Биомеханика физических упражнений разработана

БИОМЕХАНИКА ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ

БИОМЕХАНИКА ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ – наука, изучающая движения человека при выполнении физич. упражнений. Б. ф. у. представляет собою раздел частной биомеханики. Общая биомеханика исследует общие закономерности движений живых организмов, обладающих твердым скелетом, в том числе движений человека. Разделы частной биомеханики изучают особенности движений, характерных для той или иной области двигательной деятельности (Б. ф. у., труда, протезирования и т. д.). Объект исследования биомеханики – активные движения, а также неподвижные положения тела или его частей, обусловленные функцией двигательного аппарата (см. Двигательный аппарат человека). В мышцах человека химическая энергия превращается в механическую. Цель Б. ф. у. – определить, как используется энергия мышечной работы для выполнения физич. упражнений. Движения человека, с точки зрения механики, имеют очень сложную структуру (см. Структура движений). Она зависит от строения двигательного аппарата и его функциональных особенностей. Все движения человека происходят в соответствии с законами механики, общими для тел мертвой и живой природы. Но прямой перенос законов механики абсолютно твердого тела (не имеющего деформации) на живое тело человека (система подвижных звеньев с огромными деформациями) допустим лишь с большой осторожностью. Правильное применение этих законов для объяснения движений тела человека невозможно без знания анатомо-физиологических (биологических) свойств живого организма. В биомеханике учитывается взаимная связь закономерностей механических, анатомических и физиологических. Поэтому биомеханика изучает движения человека, используя законы механики и биологии, в их взаимной связи, но при ведущей роли последних. Эта связь обусловливает определение понятий и выявление законов, специфических для биомеханики.

Предмет исследования в Б. ф. у. составляет структура движений (особенно спортивных) при выполнении физич. упражнений. В содержание Б. ф. у. входит изучение особенностей формы и характера движений, а также статических положений и влияния на них приложенных сил. При этом изучают также условия, в к-рых выполняются движения, и влияние этих условий на результат движений. Для более глубокого понимания природы движений исследуются не только сами двигательные акты, но и биомеханические особенности строения и функций двигательного аппарата. Такое изучение позволяет определить, “каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести определенное рабочее применение” (акад. А. А. Ухтомский), иначе говоря, решить гл. задачу Б. ф. у.- определить эффективность движений.

Основным методом исследования в биомеханике служит получение характеристик движений (кинематических и динамических) и выявление их взаимных связей. Это дает возможность определить и оценить структуру движений. Исследования проводят в лабораторных условиях, во время тренировок и на соревнов. При этом используют зрительное наблюдение, механические, электрические и фотографические способы регистрации характеристик движений. Для выяснения отдельных сложных вопросов спортивной техники применяется комплексное исследование – с использованием биомеханических, морфологических, физиологических и педагогических методов. В комплексном разностороннем исследовании большое место занимает механика движений. Однако сведение всего богатства и сложности явлений в двигательном акте к механика движений обедняет, чрезмерно упрощает его и дает о нем неверное представление. Разностороннее изучение двигательного акта помогает осуществить более глубокий анализ движений.

Как наука, изучающая функции организма человека, Б. ф. у. представляет собой отрасль физиология развившуюся и обособившуюся в процессе разделения наук. Как и физиология, Б. ф. у. тесно связана с анатомией, в частности с динамической анатомией, к-рая рассматривает движения человека с целью более глубокого выявления связей между функцией и строением органов движения. Выводы, получаемые Б. ф. у., служат научному обоснованию педагогических положений теории физич. воспитания и помогают совершенствовать практику физич. культуры и спорта. Поэтому вся Б. ф. у. имеет педагогическую направленность. Б. ф. уделится на статику физических упражнений (изучение равновесия всего тела и его частей под действием приложенных сил) и динамику физических упражнений (изучение движений частей тела и его перемещения в пространстве во время выполнения физич. упражнений).

Самые ранние исследования движений были тесно связаны с изучением строения тела человека (Аристотель, Гален, Леонардо да Винчи). Первая книга, посвященная биомеханике – “О движениях животных” (автор – врач и математик Д. А. Борелли), вышла в 1679. Ряд попыток изучения движений человека, в частности ходьбы, предпринимали физиологи братья Э. и В. Вебер (1836), Э. Марей и его сотрудники (конец XIX в.), В. Брауне и О. Фишер (1895 – 1904) и др. В. процессе этих исследований совершенствовались методы регистрации движений – от механической записи (пнеймографической методики) до способов световой регистрации (хронофотография, кинематография, циклография и др.).

