Buna biyomekanikte ölçüm ölçeği denir. Biyomekanikte araştırma yöntemleri

RUSYA FEDERASYONU SPOR BAKANLIĞI

Birleşik ve BT Departmanı

Konuyla ilgili SRS No. 2:
"Biyomekanik kontrolün temelleri."

Çalışma bir öğrenci tarafından tamamlandı
II yıl DO, grup 211
Şevtsov Sergey

Volgograd-2013

İnsan erken çocukluktan itibaren bir ölçüm nesnesi haline gelir. Yeni doğmuş bir bebeğin boyu, kilosu, vücut ısısı, uyku süresi vb. ölçülür. Daha sonra okul çağında bilgi ve beceriler de ölçülen değişkenlerin sayısına dahil edilir. Nasıl yaşlı kişi daire ne kadar geniş olursa | ilgi alanları ne kadar çoksa onu karakterize eden göstergeler o kadar çok ve çeşitlidir. Ve doğru ölçümler yapmak daha da zorlaşır. Örneğin teknik ve taktik hazırlığı, hareketlerin güzelliğini, insan vücudunun kütlelerinin geometrisini, gücünü, esnekliğini vb. nasıl ölçebiliriz? Bu, bu bölümde tartışılmaktadır.
Beden eğitimi ile ilgili İngilizce literatürde, denge egzersizleri, dans egzersizleri vb. yapabilme yeteneği de dahil olmak üzere daha geniş bir motor nitelikler listesi kabul edilmektedir.
Ölçüm ölçekleri ve ölçü birimleri
Ölçüm ölçeği, incelenen nesnelerin özellikleri ile sayılar arasında bir yazışma kurulmasına olanak tanıyan bir miktarlar dizisidir. Biyomekanik kontrolde çoğunlukla isim, oran ve sıralama ölçekleri kullanılır.
Adlandırma ölçeği en basit olanıdır. Bu ölçekte sayılar, harfler, kelimeler veya diğer semboller etiket görevi görür ve incelenen nesneleri tespit etmeye ve ayırt etmeye hizmet eder. Örneğin oyun taktiklerini kontrol ederken futbol takımı Alan numaraları her oyuncunun tanımlanmasına yardımcı olur.
Adlandırma ölçeğini oluşturan sayıların veya kelimelerin yer değiştirmesine izin verilir. Ve eğer ölçülen değişkenin değerinin doğruluğundan ödün vermeden değiştirilebilirlerse, o zaman bu değişken bir isim ölçeğinde ölçülmelidir. Örneğin, adlandırma ölçeği, ekipmanın ve taktiklerin kapsamını belirlemek için kullanılır (bu, bir sonraki bölümde tartışılacaktır).
Ölçeği oluşturan sayılar sıralara göre sıralandığında sıra ölçeği ortaya çıkar; sıralar arasındaki bilgi aralıkları doğru bir şekilde ölçülemez. Örneğin, beden eğitimi derslerinde biyomekanik bilgisi veya beceri ve yetenekler bir ölçekte değerlendirilir: “zayıf” - “tatmin edici” - “iyi” - “mükemmel”. Sıra ölçeği, yalnızca ölçülen nesnelerin eşitliği veya eşitsizliği gerçeğini belirlemeyi değil, aynı zamanda niteliksel kavramlardaki eşitsizliğin doğasını da belirlemeyi mümkün kılar: "daha fazla - daha az", "daha iyi - daha kötü". Ancak “Ne kadar daha fazla?”, “Ne kadar daha iyi?” sorularına. - yanıt sırası ölçekleri yanıt sağlamaz.
Sıra ölçeklerini kullanarak, katı bir niceliksel ölçümü olmayan “niteliksel” göstergeleri (bilgi, yetenekler, sanat, güzellik ve hareketlerin ifade gücü vb.) ölçerler.
Düzenin ölçeği sonsuzdur ve sıfır düzeyi yoktur. Bu anlaşılabilir bir durum. Örneğin bir kişinin yürüyüşü veya duruşu ne kadar yanlış olursa olsun, her zaman daha kötü bir seçenek bulunabilir. Öte yandan, bir jimnastikçinin motor hareketleri ne kadar güzel ve etkileyici olursa olsun, onları daha da güzelleştirmenin yolları her zaman olacaktır.
İlişki ölçeği en doğru olanıdır. İçinde sayılar yalnızca sıraya göre sıralanmakla kalmaz, aynı zamanda eşit aralıklarla - ölçü birimleriyle de ayrılır." Oran ölçeğinin özelliği, sıfır noktasının konumunun içinde belirlenmesidir.
Oran ölçeği vücudun ve parçalarının büyüklüğünü ve kütlesini, vücudun uzaydaki konumunu, hızını ve ivmesini, kuvvetini, zaman aralıklarının süresini ve diğer birçok biyomekanik özelliği ölçer. Oran ölçeğinin açıklayıcı örnekleri şunlardır: ölçek ölçeği, kronometre ölçeği, hız göstergesi ölçeği.
Oran ölçeği, sıra ölçeğinden daha hassastır. Yalnızca bir ölçüm nesnesinin (teknik, taktik seçenek vb.) diğerinden daha iyi veya daha kötü olduğunu bulmanızı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda ne kadar iyi ve kaç kat daha iyi sorularına da yanıt verir. Bu nedenle biyomekanikte oran ölçekleri kullanmaya ve bu amaçla biyomekanik özellikleri kaydetmeye çalışırlar.

1. podometri - bir adımın zaman özelliklerinin ölçümü;
2. gonyometri - eklemlerdeki hareketlerin kinematik özelliklerinin ölçümü;
3. dinamometri - destek reaksiyonlarının kaydı;
4. elektromiyografi - yüzey EMG'sinin kaydı;
5. stabilometri - ayakta dururken destek düzlemindeki genel basınç merkezinin konumunun ve hareketlerinin kaydedilmesi.

Elektromiyografik ölçüm yöntemleri
Elektromiyografi, biyoelektrik potansiyellerin kaydedilmesine ve analizine dayanan nöromüsküler sistemi incelemek için bir yöntemdir.
Stres tepkisi elektromiyografisi, stres tepkisinin çizgili kas üzerindeki etkisinin değerlendirilmesini içerir. EMG özü itibarıyla dolaylı bir tanım olarak düşünülebilir. kas gerginliği. Kas kasılmasının ürettiği gerçek gerilimden ziyade, belirli bir çizgili kası innerve eden sinirlerin elektrokimyasal aktivitesini ölçmesi anlamında dolaylıdır. Çizgili kasın aktivitesi, stres tepkisinin bir göstergesi olarak kabul edilmeye başlandı. erken çalışmalar E. Jacobson (Edmund Jacobson, 1938), burada stres aktivasyonu ile çizgili kastaki gerginlik arasında yüksek pozitif bir korelasyonun varlığına dikkat çekti.
Koşulsuz olmasa da birçok araştırmacı, ön bölgedeki EMG aktivitesini kaydetmenin sempatik sinir sisteminin genel aktivitesinin yararlı bir göstergesi olabileceği sonucuna varmıştır. Stres yanıtının EMG kaydını kullanmanın pratik bir avantajı, kas gruplarının ölçülmesine olanak sağlamasıdır. Klinisyenlerin çoğu frontal kas sistemiyle çalışır, ancak trapezius (üst), brakioradialis ve sternokleidomastoid kas grupları da stresi ölçmek için kullanılabilir.
Biyopotansiyellerin genlikleri 10 μV ile birkaç milivolt arasında değişir. Sinyallerin frekans aralığı 1 ila 20.000 Hz arasındadır (bazı yazarların yüzlerce kilohertz mertebesinde frekanslara sahip EMG bileşenlerinin varlığına dair referansları vardır).
Elektromiyografide tasarımlarına göre yüzey (kutanöz) ve iğne (deri altı) olmak üzere iki tip elektrot kullanılır.
İğne elektrotlar yakındaki bir veya birkaç kasın aksiyon potansiyelinin kaydedilmesine olanak tanır. Bu elektrotlar ya cerrahi olarak implante edilir ya da bir iğne kullanılarak yerleştirilir. deri altı enjeksiyonlar. Yalan makinesinde EMG almak için yüzey elektrotları kullanılır, bu da girişim (toplam) EMG'nin ölçülmesini mümkün kılar. Yüzey elektrotları metal, kapasitif, dirençli ve RC'ye ayrılabilir. Yassı metal elektrotların yalan makinesinde kullanılması en uygunudur. Yaklaşık 0,2–1 cm2 alana sahip gümüş, çelik, kalay vb. malzemeden yapılmış plaka veya disklerdir. Bu tür iki elektrot, kasın lifleri boyunca şekillendirildiği yerde cilde tutturulur. Daha iyi bağlantı için elektrotların üzerine elastik bir manşet yerleştirilir. Elektrotlar arasındaki mesafe 2 cm'dir. Mesafeyi sabitlemek ve elektrotları cilde daha düzgün bir şekilde bastırmak için plastik bir çerçeveye monte edilirler. Elektrotlar arası direnci azaltmak için, elektrot uygulanmadan önce cilt alkolle silinir ve izotonik sodyum klorür çözeltisiyle nemlendirilir. Deri-elektrodun geçiş direncini azaltmak için deri-elektrot temas alanına özel bir elektrot macunu uygulanır.
Elektrotların türünden bağımsız olarak, elektriksel aktiviteyi boşaltmanın iki yöntemi vardır - mono ve bipolar. EMG'de, elektrotlardan biri doğrudan incelenen kas alanının yakınına, ikincisi ise ondan uzak bir alana yerleştirildiğinde kurşun monopolar olarak adlandırılır. Monopolar kurşunun avantajı, incelenen yapının potansiyelinin şeklini ve potansiyel sapmanın gerçek fazını belirleme yeteneğidir. Dezavantajı ise elektrotlar arasındaki mesafenin büyük olması nedeniyle kasın diğer kısımlarından ve hatta diğer kaslardan gelen potansiyellerin kayda müdahale etmesidir.
Bipolar elektrot, her iki elektrotun da incelenen kas alanına oldukça yakın ve eşit uzaklıkta yerleştirildiği bir elektrottur. Bipolar kurşun, özellikle iğne elektrotlarla çalıştırıldığında, uzak potansiyel kaynaklardan gelen aktiviteyi küçük bir dereceye kadar kaydeder. Kaynaktan her iki elektrota gelen potansiyel aktivite farkı üzerindeki etki, potansiyel şeklinin bozulmasına ve potansiyelin gerçek fazının belirlenememesine yol açar. Ancak lokalitesinin yüksek olması bu yöntemi klinik uygulamada tercih edilebilir kılmaktadır.
Potansiyel farkı EMG amplifikatörünün girişine sağlanan elektrotlara ek olarak, deneğin cildine, elektromiyografın elektrot panelindeki ilgili terminale bağlanan bir yüzey topraklama elektrodu monte edilir. Bu elektrotun devresi, hastanın vücudu ile toprak arasındaki kapasitif potansiyel farkına kısa devre yapar ve alternatif endüstriyel akım alanlarının etkisinden kaynaklanan kapasitif akımların ortadan kaldırılmasına yardımcı olur.
Modern bir elektromiyograf, kas biyopotansiyellerini ölçmek için elektrotlar, bir amplifikatör ünitesi, bir osiloskop, bir EMG entegratörü, bir analizör, bir çoğaltıcı, bir bilgi işlem cihazı ve dijital ve grafik bilgileri çıkarmak için bir cihazdan oluşan karmaşık bir cihazdır.
Elektromiyografın bir amplifikatör ünitesi ve bir osiloskoptan oluşan kısmına miyoskop denir. Miyoskop, birbirinden bağımsız birden dörde kadar amplifikasyon ünitesine sahiptir ve bu, dört elektromiyografik sinyalin aynı anda incelenmesine olanak tanır.
EMG entegratörü, elektromiyogramın içerdiği bilgileri işlemek için kullanılır. Daha sonraki işlemler için EMG frekans spektrumunun bireysel bileşenlerinin genliğini izole etmek için bir EMG analizörü gereklidir. Modern elektromiyograflarda alınan bilgiler bir bilgisayar kullanılarak işlenir.

