Биомеханические аспекты двигательных реакций

Различают простые и сложные двигательные реакции. Про­стая реакция — это ответ заранее известным движением на заранее известный (внезапно появляющийся) сигнал. Примером может быть скоростная стрельба из пистолета по силуэтам, старт в беге и т. п. Все остальные типы реакций — когда заранее не

известно, что именно надо делать в ответ на сигнал и каким будет этот сигнал, — называются сложными. В двигательных реакциях различают:

а) сенсорную фазу — от момента появления сигнала до первых признаков мышечной активности (обычно они регистрируются по ЭМГ, т. е. по появлению электрической активности в соответству­ющих мышечных группах);

б)премоторную фазу (электромеханический интервал — ЭМИ) — от появления электрической активности мышц до начала движения. Этот компонент наиболее стабилен и составляет 25—60 мс;

в) моторную фазу — от начала движения до его завершения (например, до удара по мячу).

Сенсорный и премоторный компоненты образуют латентное время реагирования.

С ростом спортивного мастерства длительность как сенсорного, так и моторного компонента в сложных реакциях сокращается. Однако в первую очередь сокращается сенсорная фаза (спортсмену нужно меньше времени для принятия решения), что позволяет более точно, спокойно и уверенно выполнить само движение. Вместе с тем, как бы она ни сокращалась, нужно иметь возможность наблюдать объект реакции (мяч, противника и т. п.) достаточное время. Когда движу­щийся объект попадает в поле зрения, глаза начинают двигаться, как бы сопровождая его. Это движение глаз происходит автоматически и не может быть произвольно заторможено или ускорено (правда, на спортсменах высокого класса такие исследования пока не проводились:

быть может, они и умеют это делать). Приблизительно через 120 мс после начала прослежива­ющего движения глаз происхо­дит опережающий поворот голо­вы примерно в то место прос­транства, куда передвигается объект и где он может быть «пе­рехвачен». Поворот головы про­исходит также автоматически (даже у людей, плохо умеющих ловить мяч), но при желании может быть заторможен. Если поворот головы не успевает про­изойти и вообще если время наблюдения за движущимся объектом мало, успешность ре­акции уменьшается (рис. 53).

Большое значение в сложных реакциях приобретает умение предугадывать действия против­ника (например, направление ,и характер удара или броска мяча или шайбы); Подобное умение на­зывают антиципацией, а соответ­ствующие реакции — антици­пирующими.

Что касается моторной фазы реакции, то продолжительность ее при разных вариантах техни­ческих действий различна. Нап­ример, для того чтобы поймать' мяч, требуется больше времени, чем для того, чтобы его отбить. У вратарей-гандболистов ско­рости движений при защите разных углов ворот различны; различны поэтому и расстояния, с которых они могут успешно отражать броски в разные секторы ворот (табл. 6, Во А. Голуху, переработано). Расстояния, с которых мяч уже не может быть пойман или отражен без антиципации, иногда называют «мертвой зоной».

Аналогичные закономерности существуют и в других спортивных играх.

Метод биомеханики спорта — это основной способ исследования, путь познания закономерностей явлений. Теория биомеханики дает обоснование ее методу. Метод же определяет возможности получения новых данных, раскрытия новых закономерностей.

Метод биомеханики в наиболее общем виде имеет в своей основе системный анализ и системный синтез действий с использованием количественных характеристик, в частности моделирование движений.

Принципиальный путь познания — «соединение анализа и синте­за — разборка отдельных частей и совокупность, суммирование этих частей вместе» В изучении движений специфика метода заключается

в определении конкретных способов системного анализа действий и их синтеза. Выявление состава элементов системы движений — этап познания целостности двигательного действия. Биомеханика, как наука экспериментальная, опирается на опытное изучение движений. При помощи приборов регистрируются количественные особенности (ха­рактеристики) движений, например траектории скорости, ускорения, позволяющие различать движения, сравнивать их между собой. Рас­сматривая характеристики, мысленно расчленяют по определенным правилам систему движений на составные части; таким образом устанавливают ее состав. В этом заключается системный ана­лиз дейст в и й.

Система движений как целое не просто сумма частей ее состав­ляющих. Части системы объединены многочисленными взаимосвязя­ми, придающими ей новые, не свойственные ее частям качества (си­стемные свойства). Способ взаимосвязи частей в системе, закономер­ности их взаимодействия представляют ее структуру. Изучая изме­нения количественных характеристик, выявляют, как элементы влияют друг на друга, определяют причины целостности системы. В этом проявляется системный синтез действий.

Количественные характеристики движения позволяют на высшем уровне системного анализа строить модели системы движений (фи­зические, математические). Используя вычислительную технику, на­чинают изучать процессы управления движениями, искать оптималь­ные варианты действий. Синтез систем движений проводится как теоретически (моделирование), так и практически, при реальном по­строении систем движений — овладении спортивной техникой. Систем­ный анализ и системный синтез действий неразрывно связаны друг с другом, дополняют друг друга в системно-структурном исследовании.

