Смекни!
smekni.com

Пособие рекомендовано для студентов, обучающихся по специальности «Физическая культура». Рецензенты (стр. 1 из 14)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Башкирский Государственный педагогический университет им. М Акмуллы

Хисамов Э.Н.

ОЧЕРКИ

ПО БИОМЕХАНИКЕ

Уфа 2007

УДК 612017

ББК 75.0я73

Х 676

Хисамов Э.Н. Очерки по биомеханике.

Материал пособия ориентирован на логическое обобщение знаний по морфологии, физиологии, а также теории и методике физического воспитания.

Пособие рекомендовано для студентов, обучающихся по специальности «Физическая культура».

Рецензенты:

Доктор медицинских наук,

профессор С.А. Лобанов;

Кандидат медицинских наук, доцент

О.С. Коган .

ГОУ ВПО Башкирский Государственный педагогический университет им. М Акмуллы, 2007

Содержание

Введение……………………………………………………………...3

I.Биомеханика двигательного аппарата человека……………..6

1.1. Биомеханические цепи……………………………………….6

1.2.Биодинамика мышц……………………………………………7

1.3.Строение мышц……………………………………………….15

1.4.Механическое действие мышц……………………………..17

1.5.Мышечное сокращение……………………………………….20

1.6.Возбудимость и возбуждение скелетных

мышечных волокон………………………………………………..24

1.7.Тонус мышц………………………………………………….. 29

1.8.Типы скелетных мышечных волокон……………………..30

1.9.Работа мышц………………………………………………….32

1.10. Механические свойства мышц…………………………..36

II. Биодинамика двигательных качеств……………………….40

2.1.Биомеханика силы……………………………………. 40

2.2. Характеристика двигательных (локомоций)

качеств……………………………………………………………. 46

2.3.Характеристика силы мышц……………………………….51

2.4. Соотношение между скоростью

сокращения и силой……………………………………………..55

2.5.Развитие силы и ее измерения…………………..……….56

2.6.Методика развития (тренировки)

силы мышц…………………………………………………….......59

2.7.Взаимосвязь силы мышцы и ее массы………………….. 64

2.8.Кофэциент полезнего действия .(КПД) мышцы………….69

2.9.Физическая работоспособность…………………………...71

2.10. Развитие быстроты………………………………………..74

2.11. Биомеханика упражнений, тренировок

двигательных действий…………………………………………81

2.12. Ходьба в норме…………………………………………......84

2.13. Функциональный анализ ходьбы……………………….86

2.14. Внешние силы и силы реакции опоры…………………95

2.15. Центр тяжести при ходьбы……………………………..100

2.16. Биомеханика бега………………………………………..104

2.17.Длина и частота шага(Г)………………………………..108

2.18. Кинематические факторы бега……………………….112

2.19. Центр тяжести (ЦТ) при беге………………………….117

III.Биомеханика разных видов спорта………………………119

3.1. Гребля………………………………………………………119

3.2. Плавание…………………………………………………..120

3.3. Лыжный спорт…………………………………………….225

3.4. Велосипедный спорт…………………………………….127

3.5. Прыжки…………………………………………………….132

3.6.Толкание ядра…………………………………………….135

3.7.Тяжелая атлетика……………………………………….135

3.8.Энергетика локомоций………………………………….138

Литература…………………………………………………….142

ВВЕДЕНИЕ

Биомеханика — это раздел биофизики, в котором изучаются ме­ханические свойства тканей, органов и систем живого организма и механические явления, сопровождающие процессы жизнедея­тельности. До последнего времени основные исследования в области биомеханики были связаны с изучением движений человека и животных. Однако сфера приложения этой науки прогрессивно расширяется; сейчас она включает в себя также изучение дыхательной системы, системы кро­вообращения, специализированных рецепторов и т. д. Интересные данные получены при изучении эластичного и неэластичного сопро­тивления грудной клетки, движений газов через дыхательные пути. Предпринимаются попытки обобщенного подхода к анализу движе­ния крови с позиций механики сплошных сред, в частности, изучаются упругие колебания сосудистой стенки своих транспортных функций. Полученные знания о деформационных свойствах тканей помогают решению некоторых практических задач, в частно­сти, они используются при создании внутренних протезов (клапаны, искусственное сердце, сосуды и пр.). Особенно плодотворно приме­няется классическая механика твердого тела в изучении движений человека. Часто под биомеханикой понимают именно это ее прило­жение. При изучении движений биомеханика использует данные ан­тропометрии, анатомии, физиологии нервной и мышечной систем. Поэтому часто, в учебных целях в биомеханику ОДА включают его функциональ­ную анатомию, а иногда и физиологию нервно-мышечной системы, называя это объединение кинезиологией.

Настоящее пособие имеет целью осветит биодинамику опорно-двигательного аппарата, двигательных качеств и ставит следующие эадачи: связать в логическую последовательность анатомию, физиологию мышечной системы и факторов физического воспитания, а также анатомический анализ положений и движений.