İvmemetrik ölçüm yöntemleri
İvmeölçerler doğrusal ivme sensörleridir ve bu nedenle gövde eğim açılarını, atalet kuvvetlerini, şok yüklerini ve titreşimi ölçmek için yaygın olarak kullanılır. Taşımacılıkta, tıpta, endüstriyel ölçüm ve kontrol sistemlerinde ve ataletsel navigasyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılırlar. 1965'ten beri MEMS teknolojisine dayalı ivmeölçerler oluşturmaya başladılar. Boyutların küçülmesi seri seri üretime yol açtı. Şu anda endüstri, farklı çalışma prensipleri, ivme ölçüm aralıkları ve diğer fonksiyonel özellikleri, ağırlığı, boyutları ve fiyatları olan birçok türde ivmeölçer üretmektedir. Çalışma prensibine göre ayırt edilirler aşağıdaki türler ivmeölçerler: kapasitif, piezodirençli, piezoelektrik, gerilime dirençli, termal, tünel. Kapasitif tip ivmeölçerler en basit, en güvenilir ve uygulanması kolay olanlardır ve bu nedenle yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Çalışma prensibi aşağıdaki gibidir. Hareket hassasiyet ekseni boyunca hızlandığında, hareketli bir elektrot olan elastik süspansiyon deforme olurken, sabit elektrot alt tabakanın yüzeyinde bulunur. Böylece elektrotlar arasındaki mesafe ve dolayısıyla bunların oluşturduğu kapasitörün kapasitansı değişir.
Kapasitif tip mikromekanik ivmeölçerler geliştirilirken ve üretilirken özelliklerinin izlenmesi gerekir. Karakteristikleri ölçme yöntemleri, ürünlerin üretim döngüsünün ayrılmaz bir parçasıdır ve geliştirme aşamasında cihazların tasarımlarında ve teknolojilerinde derhal ayarlamalar yapılmasına hizmet eder. Bu makale, 0 ila 500 m/s2 aralığındaki ivmelerin 0,05 m/s2 doğrulukla ölçülmesini sağlayan kapasitif tip mikromekanik ivmeölçerlerin özelliklerini ölçmek için bir yöntem önermektedir. 10 g'ı geçmemelidir ve düzlemdeki boyutlar 3 cm x 3 cm'dir.
Ölçümlere başlamadan önce ivmeölçer numuneleri standart bir metal seramik muhafazaya monte edilmelidir. Bu durumda numunelerin üzerindeki kontak pedlerinin gövde üzerindeki kontak pedlerine ultrasonik kaynak kullanılarak kaynaklanması gerekmektedir.
Numunenin belirlenen ölçüm aralığındaki ivmesi, sabit deneysel numune ile tablanın titreşim genliği ve frekansı ayarlanarak bir titreşim standı kullanılarak ayarlanır.

Optik bilgisayar topografya yöntemi

Hayali temelli stereofotogrametri. Stereo fotoğrafçılığın geometrik modeli. Sabit nokta koordinatları: X=90, Y=112, Z=-24 mm İnsan vücudunun geometrisi, özellikleri ve duruş bozuklukları hakkında önemli bilgiler incelenerek elde edilebilir. özel yöntem bilgisayar topografyası. Bu modern ve en doğru yöntem, niceliksel yüksek doğruluk Vücut yüzeyindeki herhangi bir anatomik noktanın koordinatlarını belirler. İncelemenin süresi 1 - 2 dakika olduğundan bu yöntem kitlesel araştırmalarda başarıyla kullanılmaktadır.

Podografi - yuvarlanma fonksiyonunu incelemek için yürürken ayağın tek tek parçalarının destek zamanının kaydı, ayakkabı tabanına monte edilmiş özel sensörler kullanılarak incelenir.

Sağ ve sol bacaklarda dönüşümlü ayakta durmanın stabilogramı. Stabilografi, genel kütle merkezinin konumunu ve projeksiyonunu destek düzlemine kaydetmenin objektif bir yöntemidir - dikey duruşun korunmasına yönelik mekanizmanın önemli bir parametresi. Genellikle ortak kütle merkezinin (GCM) göç alanı, ayağın ana hatlarıyla birlikte yatay düzlemin izdüşümünde kaydedilir.

Elektrogonyometri
Eklem açılarını ölçmek için gonyometre adı verilen aletler kullanılır.
Bir gonyometre, bir ucunda aynı eksen üzerinde birbirine bağlanan iki düz dikdörtgen plakadır. Hareket sırasında vücut parçalarının birleşim yerlerindeki açıları ölçmek için sensörün açısal hareketlerinin orantılı elektrik voltajına dönüştürülmesini sağlayan elektrogonyometreler kullanılır. Esneklik düzeyini değerlendirmek için eklemlerdeki hareket aralığını ölçmek gerekir.

Dinamometri, bir sporcunun çeşitli hareketleri yaparken gösterdiği çabanın ölçümüdür. fiziksel egzersiz.
Bir dinamometre platformu kullanan bu platform, 4 adet yük hücresi tarafından desteklenen sert bir plaka veya çerçevedir. Sporcu platformun üzerinde durur ve bu sensörler yardımıyla bu platforma uygulanan kuvvet ölçülür.
El dinamometreleri kullanılarak parmakları esneten kasların kuvveti ölçülür; deadlift dinamometresi yardımıyla gövdeyi düzleştiren kasların kuvveti (“ölü” kuvvet) vb.

Voleybolda deneme
Tanım gereği test, bir sporcunun durumunu veya yeteneğini belirlemek için yapılan bir ölçüm veya testtir. Test prosedürü koçun neyi değerlendirdiğini, hangi göstergelere dayanarak ve bunların hangi doğrulukla kaydedildiğini anlamasını gerektirir. Test, eğitim metodolojisinin seçiminin doğruluğunu ve gerekçesini kontrol etmek için bir araçtır.
Bir voleybolcunun sıçramaya hazırlık durumunun değerlendirilmesi.
"Sıçrama yeteneği" teriminin kendisi kesin olarak tanımlanmamış olsa da, sporcuların atlama yeteneğini değerlendirmeye yönelik çok sayıda çalışma ayrılmıştır. Atlama yüksekliği farklı şekillerde ölçülür. Birincisi, bir iletişim cihazı kullanılarak kaydedilen uçuş süresine dayanmaktadır. Bu süre, vücudun ilk yarıda yukarıya, diğer yarıda aşağıya doğru uçtuğu varsayılarak ikiye bölünür. Daha sonra, atlamanın yüksekliği, vücudun yukarı doğru uçuş süresinin formülde değiştirilmesiyle belirlenir: Ancak, ayakları temas cihazından kaldırırken, sporcunun bir pozu vardır (düzleştirilmiş bacaklar ve kollar önde - üstte) ve iniş sırasında - başka bir poz (dizler 150 dereceye kadar bükülmüş, kollar aşağıda), bu nedenle aşağı doğru hareket yukarıya doğru hareketten daha uzun sürdü. Ve nedense hesaplarken toplam uçuş süresini ikiye bölüyorlar. Bu, büyük bir ölçüm hatasına neden olur ve bu da bu yöntemin yanlış olarak tanınmasını mümkün kılar. İkinci yöntemde ise Abalakov yöntemi kullanılarak sıçrama yüksekliği ölçülür. Atlama sırasında sporcunun kemerine bağlanan ölçüm bandını çıkarmak. Bu yöntemin dezavantajları açıktır: - Vücudun ağırlık merkezi değil, bant bağlantı noktasının uzantısının yüksekliği değerlendirilir; - eğer sporcu mükemmel bir şekilde zıplayamazsa (ve pratikte olan tam olarak budur), o zaman, ne zaman eşit yükseklik Zıplama, mite ve dikey yönden sapan iki sporcudan biri daha fazla esneyecektir.
Bir sıçramanın yüksekliğini belirlemenin en doğru yöntemlerinden biri, bir gerinim ölçer platformu kullanılarak kaydedilen bir kuvvet darbesi aracılığıyla hesaplanmasıdır: Bu yöntemle (standart) aynı anda ölçülen bir atlamanın yüksekliği ile belirtilen yöntemler arasında bir korelasyon analizi yapılırken yukarıda zayıf bir bağlantı bulundu - g 0,7'den fazla değil. Bu nedenle test teorisinin temellerine göre bu ölçümlerin güvenilirliği yetersizdir. Antrenörler en çok tercihi vermeye başladı basit yol- tebeşirlenmiş parmaklarla zıplayarak dokunmak, ayağa kalkmak. Kolunuz yukarı doğru uzatılmış haldeyken ayak parmaklarınızın üzerinde durduğunuzdaki yükseklik bu yükseklikten çıkarılır.
Ayrıca, Varignon teoremini kullanarak, sporcunun vücudunun merkezi yerçekiminin, ayakların destekten kaldırıldığı andaki konumunu ve benzer kayıt yöntemlerini kullanarak yörüngenin en yüksek noktasındaki konumunu hesaplayarak, çekimden atlamanın yüksekliğini belirleyebilirsiniz. Sıçrama yükseklikleri, voleybolcuların sıçrama antrenmanları hakkında çok sayıda ilginç veri elde etmemizi sağladı. Örneğin, genç voleybolcuların sıçrama değerinin yaşla ve artan becerilerle birlikte ortalama sıçrama yüksekliğinde önemli bir artış gösterdiği görülüyor. 35,5 + 5,2 cm (12 yaşında) ila 48,3 ± 3,3 cm (17 yaşında). Bu trendlere dayalı çalışmalarda da benzer eğilimler bulunmuş, genç voleybolcuların ayakta ve uzun atlamalarda fiziksel kondisyonuna yönelik kontrol standartları belirlenmiştir. Benzer şekilde, yüksek vasıflı voleybolcuların özel fiziksel kondisyon düzeyi de değerlendirildi. Optik yöntemler kullanılarak, 2 - 3 koşu adımıyla yukarıya doğru bir sıçrama yapılırken, üst sınıfın ortalama yüksekliğinin olduğu tespit edildi. Voleybolcular, farklı yazarlara göre sırasıyla 0,71 ± 004 m (ortalama boy 1,85 ± o.o5 m) ve 0,88 m (0,66 - 1,08)'ye ulaşmaktadır.

4. Referanslar:

Kantitatif Analiz

RUSYA FEDERASYONU SPOR BAKANLIĞI

Yüksek mesleki eğitimin federal devlet bütçe eğitim kurumu.
"Volgograd Devlet Fiziksel Kültür Akademisi"

Birleşik ve BT Departmanı

Konuyla ilgili özet:
"Sporcuların hareketlerindeki kuvvetler."

Çalışma bir öğrenci tarafından tamamlandı
II yıl DO, grup 211
Şevtsov Sergey

Volgograd-2013

PLANLA.
1. İnsan hareketinde kuvvetlerin rolü.
2. Çalışma ve zararlı direnç.
3. Sürüş ve frenleme kuvvetleri.
4. Dış ve iç kuvvetler insan vücudu ve tezahürleri (yüzme) ile ilgili.
5. Çevrenin etki güçleri.
6. Eylemsiz ve eylemsiz referans sistemlerinde eylemsizlik kuvvetleri.
7. Kullanılan literatür.

