Направление отталкивания от опоры

Угол наклона динамической опорной реакции дает представление о некоторых особенностях направления отталкивания от опоры в данный момент времени.

При выпрямлении ноги во время отталкивания от опоры проис­ходит сложение вращательных движений звеньев тела.

При паре угловых скоростей, когда оба звена движутся в проти­воположные стороны с одинаковой угловой скоростью, следующее за ними третье звено (или группа зафиксированных звеньев) движется поступательно относительно опоры. Но достаточно рассогласования названных угловых скоростей, чтобы и третье звено получило поворот относительно опоры.

По координатам ОЦМ тела человека за время отталкивания можно рассчитать линейное ускорение ОЦМ в каждый момент времени. Однако сопутствующие движения, в том числе маховые, обусловли­вают кроме линейного ускорения ОЦМ еще и угловые ускорения многих звеньев.

Поэтому угол отталкивания как угол наклона динамической со­ставляющей реакции опоры характеризует не полностью общее на­правление отталкивания в каждый данный момент времени. Если бы существовала внешняя движущая сила отталкивания, то угол ее наклона к горизонту можно было бы считать углом отталкивания. Однако в самодвижущейся системе к каждому звену приложены силы, которые в совокупности определяют движения именно данного звена. Заменить всю систему множества сил, приложенных к разным звеньям, равнодействующей движущей силой в этом случае невозможно. Одной эквивалентной (равноценной) равнодействующей силы отталкивания (приложенной к одной точке), которая могла бы вызвать различные сложные движения многих звеньев в разных направлениях, не существу­ет. Именно поэтому предлагается лишь условно определять «угол отталкивания».

Угол наклона продольной оси толчковой ноги до некоторой степени характеризует направление отталкивания (рис. 84, о). Однако при одинаковой позе толчковой ноги можно действовать на опору больше вниз или больше назад благодаря различным вариантам усилий групп мышц. Иначе говоря, сама по себе поза не может определять однозначно направление отталкивания. Следует добавить, что пред­ложение измерять таким способом угол «силы отталкивания» в момент отрыва толчковой ноги от опоры вообще лишено смысла: в этот момент сила отталкивания (сила давления на опору) равна нулю.

Угол наклона линии, соединяющей место опоры с ОЦМ (рис. 84, б), не может точно характеризовать направление отталкивания, так как закона, согласно которому линия действия силы реакции опоры должна проходить через ОЦМ, не существует. Более того, практически не удается выполнять отталкивание так, чтобы реакция опоры была направлена точно через ОЦМ; всегда регистрируются некоторые отклонения от этого направления.

Угол наклона общей реакции опоры (рис. 84, в) измеряют с помощью тензометрических устройств (платформа, стельки в обуви). Направление общей реакции опоры почти никогда не проходит через ОЦМ. Однако она оказывает противодействие силе, прижимающей тело к опоре, которое склады­вается из веса тела и сил инерции звеньев, движу­щихся с ускорением. Следовательно, можно опреде­лить отдельно реакцию на отталкивание, вызванную ускорением звеньев тела. Для этого из общей реакции

опоры нужно вычесть ее статическую составляющую (реакцию на вес тела).

Угол реакции опоры на движения отталки­вания (рис. 84, г) наиболее правильно характеризует направление отталкивания. Можно представить себе следующее: в результате всех движений отталкивания ОЦМ тела получает определенное ускорение. Если предположить, что масса всего тела сосредоточена в ОЦМ, то по массе и ускорению можно подсчитать условную эквивалентную «ускоряющую» силу. Она примерно равна реакции опоры на оттал­кивание и направлена как и последняя. Следует только учесть, что, во-первых, реакция отталкивания не проходит через ОЦМ и обусловливает стартовый (опрокидывающий назад) момент; во-вторых, неизвестная часть работы сил затрачивается на неучитываемые деформации (дис­сипация энергии при переменной суставной жесткости), поэтому

реакция отталкивания и «ускоряющая» (расчетная) сила по величине будут отличаться друг от друга; в-третьих, как уже говорилось, реакция отталкивания — это не сила отталкивания.

Таким образом, так называемый угол отталкивания, каким бы способом его ни измеряли, не определяет полностью направления отталкивания. Надо всегда иметь в виду, что при отталкивании не только ОЦМ имеет определенное линейное ускорение, но и все звенья тела имеют угловые ускорения относительно ОЦМ.

Кроме того, нельзя забывать, что за время отталкивания все величины изменяются, какие бы углы ни измерялись. Значит, надо условиться, в какой именно момент измерять какой-либо условный угол (например, при максимуме всей реакции опоры на отталкивание либо при максимуме ее вертикальной составляющей или горизонталь­ной). Если отталкивание должно привести к последующему передви­жению с наибольшей линейной скоростью ОЦМ при минимальном вращении тела, то необходимо, чтобы ускорения ОЦМ тела и всех ОЦМ звеньев имели возможно близкое к общему направление. Если же отталкивание должно усилить вращение тела (например, в акро­батике), то необходимо наибольшее однонаправленное вращение звень­ев тела и использование момента силы тяжести тела.

При движении по повороту в наземных локомоциях спортсмен находится в наклоне внутрь поворота. Прижимающая сила D , приложенная к опоре под острым углом (а), может быть разло­жена на вертикальную составляющую (Д.) и гори­зонтальную составляющую (Д), направленную по радиусу от центра поворота (рис. 85). Противо­действие последней и есть центростремительная сила ( F w ), вызывающая центростремительное ускорение и искривляющая траекторию в дви­жении по повороту. В инерциальной системе отсчета (Земля) центробежная сила — реальная сила инерции ( F m ) — и есть уже названная состав­ляющая прижимающей силы, приложенная к опоре.