloskop cahaya-beam (gelung) tidak mempunyai kelemahan ini, tetapi pemprosesan filem mengambil banyak masa dan terdapat bahaya merosakkan filem semasa pemprosesan (dan tidak begitu mudah untuk mendapatkan filem tersebut). Rekod dibuat sinar ultraungu Pemprosesan UV pada kertas fotografi tidak diperlukan, tetapi rakaman itu sendiri tidak boleh dibesarkan untuk penyahsulitan.

Kaedah eksperimen untuk menentukan parameter biomekanikal (optik dan optoelektronik, mekanoelektrik, pengukuran selang masa, kompleks).

Untuk merekod parameter biomekanik, kaedah yang dipinjam daripada banyak bidang pengetahuan digunakan. Adalah mudah untuk membahagikan kaedah ini kepada optik, optoelektronik, mekanoelektrik dan kompleks.

Kaedah optik untuk merekod pergerakan. Bergantung kepada objektif kajian, perkara berikut boleh digunakan:

1. Fotografi biasa untuk menentukan struktur pose.
2. Fotografi pendedahan berbilang - untuk mendapatkan maklumat tentang pergerakan dalam pesawat penangkapan. Apabila menggunakan jenis fotografi ini, tiga peranti yang disegerakkan menghasilkan imej objek dalam tiga satah.
3. Fotografi siklografik (strob). Ini dilakukan melalui pengatup atau menggunakan penanda berdenyut, serta sumber cahaya. Membolehkan anda mendapatkan ukuran pergerakan yang boleh dipercayai sedia dibuat.
4. Stereostrobofotorafi. Kelebihannya ialah ketepatan yang didokumenkan untuk menyetempatkan titik dalam bingkai di sepanjang tiga koordinat pada detik masa berturut-turut, selang antara yang ditetapkan oleh peranti elektronik dan bukannya mekanikal.
5. Penggambaran ialah kaedah pedagogi dan biomekanik bermaklumat yang tersedia secara terbuka untuk mengkaji pergerakan dalam sukan. Bergantung pada kelajuan pendahuluan filem, peralatan dibahagikan kepada standard (24 fps), "kaca pembesar masa" (sehingga 300 fps) dan kamera filem frekuensi tinggi khas (sehingga 5000 fps).

Filem fotografi dan filem adalah bahan untuk mengira ciri-ciri mekanikal pergerakan, ketepatannya bergantung pada kebolehpercayaan mengambil koordinat awal, yang seterusnya merupakan akibat daripada organisasi penangkapan yang betul.

Subjek mesti memakai sut yang ketat dengan tanda kontras di atas paksi sendi. Lokasi kajian dipilih berdasarkan skop pergerakan objek. Pencahayaan harus memberikan pendedahan singkat yang mencukupi. Kanta panjang digunakan untuk mengurangkan herotan pada tepi imej. Jarak optimum antara kanta dan objek (E 0) ditentukan oleh formula:

E 0 = V F k / C f , di mana V – kelajuan objek, m/s, F – panjang fokus, cm, k – nisbah masa pendedahan kepada masa perubahan bingkai, resolusi C peranti, cm, f – kekerapan penggambaran, fps.

Rakaman optik-elektronik pergerakan terutamanya dijalankan menggunakan rakaman video. Dalam kes ini, pergerakan boleh dikeluarkan semula dengan serta-merta pada skrin dan digunakan untuk analisis pedagogi dan biomekanikal yang digunakan. Walau bagaimanapun, perakam video konvensional tidak sesuai untuk penilaian kuantitatif teknologi kerana resolusinya yang rendah. Dalam hal ini, perakam video khusus (yang dipanggil Kelajuan - Video ). Dalam kombinasi dengan peranti pengkomputeran, mereka membenarkan anda menyediakan segera penilaian kuantitatif pergerakan.

Berdasarkan bahan filem dan video, yang dijalankan dengan mematuhi semua keperluan teknikal untuk organisasi mereka, adalah mungkin untuk menentukan beberapa ciri mekanikal kedudukan atau pergerakan badan. Bingkai gambar atau filem biasa ialah dokumen untuk menentukan penunjuk berikut dalam satah penggambaran.

koordinat pusat graviti pautan atau GCT badan;
detik-detik graviti pautan;
sudut artikular;
momen dan sudut kestabilan;
momen inersia pautan dan badan.

Analisis beberapa bingkai dikaitkan dengan menjejak ciri yang sama ini dari semasa ke semasa.

Kebergantungan koordinat titik badan pada masa mewakili undang-undang pergerakan mereka dalam sistem koordinat yang dipilih. Data ini diperlukan untuk mengukur kualiti pergerakan. Dinamik sudut sendi, momen graviti dan keadaan kerja otot adalah subjek analisis pergerakan manusia sebagai sistem biomekanikal yang dikawal oleh sistem saraf pusat. Perubahan dalam momen inersia badan mendedahkan mekanisme untuk membina pergerakan putaran yang kompleks.

Kaedah mekanoelektrik untuk menentukan ciri biomekanikal. Kaedah penyelidikan optik dan optik-elektronik tidak membenarkan (dengan pengecualian yang jarang berlaku) untuk menjalankan penilaian kuantitatif pergerakan sejurus selepas pengukuran, kerana keputusan akhir didahului dengan peringkat pemprosesan kimia bahan (tidak selalu) dan pengiraan ciri biomekaniknya. Ini dengan ketara mengehadkan kemungkinan menggunakan hasil penyelidikan dalam proses latihan. Kaedah mekanikal-elektrik sebahagian besarnya bebas daripada kelemahan ini. Mereka terdiri daripada menukar kuantiti mekanikal yang diukur kepada isyarat elektrik dan kemudian mengukur (atau merakam) dan menganalisisnya.

Kelebihan utama kaedah mekanoelektrik untuk mengukur pembolehubah biomekanikal ialah kelajuan mendapatkan ciri yang diukur dan keupayaan untuk mengautomasikan pengiraan ciri yang tidak diukur secara langsung. Yang paling biasa dalam kumpulan kaedah ini ialah dinamometri terikan. Semasa latihan, seseorang secara mekanikal berinteraksi dengan badan luaran (sokongan, radas, peralatan). Badan-badan ini cacat. Selain itu, magnitud ubah bentuk biasanya berkadar dengan daya hentaman. Untuk merekodkan ubah bentuk ini, tolok terikan paling kerap digunakan, tetapi penderia rheostatik juga boleh digunakan.

Dalam kebanyakan kes, peralatan tolok terikan digunakan secara langsung untuk menentukan ciri kekuatan pergerakan sukan dan mengkaji berdasarkan ini struktur dinamik aksi motor.

Platform Tenso digunakan secara meluas - peranti yang membolehkan seseorang menentukan interaksi seseorang dengan sokongan semasa penolakan. Komponen tindak balas tanah (menegak dan mendatar) direkodkan tanpa mengira titik sentuhan dengan peranti.

Stabilometri. Menggunakan peralatan tolok terikan, ia juga mungkin untuk mengkaji pergerakan titik penggunaan daya pada platform tolok terikan. Pergerakan sedemikian boleh berlaku disebabkan oleh pergerakan subjek dan disebabkan oleh perubahan dalam kedudukan GCPnya apabila menukar postur. Untuk pengukuran ini, platform tolok terikan berbilang komponen diperlukan, yang mana komponen tindak balas diukur secara berasingan dalam semua sokongan yang dipasang di sudut platform.

Akselerometri. Salah satu ciri pergerakan yang paling penting ialah pecutan linear. ia juga boleh ditentukan menggunakan peralatan tolok terikan. DALAM dalam kes ini Tolok terikan merekodkan ubah bentuk plat kenyal yang disambungkan kepada objek yang bergerak. Oleh kerana jisim sensor ( m ) dan keanjalan plat ( C ) nilai adalah malar, maka pergerakan jisim sensor relatif kepada objek akan berkadar pecutan linear objek. Parameter pecutan dipilih sedemikian rupa sehingga frekuensi semula jadi ayunan sensor adalah 3-4 kali lebih besar daripada frekuensi maksimum proses yang sedang dikaji.

Goniometri ialah ukuran sudut seseorang dalam sendi badan. Sudut sendi adalah ciri biomekanik yang penting, contohnya apabila menentukan program postur. Daya tarikan otot (iaitu panjang dan bahunya berbanding paksi sendi) bergantung pada sudut sendi.

Goniometer mekanikal dan elektromekanikal digunakan untuk mengukur sudut sendi secara langsung. Yang terakhir menggunakan potensiometer rheostat. Badan potensiometer disambungkan dengan tegar ke salah satu bar goniometer, dan ke yang lain - paksinya.

