Целостно-раздельный метод 6 страница

на каждую точку пластины. Это давление неодинаково по всей длине пластины, так как линейная скорость движения отдель­ных точек пластины различна. Скорость увеличивается пр^ямо пропорционально радиусу вращения. Согласно известной фор­муле гидродинамического сопротивления R = cS(pv2)/2, сопро­тивление воды возрастает пропорционально квадрату скорости движения тела; в данном случае — пластины. Отметим: как ус­тановлено гидромеханикой, сопротивление воды при враща­тельном движении пластины возрастает пропорционально квад­рату длины пластины, т.е. квадрату длины радиуса вращения. Из гидромеханики известно, что равнодействующая всех сил сопротивления воды вращательному движению данной пласти­ны, имеющей равное сечение и одинаковую форму по всей

длине, располагается на расстоянии 0,75 длины от центра вращения.

Обратимся к рис. 17. На этой же пластине, на расстоянии 0,25 от ее сво­бодного конца, построим вектор равнодействую­щей всех сил. По правилу параллелограмма, разло­жим ее на составляющие: силу тяги Т, направлен­ную горизонтально впе-

движений руками в большей мере влияет на дыхание и общую ко­ординацию движений, определя­ет темп и ритм плавания.

Для простоты рассуждения вначале вместо движений рука­ми или рукой (так как их движе­ния идентичны), вращающейся в плечевом суставе, рассмотрим вращательное движение пласти­ны в воде вокруг одной непод­вижной оси (точки О).

Обратимся к рис. 16. Соглас­но третьему закону Ньютона, с какой силой пластина давит на воду, с такой же силой вода давит в противоположном направлении

ред, и подъемную силу Р, направленную вертикально вверх. Рассмотрим теперь, как будет изменяться соотношение этих сил при вращении пластины. Рис. 17 показывает, что в начале вра­щательного движения подъемная сила Р превосходит силу тяги Т. По мере вращения пластины сила Р уменьшается, а сила Т возрастает. В положении 45° они уравновешиваются, т. е. стано­вятся практически равны друг другу. С этого момента сила тяги (Т) стремительно возрастает, превосходя подъемную. Наконец, наступает такой момент (90°), когда равнодействующая будет рав­на силе тяги. В этом положении подъемная сила Р равна 0.

Когда пластина пройдет вертикальное положение, картина расположения сил существенно изменяется. Сила тяги Г по мере продвижения пластины теперь уже уменьшается, а взамен подъемной силы появляется топящая Р¹ .

Теперь уже становится ясно, что данные закономерности можно с известной долей осторожности перенести на движение рук пловца. Вместе с тем надо понимать, что движение пласти­ны и движение руки — не одно и то же. Прежде всего отличие от жесткой пластины в том, что рука по всей своей длине имеет раз­ную форму и разное сечение. Развернутая ладонь испытывает зна­чительно большее сопротивление при движении в воде, нежели плечо или предплечье, имеющие цилиндрическую форму.

Рука подвижна в своих сочленениях — плечевом, локтевом, лучезапястном суставах, в суставах кисти и пальцев. Это по­зволяет помещать рабочие плоскости в наиболее выгодное для создания силы тяги положение. К примеру, сгибая руку в лу­чезапястном суставе в первой половине гребка и разгибая во вто­рой, пловец удерживает ладонь в положении, относительно пер­пендикулярном к поверхности воды, что позволяет наилучшим образом использовать сопротивление воды для эффективной опоры. Кроме того, оптимальное положение кисти на выходе из воды уменьшит влияние топящей силы.

Поддерживающие силы, возникающие на рабочей плоскости руки, играют важную роль в начальной части гребка. Они по­могают сохранить высокое и обтекаемое положение тела и наи­более эффективно использовать для движения вперед инерци­онные силы, силы тяжести отдельных звеньев тела, тяговые силы от движения ногами или от гребка другой рукой (к приме­ру, в кроле).

Возникает вопрос: нельзя ли при плавании так построить дви­жения, чтобы свести к минимуму потери в тяговых усилиях? Оказывается, в какой-то степени это сделать можно: необходи­мо согнуть руку в локтевом и лучезапястном суставах и основ-

ные гребущие элемен­ты руки (кисть и пред­плечье) поставить в плос-кость, максимально перпендикулярную на­правлению движения. Это принципиально возможно лишь тогда, когда удерживается вы­сокое положение локтя и гребок выполняется согнутой рукой.