Однако для развития биомеханики как науки наибольшее значение имели не совершенствование методов и те или иные исследования частных вопросов, а разработка методологических основ изучения движений, исходя из принципа нервизма. В 1877 русский анатом П. Ф. Лесгафт начал читать курс теории телесных движений, в к-ром он впервые дал анатомо-физиологическое обоснование применению физич. упражнений. Чтение этого курса продолжили впоследствии ученики П. Ф. Лесгафта (А. А. Красуская, Е. А. Котикова). В 1931 он был переименован в курс Б. ф. у. В 1899 основоположник отечественной физиологии И. М. Сеченов читал в Московском университете курс физиологии рабочих движений человека, в к-ром впервые органически объединил вопросы механики, анатомии и физиологии движений. Б. ф. у. получила более широкое развитие лишь в годы Советской власти, когда в Ленинграде (учебном и научно-исследовательском институтах физич. культуры), а позднее и в Москве (в ЦНИИФК) были созданы специальные лаборатории по Б. ф. В ряде зарубежных стран курс изучения движений в спорте преподается под разными названиями: анализ движений (Франция), кинезиология (США) и др.

В анализе движений многие авторы (Г. Скотт, К. Веллс, Л. Морхауз, Д. Купер и др.) допускают значительные механистические упрощения, недооценивают сложности двигательных актов, вместо глубокого изучения процессов движения, ограничиваются разбором работы мышц.

В результате многочисленных биомеханических исследований спортивной техники было издано в СССР учебное пособие “Биомеханика физических упражнений” под ред. Е. А. Котиковой (1939). В учебниках по теории и методике спортивных дисциплин (легкая атлетика, гимнастика, лыжный спорт и др.) стали появляться главы, посвященные биомеханическому анализу спортивной техники. Б. ф. у. продолжала формироваться как учебный предмет не только в ленинградском, но и в московском, харьковском, тбилисском, минском и др. институтах физич. культуры. Расширились методы исследований за счет использования системы аппаратов В. М. Абалакова, привлечения методов электрозаписи. Биомеханические исследования стали применяться не только для анализа спортивной техники, но и для обоснования методики обучения технике и совершенствования в ней. Этим было положено начало изучению общих биомеханических закономерностей двигательных актов, исследованию структуры отдельных групп физич. упражнений (стартовые движения, вращения, движения вне опоры и др.), выявлению динамики формирования двигательных навыков, исследованию факторов высокой эффективности спортивной техники, возрастных особенностей моторики, связи совершенствования техники с физич. развитием и др. проблем.

Разработка названных вопросов способствует развитию теории и методики спортивной тренировки, решению многих вопросов теории и практики применения физич. упражнений.

Литература: Сеченов И. М. Очерк рабочих движений человека. 1901. Лесгафт П. Ф. Основы теоретической анатомии, т. I и II. 1905 – 1906. Лесгафт П. Ф. Руководство по физическому образованию детей школьного возраста. 1955. Попова Т. М. и Могилянская З. В. Техника изучения движений. Л. М., 1934. Конради Г. П., Слоним А. Д., Фарфель B. C. физиология труда. М., 1935. Биомеханика физических упражнений, учебное пособие под ред. Е. А. Котиковой. М., 1939. Ухтомский А. А. Биомеханика, собр. соч., т. III, гл VII. Л., 1951. Николаев Л. П. Биомеханические основы протезирования. И., 1954. Иваницкий М. Ф. Анатомия человека, т. I. M., 1956. Виноградов М. И. Физиология трудовых процессов. Л., 1958. Донской Д. Д. Биомеханика физических упражнений. М., 1960.

  1. Энциклопедический словарь по физической культуре и спорту. Том 1. Гл. ред.- Г. И. Кукушкин. М., ‘Физкультура и спорт’, 1961. 368 с.

Источник

Биомеханика физических упражнений

В процессе жизни человек непрерывно взаимодействует с окружающей средой. Наиболее активная роль в этом взаимо­действии принадлежит двигательной деятельности человека, включающей как ориентировку в пространстве и во времени, так и непосредственно само движение. Сведения о природе и закономерностях движений постоянно расширяются. Этому во многом способствуют экспериментальные наблюдения и изме­рения, на основе которых разрабатываются теоретические по­ложения, углубляющие наши знания. Реальный прогресс тех­нической подготовки спортсменов, применение новых способов выполнения упражнений во многом обусловлены практикой. Анализ ее достижений, обоснование технического совершенства на точном языке науки для широкого использования в спортив­ной педагогике является актуальной задачей биомеханики как науки, изучающей механические явления в живых системах, к которым относятся и движения человека.