Mekanografi ialah rakaman pergerakan. Ini juga boleh dilakukan menggunakan potensiometer. Titik bergerak disambungkan oleh benang regangan rendah ke paksi sensor. Pergerakan dengan amplitud yang besar boleh direkodkan jika gelang (blok) diameter yang sesuai diletakkan pada paksi potensiometer.

Elektromiografi ialah kaedah merekod aktiviti elektrik otot. Membolehkan anda menerima maklumat secara langsung semasa melakukan senaman fizikal. Terdapat tiga bidang utama penggunaan elektromiografi untuk mengkaji aktiviti motor manusia. 1. Ciri-ciri aktiviti unit motor individu otot. 2. Penentuan aktiviti otot individu dalam pelbagai lakuan motor. 3. Ciri-ciri koordinasi aktiviti otot digabungkan penyertaan umum bergerak. Untuk menyelesaikan masalah biomekanik, terutamanya arah kedua dan ketiga digunakan. Apabila menggunakan elektromiografi untuk mengkaji pergerakan sukan, elektrod kulit biasanya digunakan, tetapi elektrod jarum kadangkala digunakan. Elektrod kulit boleh menjadi mono- atau bipolar. Walau apa pun, elektromiogram boleh mencerminkan aktiviti elektrik otot tersebut di mana elektrod terletak, atau (dengan plumbum monopolar) aktiviti otot yang terletak di antara elektrod aktif dan acuh tak acuh.

Perlu diambil kira bahawa nilai rekod biopotensi bergantung kepada tiga faktor. Bergantung pada kedudukan elektrod berbanding otot - apabila terletak di sepanjang gentian, serta dekat dengan titik motor (titik kemasukan saraf ke dalam otot), potensinya lebih besar. Dari kekonduksian elektrik kulit - kulit harus degreased dengan eter. Dari bentuk dan saiz elektrod - anda harus menggunakan yang sama atau, dalam kes yang melampau, yang sama.

Walau apa pun, elektromiogram boleh digunakan sebagai penunjuk keadaan mekanisme penyelarasan pergerakan sebagai setara dengan fenomena mekanikal (ketegangan, daya tarikan) yang berlaku pada otot apabila ia teruja. N.V. Zimkin dan M.S. Tsvetkov (1988) menunjukkan bahawa elektromiogram terlicin boleh digunakan untuk menilai penyertaan gentian otot dalam pergerakan. jenis yang berbeza(cepat, pertengahan dan perlahan), dan oleh itu tentang komposisi otot. Elektromiogram terlicin adalah lebih mudah untuk diproses daripada elektromiogram terlicin boleh digunakan untuk mengira kadar pengujaan otot.

Kaedah untuk mengukur penunjuk masa. Jika trajektori diketahui terlebih dahulu, dan amplitud pergerakan adalah besar (beberapa meter), maka masa laluan segmen boleh dirakam menggunakan sensor foto. Isyarat daripada penderia sama ada mematikan jam randik elektrik (setiap penderia mempunyai jam randik sendiri) atau dirakam oleh perakam (osiloskop). DALAM kes yang terakhir Ketepatan kaedah ditentukan oleh ketepatan penanda masa atau ketepatan mekanisme pemacu pita. Tahap kebolehpercayaan keputusan secara langsung bergantung pada bilangan penderia yang dipasang pada jarak jauh.

Kaedah penyelidikan yang kompleks. Matlamat biomekanik adalah untuk mengkaji kedua-dua keupayaan fizikal seorang atlet dan cara untuk menyelesaikan tugas motor tertentu. Dalam proses penyelidikan, adalah perlu untuk mengetahui corak pembinaan pergerakan, menentukan hubungan antara ciri mekanikal dan biologi yang mencerminkan koordinasi pergerakan. Tugas ini sangat sukar, kerana hubungan antara ketegangan otot dan pergerakan tidak jelas, N.A. menegaskan. Bernstein. Sebab pergerakan bahagian badan adalah ketegangan otot, yang ditentukan oleh kedua-dua tahap pengujaan dan tahap regangan otot. Oleh itu, pergerakan pautan mengubah panjang otot dan, akibatnya, ketegangannya.

Pendaftaran menyeluruh bagi ciri-ciri biologi dan mekanikal pergerakan adalah syarat yang perlu untuk mengkaji corak kawalan pergerakan manusia. Ia boleh dilakukan dengan rakaman serentak penunjuk elektrofisiologi dan biomekanikal pergerakan. Apabila aktiviti elektrik otot dan gambar luaran pergerakan direkodkan (kinogram, cyclogram, tensodynamogram, goniogram, mechanogram). Apabila merakam proses ini pada media yang berbeza, ia menjadi perlu untuk menggunakan peranti khas untuk menyegerakkan rakaman. Satu peranti sedemikian diterangkan dalam[4, hlm. 60].

Apabila menggunakan mekano- dan (atau) dinamografi terikan, masalah penyegerakan rakaman diselesaikan dengan lebih mudah, kerana ia dijalankan pada pita yang sama.

Jadi, setakat ini, keperluan dan nilai luar biasa menggunakan rakaman serentak berbilang saluran parameter kinematik, dinamik dan aktiviti elektrik otot telah terbukti untuk mewujudkan hubungan antara pelbagai fenomena pergerakan dan puncanya, serta untuk melaksanakan idea kawalan optimum proses latihan.

Walau bagaimanapun, penggunaan kaedah instrumental bermaklumat (tenso-, mekanikal-, elektromiografi, penggambaran, dsb.) dalam keadaan semula jadi untuk tujuan penilaian menyeluruh kemahiran teknikal atlet biasanya dikaitkan dengan kesukaran organisasi dan metodologi yang hebat.

Pada masa yang sama, telah terbukti bahawa dalam keadaan buatan yang disediakan oleh penggunaan simulator, adalah mungkin untuk mendapatkan maklumat yang boleh dipercayai tentang satu atau lain aspek kecergasan teknikal atau fizikal. Di samping itu, struktur latihan yang dipermudahkan membolehkan anda lebih berkemungkinan menilai sifat perubahan dalam komponen fizikal, kerana pengaruh komponen teknikal pada hasilnya berkurangan. Dan walaupun simulator tidak akan menggantikan pergerakan holistik, terdapat banyak bukti bahawa kompleks penyelidikan simulator boleh berjaya menyelesaikan masalah maklumat yang boleh dipercayai segera, serta menentukan keadaan atlet yang menjamin pencapaiannya. hasil yang diingini di pertandingan.

Kaedah pengiraan untuk mengkaji pergerakan (penentuan koordinat, halaju, pecutan, daya, momen daya).

Kesimpulan yang bermakna boleh dibuat berdasarkan maklumat yang boleh dipercayai dan boleh dipercayai. Oleh itu, kaedah dan peralatan yang digunakan dalam kajian biomekanikal mesti memastikan keputusan yang boleh dipercayai. Ini bermakna tahap ketepatan pengukuran mesti sepadan dengan tujuan kajian, dan kaedah dan peralatan tidak boleh menjejaskan proses yang sedang dikaji, iaitu, mereka tidak harus memutarbelitkan keputusan dan mengganggu subjek.

Pada pandangan pertama, keperluan ini dipenuhi sepenuhnya (pengukuran tidak langsung, pemodelan mekanikal dan matematik), berdasarkan penggunaan undang-undang fizikal dan data statistik mengenai geometri jisim badan manusia (tJadual dan ilustrasi terkandung dalam ). Kaedah pengiraan digunakan untuk menyelesaikan masalah dinamik langsung dan songsang. Dalam kes ini, ciri-ciri kinematik atau dinamik biasanya digunakan sebagai data awal, iaitu, analisis dijalankan dari pautan awal atau akhir fenomena yang membentuk objek penyelidikan biomekanikal (pergerakan mekanikal manusia, sebab dan manifestasi pergerakan ini. ).

Kaedah pengiraan sering digunakan untuk menentukan secara tidak langsung ciri biomekanik yang, atas pelbagai sebab, tidak boleh diukur (didaftarkan) secara langsung, contohnya, dalam keadaan persaingan.

Ahli biomekanik terkemuka D.D. Donskoy dan S.V. Dmitriev (1996) menyatakan bahawa “... pembangunan peralatan rakaman yang tepat dan pengkomputeran kajian perbuatan motor menawan hati penyelidik dengan pembinaan model mekanikal dan matematik, sangat kompleks dan berkesan dalam mendedahkan butiran pergerakan yang terbaik (terutama dalam bidang kejuruteraan dan biomekanik perubatan)." Kami tidak berhak untuk mempertikaikan kenyataan ini sepenuhnya, tetapi keberkesanan menggunakan pemodelan mekanikal-matematik untuk menyelesaikan beberapa masalah dalam biomekanik sukan dipersoalkan oleh ramai penyelidik yang sama terkenal.