Нами рассмотрено наиболее простое дви-

жение вокруг одной неподвижной оси (точка О или во втором случае — плечевой сустав). Фактически все выглядит еще слож­нее. Дело в том, что конечности пловца совершают не одно, а два движения:

а)в плечевом суставе;

б) поступательное движение вперед со скоростью, равной ско­рости движения тела пловца в воде.

Как принято в механике, назовем движение руки по отно­шению к туловищу пловца относительным, а движение, полу­ченное в результате сложения поступательного движения плов­ца вперед и относительного движения руки, — абсолютным. Это наглядно проиллюстрировано на рис. 18.

При таком подходе меняется представление о распределении давления на гребущей поверхности. Оказывается, давление наблюдается не на всей длине руки, а только на кисти, пред­плечье и примерно половине плеча. Именно эти части в абсо­лютной системе отсчета выполняют движение назад и создают тяговые усилия. Вольно или невольно плечевой сустав будет всегда двигаться вместе с туловищем, телом пловца, а вместе с ним — и проксимальная часть плеча. Следовательно, они не только не создают силы, но и тормозят движение. Поэтому нельзя злоупотреблять известным приемом, используемым квалифицированными пловцами, так называемым «наплывом», ибо чем больше (и продолжительнее) будет «наплыв», тем дольше большая часть руки будет оказывать тормозящее дей­ствие. Вероятно, весь смысл этого приема сводится лишь к тому, чтобы создать мощную опору и поддержать горизонтальное (от­носительно воды) высокое положение после проноса рук по воздуху, когда уменьшается воздействие подъемных сил, а так-

же для последующего эффективного приложения усилий в во­де — в рабочем движении.

Исследуя эффективность гребка, надо учитывать не только скорость движения отдельных рабочих звеньев руки, но и их форму и площадь сечения при проекции на поперечную верти­кальную плоскость (сечение Миделя). Кисть, к примеру, по сво­ей форме приближается к обычной пластине, а плечо и пред­плечье — к цилиндру или усеченному конусу.

Если взять среднюю, наиболее эффективную, часть гребка, то оказывается, что скорость движения ладони в среднем в 2—3 раза выше скорости движения предплечья. Следовательно, со­противление воды движению ладони может почти в 10 раз пре­взойти сопротивление движению предплечья. Выигрыш же в сопротивлении, с точки зрения разных форм кисти и предпле­чья, еще в 3—4 раза больше. В целом благодаря большей пло­щади рабочей поверхности и большей скорости движения сила тяги, создаваемая на ладони, больше в 25—30 раз! Давление воды на кисть составляет около 70 % от суммарного давления по всей руке.

Таким образом, кисть — главный элемент движителя, его основная рабочая плоскость.

Учитывая все предыдущие особенности, теперь можно рас­смотреть элементарные (простейшие, основные) требования к механизму гребковых движений руками.

Сказанное позволяет еще раз заключить, что нельзя злоупот­реблять «наплывом», задерживаться в этом положении, так как возникает излишнее торможение поступательному движению тела пловца и долго отсутствует сила тяги. Отсюда — следую­щее правило. В тех способах плавания, в которых подготови­тельная часть движения выполняется над поверхностью воды путем проноса руки, следует говорить о каком-то оптимуме вкладывания руки в воду. В первом приближении, вероятно, рука должна входить в воду сверху вниз-вперед под острым уг­лом по отношению к поверхности воды, не далеко и не близко, ибо в первом случае (далеко) появится излишнее напряжение мышц, а это крайне нежелательно для последующего эффек­тивного гребка; во втором случае, если вкладывать руку под большим углом к поверхности, резко возросшее сопротивление (рука вместе с телом пловца перемещается только вперед) исказит всю структуру движения. Рабочее движение должно выполняться с нарастающей горизонтальной скоростью. Бла­годаря этому обстоятельству увеличивается опора на воду, со­ответственно — сила тяги.

Чтобы сообщить массе тела как можно большее количество движения (количество движения равно произведению массы тела на его скорость), нужен достаточно высокий импульс силы (произведение силы на время ее действия). Значит, надо избрать такую траекторию движения движителя (и главного его элемен­та — кисти), которая бы обеспечивала продолжительный кон­такт рабочей поверхности с водой. Чтобы оценить, как влияет продолжительность эффективной части гребка (той части, ко­торая создает силу тяги) на скорость пловца, необходимо учи­тывать обтекаемость пловца, его массу и целый ряд других фак­торов. Для исследователей это серьезнейшая проблема.

Такой продолжительный контакт может быть обеспечен при движении по кривой траектории. Анализ показывает, что в трехмерной системе координат траектория принимает вид вин­товой линии. Движения руками и ногами при плавании чаще всего имеют вращательный и возвратно-вращательный харак­тер (со сменой направления на обратное). При этом направле­ние движения кисти меняется плавно, что очень важно: как уже отмечалось, увеличивается время контакта, а рабочим поверх­ностям движителя, особенно кисти, такая траектория позволя­ет постоянно контактировать с невозмущенными неподвижны­ми слоями воды, что способствует эффективной опоре. Путь, который кисть проходит в воде, раза в три больше, чем путь, проходимый локтем. Скорость движения кисти в отдельные моменты гребка превышает 4 м/с.

Траектория движения кисти в основной части гребка обес­печивает создание необходимой величины опорной реакции, направление которой в основной части приближается к направ­лению движения пловца. Если вспомнить приведенную выше формулу реакции опоры и принять во внимание тот факт, что площадь кисти для данного пловца — величина постоянная, то силу реакции практически можно увеличить за счет двух фак­торов: а) повышения скорости движения кисти; б) более рацио­нальной ориентации кисти относительно потока, т.е. придания ей оптимального угла атаки (коэффициент С в формуле — без­размерный, зависящий от формы, профиля кисти и ее ориента­ции относительно потока).

Угол атаки кисти во время гребка во многом определяет эф­фективность движения. Относительно траектории своего соб­ственного движения кисть ориентирована во время гребка, как правило, под острым углом. Таким образом она практически все­гда взаимодействует с косонаправленным потоком жидкости, все время как бы накрывая его сверху своей внутренней поверх-

ностью. Очевидно, такие касательные взаимодействия с пото­ком создают более устойчивую опору. В свою очередь, такой кон­такт дает субъективно гораздо большие ощущения и возмож­ность более точного управления движением.

Если кисть участвует в создании непрерывной опоры о воду (70 %), то функция плеча заключается в передаче через систе­му жестких звеньев результатов этого контакта с водой на тело пловца с целью его движения в заданном направлении. Жест­кая система звеньев необходима для рациональной передачи сил от одного звена к другому. Система опорных звеньев может уко­рачиваться и удлиняться, изменять взаимное расположение. В конечном итоге это дает возможность вывести рабочие звенья движителей в оптимальное для создания опоры положение и обес­печить все условия для качественного рабочего движения. Такие условия обеспечиваются главным образом оптимальным сгиба­нием руки в локтевом суставе и высоким положением локтя.

Рука начинает гребок полностью или почти полностью вы­прямленной в локтевом суставе. Основная часть гребка должна выполняться с оптимальной степенью сгибания и разгибания руки в локтевом суставе. Спортсмены опытным путем подбира­ют такую степень сгибания руки, которая позволяет:

— придать рабочим звеньям руки рациональную форму и необходимую жесткость при опоре о воду;

— быстрее вывести руку в положение, наиболее выгодное для приложения сил к опоре, и сохранить это положение на возмож­но большем участке гребка; обеспечить оптимальную по фор­ме, направлению и амплитуде траекторию движения кисти;

— выполнить гребок со скоростью, соответствующей инди­видуальным возможностям пловца и ритму всех его движений, а главное — достичь соответствия сил мышечной тяги силам реакции воды, возникающим на рабочих плоскостях кисти.

Первая половина гребка во всех способах плавания должна выполняться с так называемым высоким положением локтя. В способах кроль на груди, дельфин, брасс рука начинает гре­бок энергичным движением кисти и предплечья наружу, а за­тем внутрь, со сгибанием в локтевом суставе. Плечо при этом должно выполнить небольшой поворот внутрь, но остаться как бы немного фиксированным в направлении вперед. Это позво­ляет удержать локоть в высоком положении, оставить его раз­вернутым в сторону (но не назад-вниз).