Читайте также:  Упражнения для правильного дыхания диафрагмой

Одна из основных задач биомеханики – совершенствова­ние движений спортсмена, спортивной техники. Цель биоме­ханики – объединить механические и биологические знания о движениях человека для установления основных закономер­ностей формирования и развития двигательной деятельнос­ти. В движениях человека биомеханика изучает особенности перемещения в пространстве и во времени, особенности со­хранения положений тела при двигательных действиях, а так­же механические и биологические причины возникновения движений, способы и особенности выполнения движений в различных условиях и их эффективность. Биомеханика по­зволяет понять общие закономерности построения и управле­ния движениями, выявить причины двигательных ошибок и отыскать пути их устранения, конструировать технику спортивных движений.

Цель преподавания биомеханики как учебной дисципли­ны – подготовить будущих преподавателей физической куль­туры к эффективному использованию закономерностей и ме­тодов биомеханики в своей профессиональной деятельности.

Вооружение студентов системно-структурным подходом изучения движений человека и теорией структурности дви­жений позволит им всесторонне оценивать и видеть двига­тельные действия, как многоструктурные системы; выделять в движениях и правильно объяснять ученикам главные и

второстепенные элементы и системообразующие связи; раци­онально использовать знания по физике, анатомии, физиоло­гии и математике для биомеханического обоснования моти­вов деятельности, которые стимулируют у занимающихся ин­теллектуальную и двигательную активность на уроках физической культуры и в режиме дня.

Таким образом, являясь важным элементом педагогики физического воспитания, знания по биомеханике способству­ют становлению грамотного специалиста в области физиче­ской культуры и спорта.

Источник

ВВЕДЕНИЕ В БИОМЕХАНИКУ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ

1 . Предмет, задачи, содержание биомеханики

Движение лежит в основе жизнедеятельности человека. Разнообразные химические и физические процессы в клетках тела, работа сердца и течение крови, дыхание, пищеварение и выделение; перемещение тела в пространстве и частей тела относительно друг друга; сложнейшая нервная деятельность, являющаяся физиологическим механизмом психики, воспри­ятие и анализ внешнего и внутреннего мира – все это различ­ные формы движения материи.

Основным условием жизни вообще является взаимодей­ствие живого организма с окружающей средой. В этом взаи­модействии существенную роль играет двигательная деятель­ность. Только передвигаясь, животное может находить себе пишу, защищать свою жизнь, производить потомство и обес­печивать его существование. Только при помощи разнообраз­ных и сложных движений человек совершает трудовую дея­тельность, общается с другими людьми, говорит, пишет и пр. Определенным образом организованная двигательная дея­тельность является основой физического воспитания и основ­ным содержанием спорта.

Наиболее элементарной формой движения материи явля­ется механическое движение, т.е. перемещение тела в про­странстве. Закономерности механического движения изуча­ются механикой. Предметом механики как науки является изучение изменений пространственного расположения тел и тех причин, или сил, которые вызывают эти изменения.

Вскрывая и описывая условия, необходимые для осуще­ствления того или иного механического движения, механика является важной теоретической основой техники, в особенно­сти техники построения разнообразных механизмов. Меха­ническая точка зрения может быть использована и при изу­чении механических движений человека.

Двигательная деятельность человека практически осуще­ствляется при участии всех органов тела. Однако непосред­ственным исполнителем функции движения является двига­тельный аппарат, состоящий из костей, скелета, связок и мышц с их иннервацией и кровеносными сосудами. С механической точки зрения, двигательный аппарат совмещает в себе ра­бочую машину и машину-двигатель.

Устройство двигательного аппарата является предметом изучения анатомии. Изучение двигательного аппарата как машины-двигателя производится, главным образом, биохимией и физиологией. Изучение его как рабочей машины является задачей особой научной дисциплины – биомеханики.

Биомеханика – наука о законах механического движе­ния в живых системах. Она изучает движения с точки зре­ния законов механики, свойственных всем без исключения механическим движениям материальных тел. Специальных законов механики, особых для живых систем не существует.

Однако сложность движения и функций, живого организма требует тщательного учета анатомо-физиологических особенно­стей. Иначе нельзя правильно использовать законы механики в изучении сложных движений организмов. Нередко то, что вы­годно с точки зрения законов механики, нецелесообразно, если учесть особенности строения и функций живого организма.

Так, с точки зрения законов механики, для большей устой­чивости тела выгодно придать его центру тяжести более низкое положение. Но горнолыжник не станет применять на неровном склоне низкую стойку, т.к. она затрудняет амортизирующую работу уже растянутых мышц. Таким образом, законы механи­ки хотя и занимают главное место в биомеханике, но не могут использоваться без знания строения и функций организма.