Dalam kesusasteraan saintifik dan metodologi domestik, keupayaan kaedah pengiraan telah ditunjukkan dalam karya terpencil yang telah mengesahkan kebenaran yang terkenal, contohnya, dalam menentukan elemen utama teknik dalam gimnastik artistik (Yu.A. Ippolitov, 1997), mengenal pasti faktor yang memastikan keputusan dalam lompat ski (N.A. Bagin, 1997), mengenal pasti hubungan antara kinematik dan dinamik putaran dalam luncur angka (V.I. Vinogradova, 1999). Penulis menunjukkan pengetahuan tertinggi, tetapi dalam semua kes keputusan yang dikira berbeza dengan ketara daripada keputusan yang diperoleh melalui pengukuran langsung di bawah keadaan yang sama.

Secara teorinya, ini dijelaskan oleh fakta bahawa asas kaedah pengiraan klasik dalam biomekanik adalah hipotesis kesetaraan jisim tidak bernyawa dan hidup. Hipotesis ini mengandaikan bahawa badan biologi tidak mengubah struktur dalamannya di bawah pengaruh kuasa dan momen kawalan, dan juga kekal dalam kedudukan yang tidak berubah. Sekiranya syarat ini tidak dipenuhi, maka kaedah biomekanik klasik menjadi tidak terpakai.

Kajian eksperimen yang dijalankan selama bertahun-tahun di makmal biomekanik VNIIFK menunjukkan bahawa "... batasan kaedah pengiraan klasik untuk mendapatkan daripada pergerakan mata data mengenai magnitud pecutan dan daya dalam tindakan motor dengan perubahan postur timbul daripada keadaan yang pada masa ini tidak ada peluang untuk penilaian objektif arah anjakan organ dalaman, darah dan jisim limfa. Algoritma pengiraan juga tidak mengambil kira pemindahan daya atau tenaga daripada pautan ke pautan atau penyerapan dan penyebarannya” (I.P. Ratov, G.I. Popov, 1996). Pengarang yang sama secara eksperimen mengesahkan idea N.A. Bernstein bahawa tidak ada hubungan yang jelas antara ketegangan otot dan pergerakan mekanikal(kerana setiap pergerakan adalah hasil daripada interaksi aktif dan daya reaktif) dan menunjukkan bahawa dalam sistem biomekanikal fungsi pecutan daya adalah tidak linear, iaitu, pecutan ketara apabila jisim bergerak mungkin tidak membawa kepada kemunculan daya.

Oleh itu, kelemahan kaedah pengiraan secara umum dan terutamanya pemodelan mekanikal-matematik ialah "... model pergerakan manusia yang dibangunkan (diragui mencukupi untuk badan manusia yang hidup dan pergerakannya) cuba "disumbat" dengan geometri purata jisim dan kinematik sebenar latihan secara langsung” (M.L. . Ioffe et al., 1995). "Hasil pendekatan ini adalah bencana dari sudut pandangan saintifik dan praktikal," menekankan Suchilin (1998).

kesusasteraan. 1. Godik M.A. Metrologi sukan: buku teks untuk IFC. – M.: Budaya dan sukan fizikal, 1988. P. 57-66.

2. Zatsiorsky V. M., Aruin A. S., Seluyanov V. N. Biomekanik alat motor manusia. – M.: Budaya dan sukan fizikal, 1981. – 143 p.

3. Zimkin N.V., Tsvetkov M.S. Ciri fisiologi ciri aktiviti otot kontraktil dalam pelari pecut dan pelari // Fisiologi Manusia. – 1988. – T.14. – No 1. – P. 129-137.

4. Bengkel biomekanik: Manual untuk institut budaya fizikal /Di bawah umum. ed. Ph.D. MEREKA. Kozlova. – M.: Budaya dan sukan fizikal, 1980. – 106 p.

5. Seluyanov V.N., Chugunova L.G. Pengiraan ciri-ciri inersia jisim badan atlet menggunakan kaedah pemodelan geometri // Teori dan amalan budaya fizikal - 2. - P. 38-39.

6. Suchilin N.G., Arkaev L.Ya., Savelyev V.S. Analisis pedagogi dan biomekanik teknik pergerakan sukan berdasarkan kompleks video perisian dan perkakasan // Teori dan amalan budaya fizikal. – 1995. – No 4. – P.12-21.

7. Shafranova E.I. Kaedah untuk memproses aktiviti bioelektrik otot // Teori dan amalan budaya fizikal. – 1993. – No. 2. – P. 34-44; No 3 – ms 16-18.

8. Utkin V.A. Biomekanik latihan fizikal: Proc. manual untuk jabatan pendidikan jasmani. – M.: Pendidikan, 1989. – P. 56-79.

MEMPROSES KEPUTUSAN KAJIAN BIOMEKANIKAL (2 jam)

Skala ukuran (nama, susunan, selang, nisbah).

Masalah pemprosesan ukuran biomekanikal. Pemprosesan keputusan dijalankan untuk menilai ralat data yang diperolehi, serta untuk menentukan dengan pengiraan ciri-ciri biomekanik yang tidak diukur secara langsung.

Penilaian kesilapan, serta pengurangannya melalui pemprosesan selanjutnya hasil pengukuran, adalah amat penting dalam kajian biomekanikal pergerakan sukan, kerana keperluan khusus untuk kaedah penyelidikan tidak membenarkan penggunaan ukuran yang sangat tepat tetapi menyusahkan. Untuk menyelesaikan masalah ini, satu teori matematik ralat pengukuran telah dibangunkan. Di bawah ini kami akan memberikan cadangan asas secara ringkas untuk menilai ralat dan mengurangkan kesannya pada hasil akhir.

Tidak semua ciri biomekanikal boleh diukur secara langsung untuk memenuhi keperluan kaedah pengukuran dalam penyelidikan sukan. Tetapi penggunaan hubungan fungsional antara ciri yang dicari dan diukur membolehkan, sebagai peraturan, untuk menentukan semua ciri biomekanik yang menarik minat penyelidik. Kaedah ini diambil dari teknologi, di mana ia meluas, dan dipanggil "kaedah pengukuran tidak langsung".

Pengiraan ciri biomekanikal yang diperlukan berdasarkan data pengukuran tidak langsung boleh dilakukan semasa proses pengukuran menggunakan teknologi komputer, dan dalam proses menganalisis keputusan pengukuran selepas eksperimen. Dalam kedua-dua kes, kehadiran ralat pengukuran mengenakan sekatan tertentu ke atas kaedah untuk memproses hasil pengukuran tidak langsung.

Penilaian ralat pengukuran dan betul, iaitu, dilakukan mengikut GOST, pembentangan bahan ukuran memungkinkan untuk membandingkan hasil kajian yang dijalankan menggunakan kaedah pengukuran yang berbeza atau oleh pengarang yang berbeza. Dan ini, seterusnya, memungkinkan untuk mengurangkan secara mendadak bilangan kajian tambahan bagi fenomena yang sama dan dengan itu mengurangkan tempoh dan kos kajian biomekanikal secara umum.

Ralat pengukuran, pengelasan, sumber dan kaedah penghapusan. Ralat pengukuran – perbezaan hasil pengukuran X i dan nilai sebenar kuantiti yang diukur sumber X : e = X i – sumber X

Mengikut kaedah penentuan, mereka membezakan antara mutlak dan relatif; dan mengikut asal - sistematik dan rawak, serta ralat kasar (ketinggalan).

Kami baru sahaja menerangkan kaedah untuk menentukan ralat mutlak. Ralat mutlak dinyatakan dalam unit yang sama dengan nilai yang diukur. Nilai sebenar biasanya diambil sebagai hasil yang diperoleh menggunakan kaedah yang lebih tepat.

Ralat relatif sering digunakan semasa menjalankan kawalan kompleks, apabila penunjuk dimensi berbeza diukur:erel. = e/X i *100%. Hujah lain untuk menggunakan ralat relatif ialah menentukan ralat relatif adalah perlu untuk menilai kemungkinan menggunakan teknik ini untuk penyelidikan pergerakan tertentu(ralat tidak boleh melebihi ±5.0% daripada nilai yang diukur).