I. БИОМЕХАНИКА ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ЧЕЛОВЕКА

1.1. Биомеханические цепи

Среди многочисленных физиологических функций организма двигательная функция является единственной, обеспечивающей активное воздействие человека на внешнюю среду, преодоление ее сопротивления, приспособление к условиям внешней среды. Движения человека подчиняются законам механики. С точки зрения механики, человек представляет собой систему подвижно соединенных звеньев, обладающих определенными раз­мерами, массой, моментами инерции и снабженных мышечными двигателями. Анатомическими структурами, образующими эти звенья и со­единения являются кости, сухожилия, мышцы и фасции, фиб­розные и синовиальные соединения костей, а также внутренние органы, кожа и т. д. Количество соединений звеньев и число степеней свободы жи­вого организма определяемое как общее число возможных неза­висимых перемещений частей тела намного превышает то, с чем имеет дело теория механизмов и машин.

Ясно, что нервно-мышечное управление движениями, состоя­щее в ограничении этих степеней свободы, должно сильно отли­чаться от системы управления в технике. Своеобразие процессов управления движениями человека или животного обусловлено так­же особенностями мышечной системы как системы двигателей, преодолевающих избыточные степени свободы. Мышцы разнооб­разны по форме, размерам, особенностям прикрепления, величине максимально развиваемого усилия, не обладают обратным дейст­вием. Количество мышц превышает число звеньев тела. Каждая мышца состоит из большого числа двигательных единиц и каждая единица управляется через собственный мотонейрон. Основной функцией каждой мышцы, состоящей из поперечно­полосатых мышечных волокон, является сократимость.

Начинаются и прикрепляются мышцы чаще всего на костях, значительно реже на хрящах, фасциях, сухожилиях. Концы мыш­цы, как правило, состоят из фиброзных соединительнотканных пучков и лишь иногда бывают мышечными. Если один или оба со­единительнотканных конца мышцы имеют вид тяжа с поперечным сечением в форме овала или круга, говорят о сухожилии, если же конец мышцы представлен в виде фиброзного листка или пластин­ки, его называют сухожильным растяжением, или апоневрозом,

В организме насчитывается около 600 произвольных мышц, раз­личных по форме, строению, развитию и функциям, в связи с чем классификация мышц представляет большие затруд­нения. По форме различают мышцы плоские, длинные, квадрат­ные, трапециевидные, ромбовидные и др.

Большинство длинных мышц имеет брюшко, но есть мышцы дву­брюшные (с сухожильной перемычкой на протяжении), двуглавые, трехглавые и четырехглавые.

Направление мышечных пучков различно. В мышцах, сохранив­ших свое эмбриональное положение, мышечные пучки следуют либо строго продольно, либо косо. В сместившихся мышцах раз­личают направления пучков: поперечное, косое, продольное, од­но- и двуперистое.

Сокращение мышц приводит в движение части скелета — рычаги с точками опоры в области суставов. Второй силой, воз­действующей на эти рычаги, служит сила тяжести или какое-либо другое сопротивление. В теле человека, как и в механике вообще, принято различать рычаги первого и рычаги второго рода.

Если мышцы или отдельные мышечные группы оказывают при сокращении противоположное действие (сгибание, разгибание и т. п.), они носят название антагонистов. Мышцы, выполняю­щие однотипные движения, получили название синергистов. Од­нако работа мышц-антагонистов и синергистов весьма разнообраз­на: мышцы, являющиеся для одного движения синергистами, для другого вида движений того же самого звена могут быть антаго­нистами (например, лучевой и локтевой сгибатели запястья при сгибании кисти являются синергистами, а при отведении и приве­дении — антагонистами).

1.2.Биодинамика мышц

Особенности структуры и биомеханика мышечной ткани

Живой организм — сложная, постоянно изменяющаяся, разви­вающаяся целостная система, находящаяся в постоянной связи с внешней средой и образующая с ней неразрывное единство.

Произвольная мускулатура составляет значительную часть тела человека (у взрослого до 40%) и представлена в виде отдельных мышц, расположенных в определенном порядке и выполняющих определенные движения.

Мышечные ткани характеризуются тем, что элементы их спо­собны к сокращению.

Форма мышц весьма разнообразна. В зависимости от расположения мышц, их формы, направления мышечных воло­кон, отношения к суставам выделяют поверхностные и глубокие, медиальные и латеральные, наружные и внутренние мышцы. Форма мышц связана с их функцией. Различаются мышцы длинные, ши­рокие и короткие; последние встречаются в большом количестве в глубоких слоях спины между отдельными позвонками, а также между ребрами; их размер в длину лишь немногим больше их по­перечного сечения. Широкие мускулы располагаются преимуще­ственно на туловище (особенно они развиты на груди, животе, в поверхностных слоях спины); они имеют вид пластов. Длинных мышц, особенно веретенообразной формы, больше всего на ко­нечностях.