1. İnsan hareketinde kuvvetlerin rolü.
İnsan motor sistemine uygulanan tüm kuvvetler, dış ve iç kuvvetlerden oluşan bir sistem oluşturur. Dış kuvvetler sistemi kendini daha çok direnç şeklinde gösterir. Direncin üstesinden gelmek için insan kas gerginliğinin enerjisi harcanır. Çalışan ve zararlı dirençler vardır. İşçi direnişinin üstesinden gelmek çoğu zaman ana görev sporcunun hareketleri (örneğin, ağırlığın üstesinden gelmede halterle yapılan hareketlerin amacı dahildir). Zararlı dirençler pozitif çalışmayı emer.
Dış kuvvetler, kişi tarafından hareketlerinde itici güç olarak kullanılır. Direnç kuvvetlerinin üstesinden gelmek için gerekli çalışmayı gerçekleştirmek için ağırlık, elastik kuvvetler vb. Kullanılabilir. Dış kuvvetler bu durumda "serbest" enerji kaynaklarıdır, çünkü kişi daha az iç kas enerji rezervi harcar.
Bir kişi, karşılık gelen dış kuvvetlerle kas direnci güçlerinin üstesinden gelir ve olduğu gibi işin iki bölümünü gerçekleştirir: a) tüm dirençlerin (çalışma ve zararlı) üstesinden gelmeyi amaçlayan çalışma; b) hareketli dış nesnelere ivme kazandırmayı amaçlayan çalışma.
Biyomekanikte insan eyleminin gücü, vücudun çalışma noktaları aracılığıyla iletilen, dış fiziksel çevre üzerindeki etki gücüdür. Dış cisimlerle temas halinde olan çalışma noktaları, hareketi (hareket miktarı ve kinetik momentum) ve enerjiyi (öteleme ve dönme hareketi) dış cisimlere aktarır.
Dirençte yer alan frenleme kuvvetleri, kas kuvvetleri de dahil olmak üzere tüm dış ve iç kuvvetler olabilir. Bunlardan hangisinin zararlı direnç rolünü oynayacağı belirli bir egzersizin koşullarına bağlıdır. Yalnızca reaktif kuvvetler (destek ve sürtünme reaksiyon kuvvetleri) itici güç olamaz; her zaman direnç olarak kalırlar (hem zararlı hem de işe yarar).
Kaynaklarına bakılmaksızın tüm kuvvetler, mekanik hareketi değiştiren mekanik kuvvetler olarak hareket eder. Bu anlamda maddi güçler olarak birlik içindedirler: Toplama, ayrıştırma, azaltma ve diğer işlemleri (uygun koşullar altında) gerçekleştirmek mümkündür.
İnsan hareketleri, dış ve iç kuvvetlerin birleşik eyleminin sonucudur. Etkiyi ifade eden dış kuvvetler dış çevre, hareketlerin birçok özelliğini belirler. Doğrudan kişi tarafından kontrol edilen iç kuvvetler, belirlenen hareketlerin doğru şekilde yapılmasını sağlar.
Hareketler geliştikçe kas kuvvetlerinden daha iyi faydalanmak mümkün hale gelir. Teknik ustalık, dış ve pasif iç güçlerin itici güç olarak artan rolünde kendini gösterir.
En genel şekliyle hareketleri iyileştirmenin ve verimliliğini arttırmanın temel amacı, hızlandırıcı kuvvetlerin sonucunu arttırmak ve zararlı direncin etkisini azaltmaktır. Bu, tüm motor hareketlerin teknik beceriyi ve atletik performansı artırmayı hedeflediği sporlarda özellikle önemlidir.
2. Çalışma ve zararlı direnç.
Dış kuvvetler sistemi kendisini daha çok direnç kuvvetleri olarak gösterir. Direncin üstesinden gelmek için insan kaslarının hareket enerjisi ve gerginliği harcanır. Çalışan ve zararlı dirençler vardır.
Çalışma direncinin üstesinden gelmek genellikle insan hareketlerinin ana görevidir (örneğin, halterin ağırlığının üstesinden gelmek, halterle hareket etmenin amacıdır).
Zararlı dirençler pozitif çalışmayı emer; prensip olarak değiştirilemezler (örneğin kayakların kar üzerindeki sürtünme kuvveti).
3. Sürüş ve frenleme kuvvetleri.
İnsan vücudunun dinamik hareket eden bölgelerine uygulanan kuvvetler farklı sonuçlara yol açmaktadır. Kuvvetlerin, hareket eden bir cismin hızına göre nasıl yönlendirildiğine bağlı olarak, bunlar ayırt edilir:
- hızın yönüne (geçiş) denk gelen veya onunla dar bir açı oluşturan ve pozitif iş yapabilen itici kuvvetler;
- Hız yönünün tersine (karşı) yönlendirilen veya onunla birlikte oluşan frenleme kuvvetleri geniş açı ve negatif iş yapabilir;
- hız yönüne dik kuvvetleri saptırmak ve yörüngenin eğriliğini arttırmak;
- aynı zamanda hareket yönüne dik olan kuvvetleri geri yükler, ancak yörüngenin eğriliğini azaltır.
İkisi birden en yeni gruplar kuvvetler teğetsel (teğetsel) hızın büyüklüğünü doğrudan değiştirmez.
Eylemlerinin sonucu aynı zamanda vücudun her bağlantısına uygulanan kuvvetlerin oranına da bağlıdır.
İtici kuvvet, hareket yönüne denk gelen (takip eden) veya onunla dar açı oluşturan ve aynı zamanda pozitif iş yapabilen (vücudun enerjisini artıran) bir kuvvettir.
Ancak insan hareketlerinin gerçek koşullarında her zaman bir ortam (hava veya su), destek ve diğer şeyler vardır. dış organlar(mermiler, ekipman, ortaklar, rakipler vb.). Hepsinin engelleyici etkisi olabilir. Üstelik frenleme kuvvetlerinin katılımı olmadan gerçek bir hareket yoktur.
Frenleme kuvveti hareket yönünün tersine (karşı) yönlendirilir veya onunla geniş bir açı oluşturur. Negatif iş yapabilir (vücudun enerjisini azaltabilir).
Parça itici güç frenleme kuvvetine eşit büyüklükte ikincisini dengeler - bu dengeleme kuvvetidir (Fyp).
İtici kuvvetin frenleme kuvvetinden (ivme kuvveti (Fac)) fazla olması, Newton'un 2. kanununa (Fy=ma) göre m kütleli bir cismin ivmelenmesine neden olur.
4. İnsan vücuduna ilişkin dış ve iç kuvvetler ve bunların tezahürleri (yüzme).
Dış kuvvetler bir cisme dışarıdan etki eden kuvvetlerdir. Dış kuvvetlerin etkisi altında bir cisim ya hareketsiz durumdayken hareket etmeye başlar ya da hareketinin hızı veya yönü değişir. Çoğu durumda dış kuvvetler diğer kuvvetler tarafından dengelenir ve etkileri görünmez.
Katı bir cisme etki eden dış kuvvetler, parçacıkların hareketinden kaynaklanan şeklinin değişmesine neden olur.
İç kuvvetler parçacıklar arasında etki eden kuvvetlerdir ve bu kuvvetler şekil değiştirmeye karşı koyarlar.
Kuvvet etkisi altında bir cismin şeklindeki değişime deformasyon, deformasyona uğramış bir cisme ise deforme denir.
Dışarıdan bir kuvvet uygulandığı andan itibaren iç kuvvetlerin dengesi bozulur, aralarında oluşan iç kuvvetler dengelendiğinde cismin parçacıkları birbirlerine göre öyle bir durum ve konuma hareket ederler ki dış kuvvetler ve vücut edinilen deformasyonu korur.
Dış kuvvetin ortadan kaldırılmasından sonra, eğer belli bir sınırı aşmamışsa, cisim orijinal şekline geri döner.
Yük kaldırıldıktan sonra oluşan deformasyonu koruyan bir cismin özelliğine plastisite, deformasyona ise plastik denir.
İki cisim temas ettiğinde birbirlerine etki ederler ve deforme olurlar. Deforme olmayan vücut yoktur. Herhangi bir cisim, kendisine küçük bir kuvvet uygulandığında deforme olur. İç kuvvetlerin büyüklüğü, belirli bir gövdenin parçacıklarının yapışma gücünü karakterize eder.
Bir cisim hareket ettiğinde, büyüklükleri hafif frenlemeden hareket eden cismi durduran dirence kadar değişen direnç kuvvetlerinin üstesinden gelir. Direnç kuvvetleri, iç kuvvetlere ek olarak ortamın direncini (hava, su), eylemsizlik kuvvetlerini ve sürtünme kuvvetlerini içerir.
Bir kuvvetin bir cisim üzerindeki, bu cismin durumunu değiştirmeyi içeren etkisi, tamamen aşağıdaki üç faktör tarafından belirlenir: kuvvetin uygulama noktası, kuvvetin yönü ve kuvvetin büyüklüğü.
Kuvvet uygulama noktası, belirli bir cismin durumunu değiştiren, kuvvetin doğrudan etki ettiği belirli bir cismin noktasıdır.
Kuvvetin yönü, bu kuvvetin etkisi altında vücudun alacağı hareket yönü olarak anlaşılmaktadır. Belirli bir kuvvetin yön çizgisine bu kuvvetin etki çizgisi denir.
Bir kuvvetin büyüklüğünü ölçmek, onu birim olarak alınan belirli bir kuvvetle karşılaştırmak anlamına gelir. Mukavemet genellikle çeşitli tasarımlara sahip dinamometreler kullanılarak ölçülür.
Kuvvet vektörel bir niceliktir, yani sadece sayısal bir değere değil aynı zamanda bir yöne de sahiptir, bu nedenle bir kuvvetin cisim üzerindeki etkisi yalnızca büyüklüğüne göre değil aynı zamanda yönüne göre de belirlenir.
Yüzme, suda lokomotor, döngüsel bir harekettir. İnsanlar için alışılmadık bir ortamda ve onlar için alışılmadık yatay bir konumda meydana gelir. Bu durumda cismin ağırlığı, yerini değiştirdiği suyun ağırlığı kadar azalır.
Yüzme sırasında kas fonksiyonu statik kuvvetlerönemsiz. Aynı zamanda dinamik yük de yüksektir. Bunun nedeni, sudaki dengeyi korumanın zorluğunun yanı sıra, sıvı ortamdan itme meydana gelmesidir.
Vücudun dikey olarak aşağıya doğru yönlendirilen yerçekimi kuvveti ve dikey olarak yukarıya doğru yönlendirilen su basıncı, vücudun dönme hareketleri yaşaması gereken bir "kuvvet çifti" oluşturur. Denge, vücudun genel ağırlık merkezi ile hacminin merkezi (yukarıda bulunan) aynı dikeyde olduğunda elde edilir. Bunu yapmak için kollar başın önüne doğru uzatılır.
Suyun yüksek yoğunluğu ve onu itmenin zorluğu, hareketin düşük hızını belirler. Ancak vücudun yatay konumu ile direnç yüzeyi azalır. Bu pozisyon bir kişi için alışılmadık bir durumdur ve hareketleri koordine etmeyi zorlaştırır.
5. Çevrenin etki güçleri.
Bir sporcunun sıklıkla hava veya su direncini aşması gerekir. İnsanın içinde hareket ettiği ortamın bedeni üzerinde etkisi vardır. Bu eylem statik (kaldırma kuvveti) veya dinamik (sürükleme, çekme) olabilir. normal reaksiyon destekler).
Kaldırma kuvveti, bir ortamın, içine daldırılmış bir cisim üzerindeki etkisinin bir ölçüsüdür. Yer değiştiren sıvı hacminin ağırlığı ile ölçülür ve yukarı doğru yönlendirilir.
Kaldırma kuvveti (Q), cismin yerçekimi kuvvetinden (G) büyükse, cisim yukarı doğru yüzer. Bir cismin yer çekimi kuvveti kaldırma kuvvetinden büyükse cisim batar.
Sürükleme, bir ortamın bir cismin kendisine göre hareketini önlediği kuvvettir. Sürtünme miktarı (Rx), gövdenin kesit alanına, düzeneğine, ortamın düzlüğüne ve viskozitesine ve ayrıca gövdenin göreceli hızına bağlıdır:
R x =S M C x pv 2;
= MLT-2
Vücudun kesit alanını değiştirerek ortamın etkisini değiştirebilirsiniz. Yani bir kayakçı yüksek duruşla bir dağdan indiğinde bu alan alçak duruşa göre neredeyse 3 kat daha büyüktür. Bu, iniş sırasındaki hava direncinin neredeyse 3 kat değişebileceği anlamına gelir. Suda daha akıcı bir pozisyon benimseyerek suyun direncini azaltmanız gerekir. Bildiğiniz gibi hareket hızı arttıkça suyun veya havanın direnci keskin bir şekilde artar (yaklaşık olarak hızın karesiyle orantılıdır).
Ortamın normal tepkisi, ortamın hareket yönüne belirli bir açıda bulunan bir cisme uyguladığı kuvvettir. Sürükleme ile aynı faktörlere bağlıdır:
Ry = S M C y pv 2;
= MLT-2
burada Su, ortamın normal reaksiyon katsayısıdır (uçuşta buna kaldırma denir).
Vuruş sırasında ortamın normal tepkisi sürükleme kuvvetine dik olarak yönlendirilir. C.) Kaldırma kuvveti olarak çevrenin normal tepkisi dikkate alınmalıdır (örneğin, bir mesafe boyunca hareket eden bir yüzücü, kayakla atlama yapan bir kişinin havada uçması).

vesaire.............

ÜNİVERSİTELER İÇİN DERS KİTABI.

V.I. DUBROVSKY, V.N. FEDOROVA

Moskova

İnceleyenler: doktor biyolojik bilimler, profesör İnceleyenler: A.G. Maxine; biyolojik bilimler teknik bilimler

V.D. Kovalev;

Tıp Bilimleri Adayı, SSCB Devlet Ödülü sahibi

I.L. Badnin Sanatçının yaptığı çizimler

N.M. Zameşaeva

Dubrovsky V.I., Fedorova V.N. Biyomekanik: Ders Kitabı. orta ve üstü için okullar, kurumlar. M.: Yayınevi VLADOS-PRESS, 2003. 672 s.: hasta.