Ralat sistematik ialah ralat yang nilainya kekal tidak berubah (atau berubah dalam cara yang diketahui) daripada percubaan ke percubaan. Akibatnya, ia boleh dikecualikan daripada keputusan akhir jika nilainya ditentukan oleh penentukuran awal peralatan sebelum setiap eksperimen. Terdapat 4 kumpulan ralat sistematik. 1. Punca kejadian diketahui dan nilai boleh ditentukan dengan agak tepat (ralat suhu, pembaris dengan permulaan yang rosak...). 2. Puncanya diketahui, tetapi magnitudnya tidak. Ralat ini bergantung pada kelas peralatan mengukur dan turun naik dalam nilai maksimum yang dibenarkan. Kelas ketepatan (1.0, 2.0, dsb.) bermaksud ralat pengukuran relatif dalam peratus. 3. Asal dan magnitud ralat tidak diketahui. Ralat sedemikian muncul dalam pengukuran yang kompleks apabila tidak mungkin untuk mengambil kira semua sumber ralat yang mungkin berlaku. 4. ralat yang berkaitan dengan sifat objek ukuran. Pemantauan sistematik atlet membolehkan kita menentukan ukuran kestabilan mereka dan mengambil kira kemungkinan ralat pengukuran. Jika tidak, sukar untuk memisahkan anjakan yang ketara (contohnya, disebabkan oleh keletihan) daripada ralat pengukuran.

Untuk menghapuskan ralat sistematik, dua kaedah digunakan. Yang pertama ialah penentukuran peralatan - menyemak bacaan instrumen menggunakan piawaian ke atas keseluruhan julat nilai yang mungkin bagi nilai yang diukur. Kaedah kedua ialah penentukuran - menentukan ralat dan magnitud pembetulan.

Ralat rawak disebabkan oleh faktor tidak terkawal yang berbeza-beza dari percubaan ke percubaan. Ralat rawak muncul semasa tindakan serentak sejumlah besar faktor yang tidak bergantung antara satu sama lain, setiap satunya mempunyai kesan kecil pada hasil pengukuran, tetapi secara agregat sebab-sebab ini mempunyai kesan yang ketara. Ralat rawak, mengikut sifatnya, tidak boleh diambil kira dan diberi pampasan semasa percubaan.

Ralat kasar (kesilapan) adalah berbeza secara ketara dari segi ralat. Jika ralat rawak berlaku apabila peralatan berfungsi dengan baik dan penguji sedang melakukan tindakan yang betul, maka punca ralat itu adalah kerosakan dan (atau) ralat dalam operasi. Ralat kasar dikesan dengan penurunan mendadak dalam hasil daripada siri umum nombor yang diperolehi, yang, sebagai peraturan, adalah bercanggah tajam dengan gambaran fizikal fenomena itu.

Memproses keputusan pengukuran langsung dan tidak langsung parameter dan pembolehubah biomekanikal. Kaedah untuk menganggar dan mengurangkan ralat rawak dalam pengukuran parameter dan pembolehubah biomekanikal berbeza dengan ketara.

Memproses hasil pengukuran parameter biomekanikal. Cara utama untuk mengurangkan ralat rawak semasa mengukur parameter biomekanikal adalah dengan menjalankan pengukuran berulang dan memproses keputusannya.

Memproses hasil pengukuran langsung parameter biomekanikal. Sekiranya tiada maklumat yang tepat tentang punca fizikal hasil pengukuran yang diperhatikan, nilai yang paling berkemungkinan bagi kuantiti yang diukur diambil sebagai anggaran jangkaan matematik keputusan pengukuran, iaitu. Tahap kebolehpercayaan hasil yang diperoleh boleh dinilai dengan nilai selang ± q di mana, dengan kebarangkalian α yang diberikan, kuantiti akan ditempatkan: = t * S x , di mana t – Ujian-t pelajar untuk nombor yang sama n -1; S x – ralat purata bagi min aritmetik.

Memproses hasil pengukuran tidak langsung parameter biomekanikal. Dalam beberapa kes, kuantiti yang kita minati tidak diukur secara langsung, tetapi dikira sebagai fungsi nilai terukur beberapa kuantiti lain. Sebagai contoh, iaitu. Dalam kes sedemikian, untuk mengira min aritmetik dan ralat min bagi min aritmetik, nilai yang paling berkemungkinan bagi parameter yang diukur (sudut dan kelajuan berlepas) dan ralat min mereka ditentukan terlebih dahulu. Dalam perkara berikut, adalah diandaikan bahawa ralat dalam menentukan parameter adalah kecil berbanding dengan nilai sebenar mereka, dan pengukuran setiap parameter telah dijalankan secara bebas antara satu sama lain. Andaian ini sah untuk sebahagian besar kes pengukuran tidak langsung biomekanikal. Kemudian nilai paling berkemungkinan panjang penerbangan dikira daripada nilai purata kelajuan dan sudut berlepas: . Ralat purata dikira seperti berikut: .

Memproses hasil pengukuran pembolehubah biomekanikal. Pembolehubah biomekanikal (koordinat, kelajuan, pecutan) semasa pergerakan adalah fungsi rawak masa. Hasil pengukurannya adalah, sebagai peraturan, jadual nilai yang direkodkan pada selang waktu tertentu, atau graf yang dilukis oleh perakam (osiloskop). Pengukuran berulang pada asasnya tidak dapat meningkatkan ketepatan keputusan disebabkan oleh kebolehubahan pergerakan manusia. Pengukuran serentak pembolehubah yang diingini menggunakan beberapa instrumen serupa dengan pemprosesan seterusnya tidak disyorkan kerana kebesaran peralatan dan pengaruh faktor ini ke atas proses yang diukur.

Cara yang agak mudah untuk meningkatkan ketepatan mengukur pembolehubah biomekanikal adalah dengan menggunakan perbezaan dalam komposisi frekuensi proses yang diukur dan ralat rawak (gangguan) yang timbul semasa pengukuran, iaitu apabila peralatan beroperasi, ralat sinusoid. (2) ditumpangkan pada proses sinusoid (1).

Sifat ralat boleh ditentukan oleh rakaman percubaan dalam kes apabila pembolehubah yang diukur adalah sifar atau malar. Contohnya, jika tiada pergerakan.

Ralat semasa rakaman boleh dihapuskan dengan melicinkan isyarat menggunakan penapis, pekali penghantaran yang ditentukan oleh formula:, di mana f – kekerapan isyarat masukan, R ialah rintangan perintang, C ialah nilai kemuatan kapasitor. Pengiraan dilakukan secara berasingan untuk kekerapan isyarat proses dan frekuensi isyarat gangguan, kemudian pengukuran dan pekali pemindahan gangguan dibandingkan.

Data jadual juga boleh dilicinkan. Prosedur ini semestinya digunakan apabila terbitan isyarat yang diukur dikira daripada data jadual, iaitu halaju dan pecutan dikira daripada koordinat. Dalam amalan, ini dilakukan sedemikian rupa sehingga anjakan dan kemudian perbezaan kelajuan dikira bukan antara bingkai bersebelahan, tetapi selepas 1 atau lebih bingkai.

Jika keputusan dibentangkan dalam bentuk graf di mana proses yang diukur mengandungi ralat frekuensi tinggi, maka purata grafik boleh dilakukan dengan memplot garis tengah antara ayunan frekuensi tinggi proses.

Ralat pengukuran dinamik ditentukan secara eksperimen dengan memeriksa peralatan pengukur (penentukuran) di bawah keadaan yang hampir dengan keadaan penggunaan praktikalnya (dari segi kekuatan, kelajuan proses).

Skala ukuran (nama, susunan, selang, nisbah).

Skala	Ciri-ciri	Kaedah matematik	Contoh
Item (nominal)	Objek dikumpulkan dan kumpulan ditetapkan dengan nombor. Fakta bahawa bilangan satu kumpulan lebih besar atau kurang daripada bilangan kumpulan lain tidak mengatakan apa-apa tentang harta mereka, kecuali mereka berbeza	Bilangan kes. Fesyen. Pekali korelasi tetrachoric dan polychoric	Nombor atlet, peranan, pengkhususan, sukan, dsb.
Perintah (pangkat)	Nombor yang diberikan kepada objek mencerminkan bilangan sifat kepunyaan objek ini. Adalah mungkin untuk mewujudkan nisbah "lebih" atau "kurang"	Median. korelasi pangkat. Kriteria pangkat. menguji hipotesis menggunakan kaedah statistik bukan parametrik	Keputusan ranking atlit dalam ujian
Selang masa	Terdapat satu unit ukuran yang mana objek bukan sahaja boleh dipesan, tetapi juga nombor boleh diberikan kepada mereka supaya perbezaan yang sama bermakna perbezaan yang sama dalam jumlah harta yang diukur. Titik sifar adalah sewenang-wenangnya dan tidak menunjukkan ketiadaan harta	Semua kaedah statistik kecuali untuk menentukan nisbah (contohnya, darjah jangan tambah atau tolak, darjah dengan darjah bahagi dengan dan jangan darab)	Suhu badan, sudut sendi
perhubungan	Nombor yang diberikan kepada objek mempunyai semua sifat skala selang. Terdapat sifar mutlak pada skala, yang sepadan dengan ketiadaan lengkap sebarang harta dalam objek. Nisbah nombor yang diberikan kepada objek selepas pengukuran mencerminkan hubungan kuantitatif harta yang diukur	Semua kaedah statistik	Panjang, jisim, kelajuan, pecutan, daya, dll.