Как самостоятельная научная дисциплина биомеханика физических упражнений должна обогащать теорию физиче­ского воспитания, исследуя одну из сторон физических уп­ражнений – технику. Вместе с тем, биомеханика физических упражнений непосредственно служит и практике физическо­го воспитания. Сюда относится, например, следующее:

1) оценка физических упражнений с точки зрения их эф­фективности в решении определенных задач физического вос­питания (ФВ) ;

2) изучение техники ФУ как предмета обучения с выявле­нием главного и ведущего в движениях, обеспечивающего высокий результат;

3) оценка качества выполнения ФУ, выявление ошибок, их причин, последствий и путей для устранения;

4) совершенствование спортивной техники с обобщением передового опыта и ее теоретическое обоснование;

5) изучение особенностей лучших образцов спортивной техники как общих для всех, так и тех, которые зависят от индивидуальных особенностей физического развития;

6) изучение функциональных показателей физического развития с целью уточнения путей повышения функциональ­ных возможностей организма спортсмена.

Как учебный предмет биомеханика содержит главные поло­жения учения о движениях, обобщенный и систематизированный опыт изучения общих объективных закономерностей. Овладение курсом биомеханики должно вооружить будущего педагога, тре­нера основами знаний о движениях человека, помочь им повы­сить теоретический уровень практической деятельности.

Предмет любой науки, в том числе и биомеханики, опре­деляется специфическим объектом познания – кругом яв­лений и процессов, закономерностей, которые изучает та или иная наука. В этом объекте каждая из них имеет свою об­ласть изучения.

Иными словами, объект познания – это то, что конкретно изучает наука; область изучения в каких пределах, границах.

Объект познания биомеханики – двигательные дей­ствия человека как системы взаимно связанных актив­ных движений и положений его тела .

Биомеханика возникла и развивается как наука о движе­ниях животных организмов, в частности человека.

У животных организмов движутся не только части тела -органы опоры и движения. Смещаются внутренние органы, жидкости в сосудах, воздух в дыхательной системе и т.п. Эти механические процессы в биомеханике еще почти не исследо­ваны. Поэтому объектом познания в ней принято считать только движения тела.

В норме человек производит не просто движения, а всегда действия (Н.А.Бернштейн); они ведут к известной цели, имеют определенный смысл. Поэтому человек выполняет их ак­тивно, целенаправленно, управляя ими, причем все движения тесно взаимосвязаны – объединены в системы.

Следует отметить, что двигательные действия человека существенно отличаются от движений животных. В первую очередь речь идет об осознанной целенаправленности движе­ний человека, о понимании их смысла, возможности контро­лировать их и планомерно совершенствовать. Поэтому сход­ство между движениями животных и человека завершается на чисто биологическом уровне.

В действиях человека движения выполняются обычно не все время и не всегда во всех суставах. Части его тела иногда сохраняют свое относительное положение почти неизменным. В активном сохранении положения, как и в активных движе­ниях, участвуют мышцы. Следовательно, человек совершает двигательные действия посредством активных движений и сохраняя при необходимости взаимное расположение тел или иных звеньев тела.

Системы активных движений, а также сохранение поло­жений тела при двигательных действиях изучаются в настоя­щем курсе биомеханики.

Область изучения биомеханики – механические и био­логические причины возникновения движений, особеннос­ти их выполнения в различных условиях.

Движения частей тела человека представляют собою пе­ремещения в пространстве и времени, которые выполняются во многих суставах одновременно и последовательно. Движе­ния в суставах по своей форме и характеру очень разнообраз­ны, они зависят от действия множества приложенных сил. Все движения закономерно объединены в целостные органи­зованные действия, которыми человек управляет при помо­щи мышц. Учитывая сложность движений человека, в биоме­ханике исследуют и механическую, и биологическую их сто­роны, причем обязательно в тесной взаимосвязи.

Поскольку человек выполняет всегда осмысленные дей­ствия, его интересует, как можно достичь цели, насколько хо­рошо и легко это получается в данных условиях. Чтобы ре­зультат был лучше и достичь его было легче, человек созна­тельно учитывает и использует условия, в которых надо действовать. Кроме того, учится более совершенно выполнять движения. Биомеханика человека учитывает эти его способ­ности, чем существенно отличается от биомеханики животных. Таким образом, биомеханика человека изучает также, какой способ и какие условия выполнения действий лучше и как овладеть ими.

Читайте также:  Упражнение цигун поднятие луны

В биомеханике область изучения определяется ее задача­ми. Общая задача охватывает всю область знания в целом; частные задачи важны при изучении конкретных вопросов движений.

Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения постав­ленной цели.

Всякое изучение движений в конечном счете направлено на то, чтобы помочь лучше выполнять их. Прежде, чем при­ступить к разработке лучших способов действий, необходимо оценить уже существующие. Отсюда вытекает общая задача биомеханики, сводящаяся к оценке эффективности способов выполнения изучаемого движения. При таком подходе сопо­ставляют то, что есть в движениях с тем, что требуется.

Биомеханика исследует, каким образом полученная ме­ханическая энергия движения и напряжения может приобре­сти рабочее применение (А.А.Ухтомский). Рабочий эффект измеряется тем, как используется затраченная энергия. Для этого определяют, какие силы совершают полезную работу, каковы они по происхождению, когда и где приложены. То же самое должно быть известно о силах, которые производят вредную работу, снижающую эффективность полезных сил. Такое изучение дает возможность сделать выводы о том, как повысить эффективность действия. Это общая задача. По ходу ее решения возникают многие частные задачи, не только пре­дусматривающие непосредственную оценку эффективности, но и вытекающие из общей задачи и ей подчиненные.

Частные задачи биомеханики состоят в изучении и объяснении: а) самих движений человека в той или иной об­ласти его двигательной деятельности; б) движений физиче­ских объектов, перемещаемых человеком, в) результатов ре­шения двигательной задачи; г) условий , в которых они осу­ществляются; д) развития движений человека (с учетом названных сторон) в результате обучения и тренировки.

1. На основе кинематики описывают движения (простран­ственную форму и характер движений), изучая динамику дви­жений, влияние сил на их изменение, дают объяснение, нахо­дят причины особенностей движения.

2. Таким же образом описывают и объясняют движения снарядов, зависящие от движений человека.

3. Необходимо сопоставлять разные варианты исполне­ния, сложившиеся в практике, разную степень совершенства, зависящую от квалификации исполнения и др.

4. Движения часто исполняются в переменных условиях, характер изменения последних также влияет на движения. Учитывая условия внешние (все факторы внешнего окруже­ния) и внутренние (уровень подготовленности, возрастные осо­бенности и др.) , с одной стороны выявляют, какие условия благоприятствуют эффективности, иначе говоря, какие нужно создавать условия. С другой стороны, определяют, как лучше приспособиться к заданным условиям, как их использовать.

5. На основе описания и объяснения движений необходи­мо указать путь их совершенствования: не только изучать действительность, но и преобразовывать ее.

Содержание науки составляет совокупность накоплен­ных знаний, складывающихся в определенную систему – тео­рию науки, а также пути получения этих знаний – метод науки. И теория и метод выражаются в понятиях и законах науки, характерных для нее, раскрывающих ее содержание.

В основе современного понимания двигательных дей­ствий заложен системно-структурный подход, который позволяет рассматривать тело человека как движущую­ся систему, а сами процессы движения – как развивающие­ся системы движений.

Теория биомеханики в настоящее время охватывает три большие проблемы.

Особенности строения и свойства животных организмов оказывают существенное влияние на закономерности их дви­жений. Исходя из этого, тело человека рассматривается как биомеханическая система. С давних пор органы опоры и дви­жения сравнивают с рычагами. Ранее указывали лишь на то, что, изучая движения таких рычагов, надо учитывать анатомо-физиологические особенности тела человека. Следующим этапом в понимании природы движений было признание спе­цифики биомеханических систем, отличных в принципе от твердых тел или систем твердых тел. Эта специфика застав­ляет изучать такие свойства биомеханических систем, кото­рых нет в искусственных конструкциях, машинах, создавае­мых человеком. Поэтому в теории биомеханики возникла про­блема изучения строения и свойства биомеханических систем, а также их развития.

Для решения общей задачи биомеханики необходимо изучение специфических особенностей самих процессов

достижения живого организма и условий, обеспечивающих эф­фективность приложения сил. Для движений животных харак­терно сочетание множества движений в суставах в единое целое -систему движений. С этим связано возникновение в теории био­механики проблемы изучения эффективности двигательных дей­ствий, как систем движений, их особенностей и развития.

Чрезвычайно важно изучение изменения движений в про­цессе овладения двигательными действиями как системами движений (двигательными актами, приемами выполнения дей­ствий) . С этим связана проблема изучения закономерностей формирования и совершенствования движений.

Метод биомеханики – системный анализ и синтез дви­жений на основе количественных характеристик, в час­тности кибернетическое моделирование движений.