ISBN 5-305-00101-3. Ders kitabı, yüksek öğretim kurumlarında biyomekanik çalışmalarına yönelik yeni programa uygun olarak yazılmıştır. Çeşitli spor örnekleri kullanılarak fiziksel kültür ve spor araçlarının kullanımının biyomekanik olarak doğrulanmasına çok dikkat edilmektedir. Yansıyan modern yaklaşımlar, Çeşitli fiziksel ve iklimsel faktörlerin bir sporcunun tekniği üzerindeki etkisini değerlendirmek için çeşitli sporların biyomekanik özellikleri verilmektedir. Tıbbi biyomekanik ile ilgili bölümler ilk kez sunuluyor

engelli sporcuların biyomekaniği, hareketin biyomekanik kontrolü vb. Ders kitabı üniversitelerin beden eğitimi fakülteleri, beden eğitimi enstitüleri ve beden eğitimi enstitüleri öğrencilerine yöneliktir. tıp üniversiteleri

sporcuların ve diğer uzmanların antrenman, tedavi ve rehabilitasyonunun geliştirilmesi ve tahmin edilmesinde yer alan antrenörler, spor doktorları, rehabilitasyon uzmanları.© V.I. Dubrovsky, V.N. Fedorova, 2003 © VLADOS-PRESS Yayınevi, 2003 © Seri kapak tasarımı. 5-305-00101-3 “VLADOS-PRESS Yayınevi”, 2003

ÖNSÖZ

Herhangi bir endüstri insan bilgisi Biyomekanik gibi bir disiplini de içeren bilim, belirli bir dizi başlangıç tanımı, kavramı ve hipoteziyle çalışır. Bir yandan kullanılıyorlar temel tanımlar matematikten, fizikten, genel mekanikten. Öte yandan biyomekanik verilere dayanıyor deneysel araştırma Bunlardan en önemlileri çeşitli insan motor aktivitelerinin değerlendirilmesi ve bunların yönetimidir; biyomekanik sistemlerin özelliklerinin çeşitli deformasyon yöntemleri altında belirlenmesi; Tıbbi ve biyolojik sorunların çözümünde elde edilen sonuçlar.

Biyomekanik kesişme noktasında farklı bilimler: tıp, fizik, matematik, fizyoloji, biyofizik; mühendisler, tasarımcılar, teknoloji uzmanları, programcılar vb. gibi kendi alanlarındaki çeşitli uzmanları içerir.

Akademik bir disiplin olarak sporun biyomekaniği, hem yarışmalar sırasında fiziksel egzersiz yapma sürecindeki insan hareketlerini hem de bireysel spor ekipmanlarının hareketlerini inceler.

Modern spor ve fiziksel kültürde mekanik kuvvete, kas-iskelet sistemi dokularının, organların, dokuların tekrarlanan fiziksel aktiviteye karşı direncine, özellikle aşırı koşullarda (orta dağlar, yüksek nem, düşük ve yüksek sıcaklıklar, hipotermi, hipotermi, kişinin fiziği, yaşı, cinsiyeti, fonksiyonel durumu dikkate alınarak biyoritmlerdeki değişiklikler). Tüm bu veriler, belirli egzersizleri ve eğitim sistemlerini gerçekleştirme metodolojisini ve tekniğini geliştirmek, ayrıca ekipmanı, ekipmanı ve diğer faktörleri iyileştirmek için kullanılabilir.

Ülkemizde beden kültürü ve spor son on yılda etkisini kaybetmiştir. Bunun insan sağlığını iyileştirmeye hiçbir faydası yoktur. Bu aynı zamanda olumsuz çevresel faktörlere dayanma yeteneğini de etkiler.

Erken yaşlanmanın önlenmesinde ve hastalık ve yaralanmalardan sonra vücudun işlevsel yeteneklerinin geri kazanılmasında sporun önemi her zaman önemli olmuştur.

Bilimin gelişmesiyle birlikte tıp, başarılarını aktif olarak uyguluyor, yeni tedavi yöntemleri geliştiriyor, bunların etkinliğini değerlendiriyor ve yeni teşhis teknikleri kullanıyor. Bu da spor hekimliğini ve beden eğitimini zenginleştiriyor. Bu ders kitabı, bir beden eğitimi öğretmeni, antrenör, spor doktoru ve masaj terapisti için gerekli olan, spor hekimliğindeki birçok konunun fiziksel temelleri hakkında bilgi sunmaktadır. Bu bilgi, eğitim sürecinin temellerine ilişkin bilgiden daha az önemli değildir. Belirli bir spor hekimliği alanının fiziksel özünün nasıl anlaşıldığına bağlı olarak, tıbbi yönlerle birlikte, spor başarılarının düzeyinin yanı sıra sağlığı iyileştirici (terapötik) etkiyi de tahmin etmek ve dozlamak mümkündür.

Terapötik fiziksel kültürde, şu veya bu sporda uygulanan çeşitli fiziksel egzersizler kullanılır.

Bu ders kitabında daha önce yayınlanmış kitaplarla karşılaştırıldığında ilk kez sporun biyomekaniği için yasaların uygulanmasını gösteren materyal sunulmaktadır. temel fizik Bu disiplinin birçok spesifik alanına. Dikkate alınan konular: kinematik, maddi bir noktanın dinamiği, dinamik ileri hareket, doğadaki kuvvet türleri, dinamikler dönme hareketi eylemsiz referans sistemleri, korunum yasaları, mekanik titreşimler, mekanik özellikler. Etkinin fiziksel temelini gösteren geniş bir bölüm sunulmaktadır. çeşitli faktörler Spor hekimliğinde birçok problemin akılcı çözümü için kesinlikle gerekli olan fiziksel özünün anlaşılması (mekanik, ses, elektromanyetik, radyasyon, termal).

Profesör V.I. Dubrovsky ve Profesör V.N. Fedorov, beden eğitimi ve sporla uğraşan kişileri izlemenin biyomekanik yöntemlerine ek olarak, normal koşullarda ve patolojide (kas-iskelet sistemi yaralanmaları ve hastalıkları) biyomekanik göstergeler sundu.aparat, yorgunluk sırasında vb.) yanı sıra aşırı koşullarda antrenman sırasında, engelli sporcularda vb.

Elit sporların gelişimi, tekerlekli sandalye sporları, spor yaralanmalarının biyomekaniği, çeşitli yaş gelişim dönemleri, çeşitli sporlarda belirli egzersizleri yapmanın fiziği ve tekniği dikkate alınarak birçok konu yazarlar tarafından ele alınmaktadır.

Kitap, biyomekaniğin gelişimindeki ana yönleri kullanarak göstermektedir. modern yöntemler kontrol: hareketin sabit ve uzaktan kontrolü; gelişim modern teknolojiler envanter, ekipman; çeşitli sporlarda fiziksel egzersiz yapma teknikleri; engelli sporcuların egzersiz performanslarının izlenmesi; kas-iskelet sistemi yaralanmaları ve hastalıklarının biyomekanik kontrolü vb.

Esasen ders kitabının her bölümünde yazarlar, bir sporcunun yarışmalarda başarılı bir performans gösterebilmesi için, egzersizi yapmak için rasyonel bir tekniğe sahip olması, tıbbi ve fiziksel özünü anlaması, donanıma sahip olması gerektiğini vurgulamaktadır. modern ekipman Spor malzemelerinin fonksiyonel ve sağlıklı olarak iyi hazırlanmış olması gerekmektedir.

Ders kitabında yoğun fiziksel aktivitenin kas-iskelet sistemi dokularındaki yapısal (morfolojik) değişiklikler üzerindeki etkisine, özellikle de fiziksel egzersiz yapma tekniği ve düzeltme yöntemleri kusurluysa özel bir yer verilmiştir. Kas-iskelet sistemi dokularının fiziksel aktiviteye reaksiyonunun büyük ölçüde egzersiz tekniğine, fiziğe, yaşa, fonksiyonel duruma, iklimsel ve coğrafi faktörlere vb. bağlı olduğu belirtilmektedir.

Yazarlar büyük ilgi Matematiksel kullanım olanaklarına dikkat edin ve fiziksel modeller gelince çeşitli egzersizler ve insan vücudunun, özellikle sporcunun ve bir bütün olarak vücudun bireysel alanları ve sistemleri için, vücudun fiziksel aktiviteye ve çeşitli olumsuz çevresel faktörlere tepkilerini tahmin etmek. Vücut tipi ve yaş, çeşitli ek faktörler dikkate alınarak bu etkilerin tolerans sınırlarının hesaplanması ve model değerlendirmesi açısından önemlidir.

Ülkemizde ve yurt dışında, hem spor biyomekaniğinin teorik fiziksel ve matematiksel temelleri hem de normal şartlarda ve patolojide biyomekanik ile ilgili materyalleri yaş, cinsiyet, fizik ve fonksiyonel durumu dikkate alarak sistematize edecek bir ders kitabı henüz bulunmamaktadır. Beden eğitimi ve sporla uğraşan bireyler. Bu, özellikle egzersiz yapma tekniği gerekliliklerinin istisnai olduğu ve en ufak sapmaların yaralanmalara, bazen sakatlığa ve spor sonuçlarında düşüşe yol açtığı elit sporlar oynarken önemlidir.

“Biyomekanik” ders kitabı, pedagojik, tıp üniversiteleri ve beden eğitimi enstitüleri için tek tip olan tıbbi ve biyolojik disiplinlerdeki ders kitaplarının modern gerekliliklerini karşılamaktadır.

Büyük miktar bilgi tabloları, çizimler, diyagramlar, her bölümdeki yapıya göre malzemenin tekdüze ve net bir şekilde bölünmesi, vurgulanan özlü tanımlar, sunulan materyali çok görsel, ilginç, anlaşılması ve hatırlanması kolay hale getirir.

Bu ders kitabı öğrencilerin, antrenörlerin, doktorların, egzersiz terapisi metodologlarının, beden eğitimi öğretmenlerinin spor biyomekaniğinin, spor hekimliğinin temellerini daha iyi anlamalarını sağlayacaktır. fizik tedavi ve bu nedenle bunları işinizde başarılı ve aktif bir şekilde kullanın. Bu ders kitabı uzmanlara önerilebilir uygulamalı mekanik biyomekanik alanında uzmanlaşmıştır.

Bölüm Başkanı teorik mekanik Perm Devlet Teknik Üniversitesi,

Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Rusya Federasyonu Onurlu Bilim Adamı

Yu.I. Nyashin

GİRİİŞ

İnsan hareketlerinin biyomekaniği, kısaca “biyomekanik” olarak adlandırılan daha genel bir disiplinin bir parçasıdır.

Biyomekanik, canlı bir organizmanın dokularının, organlarının ve sistemlerinin mekanik özelliklerini ve yaşam süreçlerine eşlik eden mekanik olayları inceleyen bir biyofizik dalıdır. Teorik ve uygulamalı mekanik yöntemlerini kullanan bu bilim deformasyonu inceler yapısal elemanlar vücut, canlı bir organizmadaki sıvı ve gazların akışı, vücut parçalarının uzaydaki hareketi, hareketlerin kararlılığı ve kontrol edilebilirliği ve bu yöntemlerin erişebileceği diğer konular. Bu çalışmalara dayanarak, düzenleyici süreçlerin incelenmesi için en önemli ön koşul olan vücuttaki organların ve sistemlerin biyomekanik özellikleri derlenebilir. Biyomekanik özelliklerin dikkate alınması, kontrolü sağlayan sistemlerin yapısı hakkında varsayımlarda bulunmayı mümkün kılar. fizyolojik fonksiyonlar. Yakın zamana kadar biyomekanik alanındaki ana araştırmalar insan ve hayvan hareketlerinin incelenmesiyle ilgiliydi. Ancak bu bilimin uygulama alanı giderek genişlemektedir; artık solunum sistemi, dolaşım sistemi, özel reseptörler vb. ile ilgili çalışmaları da içermektedir. Göğsün elastik ve elastik olmayan direnci, solunum yolu boyunca gaz hareketleri üzerine yapılan çalışmalardan ilginç veriler elde edildi. Kan hareketinin analizini süreklilik mekaniği perspektifinden genelleştirmek için girişimlerde bulunulmakta; özellikle damar duvarının elastik titreşimleri incelenmektedir. Ayrıca mekanik açıdan bakıldığında damar sisteminin yapısının taşıma işlevlerini yerine getirmek için optimal olduğu da kanıtlanmıştır. Biyomekanikteki reolojik çalışmalar spesifik deformasyonu keşfettibirçok vücut dokusunun özellikleri: gerilimler ve gerinimler arasındaki ilişkinin üstel doğrusal olmaması, zamana önemli ölçüde bağımlılık, vb. Dokuların deformasyon özellikleri hakkında kazanılan bilgi bazı sorunların çözülmesine yardımcı olur pratik problemlerÖzellikle iç protezlerin (kapakçıklar, yapay kalp, kan damarları vb.) oluşturulmasında kullanılırlar. Klasik katı mekaniği özellikle insan hareketlerinin incelenmesinde verimli bir şekilde kullanılmaktadır. Biyomekanik genellikle tam olarak bu uygulama olarak anlaşılır. Biyomekanik, hareketleri incelerken antropometri, anatomi, sinir fizyolojisi ve sinir fizyolojisinden elde edilen verileri kullanır. kas sistemleri ve diğer biyolojik disiplinler. Bu nedenle, muhtemelen eğitim amaçlı olarak kas-iskelet sisteminin biyomekaniğine sıklıkla dahil edilir. fonksiyonel anatomi ve bazen de nöromüsküler sistemin fizyolojisi bu ilişkiyi çağırır. kinesiyoloji.