Pembentangan hasil pengukuran. Pembentangan keputusan pengukuran biomekanikal yang betul adalah faktor penting dalam memastikan kebolehpercayaan dan kejelasan hasil kajian biomekanikal. Apabila membentangkan hasil, anda harus mematuhi mengikut peraturan. 1. Semua rekod yang berkaitan dengan kajian mesti disimpan dengan lengkap dan tepat, dan boleh difahami sepenuhnya oleh mana-mana pembaca yang berkelayakan. 2. Semua hasil pemerhatian (ukuran), serta bahan akhir yang dikira daripadanya, hendaklah dibentangkan bersama ralat. Bagi setiap kuantiti, dimensi mesti ditunjukkan mengikut sistem SI. 3. Nombor dan ralatnya hendaklah ditulis supaya digit terakhirnya tergolong dalam tempat perpuluhan yang sama. 4. Ralat yang terhasil daripada pengiraan hendaklah lebih kurang 10 kali ganda kurang daripada ralat pengukuran.

Apabila mengkaji pembolehubah biomekanikal, hasilnya boleh dibentangkan dalam bentuk graf. Kelebihan utama graf ialah kejelasan. Graf harus sedemikian rupa sehingga anda dapat menangkap jenis pergantungan yang diperoleh dengan segera, dapatkan gambaran kuantitatifnya dan perhatikan kehadirannya pelbagai ciri– maksimum, minimum, kawasan dengan kadar perubahan tertinggi dan terendah, berkala, dsb. Peraturan dipatuhi semasa melukis graf. 1. Graf dilukis pada kertas graf, atau kertas dengan grid koordinat. 2. Paksi absis (X) ialah kuantiti yang menyebabkan perubahan dalam kuantiti lain (masa – sentiasa). Paksi mesti menunjukkan penetapan dan dimensi kuantiti yang sepadan. 3. Skala graf ditentukan oleh ralat pengukuran kuantiti yang diplot di sepanjang paksi (atau berdasarkan peraturan untuk mengumpulkan data). Skala di sepanjang paksi mungkin berbeza. Skala hendaklah mudah dibaca, jadi satu sel grid skala harus sepadan dengan nombor yang sesuai (1, 2, 5, 10 ...) unit nilai yang digambarkan pada graf. 4. Graf hanya menunjukkan kawasan perubahan penunjuk yang ditentukan secara eksperimen; Anda tidak seharusnya berusaha untuk graf bermula dari titik dengan koordinat 0; 0. 5. Bagi melukis lengkung pula ada dua pendapat. Ada yang percaya bahawa garis harus lancar, yang lain percaya bahawa titik pada graf harus disambungkan dengan garis lurus - iaitu, tidak masuk ke kawasan hipotesis (anda mendapat garis putus). 6. Tajuk hendaklah menunjukkan apa yang digambarkan. Lengkung hendaklah dilabel atau dijelaskan dalam tajuk.

Ujian dan penilaian pedagogi dalam biomekanik.

Ujian – Pengukuran atau ujian yang dijalankan untuk menentukan keadaan atau keupayaan seseorang atlit. Hanya ujian yang memenuhi keperluan metrologi berikut boleh digunakan sebagai ujian. 1. Tujuan ujian mesti ditakrifkan. 2. Prosedur mesti diseragamkan. 3. Kebolehpercayaan dan kandungan maklumat ujian mesti ditentukan. 4. Sistem untuk menilai keputusan ujian mesti dibangunkan. 5. Jenis kawalan mesti ditunjukkan (operasi, semasa, peringkat demi peringkat).

Bergantung kepada tujuan ujian, ujian boleh dibahagikan kepada beberapa kumpulan. 1. Petunjuk diukur semasa rehat - penilaian keadaan fizikal atau penentuan tahap "latar belakang" untuk kajian "dinamik". 2. Ujian standard - semua subjek melakukan tugas yang sama, beban tidak maksimum dan, dengan itu, tiada motivasi untuk mencapai keputusan maksimum. 3. Ujian dengan beban maksimum– keputusan mereka bergantung pada kesediaan dan motivasi.

Bergantung kepada bilangan faktor yang menentukan keputusan ujian, ujian hetero dan homogen dibezakan. Yang pertama ialah majoriti.

Sebagai peraturan, tahap kesediaan dinilai menggunakan bateri ujian.

Takrifan tujuan pengujian dipilih berdasarkan kewujudan tiga jenis (operasi, semasa, berperingkat) dan tiga bidang kawalan (aktiviti kompetitif, aktiviti latihan, tahap kesediaan).

Jenis dan arah kawalan kompleks dalam sukan

(menurut M. Godik, 1988)

Jenis kawalan	Arah kawalan
Jenis kawalan	aktiviti berdaya saing	aktiviti latihan	kesediaan (dalam keadaan makmal)
Berperingkat	Pengukuran dan penilaian pelbagai petunjuk pada pertandingan yang melengkapkan kelayakan. peringkat persediaan, atau di semua pertandingan pentas	Pembinaan dan analisis dinamik ciri beban pada peringkat penyediaan. Penjumlahan beban untuk semua penunjuk untuk peringkat dan penentuan nisbahnya	Pengukuran dan penilaian penunjuk dan kawalan dalam keadaan tersusun khas pada akhir fasa penyediaan
semasa	Pengukuran dan penilaian penunjuk pada pertandingan yang melengkapkan kitaran mikro (atau ia disediakan oleh kalendar)	Pembinaan dan analisis dinamik ciri beban dalam kitaran mikro. Penjumlahan beban untuk semua penunjuk bagi setiap kitaran mikro dan penentuan nisbahnya	Pendaftaran dan analisis perubahan harian dalam kesediaan atlet yang disebabkan oleh sesi latihan yang sistematik
Operasi	Mengukur dan menilai prestasi dalam mana-mana pertandingan	Pengukuran dan penilaian ciri fizikal dan fisiologi beban senaman, satu siri latihan, sesi latihan	Pengukuran dan analisis penunjuk yang secara bermaklumat mencerminkan perubahan dalam keadaan atlet semasa prestasi atau sejurus selepas melakukan senaman atau selepas pelajaran

Penyeragaman prosedur pengukuran menentukan ketepatan keputusan kawalan. Ini dicapai dengan memastikan bahawa rutin harian pada malam sebelum ujian, memanaskan badan, pemain, skim dan keadaan ujian, selang rehat dan sistem motor semasa ujian mesti kekal tidak berubah.

Kebolehpercayaan dan bermaklumat ujian. Kebolehpercayaan ujian ialah sejauh mana keputusan bersetuju apabila ujian berulang terhadap orang yang sama di bawah keadaan yang sama. Cara paling mudah untuk menentukan kebolehpercayaan ialah mengira pekali korelasi pasangan keputusan ujian pertama dan kedua. Kebolehpercayaan ujian dianggap boleh diterima apabila r ³ 0.70.

Kemakluman (kesahan) sesuatu ujian ialah sifat sesuatu ujian untuk mencerminkan sepenuhnya intipati proses yang sedang dikaji. Kandungan maklumat sesuatu ujian boleh ditentukan secara logik dan empirik. Intipatinya kaedah logik terdiri daripada perbandingan logik (kualitatif) ciri-ciri kriteria dan ujian. Kaedah empirikal adalah untuk melaksanakan analisis korelasi kriteria dan keputusan ujian.

Kriteria berikut boleh digunakan: 1. menghasilkan latihan yang kompetitif. 2. elemen yang paling penting dalam latihan persaingan. 3. keputusan ujian, kandungan maklumat yang telah dibuktikan. 4. jumlah mata subjek ujian semasa melakukan bateri ujian.

Apabila digunakan sebagai kriteria untuk kelayakan sukan, bandingkan purata nilai penunjuk di kalangan atlet pelbagai kelayakan (gunakan t -ujian-t pelajar). Jika perbezaannya boleh dipercayai, ujian itu bermaklumat.

Selain kebolehpercayaan dan kandungan maklumat, ujian juga dicirikan oleh kestabilan, kesetaraan dan ketekalan.