В данной части гребка движение кисти по отношению к лок­тю — ведущее. Все это дает возможность уже в начале гребка опереться о воду под более эффективным углом и придать опор-

ным звеньям необходимую жесткость, что важно для передачи сил опорной реакции с кисти на плечо.

Высокому положению локтя и оптимальной жесткости руки способствуют небольшой разворот кисти ладонью наружу в фазе входа руки в воду и захвата воды. Эти элементы техники взаи­мосвязаны. Например, у одних пловцов при плавании кролем на груди небольшой поворот кисти и предплечья ладонью на­ружу — следствие высокого положения локтя, другие пловцы специально разворачивают руку в такое положение, чтобы удер­жать локоть выше кисти. Кроме того, небольшой разворот руки ладонью наружу в начальный момент гребка обеспечивает ра­бочей плоскости руки необходимый угол атаки по отношению к встречному потоку воды. Подобное опережающее движение кисти по отношению к локтю с одновременным вращением пле­ча внутрь и удерживанием локтя развернутым в сторону (но не назад) выполняется и в кроле на спине.

Дыхание

Плавание существенно отличается от всех других видов цик­лической спортивной деятельности. Главное отличие заключа­ется в том, что при плавании человек совершает работу в гори­зонтальном положении, а лицо, как правило, скрыто в воде, что значительно затрудняет дыхание. Те сложные рефлектор­ные механизмы, которые обеспечивают дыхательную функцию на суше, в воде оказываются малопригодными. Так, обычное дыхание на воздухе двухактное: акт вдоха плавно и последова­тельно сменяется актом выдоха; при плавании же паттерн ды­хания иной: вдох — быстрый и энергичный, выдох — актив­ный и удлиненный; задержка дыхания на вдохе; возможно на­рушение ритма вследствие непредвиденных обстоятельств (на­пример, при попадании воды в трахею); взаимосвязь дыхания и темпа плавания. Это, в свою очередь, требует перестройки ре-гуляторных механизмов системы дыхания. Формирование и закрепление специфического режима дыхания при плавании происходит на протяжении длительного процесса обучения и не­посредственно спортивной тренировки пловца. Обучение пра­вильному дыханию при плавании имеет большое значение и является важнейшей задачей при овладении спортивными способами плавания. Правильно говорят: «Кто не умеет пра­вильно дышать, тот не умеет плавать».

Общая продолжительность дыхательного цикла при скорос­ти плавания 0,9 м/с составляет в среднем 2,1 с. С увеличением

скорости до 1,7 м/с продолжительность цикла уменьшается до 1,5—1,8с; фаза вдоха длится в среднем 0,3 с, продолжитель­ность выдоха — 1,2—1,5 с; при этом пловец успевает вдохнуть 2—3 л воздуха. Объем вдоха пловца, таким образом, не уступа­ет объему вдоха бегуна, лыжника или гребца.

Такое своеобразие дыхания связано с особенностями биоме­ханики плавательных локомоций. Вдох при плавании кролем на груди связан с поворотом головы, а при плавании брассом и дельфином — с подъемом головы вверх; при этом акт вдоха выступает как помеха в биомеханике движения. Чем быстрее будет произведен вдох, тем меньше эта помеха. Продолжитель­ность выдоха обусловлена прежде всего тем, что при таком ва­рианте обеспечиваются лучшая плавучесть, высокое положение тела, меньшее (при прочих равных условиях) сопротивление.

Частота дыхания при плавании строго детерминирована ча­стотой плавательных движений и увеличивается в соответствии с возрастанием частоты гребковых движений, так как при пла­вании наблюдается теснейшая взаимосвязь двигательных и дыхательных циклов.

Плавание кролем на спине происходит при частоте дыхания до 64 цикл./мин, а при других способах плавания частота дыхания колеблется в пределах 40 цикл./мин. В зоне макси­мальных скоростей плавания (1,7—1,9 м/с) частота дыхания составляет 55—60 цикл./мин. Оптимальное соотношение дыхательных и двигательных циклов в соревновательной прак­тике — 1:1. Такое соотношение, по мнению И.Н. Солопова, га­рантирует высокую экономичность дыхания и наибольшую эф­фективность обеспечения организма кислородом.

Величина дыхательного объема зависит от способа плавания. Наблюдения за одними и теми же пловцами при проплывании ими дистанциий разными способами показали, что наиболее глубокое дыхание отмечается при плавании на спине.

Компрессорное действие воды снижает бронхиальную про­водимость, жизненную емкость легких (ЖЕЛ) и максимальную вентиляцию легких (МВЛ). ЖЕ Л и МВЛ снижаются в среднем на 5—10 %. На 6—8 % возрастает резервный объем вдоха, а резервный объем выдоха снижается. Сопротивление току воз­духа по дыхательным путям (легочной проводимости) при ак­тивном плавании возрастает примерно на 50 % по сравнению с состоянием покоя и требует усиления активности дыхатель­ных мышц.

Особенность плавания еще и в том, что это — циклический вид спортивной деятельности (можно — мышечной деятельно-

держка дыхания. Этими же авторами разработаны модельные ха­рактеристики рациональной техники спортивного плавания, где в качестве ведущего звена приняты дыхательные движения.

При плавании способом брасс мощный «поздний» вдох осу­ществляется во время совмещенных подготовительных движе­ний ногами и руками. Короткому и эффективному вдоху спо­собствует освобождение грудной клетки от функций опоры для рук во время гребка. Удар ногами сочетается с задержкой ды­хания на вдохе с натуживанием. Захват и первая часть подтя­гивания согласуются с задержкой дыхания на вдохе без нату-живания. Совпадение выдоха с окончанием подтягивания и фазой отталкивания — наиболее мощными частями гребка ру­ками — повышает эффективность рабочего движения. Оконча­ние выдоха происходит с появлением рта на поверхности.

При плавании двухударным дельфином «затянутый по­здний» вдох начинается с появлением локтевых суставов на поверхности воды и заканчивается не ранее окончания второй трети проноса рук по воздуху. Вдох завершается достижением дыхательного объема около 2 л. Акцентированный удар нога­ми во время входа рук в воду и захвата производится на задер­жке дыхания с натуживанием. Выдох «взрывом» согласуется с самой энергичной фазой гребка руками или отталкиванием и вторым ударом ногами.

При плавании способом кроль на спине продолжительный вдох начинается с выходом одной руки из воды для проноса, вторая рука в это время выполняет гребковое движение. Вдох заканчивается перед входом руки в воду. Следующая за вхо­дом задержка дыхания совпадает с нахождением обеих рук в воде, когда одна рука находится в начале захвата, а другая выходит из воды.

При плавании способом кроль на груди «затянутый» вдох начинается в конце фазы отталкивания и выхода из воды. Следующая за вдохом пауза переходит в натуживание, совпа­дая с окончанием захвата и началом подтягивания. «Взрывной» выдох сопровождает завершающее рабочее движение рукой.

Таким образом, рассмотренные модельные характеристики согласования дыхания и движения позволяют увеличить мощ­ность физической работы не только за счет рационального согла­сования дыхательных и локомоторных движений, но и за счет снижения кислородной стоимости дыхания. Расчеты показыва­ют, что с повышением КПД дыхательных мышц и при оптими­зации структуры дыхательного цикла можно «сэкономить» око­ло 100 мл/мин кислорода из общего расхода на вентиляцию. Это

позволит сократить время плавания приблизительно на 0,5 с на дистанции 100м. Такой расчет вполне реален, поскольку кис­лородная стоимость дыхания при плавании, к примеру, брас­сом или дельфином составляет около 0,7 и 0,9 л/мин соответ­ственно. При этом расход кислорода на дыхание приблизитель­но равен 25 % от общего его поступления в организм.

С учетом всего сказанного нужен нетрадиционный подход при рассмотрении функции дыхания в плавании.

Общая согласованность движений и дыхания

Общая согласованность движений и дыхания — основа тех­ники плавания. Под техникой следует понимать систему дви­жений, которая позволяет пловцу наиболее полно реализовать свои двигательные задачи в условиях специфики водной среды.

Для анализа и оценки наиболее важны такие параметры, как: темп, ритм, амплитуда, направление движений, взаимодей­ствие внешних, внутренних сил, точность, последовательность движений, их экономичность, реализация силовых возможно­стей, устойчивость к воздействию различных факторов. Все это в конечном итоге определяет эффективность движений, или тех­нику плавания.

Общая согласованность движений прежде всего должна быть направлена на поддержание устойчивого положения тела плов­ца в воде. Это — первое, главное и непременное условие. Чтобы перемещаться в заданном направлении, нужна оптимальная ра­бочая поза.

На практике такое условие реализуется согласованными дви­жениями рук и ног. Впервые это обнаружил наш соотечествен­ник Л. Геркан (1931): «Простейшая форма — на каждый взмах руки работает противоположная нога, — благодаря чему полу­чается устойчивое положение тела в воде».

Так, в кроле на груди картина согласования оказывается сле­дующей:

— в двухударной координации, в момент окончания удара ногой, противоположная рука оказывается в положении 27—36° к поверхности;

— в четырехударной координации движение рукой имеет два промежуточных положения: 20 и 93°;

— в шестиударной координации положение рук в момент окончания удара ногами оказывается в 13, 55, 110°.

Такие строгие соотношения в движениях руками и ногами свидетельствуют об устойчивости структуры движений в попе-

ременных координациях, а это — необходимое условие обеспе­чения и сохранения устойчивого положения тела пловца в воде и его эффективного продвижения.

Совершенно определенной оказывается структура движений и в тех способах плавания, в которых используются одновре­менные координации; например, в брассе и дельфине. Разуме­ется, это не случайность, а причинно обусловленная необходи­мость. Вспомним, как в двухударном дельфине, когда руки проносятся над поверхностью, тело пловца тонет, несмотря даже на то, что подготовительное движение непродолжительное; тре­буется компенсаторный удар на входе рук в воду, который бы выровнял положение тела пловца относительно поверхности воды, позволил бы качественно выполнить захват и подтягива­ние — подготовил бы самую эффективную часть гребка — от­талкивание.

Выражением согласованности движений является внутри-цикловая скорость. Она изменяется в пределах одного цикла, возрастая после окончания очередного гребка и снижаясь меж­ду гребками. Даже при плавании кролем пловец продвигается вперед неравномерно. В брассе и дельфине колебания скорости еще большие.

Естественно, чем больше скорость плавания приближается к равномерной, тем экономичнее плавание. Проблема равномер­ности движения во многом решается последовательной переда­чей количества движений с одного звена на другое. К примеру, в том же брассе: когда руки заканчивают активное гребковре движение, оно подхватывается ногами. Аналогичные примеры можно обнаружить в любом из других способов плавания.

Разница между максимальным и минимальным значения­ми скорости внутри цикла при плавании кролем на груди и на спине составляет в среднем 0,5—0,8 м/с; в брассе она мо­жет достигать 1,5 м/с.

Внутрицикловые колебания скорости неизбежны, поскольку они обусловлены структурой движений пловца. Однако стремить­ся уменьшить влияние этого фактора нужно, и это возможно.

Согласованность обеспечивается правильным чередованием работы мышц. Напряжение мышц в рабочем периоде движения сменяется их расслаблением в подготовительном периоде.

Согласованность отмечается в работе разных мышечных групп. Так, например, в дельфине движение начинается на линии плеч, увеличивается по амплитуде на мышцах туловища и заканчива­ется ногами. Для дельфина характерно высокое положение тела. Именно поэтому согласованные движения нужны прежде всего как

компенсаторные. Примером такой компенсации может служить пер­вый удар: руки выполнили пронос над водой, в это время тело плов­ца чуть «утонуло», и требуется компенсаторный удар ногами, вы­равнивающий положение тела пловца.

Отмечается еще одна удивительная закономерность: если ноги выполняют рабочее движение, руки в этот момент — под­готовительное, и наоборот.

В конечном итоге все закономерности согласованных дей­ствий способствуют более длительному и равномерному дей­ствию силы тяги внутри цикла, обеспечивают оптимальное положение тела пловца в воде, лучшее протекание восстанови­тельных процессов в мышцах.