Nöromüsküler sistemdeki kontrol etkilerinin sayısı çok fazladır. Bununla birlikte, nöromüsküler sistem inanılmaz bir güvenilirliğe ve geniş telafi edici yeteneklere sahiptir; yalnızca aynı standart hareket dizilerini (sinerjiyi) defalarca tekrarlamakla kalmaz, aynı zamanda belirli hedeflere ulaşmayı amaçlayan standart istemli hareketleri de gerçekleştirme becerisine sahiptir. Nöromüsküler sistem, gerekli hareketleri organize etme ve aktif olarak öğrenme yeteneğinin yanı sıra, vücudun hızla değişen çevresel ve iç koşullarına ve bu koşullara bağlı olarak değişen uyum sağlamayı sağlar. alışılmış eylemler. Bu değişkenlik doğası gereği yalnızca pasif değildir, aynı zamanda sinir sistemi tarafından gerçekleştirilen aktif bir aramanın özelliklerine de sahiptir. en iyi çözüm atanan görevler. Sinir sisteminin listelenen yetenekleri, duyusal afferentasyonun oluşturduğu geri bildirim bağlantıları yoluyla gelen, içindeki hareketlerle ilgili bilgilerin işlenmesiyle sağlanır. Nöromüsküler sistemin aktivitesi, hareketin zamansal, kinematik ve dinamik yapılarına yansır. Bu yansıma sayesinde mekaniği gözlemleyerek hareketlerin düzenlenmesi ve bozuklukları hakkında bilgi edinmek mümkün olur. Bu fırsat, hastalıkların teşhisinde, motor becerilerini izlemek için özel testler kullanan nörofizyolojik çalışmalarda ve engelli kişilerin, sporcuların, astronotların eğitiminde ve diğer birçok durumda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bölüm 1 BİYOMEKANİK GELİŞİMİN TARİHİ

Biyomekanik biyolojinin en eski dallarından biridir. Kökenleri Aristoteles ve Galen'in hayvan ve insan hareketlerinin analizine adanmış eserleriydi. Ancak Rönesans'ın en parlak adamlarından biri olan Leonardo da Vinci'nin (14521519) çalışmaları sayesinde biyomekanik bir sonraki adımını attı. Leonardo özellikle insan vücudunun yapısıyla (anatomi) hareketle bağlantılı olarak ilgileniyordu. Oturma pozisyonundan ayakta durma pozisyonuna geçiş sırasında, yukarı ve aşağı yürürken, zıplarken vücudun mekaniğini tanımladı ve görünüşe göre yürüyüşlerin ilk tanımını verdi.

R. Descartes (15961650) temeli oluşturdu refleks teorisi, hareketlerin nedeninin duyuları etkileyen belirli bir çevresel faktör olabileceğini gösteriyor. Bu istemsiz hareketlerin kökenini açıklıyordu.

Daha sonra İtalyan D. Borelli'nin (16081679) - doktor, matematikçi, fizikçi - biyomekaniğin gelişimi üzerinde büyük etkisi oldu. “Hayvanların Hareketi Üzerine” adlı kitabında esasen bir bilim dalı olarak biyomekaniğin temellerini attı. İnsan vücudunu bir makine olarak gördü ve nefes almayı, kan hareketini ve kas fonksiyonunu mekanik bir perspektiften açıklamaya çalıştı.

Bir bilim olarak biyolojik mekanik mekanik hareket Biyolojik sistemlerde mekaniğin ilkelerini metodolojik bir aygıt olarak kullanır.

İnsan mekaniğiAmaca yönelik insan hareketlerini inceleyen yeni bir mekanik dalı var.

Biyomekanik canlı dokuların, organların ve organizmanın bir bütün olarak mekanik özelliklerini ve bunların içinde meydana gelen mekanik olayları (hareket, nefes alma vb. sırasında) inceleyen bir biyoloji dalıdır.

Leonardo DO Vinci I.P. Pavlov

P.F. Lesgaft N.E. Vvedensky

İlk adımlar detaylı çalışma hareketlerin biyomekaniği yalnızca sonunda yapıldı XIX yüzyıllar boyunca Alman bilim adamları Braun ve Fischer tarafından(V.Braune, O.Fischer), Hareketleri kaydetmek için mükemmel bir teknik geliştiren kişi, ayrıntılı olarak çalıştı dinamik taraf Normal yürüme sırasında bir kişinin uzuvlarının ve genel ağırlık merkezinin (GCG) hareketleri.

K.H. Kekcheev (1923), Brown ve Fisher tekniğini kullanarak patolojik yürüyüşlerin biyomekaniğini inceledi.

P.F. Lesgaft (18371909), dinamik anatomi temelinde geliştirilen fiziksel egzersizlerin biyomekaniğini yarattı. 1877'de P.F. Lesgaft bu konuda kurslarda ders vermeye başladı. beden eğitimi. Adını taşıyan Beden Eğitimi Enstitüsü'nde. P.F. Lesgaft'ın bu dersi “beden eğitimi” konusunun bir parçasıydı ve 1927'de “hareket teorisi” adı verilen bağımsız bir konuya ayrıldı ve 1931'de “Fiziksel Egzersizlerin Biyomekaniği” dersi olarak yeniden adlandırıldı.

N.A., hareket düzenleme seviyelerinin etkileşimi bilgisine büyük katkı yaptı. Bernstein (1880 1968). Büyük sistemlerin genel teorisi perspektifinden hareket kontrol süreçleri için teorik bir temel sağladı. N.A.'nın araştırması Bernstein, bugün genel olarak kabul edilen, son derece önemli bir hareket kontrolü ilkesinin oluşturulmasını mümkün kıldı. Nörofizyolojik kavramlar N.A. Bernstein oluşumun temelini oluşturdu modern teoriİnsan hareketlerinin biyomekaniği.

Fikirler N.M. Sechenov hakkında refleks doğası N.A. teorisinde hassas sinyallerin kullanımı yoluyla hareketlerin kontrolü geliştirildi. Bernstein'ın yönetim süreçlerinin döngüsel doğası üzerine.

M.Ö. Gurfinkel ve arkadaşları (1965) bu yönü klinik olarak doğrulamış, dikey duruşun düzenlenmesinde iskelet kaslarının çalışmasının organizasyonunda sinerji ilkesini belirlemiş ve F.A. Severin ve arkadaşları (1967), lokomotor hareketlerin omurga oluşturucuları (motor nöronlar) hakkında veriler elde etti. R. Granit (1955) hareket düzenleme mekanizmalarını nörofizyoloji perspektifinden analiz etti.

R. Granit (1973), çıktı yanıtlarının organizasyonunun nihai olarak şu şekilde belirlendiğini belirtmiştir: mekanik özellikler motor (motor) birimleri (MU) ve yavaş veya hızlı MU, tonik veya fazik motor nöronları, alfa motor veya alfa gama kontrolünü içeren belirli bir aktivasyon süreçleri hiyerarşisi.

N.A. Bernstein A.A. Ukhtomsky

ONLARA. Sechenov A.N. Krestovnikov

Sporun biyomekaniğine büyük katkılar yapılmıştır. R.G. Osterhoud (1968); T. Duck (1970), R.M. Kahverengi; J.E. Meclis Üyesi (1971); S. Plagenhoef (1971); C.W. Buchan (1971); Dal Monte ve diğerleri. (1973); M.Saito ve ark. (1974) ve diğerleri.

Ülkemizde yirmili yıllardan beri insan hareketi koordinasyonu çalışmaları yapılmaktadır. XX yüzyıllar. İnsan gönüllü hareketlerinin koordinasyon yapısının tüm biyomekanik resmi üzerinde araştırma yapıldı. genel desenler Bu en önemli yaşam sürecinde hem merkezi düzenlemeyi hem de kas çevresinin aktivitesini belirler. otuzlu yıllardan bu yana XX yüzyılda Moskova'da (N.A. Bernstein), Leningrad'da (E.A. Kotikova, E.G. Kotelnikova), Tiflis'te (L.V. Chkhaidze), Kharkov'da (D.D. Donskoy) ve diğer şehirlerde beden eğitimi enstitülerinde biyomekanik üzerine bilimsel çalışmalar gelişmeye başladı. 1939'da E.A.'nın bir ders kitabı yayınlandı. Kotikova “Fiziksel Egzersizlerin Biyomekaniği” ve sonraki yıllarda ders kitaplarında ve öğretim yardımcıları“Çeşitli sporlarda spor malzemelerinin biyomekanik olarak doğrulanması” bölümünü dahil etmeye başladı.

Biyoloji bilimlerinden biyomekanik, anatomi ve fizyolojiye ilişkin bilimsel verileri diğerlerinden daha fazla kullandı. Sonraki yıllarda dinamik anatomi, fizik ve fizyoloji, özellikle de I.P.'nin sinir doktrini, biyomekaniğin bir bilim olarak oluşumu ve gelişimi üzerinde büyük etkiye sahip oldu. Pavlova ve civarı fonksiyonel sistemler ah P.K. Anokhina.

N.E. lokomotor sistemin fizyolojisinin incelenmesine büyük katkı sağladı. Vvedensky (18521922). Sinir ve kas dokularında uyarılma ve inhibisyon süreçleri üzerine çalışmalar yaptı. Canlı dokuların ve uyarılabilir sistemlerin fizyolojik değişkenliği ve parabiyoz üzerine yaptığı çalışmalar modern spor fizyolojisi açısından büyük önem taşımaktadır. Mükemmel değer Hareketlerin koordinasyonu konusundaki çalışmaları da temsil edilmektedir.

A.A.'nın tanımına göre. Ukhtomsky (18751942), biyomekanik "hareket ve stresten kaynaklanan mekanik enerjinin nasıl çalışma uygulaması kazanabileceğini" araştırıyor. Diğer şeyler eşit olduğunda kas gücünün kesite bağlı olduğunu gösterdi. Kasın kesiti ne kadar büyük olursa, yükü o kadar fazla kaldırabilir. A.A. Ukhtomsky, en önemli fizyolojik fenomeni keşfetti - özellikle motor eylemler sırasında sinir merkezlerinin aktivitesinde baskın olan. Harika bir yerÇalışmaları lokomotor sistemin fizyolojisi konularını ele alıyor.

Spor fizyolojisine ilişkin sorular A.N. Krestovikov (18851955). Kas aktivitesi mekanizmasının, özellikle hareketlerin koordinasyonunun, koşullu motor reflekslerin oluşumunun, fiziksel aktivite sırasında yorgunluğun etiyolojisinin ve fiziksel egzersiz sırasındaki diğer fizyolojik fonksiyonların aydınlatılmasıyla ilişkilendirildiler.

M.F. Ivanitsky (1895–1969) beden eğitimi ve sporun görevleriyle ilgili olarak fonksiyonel (dinamik) anatomiyi geliştirdi, yani anatomi ile beden eğitimi arasındaki bağlantıyı belirledi.

Modern fizyolojinin başarıları ve her şeyden önce Akademisyen P.K. Anokhin'e, hareketlerin biyomekaniğine fonksiyonel sistemler açısından yeni bir bakış açısı getirme fırsatı verildi.