Kestabilan ialah sejenis kebolehpercayaan dalam kes pencairan ketara ujian dan masa ujian semula. Kestabilan ujian yang tinggi menunjukkan kestabilan kualiti yang diuji.

Kesetaraan ujian ialah tahap di mana keputusan dalam ujian tertentu bertepatan dengan keputusan dalam ujian lain apabila mengkaji tanda yang sama (contohnya, tarik dan tekan tubi, berdiri jauh dan lompat tinggi).

Ketekalan ujian ialah kebebasan keputusan ujian daripada kualiti peribadi penyelidik. Walaupun semasa menjalankan kajian instrumental seseorang boleh memotivasikan subjek dengan lebih baik, yang menentukan jumlah konsistensi.

Penilaian pedagogi adalah peringkat akhir prosedur ujian. Ia terdiri daripada: 1. memilih skala untuk menukar keputusan ujian kepada mata. 2. menukar keputusan kepada mata. 3. perbandingan pencapaian dengan piawaian dan terbitan gred akhir.

Hasilnya boleh disenaraikan secara ringkas, tetapi ini tidak selalunya adil. Oleh itu, anda perlu menggunakan skala khas. Terdapat banyak daripada mereka. Empat skala dianggap utama: berkadar (a), progresif (b), regresif (c), S -berbentuk (sigmoid) (d).

Pilihan skala penarafan bergantung pada zon mana pertumbuhan hasil harus dirangsang.

Dalam amalan, skala berikut digunakan: standard, persentil, GCOLIFKa.

Skala piawai adalah berdasarkan skala berkadar. Skala piawai dinamakan sedemikian kerana skalanya ialah sisihan piawai ( S ). Apabila membina skala ini, undang-undang digunakan taburan normal, mengatakan bahawa segala-galanya nilai yang mungkin ciri-ciri terkandung dalam selang (peraturan tiga sigma untuk populasi umum: ). Dalam kes ini, zon penilaian berikut (tahap manifestasi ciri yang dikaji) biasanya dibezakan:

Tetapi skala ini tidak membenarkan anda memberi penilaian yang tepat fenomena.

Yang paling biasa ialah skala T, di mana T ialah hasil dalam mata, ialah hasilnya i - peserta, adalah hasil kumpulan, S - sisihan piawai. Skala ini lebih adil daripada kedudukan mudah.

Skala peratusan (peratusan). Penciptaannya melibatkan operasi berikut - setiap subjek menerima seberapa banyak mata untuk keputusannya berbanding peratusan lawannya yang dia mendahului. Skala ini paling sesuai untuk menilai kumpulan besar orang. Kira berapa banyak hasil yang sesuai dengan satu persentil (peratusan) atau berapa peratus setiap orang. Skala ini secara dangkal menyerupai skala sigmoid - perubahan terbesar berlaku di tengah-tengah julat.

Skala GCOLIFK digunakan untuk menilai keputusan ujian atlet yang sama pada tempoh kitaran atau peringkat latihan yang berbeza: n = (hasil terbaik– keputusan dinilai / keputusan terbaik – keputusan terburuk) x 100 (mata). Dalam kes ini, keputusan ujian dianggap bukan sebagai nilai abstrak, tetapi berkaitan dengan keputusan terbaik dan terburuk.

Penilaian satu set ujian. Boleh dilakukan menggunakan analisis regresi. Persamaan seperti Y = a + b 1 x 1 + b 2 x 2 +…+ b n x n membolehkan anda menentukan keputusan dalam latihan kompetitif (U) berdasarkan keputusan ujian (x 1, x 2, ...). Tetapi kita harus ingat bahawa ujian itu sepatutnya tidak sama rata. Kepentingan (berat) sesuatu ujian boleh ditentukan melalui tiga cara. 1. Kajian pakar- Untuk ujian penting faktor pendaraban diperkenalkan. 2. Peluang ditetapkan berdasarkan analisis faktor. 3. Ukuran kuantitatif berat sesuatu ujian boleh menjadi pekali korelasi pasangan dengan keputusan dalam latihan kompetitif. Ini adalah cara untuk mendapatkan skor ujian "berwajaran".

Pilihan kedua untuk menilai kawalan kompleks ialah membina "profil" seorang atlet - iaitu, perwakilan grafik hasil penilaian dalam ujian bateri individu. Graf jelas menunjukkan kekuatan dan kelemahan kesediaan.

Jadual titik. Dalam mereka jumlah maksimum mata (1000-1200) diberikan untuk keputusan yang melebihi rekod dunia, dan keputusan pemula dianggarkan pada 100 mata. Seterusnya datang salah satu skala utama. Pilihannya adalah subjektif semata-mata. Sukar untuk dibandingkan jenis lain sukan. Tetapi skala ini diperlukan untuk menentukan perjalanan pertandingan pasukan dan keputusannya, dan bukan tahap perkembangan sifat tertentu.

Oleh itu, kawalan biomekanikal (dari sudut pandangan metrologi) terdiri daripada beberapa peringkat.

Menentukan tujuan pengujian berdasarkan kewujudan tiga jenis (operasi, semasa, berperingkat) dan tiga bidang kawalan (aktiviti kompetitif, aktiviti latihan, tahap kesediaan).

saya. Memilih ujian (ujian) - menentukan kebolehpercayaan (mereka), kandungan maklumat, serta kestabilan, kesetaraan dan ketekalan berdasarkan kajian kesusasteraan saintifik dan metodologi atau menggunakan kaedah statistik matematik. Definisi prosedur ujian. Pemilihan peralatan. Penentuan ralat pengukuran sistematik.

II. Pengujian (pengukuran) – pendaftaran proses biomekanikal semasa aktiviti motor menggunakan kaedah instrumental. Melawan ralat rawak.

III. Memproses keputusan ujian menggunakan kaedah statistik matematik yang sesuai, bergantung pada apa yang diukur (parameter atau pembolehubah). Mengenal pasti kesilapan dan memeranginya.

IV. Pembentangan hasil penyelidikan dalam bentuk teks, jadual atau grafik.

V. Memilih skala untuk menilai keputusan ujian (berkadar, progresif, regresif, S -berbentuk, skala T, persentil, GCOLIFKA, dll.).

VI. Penilaian keputusan ujian.

kesusasteraan.

1. Godik M.A. Metrologi sukan: buku teks untuk IFC. – M.: Budaya dan sukan fizikal, 1988. P. 10-44.

2. 2. Bengkel biomekanik: Manual untuk Institut Fizik. kultus /Di bawah umum ed. Ph.D. MEREKA. Kozlova. – M.: Budaya dan sukan fizikal, 1980. – P. 65-75.

3. Utkin V.A. Biomekanik latihan fizikal: Proc. manual untuk fakulti pendidikan jasmani. – M.: Pendidikan, 1989. – P. 33-56.

AUTOMASI KAWALAN BIOMEKANIKAL

Kawalan biomekanikal boleh dijalankan dengan cara yang berbeza Perkara yang paling mudah ialah memerhati dan merekodkan hasil pemerhatian. Tetapi pada masa yang sama, banyak yang akan terlepas dan tiada siapa yang akan dapat menjamin ketepatan keputusan yang diperolehi.

Jauh lebih bermanfaat, walaupun lebih kompleks, adalah kawalan automatik. Kita boleh mengatakan bahawa pada zaman kita formula Lenin "dari perenungan hidup kepada pemikiran abstrak dan dari sana kepada amalan" telah memperoleh makna baru. Hari ini, proses "kontemplasi hidup", pemerhatian objek kajian tidak dapat difikirkan tanpa menggunakan peralatan pengukur.

Semua sistem pengukuran dalam biomekanik termasuk penderia ciri biomekanik dengan penguat dan penukar, saluran komunikasi dan peranti rakaman. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, peranti storan dan pengkomputeran telah semakin digunakan, dengan ketara mengembangkan keupayaan guru. Untuk meningkatkan ketepatan kawalan biomekanikal, semua inovasi kejuruteraan terkini digunakan: telemetri radio, laser, ultrasound, sinaran inframerah, radioaktiviti, televisyen, perakam video dan teknologi komputer.

Penderia biomekanikal

Penderia adalah pautan pertama sistem pengukuran. Penderia secara langsung melihat perubahan dalam penunjuk yang diukur dan ditetapkan sama ada pada tubuh manusia atau di luarnya.