Наиболее широко в современных биомеханических исследованиях применяют функциональный метод. С его помощью изучают функциональную зависимость между свойствами и состояниями яв­лений; их характеризуют определенные параметры, конкретные ус­ловия, количественно определенный закон. При этом не ставится задача изучения внутренней структуры явления, исследуется только его функция. Не следует противопоставлять методы системно-структур­ный и функциональный. По сути дела, логически сначала рассмат­ривают функцию всей системы в целом, не вникая еще в ее построение. Далее изучаются ее внутренние механизмы. Но на каком-то этапе более глубинные особенности вновь оказываются еще не познанными и рассматривается только функция. Выбор подхода и метода опре­деляется в зависимости от постановки и условий задачи исследования.

Следует отличать метод биомеханики как общий принципиальный путь познания сложных систем движений от частных методик био­механического исследования (методик регистрации характеристик и обработки полученных данных). Далеко не каждое биомеханическое исследование использует полностью метод биомеханики. Более того, большая часть исследований направлена пока еще на изучение частных механизмов или общих показателей двигательных актов. Очень важна

также разработка новых совершенных методик исследования. Однако для практики спорта особенно необходимы целостные модели спор­тивной техники как предмета обучения и совершенствования техни­ческого мастерства. Для решения этой задачи применяется в наиболее полном виде исследование систем движений, раскрытие их внутренней структурной организации.

Закономерности, устанавливаемые при изучении движений, имеют преимущественно статистический (вероятностный) характер. Он обус­ловлен зависимостью следствий от многих, неопределяемых полностью причин 1 . Такие закономерности свойственны, в частности, живым ор­ганизмам

Временные характеристики раскрывают движение во времени: когда оно началось и закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выполнялось движение (темп), как они были построены во времени (ритм). Вместе с пространственно-временными характеристиками они определяют ха­рактер движений человека.

Определяя, где была точка в пространстве, необходимо определить, когда она там была.

Момент времени

Момент времени — это временная мера положения точки тела и системы. Момент времени ( t ) определяют промежутком времени до него от начала отсчета: [ t ] = Т.

Момент времени определяют не только для начала и окончания движения, но и для других важных мгновенных положений. В первую очередь это моменты существенного изменения движения: заканчива­ется одна часть (фаза) движения и начинается следующая (например, отрыв стопы от опоры в беге — это момент окончания фазы оттал­кивания и начала фазы полета). По моментам времени определяют длительность движения.

7.2. Длительность движения

Длительность движения — это его временная мера, которая из­меряется разностью моментов времени окончания и начала движения.

t = t кон — t нач, : [ t ] = Т.

Длительность движения представляет собой промежуток времени между двумя ограничивающими его моментами времени. Сами мо­менты (как границы между двумя смежными промежутками времени) длительности не имеют. Ясно, что, измеряя длительность, пользуются одной и той же системой отсчета времени. Узнав расстояние, прой­денное точкой, и длительность ее движения, можно определить ее скорость. Зная длительность движений, определяют также их темп и ритм.

Темп движений

В повторных движениях одинаковой длительности темп характе­ризует их протекание во времени.

Темп движений ' — это временная мера их повторности. Он из­меряется количеством движений, повторяющихся в единицу времени (частота движений):

Темп — величина, обратная длительности движений. Чем больше длительность каждого движения, тем меньше темп, и наоборот. В повторяющихся (циклических) движениях темп может служить пока­зателем совершенства техники. Например, частота движений у лыж­ников, пловцов, гребцов высокой квалификации (цри более высокой скорости передвижения) больше, чем у менее подготовленных. Из­вестно, что с утомлением темп движений изменяется: он может повышаться (например, при укорочении шагов в беге) или понижаться (например, при неспособности поддерживать его в лыжном ходе).

Ритм движений

Ритм движений (временной) — это временная мера соотношения частей движений. Он определяется по соотношению длительности частей движения:

Ритм движений характеризует, например, отношение времени опоры к времени полета в беге или времени амортизации (сгибания колена) к времени отталкивания (выпрямления ноги) при опоре. Примером соотношения длительности и частей движения может служить ритм скользящего шага на лыжах (соотношение длительности пяти фаз шага). С изменением темпа шагов изменяется и их ритм (рис. 5). Кроме временных можно определить еще пространственные показатели ритма (например, отношение длины выпада в шаге на лыжах к длине скольжения).

Чтобы определить ритм (временной), выделяют фазы, которые различаются по задаче движения, по его направлению, скорости, ускорению и другим характеристикам. Ритм отражает прилагаемые усилия, зависит от их величины, времени приложения и других особенностей движений. Поэтому по ритму движений можно в из­вестной мере судить об их совершенстве. В ритме особенно важны акценты — большие усилия и ускорения — их размещение во времени. При овладении упражнениями иногда лучше сначала задать ритм, чем подробно описывать детали движений; это помогает быстрее понять особенности изучаемого упражнения, его построение во времени.

В каждом движении есть различающиеся части, например подго­товительные и исполнительные (основные) движения, разгон и тор­можение. Значит, ритм можно определить в каждом упражнении. Так_ называемые «неритмичные» движения — это не вообще лишенные рит-

ма движения, а движения с отклонениями от заданного рационального ритма. Иначе говоря, неритмичные движения — это движения без определенного постоянного ритма или с неправильным, нерациональ­ным ритмом.

Геометрия масс тела

Геометрия масс тела (распределение масс тела) характеризуется такими показателями, как вес (масса) отдельных звеньев тела, поло­жение центров масс отдельных звеньев и всего тела, моменты инерции и др.