Tüm bunlar fizyolojik verilerin biyomekanik çalışmalarla özetlenip çözüme kavuşturulmasını mümkün kıldı. önemli konular modern sporlarda hareketlerin biyomekaniği, elit sporlar.

Orta XX yüzyılda bilim insanları sinir sisteminden gelen elektrik sinyalleriyle kontrol edilen protez el yarattılar. Ülkemizde 1957 yılında “sıkma, açma” gibi biyoelektrik komutları yerine getiren el (el) modeli yapılmış, 1964 yılında ise geri beslemeli yani sürekli olarak vücuda akan bir protez yaratılmıştır. Elin sıkışma veya serbest bırakılma kuvveti, elin hareket yönü ve benzeri işaretler hakkında merkezi sinir sistemi bilgileri.

PC. Anokhin

Amerikalı uzmanlar(E.W. Schrader ve diğerleri, 1964) diz üstünden ampute edilmiş bir protez bacak yarattılar. Doğal yürümeyi sağlamak için diz ekleminin hidrolik modeli yapıldı. Tasarım, yürüme hızına bakılmaksızın, kaçırma sırasında normal topuk kaldırma ve bacak uzatma sağlar.

SSCB'de sporun hızlı gelişimi, spor biyomekaniğinin gelişiminin temelini oluşturdu. 1958'den bu yana biyomekanik tüm beden eğitimi enstitülerinde zorunlu bir akademik disiplin haline geldi, biyomekanik bölümleri oluşturuldu, programlar geliştirildi, öğretim yardımcıları ve ders kitapları yayınlandı, bilimsel ve metodolojik konferanslar düzenlendi ve uzmanlar yetiştirildi.

Akademik bir konu olarak biyomekaniğin birçok rolü vardır. Öncelikle öğrenciye hızı, itme açılarını, vücut ağırlığını, merkezi yerçekiminin konumunu ve spor hareketlerini gerçekleştirme tekniğindeki rolünü hesaplamak için gerekli olan en önemli fiziksel ve matematiksel kavramlar tanıtılır. İkincisi, bu disiplinin spor uygulamalarında bağımsız bir uygulaması vardır, çünkü içinde sunulan motor aktivite sistemi, yaş, cinsiyet, vücut ağırlığı, fiziği dikkate alarak bir antrenörün, beden eğitimi öğretmeninin çalışması için öneriler geliştirmeyi mümkün kılar, fizik tedavi metodologu vb.

Biyomekanik araştırmalar yeni türde ayakkabı, spor ekipmanı, ekipman ve kontrol teknolojisi (bisikletler, alp disiplini ve atlama kayakları, yarış kayakları, kürek tekneleri ve çok daha fazlası) yaratmayı mümkün kıldı.

Balıkların ve yunusların hidrodinamik özelliklerinin incelenmesi, yüzücüler için özel kıyafetler oluşturulmasını ve yüzme tekniklerinin değiştirilmesini mümkün kıldı ve bu da yüzme hızının artmasına yardımcı oldu.

Biyomekanik dünyanın birçok ülkesinde yüksek beden eğitimi kurumlarında öğretilmektedir. Uluslararası bir biyomekanik topluluğu oluşturulmuş, biyomekanik üzerine konferanslar, sempozyumlar ve kongreler düzenlenmektedir. Başkanlık Divanı altında Rus Akademisi bilimler yaratıldı Bilimsel Konsey mühendislik, tıp ve spor biyomekaniği problemlerini kapsayan bölümlerle biyomekanik problemleri üzerine.

Bölüm 2 İNSAN VÜCUTUNUN TOPOGRAFİSİ. İNSAN VÜCUDU HAKKINDA GENEL VERİLER

Mekanik açıdan bakıldığında insan vücudu son derece karmaşık bir nesnedir. Şu parçalardan oluşur: büyük ölçüde Doğruluk, katı (iskelet) ve deforme olabilen boşluklar (kaslar, kan damarları vb.) olarak kabul edilebilir ve bu boşluklar, sıradan sıvıların özelliklerine sahip olmayan sıvı ve filtrelenebilir ortamlar içerir.

İnsan vücudu genel taslak tüm omurgalıların yapı özelliklerini korur: bipolarite (baş ve kuyruk uçları), iki taraflı simetri, eşleştirilmiş organların baskınlığı, eksenel bir iskeletin varlığı, bazı (kalıntı) segmentasyon belirtilerinin (metamerizm) korunması, vb. (Şekil 2.1) ).

İnsan vücudunun diğer morfonksiyonel özellikleri şunları içerir: oldukça çok fonksiyonlu üst ekstremite; eşit sıralı dişler; gelişmiş beyin; dik yürüme; uzun süreli çocukluk vb.

Anatomide, insan vücudunu alt uzuvlar kapalı ve üst uzuvlar alçaltılmış şekilde dik pozisyonda incelemek gelenekseldir.

Vücudun her bir bölümünde baş, boyun, gövde ve iki çift üst ve alt ekstremite alanları (Şekil 2.2, a, b) ayırt edilir (bkz. Şekil 2.1,6).

Pirinç. 2.1. Omuriliğin segmental bölünmesi. Beynin köklerinden pleksus oluşumu (a). Organların ve fonksiyonel sistemlerin segmental inversiyonu (b)

İnsan vücudunda iki uç belirlenmiştir: kranyal veya kranyal ve kaudal veya kaudal ve dört yüzey: karın veya ventral, sırt veya sırt ve iki yan: sağ ve sol (Şekil 2:3).

Uzuvlarda vücuda göre iki uç belirlenir: proksimal, yani. daha yakın ve distal, yani. uzak (bkz. Şekil 2.3).

Eksenler ve düzlemler

İnsan vücudu, iki taraflı simetri türüne göre inşa edilmiştir (orta düzlem tarafından iki simetrik yarıya bölünmüştür) ve bir iç iskeletin varlığı ile karakterize edilir. Vücudun içinde parçalanma var metamerler, veya bölümler, yani. vücudun uzunlamasına ekseni yönünde sıralı bir sırada yer alan yapı ve gelişim bakımından homojen oluşumlar (örneğin kas, sinir bölümleri, omurlar vb.); Merkezi sinir sistemi vücudun sırt yüzeyine, sindirim sistemi ise karın yüzeyine daha yakın yer alır. Tüm memeliler gibi insanların da meme bezleri ve kıllı bir derisi vardır; vücut boşlukları diyaframla göğüs ve karın bölümlerine bölünmüştür (Şekil 2.4).

Pirinç. 2.2. İnsan vücudunun bölgeleri:

bir ön yüzey: 7 parietal bölge; 2 ön bölge; 3 yörünge alanı; 4 ağız alanı; 5 çene alanı; b ön boyun bölgesi; 7 yan boyun bölgesi; 8 köprücük kemiği alanı; 9 avuç içi; 10 ön kolun ön bölgesi; 11 ön ulnar bölge; 12 omzun arkası; 13 koltuk altı bölgesi; 14 göğüs bölgesi; 15 subkostal bölge; 16 epigastrium; 17 göbek bölgesi; 18 yan karın bölgesi; 19 kasık bölgesi; 20 kasık bölgesi; 21 medial uyluk bölgesi; 22 ön uyluk bölgesi; 23 ön diz bölgesi; 24 bacağın ön bölgesi; 25 alt bacağın arka bölgesi; 26 ön ayak bileği bölgesi; 27 sırt ayağı; 28 topuk bölgesi; 29 elin arkası; 30 önkol; 31 önkolun arka bölgesi; 32 arka ulnar bölge; 33 arka omuz bölgesi; 34 önkolun arka bölgesi; 35 göğüs bölgesi; 36 deltoid bölge; 37 klavipektoral üçgen; 38 subklavyen fossa; 39 sternokleidomastoid bölge; 40 burun bölgesi; 41 zamansal bölge.

Pirinç. 2.3. Parçaların göreceli konumu insan vücudu

b arka yüzey: 1 parietal bölge; 2 zamansal bölge; 3 ön bölge; 4 yörünge alanı; 5 elmacık bölgesi; b bukkal bölge; 7 submandibular üçgen; 8 sternokleidomastoid bölge; 9akromiyal bölge; 10 yıldızlararası bölge; 11 skapular bölge; 12 deltoid bölge; 13 yan torasik bölge; 14 omzun arkası; 15 subkostal bölge; 16 arka ulnar bölge; 17 önkolun arka bölgesi; 18 ön kolun ön bölgesi; 79 avuç içi; 20 topuk bölgesi; 21 ayak tabanı; 22 ayağın sırtı; Alt bacağın 23 ön bölgesi; Alt bacağın 24 arka bölgesi; 25 dizin arkası; 26 arka uyluk bölgesi; 27anal bölge; 28 gluteal bölge; 29 sakral bölge; 30 yan karın bölgesi; 31 bel bölgesi; 32 alt-kapsüler bölge; 33 vertebral bölge; 34 arka omuz bölgesi; 35 posterior ulnar bölge; 36 arka önkol; 37 elin arkası; 38 ön omuz bölgesi; 39 supraskapular bölge; 40 ensenin arkası; 41 oksipital bölge

Pirinç. 2.4. Vücut boşlukları

Pirinç. 2.5. İnsan vücudundaki eksen ve düzlemlerin şeması:

1 dikey (boyuna) eksen;

2 ön düzlem; 3 yatay düzlem; 4 enine eksen; 5 sagittal eksen; 6 sagittal düzlem

İnsan vücudundaki parçaların göreceli konumlarını daha iyi yönlendirmek için bazı temel düzlemlerden ve yönlerden başlıyoruz (Şekil 2.5). "Üst", "alt", "ön", "arka" terimleri insan vücudunun dikey konumunu ifade eder. Vücudu dikey yönde simetrik iki parçaya bölen düzleme denir. medyan. Ortaya paralel olan düzlemlere denir sagittal (lat. sagitta) ok); vücudu sağdan sola doğru uzanan parçalara ayırırlar. Medyan düzleme dik olarak uzanırlarönden, yani alnına paralel(fr. ön alın) düzlemi; vücudu önden arkaya doğru yerleştirilmiş parçalara ayırırlar. Medyan ve ön düzlemlere dik olarak çizilir yatay veya enine Bir gövdeyi üst üste yerleştirilmiş parçalara bölen düzlemler. İsteğe bağlı sayıda sagittal (medyan hariç), ön ve yatay düzlemler, yani vücut veya organın yüzeyindeki herhangi bir noktadan çizilebilir.

“Medyal” ve “lateral” terimleri, orta düzleme göre vücudun bölümlerini belirtmek için kullanılır: medial medyan düzleme daha yakın konumlandırılmış, lateralis ondan daha uzakta. Bu terimler “dahili” terimleriyle karıştırılmamalıdır. geçici ve “dış” dış, yalnızca boşlukların duvarlarıyla ilişkili olarak kullanılır. "Karın" kelimeleri ventralis, "dorsal" dorsalis, "sağ" dexter, "sol" uğursuz, "yüzeysel" yüzeysel, “derin” derin herhangi bir açıklamaya gerek yok. Uzuvlardaki uzaysal ilişkileri belirtmek için terimler"proksimal" ve "uzak" yani, uzuvun gövde ile birleşim yerinden daha yakın ve daha uzakta bulunur.

İç organların projeksiyonunu belirlemek için bir dizi dikey çizgiler: medyan düzleminin bölümlerine göre ön ve arka medyan; sternumun yan kenarları boyunca sağ ve sol sternal; klavikulanın ortasından sağ ve sol midklaviküler; sternum ile midklaviküler arasında ortada sağ ve sol parasternal; sırasıyla sağ ve sol ön koltuk altı, koltuk altı fossanın ön kenarı; aynı adı taşıyan fossanın derinliğinden çıkan sağ ve sol orta aksiller; aksiller fossa'nın arka kenarına karşılık gelen sağ ve sol arka aksiller fossa; kürek kemiğinin alt açısı boyunca sağ ve sol kürek kemiği; skapular ve arka orta hatlar arasında ortada sağ ve sol paravertebral (enine süreçlerin apekslerine karşılık gelir).

İnsan vücudunun ağırlık merkezi hakkında kısa bilgi

Bir kişinin alt ekstremitelerinin işlevi, birçok fiziksel egzersizi hariç tutarsak, esas olarak destek (ayakta durma pozisyonu) ve hareket (yürüme, koşma) ile belirlenir. her ikisinde deBu durumda alt ekstremitelerin işlevi, üst ekstremitelerin aksine, insan vücudunun genel ağırlık merkezinden (GC) önemli ölçüde etkilenir (Şekil 2.6).

Pirinç. 2.6. Çeşitli ayakta durma türleri için genel ağırlık merkezinin konumu: 1 gergin olduğunda; 2 antropometrik ile; 3 sessiz

Mekaniğin birçok probleminde, bir cismin kütlesini sanki tek bir noktada, ağırlık merkezinde (CG) yoğunlaşmış gibi düşünmek uygun ve kabul edilebilirdir. Fiziksel egzersiz ve ayakta durma (dinlenme) sırasında insan vücuduna etki eden kuvvetleri analiz etmemiz gerektiğinden, normal olarak ve patolojide (skolyoz, koksartroz, serebral palsi, uzuv amputasyonu vb.) CG'nin kişide nerede bulunduğunu bilmeliyiz. .).

Genel biyomekanikte, vücudun ağırlık merkezinin (CG) konumunu, destek alanına projeksiyonunu ve ayrıca CG vektörü ile çeşitli eklemler arasındaki uzaysal ilişkiyi incelemek önemlidir (Şekil 2.7). Bu, eklem blokajı olasılıklarını incelememize ve kas-iskelet sistemindeki (MSA) telafi edici ve uyarlanabilir değişiklikleri değerlendirmemize olanak tanır. Yetişkin erkeklerde (ortalama olarak) GCT vücudun ön-alt kenarının 15 mm gerisinde yer alır. V lomber vertebra. Kadınlarda CG ön alt kenarın ortalama 55 mm önünde yer alır. BEN sakral omur (Şekil 2.8).

Ön düzlemde, GCT hafifçe sağa kaydırılır (erkeklerde 2,6 mm ve kadınlarda 1,3 mm), yani sağ bacak sola göre biraz daha fazla yük alır.

Pirinç. 2.7. Ayakta duran insan vücudunun pozisyon türleri: 1 antropometrik konum; 2 sakin pozisyon; 3 gergin pozisyon: Pelvik bölgede bulunan, ortasında nokta bulunan bir daire, vücudun genel ağırlık merkezinin konumunu gösterir; başın ağırlık merkezinin baş bölgesi konumunda; el bölgesinde elin genel ağırlık merkezinin konumu. Siyah noktalar, üst ve alt ekstremite eklemlerinin enine eksenlerini ve ayrıca veya atlanto-oksipital eklem

Pirinç. 2.8. Merkez konumu

şiddet (CG): a erkeklerde; kadınlarda b

Vücudun genel ağırlık merkezi (GCG), vücudun ayrı ayrı bölümlerinin ağırlık merkezlerinden (kısmi ağırlık merkezleri) oluşur (Şekil 2.9). Bu nedenle, vücut parçalarının kütlesini hareket ettirirken ve hareket ettirirken genel ağırlık merkezi de hareket eder, ancak dengeyi korumak için izdüşümünün destek alanının dışına çıkmaması gerekir.

Pirinç. 2.9. Vücudun bireysel bölümlerinin ağırlık merkezlerinin konumu

Pirinç. 2.10. Vücudun genel ağırlık merkezinin konumu: a aynı boyda ancak farklı yapıdaki erkeklerde; farklı boylardaki adamları kullandı; erkekler ve kadınlar için

Merkezi ağırlık konumunun yüksekliği farklı insanlaröncelikle cinsiyet, yaş, vücut tipi vb. içeren bir dizi faktöre bağlı olarak önemli ölçüde değişiklik gösterir (Şekil 2.10).

Kadınlarda BCT genellikle erkeklere göre biraz daha düşüktür (bkz. Şekil 2.8).

Küçük çocuklarda vücudun ağırlık merkezi yetişkinlere göre daha yüksekte bulunur.

Vücut parçalarının göreceli konumu değiştiğinde, GCT'nin projeksiyonu da değişir (Şekil 2.11). Aynı zamanda vücudun stabilitesi de değişir. Spor uygulamalarında (öğretme egzersizleri ve antrenman) ve terapötik jimnastik egzersizleri yaparken bu konu çok önemlidir, çünkü daha fazla vücut stabilitesi ile dengeyi bozmadan daha büyük genlikli hareketler gerçekleştirmek mümkündür.

Pirinç. 2.11. Çeşitli vücut pozisyonları için genel ağırlık merkezinin konumu

Vücudun stabilitesi, destek alanının boyutuna, vücudun merkez merkezinin konumunun yüksekliğine ve destek alanı içindeki ağırlık merkezinden alçaltılmış dikey konuma göre belirlenir (bkz. Şekil 2.7). Nasıl daha büyük alan destek ve vücudun merkezi ağırlık merkezi ne kadar alçaksa, vücudun stabilitesi o kadar fazla olur.

Vücudun belirli bir pozisyondaki stabilite derecesinin niceliksel ifadesistabilite açısı(UU). UU, vücudun merkezi ağırlık merkezinden indirilen dikey ve vücudun merkezi ağırlık merkezinden destek alanının kenarına çizilen düz bir çizginin oluşturduğu açıdır (Şekil 2.12). Stabilite açısı ne kadar büyük olursa, daha fazla derece vücut stabilitesi.

Pirinç. 2.12. Stabilite açıları Pirinç. 2.13. Yerçekiminin omuzları

“bölme” egzersizinin yapılması: enine eksenlere göre

geriye doğru stabilite açısı; kalçada, dizde rotasyon

p ileri stabilite açısı; ve ayak bileği eklemlerini destekleyen

P patencinin bacaklarının yerçekimi

(M.F. Ivanitsky'ye göre)

Vücudun merkez merkezinden alçaltılan dikey, eklemlerin dönme eksenlerinden belirli bir mesafede geçer. Bu bakımdan vücudun herhangi bir pozisyonundaki yer çekimi kuvvetinin, her bir ekleme göre belli bir kuvveti vardır.dönme momenti,yerçekiminin büyüklüğü ile omuzunun çarpımına eşittir.Yerçekimi omuzueklemin merkezinden dikey olarak çizilen, vücudun ağırlık merkezinden indirilen bir diktir (Şekil 2.13). Yerçekimi kolu ne kadar büyük olursa, ekleme göre dönme momenti de o kadar büyük olur.

Vücut parçalarının kütlesi belirlenir çeşitli şekillerde. Farklı insanlar ise mutlak kütle vücudun bazı kısımları önemli ölçüde değişecektir, o zaman bağıl kütle Yüzde olarak ifade edilen oldukça sabittir (bkz. Tablo 5.1).

Çok büyük değer Tıpta (protez, ortopedik ayakkabı vb. tasarımı için) ve sporda (spor malzemeleri tasarımı için) vücut parçalarının kütlesinin yanı sıra kısmi ağırlık merkezlerinin konumu ve atalet momentleri hakkında verilere sahip olmak, ayakkabı vb.).

Organizma, organ, organ sistemi, doku

vücut tarafından Temel özellikleri şu şekilde olan herhangi bir canlıya denir: sürekli madde ve enerji değişimi (kendi içinde ve çevre ile); kendini yenileme; hareket; sinirlilik ve tepkisellik; öz düzenleme; büyüme ve gelişme; kalıtım ve değişkenlik; yaşam koşullarına uyum. Organizma ne kadar karmaşıksa, değişen çevre koşullarından bağımsız olarak iç ortamın - homeostazın (vücut ısısı, kanın biyokimyasal bileşimi vb.) sabitliğini o kadar korur.

Evrim iki karşıt eğilimin işareti altında gerçekleşti: vücudun dokulara, organlara, sistemlere farklılaşması veya bölünmesi (işlevlerin karşılık gelen ve eşzamanlı bölünmesi ve uzmanlaşmasıyla) ve parçaların bütün bir organizmada entegrasyonu veya birleşmesi.

Yetki vücudun bir veya daha fazla işlevi yerine getiren az çok ayrı bir kısmına (karaciğer, böbrek, göz vb.) denir. Uzun evrim sırasında bir dizi adaptif mekanizma olarak ortaya çıkan bir organın oluşumunda farklı yapı ve fizyolojik rollere sahip dokular rol alır. Bazı organlar (karaciğer, pankreas vb.) karmaşık bir yapıya sahiptir ve her bir bileşen kendi işlevini yerine getirir. Diğer durumlarda, bir veya başka bir organı (kalp, tiroid bezi, böbrek, rahim vb.) oluşturan hücresel yapılar tek bir uygulamaya tabidir. karmaşık fonksiyon(kan dolaşımı, idrara çıkma vb.).

Bölüm 3. Biyomekanik Kontrolün Temelleri

Bilim ölçmeye başladığı anda başlar.

Doğru bilgi ölçü olmadan düşünülemez.

D. I. Mendeleev

Sezgiden kesin bilgiye!

Bir kişinin motor becerisi, her koşulda hızlı, doğru ve güzel hareket edebilme yeteneği, fiziksel, teknik, taktik, psikolojik ve teorik hazırlık düzeyine bağlıdır. Hareket kültürünün bu beş faktörü sporda, okul çocuklarının beden eğitiminde ve kitlesel beden eğitimi biçimlerinde başı çekmektedir. Motor becerileri geliştirmek ve hatta aynı seviyede tutmak için bu faktörlerin her birinin kontrol edilmesi gerekir.

Biyomekanik kontrolün amacı insanın motor becerileridir, yani. motor (fiziksel) nitelikler ve bunların tezahürleri. Bu, biyomekanik kontrolün bir sonucu olarak şu bilgileri elde ettiğimiz anlamına gelir:

1) motor hareket tekniği ve motor aktivite taktikleri hakkında;

2) Dayanıklılık, kuvvet, sürat, çeviklik ve esneklikle ilgili, uygun seviye hangisi gerekli bir durum yüksek teknik ve taktik beceri (Beden eğitimi ile ilgili İngilizce literatürde, denge egzersizleri, dans egzersizleri vb. yapma yeteneği de dahil olmak üzere daha geniş bir motor nitelikleri listesi kabul edilmektedir).

Daha da basit bir şekilde ifade etmek gerekirse: biyomekanik kontrol üç soruyu yanıtlıyor:

1) Bir kişi ne yapar?

2) Bunu ne kadar iyi yapıyor?

3) Bunu neden yapıyor?

Biyomekanik kontrol prosedürü aşağıdaki şemaya karşılık gelir:

Biyomekanikte ölçümler

Ölçüm ölçekleri ve ölçü birimleri

Ölçüm ölçeği, incelenen nesnelerin özellikleri ile sayılar arasında bir yazışma kurulmasına olanak tanıyan bir miktarlar dizisidir. Biyomekanik kontrolde çoğunlukla isim, oran ve sıralama ölçekleri kullanılır.

Adlandırma ölçeği en basit olanıdır. Bu ölçekte sayılar, harfler, kelimeler veya diğer semboller etiket görevi görür ve incelenen nesneleri tespit etmeye ve ayırt etmeye hizmet eder. Örneğin, bir futbol takımının taktiklerini izlerken saha numaraları her oyuncunun tanımlanmasına yardımcı olur.

Adlandırma ölçeğini oluşturan sayıların veya kelimelerin yer değiştirmesine izin verilir. Ve eğer ölçülen değişkenin değerinin doğruluğundan ödün vermeden değiştirilebilirlerse, o zaman bu değişken bir isim ölçeğinde ölçülmelidir. Örneğin, adlandırma ölçeği, ekipmanın ve taktiklerin kapsamını belirlemek için kullanılır (bu, bir sonraki bölümde tartışılacaktır).

Ölçeği oluşturan sayılar sıraya göre sıralandığında sıra ölçeği oluşur, ancak sıralar arasındaki aralıklar doğru bir şekilde ölçülemez. Örneğin, beden eğitimi derslerinde biyomekanik bilgisi veya beceri ve yetenekler bir ölçekte değerlendirilir: “zayıf” - “tatmin edici” - “iyi” - “mükemmel”. Sıra ölçeği, yalnızca ölçülen nesnelerin eşitliği veya eşitsizliği gerçeğini belirlemeyi değil, aynı zamanda niteliksel kavramlardaki eşitsizliğin doğasını da belirlemeyi mümkün kılar: "daha fazla - daha az", "daha iyi - daha kötü". Ancak “Ne kadar daha fazla?”, “Ne kadar daha iyi?” sorularına. - sipariş terazileri cevap vermiyor.