Penderia yang dipasang pada seseorang mesti mempunyai berat dan dimensi yang minimum, kekuatan mekanikal yang tinggi, kemudahan melekat, dan pada masa yang sama tidak boleh menyekat pergerakan atau menimbulkan sebarang ketidakselesaan. Perkara berikut diletakkan pada tubuh manusia: penanda sendi (Rajah 35, 36), elektrod elektromiografi (lihat Rajah 3), sensor sudut sendi (Mereka lebih kerap dipanggil goniometrik (dari perkataan gonios - sudut, metero - ukuran) ; sebagai tambahan kepada mengukur sudut sendi, penderia goniometrik digunakan untuk mengukur pergerakan sudut dalam peralatan sukan, contohnya sudut putaran dayung dalam rowlock) dan pecutan (Rajah 37).

Tetapi telah lama diperhatikan bahawa ketepatan kawalan biomekanik lebih tinggi jika pergerakan seseorang tidak dikekang oleh apa-apa. Oleh itu, mereka cuba meletakkan sensor biomekanikal pada peralatan sukan supaya keadaan di mana kawalan dijalankan tidak berbeza daripada keadaan semula jadi latihan dan pertandingan.

Platform dinamik telah menjadi popular. Mereka dipasang secara rahsia di sektor untuk melompat atau melontar, di bawah penutup trek larian, platform gimnastik, taman permainan, dll. Platform dinamo paling canggih membolehkan anda mengukur ketiga-tiga komponen daya (menegak dan dua mendatar) dan, sebagai tambahan, momen berpusing pada titik daya aplikasi, dan hasil pengukuran tidak bergantung pada titik di mana daya dikenakan.

Elemen sensitif dalam platform dinamografi ialah penderia piezoelektrik (serupa dengan yang terdapat dalam pikap pemain rekod elektrik) atau penderia daya yang kurang rapuh - tolok terikan (sel terikan) (Mengenai reka bentuk penderia biomekanikal dan lebih kurang fenomena fizikal, yang mendasari reka bentuk mereka, boleh dibaca dalam buku: Ducks N. V. L. Pengukuran dalam sukan (pengenalan kepada metrologi sukan).— M., 1978.—-S. 103-120; Minenkov B.V. Teknik dan metodologi penyelidikan tolok terikan dalam biologi dan perubatan - M., 1976).

nasi. 37. "Exoskeleton" - sistem untuk memasang penderia goniometrik (1) dan pecutan (2) pada tubuh manusia; adalah mungkin untuk melaraskan exoskeleton dengan panjang segmen lengan dan kaki (mengikut A. N. Laputin)

Tolok terikan digunakan untuk mengukur daya dalam banyak sukan. Dalam gimnastik, mereka dilekatkan pada palang, palang selari, cincin, pemegang kuda, dll. Dalam angkat berat, mereka dilekatkan pada barbel. Dalam sukan menembak dan biathlon - pada picu, stok dan punggung. Dalam mendayung - pada kon kunci dayung atau dayung (antara pemegang dan kunci dayung), pada tempat letak kaki dan pada tin. Dalam berbasikal, luncur laju dan ski, reka bentuk pedal, skate, ski dan tiang ski diubah suai sedikit untuk mengukur kekuatan, dan perubahan ini tidak menjejaskan teknik pergerakan semula jadi. Dalam olahraga, insole tegangan digunakan, yang diletakkan di dalam kasut sukan. Menariknya, kasut telah muncul dengan insole tegangan dan komputer kecil yang secara automatik mengira rentak dan daya tolakan dan memberi isyarat kepada orang latihan jika daya tolakan dan kekerapan langkah adalah lebih tinggi atau lebih rendah daripada optimum.

Tolok terikan digunakan bukan sahaja untuk mengukur daya, tetapi juga untuk mengukur pecutan, serta untuk merekodkan getaran badan (Rajah 38). Dalam kes ini, tolok terikan dilekatkan pada batang menegak yang menghubungkan pusat kawasan bawah dan atas platform stabilografi. Stabilogram menunjukkan betapa hebatnya keupayaan seseorang untuk mengekalkan kestabilan badan, yang merupakan faktor penting dalam pencapaian dalam gimnastik, akrobatik, mendayung, luncur angka, dsb. Di samping itu, stabilografi berguna dalam merawat orang yang mengalami masalah keupayaan untuk mengekalkan keseimbangan, apabila menguji keadaan sistem saraf (contohnya, sebelum pertandingan).

Seperti tolok terikan, penderia fotoelektrik tidak memesongkan pergerakan semula jadi, di mana elektrik berlaku di bawah pengaruh cahaya. Ia digunakan untuk mengukur kelajuan berjalan dan berlari. Seorang pelari (serta pemain skate, pemain ski, dsb.) semasa bergerak mengganggu sinaran cahaya yang jatuh pada fotosel (Gamb. 39). Oleh kerana setiap pasangan optocoupler (sumber cahaya - fotosel) terletak pada jarak tertentu (S) dari yang seterusnya, dan masa (Dt) untuk menempuh jarak ini diukur, adalah mudah untuk mengira kelajuan purata ke atas segmen jarak ini:

Jika sumber cahaya (contohnya, laser) menghasilkan pancaran sempit, maka tempoh dan panjang setiap langkah boleh diukur. Maklumat ini berguna dalam melatih pelari pecut, pelompat dan pelari berpagar.

Telemetri dan kaedah untuk merekodkan ciri biomekanik

Untuk menggunakan maklumat daripada penderia biomekanikal, ia mesti dihantar melalui saluran telemetri dan didaftarkan.

Istilah "telemetri", terdiri daripada perkataan Yunani tele - jauh dan metro - ukur, bermaksud "ukuran pada jarak." Maklumat tentang hasil pengukuran boleh dihantar melalui wayar, radio, sinar cahaya dan sinar inframerah (haba).

Telemetri berwayar adalah mudah dan tahan terhadap gangguan. Kelemahan utamanya ialah ketidakupayaan untuk menghantar isyarat melalui wayar dari sensor yang diletakkan pada badan seseorang yang sedang bergerak. Oleh itu, telemetri berwayar harus digunakan dalam kombinasi dengan platform dinamografi atau peralatan sukan yang dipasang secara kekal yang dilengkapi dengan sensor biomekanikal.

Mari kita beri contoh. Untuk merekodkan dinamogram pemain ski air (Rajah 40), anda perlu melekatkan tolok terikan pada tiang menegak yang dipasang di buritan bot. Hujung halyard dilekatkan pada bahagian atas dirian, hujung yang satu lagi memegang pemain ski. Dalam kes ini, adalah dinasihatkan untuk menghantar isyarat elektrik dari tolok terikan ke peranti rakaman (yang juga terletak di atas bot) melalui wayar.

Radiotelemetri ialah satu cabang kejuruteraan radio yang menyediakan penghantaran radio maklumat tentang hasil pengukuran.

Radiotelemetri memungkinkan untuk memantau kemahiran teknikal dan taktikal seseorang dalam keadaan semula jadi aktiviti motor. Untuk melakukan ini, ia mesti membawa penderia biomekanikal dan peranti pemancar kecil untuk sistem radiotelemetri. Contoh rakaman radiotelemetrik maklumat biomekanikal dibentangkan dalam Rajah. 41. Elektromiogram yang digambarkan padanya diperolehi dalam arena olahraga, di bawah treadmill yang mana antena penerima sistem radiotelemetri diletakkan.

nasi. 41. Rakaman radiotelemetrik elektromiogram dalam orang yang sedang berlari:

1 - gluteus maximus; 2 - paha lurus m.; 3 - vastus lateralis? 4 - bisep femoris; 5 - tibial anterior m.; 6 - gastrocnemius m.; 7 - soleus m.; penetasan serong tunggal - kerja yang lebih rendah; penetasan serong berganda - mengatasi kerja (menurut I.M. Kozlov)

Soalan untuk mengawal diri pengetahuan

Apakah pilihan telemetri yang boleh digunakan untuk merekodkan daya tolakan daripada sokongan:

a) bermain ski merentas desa;

b) lompat jauh;

c) dalam gimnastik irama?

Pendaftaran isyarat elektrik yang mengandungi maklumat tentang hasil kawalan biomekanikal dijalankan oleh perakam dan penunjuk pelbagai reka bentuk. Apabila merekodkan hasil pengukuran, dokumen kekal (graf di atas kertas, rakaman magnetik, gambar, dll.). Tidak seperti rakaman, petunjuk terdiri daripada melihat maklumat yang diterima secara visual atau auditori.

Perakam membantu untuk mengetahui bagaimana satu atau beberapa penunjuk yang diukur berubah dari semasa ke semasa (lihat Rajah 40, 41). Tetapi terdapat juga perakam dua koordinat yang melukis graf pergantungan satu penunjuk pada penunjuk yang lain. Mereka memberi guru ciri-ciri tambahan. Jadi, dalam Rajah. 42 terdapat pergantungan yang ditarik secara automatik bagi daya yang dikenakan pada dayung pada mendatar; banyak pergerakan dayung. Kawasan terhad oleh ini. lengkung, berkadar dengan jumlah kerja mekanikal luaran.