Биомеханика, как наука экспериментальная, эмпириче­ская, опирается на опытное изучение движений. При помощи приборов регистрируются количественные характеристики, например траектории скорости, ускорения и др., позволяю­щие различать движения, сравнивать их между собой. Рас­сматривая характеристики, мысленно расчленяют систему движений на составные части – устанавливают ее состав. В этом проявляется системный анализ.

Система движений как целое – не просто сумма ее состав­ляющих частей. Части системы объединены многочисленны­ми взаимосвязями, придающими ей новые, не содержащиеся в ее частях качества (системные свойства) . Необходимо мыс­ленно представлять это объединение, устанавливать способ взаимосвязи частей в системе – ее структуру. В этом прояв­ляется системный синтез.

Системный анализ и системный синтез неразрывно свя­заны друг с другом, они взаимно дополняются в системно-струк­турном исследовании.

При изучении движений в процессе развития системного анализа и синтеза в последние годы все шире применяется метод кибернетического моделирования – построение управ­ляемых моделей (электронных, математических, физических и др.) движений и моделей тела человека.

2 . Развитие биомеханики как науки

К предпосылкам возникновения биомеханики как само­стоятельной науки относится накопление знаний в областифизических и биологических наук, а также развитие техники, что позволяет разрабатывать различные методики изучения движений и по-новому понимать их построение.

В Древней Греции во времена Аристотеля (384—322 г. до н.э.) физикой называли вообще все первоначальные зна­ния о природе. Аристотель первый ввел термин “механика”, описал рычаг и другие простейшие машины, пытался путем рассуждении найти причины движений. Некоторые его пред­ставления (например, о зависимости скорости падения в пус­тоте только от веса тел, о необходимости постоянной силы для поддержания постоянной скорости) , не подтвержденные опытом, были впоследствии опровергнуты. Намного долговеч­нее оказались работы Архимеда (287—212 г. до н.э.) , кото­рый заложил основы статики и гидродинамики как точных наук. Они сохранили свое значение до нашего времени.

Развитию механики после долгого застоя наук в средние века способствовали исследования Леонардо да Винчи (1452-1519 г.) по теории механизмов, трению и другим вопросам. Примечательно, что этот великий художник, математик, меха­ник и инженер впервые высказал важнейшую для будущей биомеханики мысль: “Наука механика потому столь благо­родна и полезна более всех прочих наук, что, как оказывается, все живые тела, имеющие способность к движению, действуют по ее законам”.

Общеизвестно, что важнейший раздел механики – динами­ка – был создан трудами гениальных ученых Галилео Галилея (1564-1642 г.) и Исаака Ньютона (1643-1727 г.) . Основные законы классической механики описывают движение матери­альной точки и абстрактного абсолютно твердого тела.

Из классической механики выделились и развиваются как самостоятельные науки гидро- и аэромеханика, изучающие механику деформируемого тела. Для решения задач биомеха­ники, связанных с деформациями, большой интерес представ­ляют сопротивление материалов и, особенно, реология (теория упругости, пластичности и ползучести) .

Из кинематики, сложившейся как отдельный раздел ме­ханики лишь в начале XIX в., выделилась также важная для биомеханики область науки – теория механизмов и машин.

Познания людей о строении тела начали накапливаться с древнейших времен. К концу XVIII в. анатомия уже была сложившейся областью научного знания. От нее стали отде­ляться другие отрасли биологических наук, в частности физиология. Началом создания физиологии по праву считают рабо­ты в области кровообращения Вильяма Гарвея (1578—1657 г.), формирование понятия о рефлексе Рене Декарта (1596—1650 г.) и исследования Джовани Борелли (1608—1679 г.) по механи­ке движений живых организмов. Исследования Д. Борелли по­ложили начало развитию биомеханики как отрасли науки.

При изучении строения и формы тела, а также их разви­тия, естественно, возникали вопросы об отправлении, функции органов и тканей. По мере углубления анатомических знаний все более развивался функциональный подход к изучению морфологии человека. Он проявился особенно отчетливо в разработке функциональной анатомии органов движения, ока­завшей большое влияние на становление биомеханики.

Читайте также:  Комплекс упражнений для роста тела

Расцвет физиологии и медицины в XIX в. был тесно свя­зан с развитием идеи нервизма – направления научной мыс­ли, признающего ведущую роль нервной системы в управле­нии жизнедеятельностью высших организмов. Принцип не­рвизма был одним из главных, когда закладывались основы теории биомеханики.