Sıra ölçeklerini kullanarak, katı bir niceliksel ölçümü olmayan “niteliksel” göstergeleri (bilgi, yetenekler, sanat, güzellik ve hareketlerin ifade gücü vb.) ölçerler.

Düzenin ölçeği sonsuzdur ve sıfır düzeyi yoktur. Bu anlaşılabilir bir durum. Örneğin bir kişinin yürüyüşü veya duruşu ne kadar yanlış olursa olsun, her zaman daha kötü bir seçenek bulunabilir. Öte yandan, bir jimnastikçinin motor hareketleri ne kadar güzel ve etkileyici olursa olsun, onları daha da güzelleştirmenin yolları her zaman olacaktır.

İlişki ölçeği en doğru olanıdır. İçinde sayılar yalnızca sıraya göre sıralanmaz, aynı zamanda eşit aralıklarla (ölçü birimleri 1) ayrılır. Oran ölçeğinin özelliği sıfır noktasının konumunu tanımlamasıdır.

Oran ölçeği vücudun ve parçalarının büyüklüğünü ve kütlesini, vücudun uzaydaki konumunu, hızını ve ivmesini, kuvvetini, zaman aralıklarının süresini ve diğer birçok biyomekanik özelliği ölçer. Oran ölçeğinin açıklayıcı örnekleri şunlardır: ölçek ölçeği, kronometre ölçeği, hız göstergesi ölçeği.

Oran ölçeği, sıra ölçeğinden daha hassastır. Yalnızca bir ölçüm nesnesinin (teknik, taktik seçenek vb.) diğerinden daha iyi veya daha kötü olduğunu bulmanızı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda ne kadar iyi ve kaç kat daha iyi sorularına da yanıt verir. Bu nedenle biyomekanikte oran ölçekleri kullanmaya ve bu amaçla biyomekanik özellikleri kaydetmeye çalışırlar.

Pedagojik değerlendirme

Biyomekanik kontrolün otomasyonu

Motor niteliklerinin test edilmesi

Biyomekanikte testler

Biyomekanik ölçümler, ölçüm terazileri, ölçüm doğruluğu

Biyomekanik Kontrolün Temelleri

Sporda biyomekanik kontrolün amacı insan motor becerileri yani motor nitelikleri ve onların tezahürü.

Biyomekanik kontrol sonucunda aşağıdaki konularda bilgi elde edilir:

1. Gelişmişlik düzeyi hakkında fiziksel nitelikler(kuvvet, hız, dayanıklılık, esneklik, çeviklik) ve teknik ve taktik tekniklerin seçimi ve ustalığı için uygun gelişim düzeyi

Genel uygunluğun belirlenmesi (işlevsel durumun değerlendirilmesi, antropometrik ölçümler, fiziksel niteliklerin gelişim düzeyi);

Özel eğitimi tanımlayın;

Fiziksel niteliklerin ve spor sonuçlarının gelişiminin dinamiklerini tanımlamak;

Yetenekli sporcuların seçilmesine yönelik çalışma yöntemleri;

Çeşitli spor dallarında antrenmanın çeşitli aşamaları için kontrol standartları oluşturun.

2. Motor aktivite teknikleri ve taktikleri

Biyomekanik özelliklerin bilgisi aşağıdakilere dayanmaktadır: birincil bilgiçeşitli yollarla elde edilir (kontrol ve pedagojik testler, ölçüm cihazları kullanılarak).

Ölçüm, fiziksel bir büyüklüğün değerinin özel teknik araçlar kullanılarak deneysel olarak belirlenmesidir..

Ölçümler İstenilen değerin elde edilmesi yöntemine göre bölünmüştür: öznel (duyulardan gelen bilgi), nesnel (özel teknik araçların kullanılması)

Sayısal bir değer elde etme yöntemiyleÖlçülen miktarın tüm ölçümleri şu şekilde ayrılır: doğrudan, dolaylı ve ortak.

Ölçüm bilgisi miktarına göreölçümler tek veya çoklu olabilir.

Fiziksel bir miktarı ölçmenin temeli ölçüm ölçeği - miktar değerlerinin sıralı bir koleksiyonu.

En yaygın olanı dört türdür: adlar (nominal), sıra, aralıklar ve oranlar.

Ad ölçekleri (nominal)- sayıların, harflerin ve diğer sembollerin incelenen nesnelerin varlığına, tespitine ve ayırt edilmesine hizmet ettiği en basit olanı (örneğin, oyun taktiklerini analiz ederken, taktiksel bir kombinasyondaki saha oyuncularının sayıları isim görevi görür).

Sipariş ölçeği Bir ölçeği oluşturan sayıların sıralamaya göre sıralandığı ancak sıralar arasındaki aralıkların doğru bir şekilde ölçülemediği durumlarda ortaya çıkar. Sıra ölçeği sadece eşitlik veya eşitsizlik gerçeğini tespit etmeyi değil, aynı zamanda “daha fazla - daha az”, “daha iyi - daha kötü” kavramlarında eşitsizliğin niteliğini de belirlemeyi mümkün kılar. Sıra ölçekleri kullanılarak, kesin bir nicelik ölçüsü olmayan (işgal edilen yer) “niteliksel göstergeler” ölçülür. Düzenin ölçeği sonsuzdur; ne sıfır düzeyi ne de maksimum en iyi düzeyi vardır.

Aralık ölçeği ayrılmış sayısal değerleri kullanır belli bir sayı birimlerinin özelliği, referans noktasının keyfi olarak seçilmesidir (kronoloji, sıcaklık, eklem açısı).

İlişki ölçeği en doğru olanı. Sadece daha iyi veya daha kötü değil, aynı zamanda ne kadar sıfıra sahip olduğunu da belirlemeyi mümkün kılar. giriş seviyesi sayarken sayılar sıralarına göre sıralanır ve eşit aralıklarla ayrılır. Niceliksel göstergeler ölçülebilir (vücut uzunluğu ve ağırlığı, hız)

Bu tür teraziler, ihtiyaç duyulan doğruluk düzeyine bağlı olarak birbirine dönüştürülebilir.

Her ölçümde, elde edilen sonuç kaçınılmaz olarak bir hata içerir - bu, ölçüm sonucunun, ölçülen değerin gerçek (gerçek) değerinden sapmasıdır.

Hata nedenlerinden dolayı araçsal (ölçüm cihazının kusurundan kaynaklanan), yöntemsel (ölçüm prosedürünün kusurlu organizasyonundan kaynaklanan) ve öznel (ölçüm prosedürünün neden olduğu) olarak bölünmüştür. bireysel özellikler konular ve araştırmacılar).

Şekline göre ana ve ek hataların değerleri hem mutlak hem de göreceli birimler halinde sunulabilir.

Mutlak hata - ölçüm sonuçları ile ölçülen miktarın gerçek değerleri arasındaki farka eşit bir değer (Ap = A - A 0). Daha doğru bir yöntemle elde edilen sonuç gerçek değer olarak alınır. Mutlak hata, değerin kendisi ile aynı birimlerde ölçülür.

İÇİNDE pratik çalışma Hatanın mutlak değerini değil göreceli değerini kullanmak genellikle daha uygundur.

Göreceli hata– mutlak hatanın ölçülen değerin gerçek değerine oranı.

Ölçüm hataları sistematik veya rastgele olabilir.

Sistematik değeri ölçümden ölçüme değişmeyen şeye hata denir. Bu özelliği nedeniyle sistematik hata sıklıkla önceden tahmin edilebilir veya aşırı durumlarda ölçüm sürecinin sonunda tespit edilip ortadan kaldırılabilir.

Sistematik hataları ortadan kaldırmak için cihazın kalibrasyonu kullanılır. Dara alma(Alman tarieren'den), ölçülen miktarın tüm olası değerleri aralığı boyunca standart ölçü değerlerinin (standartların) okumalarıyla karşılaştırılarak ölçüm cihazlarının okumalarının kontrol edilmesi denir.

Rastgele hatalarönceden tahmin edilemeyen çeşitli nedenlerden dolayı ortaya çıkar. Ortadan kaldırılamazlar, ancak yöntemler kullanılarak matematiksel istatistik, rastgele hatanın büyüklüğünü tahmin edebilir ve ölçüm sonuçlarını açıklarken bunu dikkate alabilirsiniz.

Pirinç. 4. Eklemlerdeki hareket aralığının belirlenmesi: 1 omuz eklemindeki hareket aralığının ölçümü (abdüksiyon açısının ölçümü, b fleksiyon açısının ölçümü); 2 dirsek eklemindeki hareketliliğin ölçümü, 3 elin adduksiyon açısının ölçümü, 4 kalça eklemindeki hareketliliğin ölçümü, 5 elin eklemindeki hareketliliğin ölçümü kalça eklemi fleksiyon kontraktürü ile, 6 kalçanın abduksiyon miktarını ölçer, 7 diz eklemindeki fleksiyon açısını ölçer, 8 ayak hareketliliğini ölçer

Pirinç. 9. Ayak bileği ekleminin koşullu ekseninin yeri (a): ayağın 1 normal pozisyonu; Ayağın 2 dışa sapması; Ayağın içeride 3 sapması. Ayaktaki normal ve patofizyolojik değişiklikler (ayağın yüzeyle temas ettiği bölgeler siyahla işaretlenmiştir) (b): 1 normal; 2 düz ayak; 3 çarpık ayak

Çocuğun yaşına bağlı olarak kütlesinin vücut yüzeyine oranı. Slayt 16 Tablo 1. Yaş Vücut ağırlığı, kg Vücut yüzey alanı, m Yetişkin vücut ağırlığının ortalamasının %2'si vücut yüzey alanı Yenidoğanlar 3,50, aylar 5,00, » 7,50, yaş 10,00, yaş 15,00, yaş 23, 00, » -27,01 , » , » * Yetişkinler 651.73100

Bazı kas gruplarının yaşa bağlı olarak izometrik kuvvetinin ortalama değerleri (E. Aztizzep, 1968'e göre). Slayt 17. Tablo 2. Gösterge (kg) Yaş, yıl 20"2535"4555 male.male.female.male.female.g^female.male. El kuvveti (±%16)* 55,937,559,938,558,838,055,635,651,632,7 Gövde ekstansör kuvveti (±%16) 81,656,6 -87,458,390,759,289,857,785,749,1 Gövde fleksör kuvveti (±%17) 60,640,96 4.242.266.742.466.041.563.033,6 Oturarak bacak uzatma kuvveti (±18,5% ) 295" *. " * Katsayısı varyasyon

Yürümenin bir yarım döngüsünü ele alalım, çünkü ikinci yarım döngüde fazlar ve sınır pozları aynıdır, yalnızca adlarında sağ bacağın sol bacakla ve sol bacağın sağla değiştirilmesi gerekir: 1. - kaldırma destekten sağ bacağın ayağı; I - sol (destekleyici) bacağın üzerine oturmak, onu diz ekleminden bükmek 2 - sol bacağı düzeltmeye başlamak; II – sol bacağın düzleştirilmesi, diz ekleminde uzatılması; 3. – Transfer sürecinde sağ bacağın öne çıkmaya başladığı an sol bacak; III – sol bacağın tüm ayağını destekleyerek sağ bacağın uzatılması; 4 - sol ayağın topuğunun destekten ayrılması; IV – sol bacağın başparmağının desteğiyle sağ bacağın uzatılması; 5 – sağ bacağın desteğin üzerine yerleştirilmesi; V - çift destek, desteğin sol bacaktan sağa geçişi; Slayt 18.

Faz bileşiminden bahsediyorsak motorlu eylem, tüm vücudun hareketlerine bakın. Yürüme veya koşmanın faz bileşimi göz önüne alındığında, bu hareketlerin mekanizmalarını açıklığa kavuşturmak için gerekli olan bacak hareketlerini kastediyoruz; bir kişinin nasıl ve neyden hareket ettiği. Koşmanın dört aşaması (Romen rakamları) ve birbirinden sınır pozlarıyla ayrılmış dört aşaması vardır: 1. - sol ayağın destekten kaldırılması; I. - ayakları yaymak; 2. – sol bacağı ileri doğru hareket ettirmeye başlamak; II – sol bacak ileri doğru hareket ederken ayakları bir araya getirmek; 3. – sağ ayağı desteğin üzerine yerleştirmek; III. – amortisman veya sağın bükülmesiyle oturma (destek ayağı); 4. – sağ bacağın uzatılmasının başlangıcı; IV. - sağ bacağın desteği kaldırıncaya kadar düzleştirilmesiyle itme. slayt 18