Tugas untuk mengawal diri dan penyatuan pengetahuan Tundukkan pernyataan terakhir kepada analisis kritikal dan buktikan kebenaran atau kesilapannya.

Pendaftaran imej telah lama memberi manfaat praktikal yang besar dalam pendidikan jasmani dan sukan.

Pertandingan sukan adalah tontonan yang menarik. Dalam sukan seperti gimnastik dan luncur angka, kejayaan seseorang atlit secara langsung bergantung kepada kecantikan dan ekspresi pergerakan. Dalam sukan lain, gambaran luaran pergerakan adalah, walaupun menengah, juga sangat penting, kerana kekuatan, kelajuan dan ketepatan tindakan motor bergantung padanya. Ya dan masuk Kehidupan seharian Keupayaan untuk bergerak dengan cantik adalah penting.

Kinematik pergerakan direkodkan dengan kaedah optik, yang telah diperbaiki secara berterusan sejak 1839, apabila Francois Arago pada mesyuarat Akademi Perancis Sains melaporkan penemuan fotografi ("lukisan cahaya"). Sudah pada tahun 1882, E. J. Marey memasang cakera berputar dengan slot di hadapan lensa kamera dan buat pertama kalinya memperoleh beberapa pose orang yang bergerak ("chronophotogram") pada satu plat fotografi.

Satu lagi inovasi, yang kemudiannya dipanggil fotografi kitaran oleh N.A. Bernstein, terdiri daripada merakam hanya imej skematik badan. Untuk tujuan ini, mentol elektrik kecil atau pemantul cahaya dipasang pada kepala dan sendi seseorang atau pada titik tertentu pada peralatan sukan (lihat Rajah 35, 36). Dalam kes ini, urutan titik bercahaya (“siklogram”) direkodkan pada plat fotografi. Dengan menyambungkan titik yang berkaitan dengan mana-mana sendi, kami memperoleh trajektori sendi ini (Rajah 43).

nasi. 42. Rakaman grafik (dengan perakam) atau petunjuk (pada penunjuk sinar katod) hubungan antara daya yang dikenakan pada pemegang dayung dan pergerakan mendatar dayung dalam dua kitaran dayung; di bawah adalah sebuah bot yang dilengkapi dengan peralatan pengukur:

1 - peranti pengkomputeran dan penunjuk pancaran elektron; 2 - sensor pergerakan sudut dayung; 3 — tolok terikan (mengikut A. P. Tkachuk)

Apabila peralatan pengukur bertambah baik, fotografi stereo telah dikuasai, yang memungkinkan untuk mendapatkan imej tiga dimensi, dan fotografi berkelajuan tinggi, yang memungkinkan untuk merakam proses pantas (Gamb. 44).

Pelbagai kaedah pengukuran optik digambarkan dengan jelas dalam Rajah. 45. Daripada perkataan yang ditulis dalam rajah, nama-nama kaedah yang paling terkenal untuk merakam gambar luaran pergerakan boleh dibuat. Contohnya, fotografi kitaran video planar berkelajuan rendah ialah rakaman penanda pada badan manusia dengan satu kamera video pada kadar bingkai biasa.

nasi. 44. Filem bola tenis melantun dari gelanggang; dengan menembak berkelajuan tinggi (4000 bingkai sesaat), anda boleh melihat bagaimana bentuk bola berubah (mengikut Hay)

Sila ambil perhatian bahawa teknologi video moden secara beransur-ansur menggantikan kaedah pengukuran filem dan fotografi. Terima kasih kepada rakaman video, analisis teknologi dan taktik yang teliti dan objektif dapat dilakukan. Ia juga merupakan alat pengajaran yang berkuasa. VCR memberi anda peluang untuk melihat diri anda dari luar. Tetapi "lebih baik melihat sekali daripada mendengar tujuh kali." Tontonan rakaman video berulang kali, bingkai beku; main balik perlahan membolehkan anda mengesan ralat dan menggariskan cara untuk menghapuskannya. Akhirnya, rakaman video lebih tahan lama daripada filem. Dan dengan semua kelebihan ini, perakam video berwarna moden (contohnya, "Electronics VM-12") agak murah dan tersedia secara meluas.

Kawalan biomekanikal dan komputer

Kawalan biomekanikal adalah kerja yang perlu, tetapi sangat intensif buruh. Dan inilah sebab utama mengapa ia tidak dilaksanakan di setiap sekolah dan pasukan sukan.

Dalam Rajah. 46 secara skematik menunjukkan 10 pose seorang lelaki berlari yang berat badannya ialah 70 kg. Graf ini diperolehi hasil daripada fotografi kitaran planar. Koordinat menegak dan mendatar enam sendi, pusat jisim kepala dan hujung kaki diletakkan dalam Jadual 9.

Data yang disediakan adalah mencukupi untuk mengira halaju dan pecutan segmen badan utama, menentukan koordinat pusat umum jisim dalam setiap pose, dan membina graf kinematik ( Graf kinematik Ia adalah kebiasaan untuk memanggil graf yang menunjukkan bagaimana koordinat, halaju dan pecutan bahagian badan berubah mengikut masa).

nasi. 46. Siklogram sinematik seseorang yang berlari (menurut D. D. Donskoy, L. S. Zaitseva)

Tugasan untuk kerja bebas

Lakukan semua pengiraan dan pembinaan yang disenaraikan.

Setelah menyelesaikan tugas ini, anda yakin bahawa kerumitan kawalan biomekanikal sememangnya sangat tinggi. Tetapi ia juga mengambil banyak masa untuk menyusun Jadual 9. Sekarang bayangkan bahawa anda menerima semua maklumat yang diperlukan tanpa menghabiskan sebarang usaha, sejurus selepas orang yang dikaji selesai latihan. Bukankah ini sudah pun berada di alam fiksyen sains? Walau bagaimanapun, hari ini peluang yang begitu hebat telah menjadi nyata, dan ini berlaku berkat pencapaian teknologi pengkomputeran elektronik.

Penciptaan komputer, kepentingan yang mana ahli akademik N. N. Moiseev membandingkan dengan penaklukan api, dikaitkan peringkat yang paling penting revolusi sains dan teknologi abad ke-20. “Memperbaiki organ kerja dan organ deria mereka selama beribu-ribu tahun, manusia sehingga pertengahan abad ke-20. dikekalkan untuk otaknya fungsi penghubung perantaraan antara mereka.

Tetapi dengan tahap perkembangan sains dan teknologi moden, beban mental seseorang... telah menjadi sangat besar, dan kadangkala melemahkan dan tidak tertanggung. Pembangunan selanjutnya umat manusia memerlukan "penyelesaian" sistem semula jadi kawalan - otak manusia... Dari keperluan ini, lahirlah teknologi pengkomputeran elektronik" (Petikan (dengan singkatan) diambil dari buku oleh I. M. Feigenberg "Brain, psyche, health" (M., 1972. - P. 32)) .

Catatan. Pengangka mengandungi koordinat mendatar dan penyebut menegak penanda, lihat

Seperti yang anda ketahui, komputer dibahagikan kepada universal dan khusus. Komputer kerangka utama (termasuk komputer peribadi) memungkinkan untuk menyelesaikan banyak masalah kawalan biomekanikal. Termasuk:

- pengiraan dan kerja grafik yang serupa dengan apa yang anda lakukan semasa menyelesaikan tugasan pada p. 75 dan lebih kompleks;

- ujian kualiti motor;

- pengenalpastian pilihan optimum untuk teknologi dan taktik melalui matematik dan pemodelan simulasi pada komputer (lihat Rajah 23, 24);

— memantau keberkesanan peralatan dan taktik.

Kami menggambarkan yang terakhir dengan yang ditunjukkan dalam Rajah. 47 keputusan kawalan dinamografi ke atas simetri postur apabila seseorang berdiri. Kawalan sedemikian bukan sahaja membolehkan anda memberikan cadangan yang sihat, tetapi juga perlu apabila menyesuaikan kasut sukan secara individu. Gambar menunjukkan bahawa dua jari kaki kiri tidak berinteraksi dengan sokongan. Oleh itu, sokongan instep harus diletakkan di bawah jari-jari ini.

Malah beberapa contoh ini memberi gambaran tentang bagaimana penggunaan teknologi komputer dalam kawalan biomekanikal memperluaskan keupayaan guru. Ia bukan untuk apa-apa bahawa keupayaan untuk menggunakan komputer dipanggil literasi kedua.