Начало развитию биомеханики физических упражнений положил П.Ф.Лесгафт, разрабатывавший курс теории теле­сных движений. Он начал читать его в 1877 г. на курсах по физическому воспитанию. Этот курс продолжали читать и совершенствовать его ученики. В институте физического об­разования им. П.Ф. Лесгафта, созданном после Октябрьской революции, этот курс входил в предмет “Физическое образова­ние”, а в 1927 г. был выделен в самостоятельный – под назва­нием “Теория движений”, в 1931 г. переименован в курс “Био­механика физических упражнений”.

С 30-х г. в институтах физической культуры в Москве (Н.А.Бернштейн), Ленинграде (Е.А.Котикова, Ё.Г.Котельникова), Тбилиси (Л.В.Чхаидзе), Харькове (Д.Д.Донской) и др. развер­нулась научная и учебная работа по биомеханике спорта.

С 1958 г. биомеханика включена в учебный план всех институтов физической культуры, после чего начали созда­ваться кафедры биомеханики. На кафедрах спортивных дис­циплин институтов физической культуры широко ведутся биомеханические исследования спортивной техники. Биоме­ханические методы успешно применяются научными работ­никами, тренерами для исследования качества техники и кон­троля над ее совершенствованием.

В ряде зарубежных стран преподавание этой учебной дис­циплины для специалистов физического воспитания ведется под названием “Кинезиология”, “Анализ движений” и др. В составе научного комитета по физическому воспитанию и спорту при ЮНЕСКО создана рабочая группа по биомехани­ке. Проводятся международные совещания и симпозиумы по биомеханике.

Биомеханика физических упражнений способствует тео­ретическому обоснованию ряда вопросов физического воспи­тания . Биомеханика спорта составляет одну из основ теории спортивной техники. Она помогает обоснованию наиболее ра­циональной техники, путей овладения ею и технического со­вершенствования спортсменов.

С применением каждой новой методики, с накоплением фактических данных, с развитием смежных областей знания (механики, анатомии, физиологии, кибернетики) менялись кри­терии оценки получаемых результатов, появлялись умозак­лючения, выводы, постепенно складывающиеся в новое пони­мание явлений и процессов. Теория биомеханики как обоб­щение экспериментальных данных в свете определенных идей развивалась по нескольким направлениям.

Механическое направление . Механический подход к изу­чению движений человека позволяет определить количествен­ную меру двигательных процессов, объяснить физическую сущ­ность механических явлений, раскрывает огромную сложность строения тела человека и его движений с точки зрения физики.

Хронологически первым было механическое направле­ние в развитии биомеханики. Первую книгу по биомеханике “О движениях животных” (1679 г.) написал ученик Галилея, итальянский врач и математик Джовани Борелли. Исследо­вание действия и противодействия, определение центра тяже­сти тела человека, классификация локомоторных движений по источнику сил проводились с позиций механики. Физиоло­ги братья Вебер (1836 г.) изучали ходьбу человека тоже с позиций механики, сравнивая движения шагания с качания­ми маятников (их гипотезы в последующем во многом не подтвердились).

Изучению механических характеристик движений были посвящены исследования В.Брауне, О.Фишера, Г.Хохмута, А.Новака и др.

Применение законов механики в биомеханике совершен­но необходимо, но оно недостаточно. Как биомеханическая система тело человека существенно отличается от абсолютно твердого тела или материальной точки, которые рассматриваются в классической механике. Внутренние силы, которые при решении задач в механике твердого тела стараются ис­ключить, имеют определяющее значение для движений чело­века. Безразличие к источнику силы в механике сменяется крайним интересом к этому вопросу в биомеханике.

Наряду с механическими причинами особой сложности движений животных существуют немеханические причины, которые играют еще большую роль. Именно эти причины представители данного направления обычно не рассматрива­ют . Чисто механический подход создает почву для неоправ­данных упрощений, что часто приводит к неправильным вы­водам. Кроме того, появляется опасность недооценки каче­ственной специфики физики живого. Возникают механистические тенденции объяснения качественно более высоких явлений простейшими механическими факторами.

Функционально-анатомическое направление. Функци­онально-анатомический подход характеризуется преимуще­ственно описательным анализом движений в суставах, оп­ределением участия мышц при сохранении положений тела и в его движениях.

Изучая форму и строение органов опоры, а также движе­ния человека в тесной связи с их функцией, анатомы исследо­вали преимущественно двигательный аппарат. Аналитиче­ское изучение тела человека преобладало в работах О.Фишера, Р. Фикка, Г. Брауса, С. Моллье и других зарубежных анатомов.

Вместе с тем расширялось изучение функций двигатель­ного аппарата как целого. Один из основателей функциональ­ной анатомии П.Ф.Лесгафт рассматривал все системы и орга­ны прежде всего во взаимодействии, как части единого целос­тного живого организма. Высоко оценивая возможности формообразующего влияния функций, П.Ф.Лесгафт одним из первых начал разрабатывать научные основы физического образования детей и молодежи. Функционально-анатоми­ческое направление развивалось учениками П.Ф.Лесгафта и продолжателями его учения А.А.Красуской, Е.А.Котико­вой, Е.Г.Котельниковой и др. Большой вклад в учение о движениях внес М.Ф.Иваницкий, разрабатывавший раздел курса анатомии – двигательный аппарат как целое (дина­мическая анатомия) . Во многих странах наука о движени­ях – кинезиология – представляет собою в настоящее вре­мя своеобразное сочетание механического и функциональ­но-анатомического направлений. Для анатомического направления в целом характерен описательный подход – преимущественно качественные ха­рактеристики при незначительном применении количествен­ной меры. Однако сейчас широко применяются регистрация электрической активности мышц (электромиография) , даю­щая ценный вклад в определение времени и степени участия мышц в движениях, согласования активности отдельных и групп мышц.

Новое направление в функциональной анатомии – спортив­ная морфология (А.А.Гладышева) – способствует познанию специфических особенностей опорно-двигательного аппарата человека в связи с занятиями спортом. Конкретизация зна­ний о морфологических основах биомеханических систем обеспечивает более глубокое и правильное определение физи­ческой и технической подготовки в физическом воспитании, в частности в спорте.

Физиологическое направление. Физиологическое направ­ление в биомеханике утвердило представление о рефлектор­ной природе движений, кольцевом характере управления дви­жениями и об обусловленной этим чрезвычайной сложности движений человека.

На развитие биомеханики оказали существенное влияние физиология нервно-мышечного аппарата, учение о высшей нервной деятельности и нейрофизиология. Признание реф­лекторной природы двигательных действий и механизмов не­рвной регуляции при взаимодействии организма и среды в работах И.М.Сеченова, И.П.Павлова, Н.Е.Введенского, А.А.Ух­томского, П.К.Анохина, Н.А.Бернштейна и других ученых со­ставляет физиологическую основу изучения движений чело­века. Результаты многочисленных, проведенных за последние десятилетия во многих странах мира исследований механиз­мов центральной нервной системы и нервно-мышечного ап­парата позволяют наиболее полно представить высокую слож­ность управления движениями.

Исследования Н.А.Бернштейна, ставшие уже классиче­скими, дали результаты, которые привели его в свое время к новой системе взглядов на движения и управление ими. Раз­вивая идеи И.М.Сеченова о рефлекторной природе управле­ния движениями путем использования чувствительных сиг­налов, Н.А.Бернштейн выдвинул положение о кольцевом ха­рактере процессов управления. Его гипотеза об уровневом построении движений сыграла важную роль в дальнейшей разработке физиологического направления в биомеханике. Глубокое изучение действительных явлений в самом опорно-двигательном аппарате вызвало особое внимание к управле­нию движениями. Выявленные особенности управления дви­жениями показали, насколько были неверны прежние упро­щенные объяснения механизма движений.

Системно-структурный подход. Системно-структур­ный подход в биомеханике характеризуется изучением со­става и структуры систем как в двигательном аппарате, так и в его функциях. Этот подход в известной мере объеди­няет механическое, функционально-анатомическое и физио­логическое направления в развитии теории биомеханики.

По современным представлениям, опорно-двигательный аппарат рассматривается как сложная биомеханическая сис­тема; движения человека также изучаются как сложная це­лостная система.

Понятие о системе, в которой множество элементов (ее состав) закономерно объединено взаимными связями, взаимо­зависимостью (ее структура), характерно для современного научного представления о мире. Системно-структурный под­ход требует изучения системы как единого целого, потому что ее свойства не сводятся к свойствам отдельных элементов. Важно изучать не только состав, но и структуру системы, рас­сматривать во взаимосвязи строение и функцию.

Идеи о системности внес в изучение двигательной деятельно­сти также Н.А.Бернштейн. Кибернетический, по сути дела, под­ход к движениям был им осуществлен более чем за 10 лет до оформления кибернетики как самостоятельной науки.

Современный системно-структурный подход не только не отрицает значения в биомеханике всех направлений, а как бы объединяет их; при этом каждое направление сохраняет в биомеханике свое значение.

1. Что изучает биомеханика?

2. Каковы задачи биомеханики?

3. Раскройте понятия “теория” и “метод” биомеханики спорта.

4. Каковы основные направления в развитии биомеханики?

5. Расскажите о создании биомеханики физических уп­ражнений и о современном развитии биомеханики спорта.

6. Каково практическое значение биомеханики спорта?

Источник

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector