Внутренними силами являются силы, действующие между частицами, эти силы оказывают сопротивление изменению формы
Изменение формы тела под действием силы называют деформацией, а тело, претерᴨȇвшее деформацию, называют деформированным.
Равновесие внутренних сил с момента приложения внешней силы нарушается, частицы тела ᴨȇремещаются одна относительно другой до такого состояния и положения, когда возникающие между ними внутренние силы уравновешивают внешние силы и тело сохраняет приобретенную деформацию.
После удаления внешней силы, если она не превзошла некоторого определенного предела, тело принимает свою ᴨȇрвоначальную форму.
Свойство сохранения телом приобретенной деформации после снятия нагрузки называется пластичностью, а деформация - пластической.
При соприкосновении два тела воздействуют друг на друга и деформируются. Недеформированных тел не существует. Всякое тело деформируется при воздействии на него сколько угодно малой силы. Величину внутренних сил характеризует прочность сцепления частиц данного тела.
Тело при движении преодолевает силы сопротивления, величины котоҏыҳ различны, от небольшого торможения до сопротивления, останавливающего движущееся тело. К числу сил сопротивления, кроме внутренних сил, относят сопротивление среды (воздух, вода), силы инерции, силы трения.
Действие силы на тело, заключающееся в изменении состояния этого тела, вполне определяется следующими тремя факторами: точкой приложения силы, направлением силы, величиной силы.
Точкой приложения силы называется точка данного тела, на которую сила непосредственно действует, изменяя состояние данного тела.
| Внешними (FiE) называют силы, действующие на точки системы со стороны точек или тел, не входящих в состав данной системы. | Внутренними (FiI) называют силы, с которыми точки или тела одной системы действуют друг на друга. |
| Внешними силами являются: o силы тяжести собственного тела; o силы реакции опоры; o силы сопротивления внешней среды. При овладении техникой двигательных действий нужно стремиться к возможно более полному использованию всех движущих сил при одновременном уменьшении сил тормозящих. | Внутренние силы обладают следующими свойствами: Геометрическая сумма всех внутренних сил системы равняется нулю. На основании третьего закона Ньютона силы взаимодействия между точками (телами) равны и противоположно направлены, следовательно, и сумма этих сил равна нулю (∑FiI=0). На основании теоремы Вариньона и главный момент внутренних сил относительно произвольного центра также равен нулю ( ∑Mi0FiI=0 ). При ускоренном движении механической системы на каждую точку системы действует сила инерции Фi=-miai, направленная противоположно ускорению. Используя принцип Пуансо (см. раздел «Статика») можно эти силы для всей системы привести к какому-то центру и получить главный вектор и главный момент сил инерции Ф,M0Ф . Для твердого тела при приведении сил инерции к центру масс получаем: § при поступательном движении Ф=-М⋅aс , МсФ=0 § при вращении вокруг центра масс Ф=0, МсФ=-Jε § при произвольном движении Ф=-М⋅aс, МсФ=-Jε |
Под направлением силы понимают то направление движения, которое получит тело под действием этой силы. Линией направления данной силы называется линия действия этой силы.
Измерение величины силы означает сравнение ее с некоторой силой, принятой за единицу. Измеряют силу обычно динамометрами разных конструкций.
Сила - величина векторная, т. е. имеющая не только числовое значение, но и направление, в связи с этим действие силы на тело определяется не только ее величиной, но и ее направлением.
10. Технология получения динамических характеристик. Понятие о динамограммах.
11. Энергетические характеристики (классификация, обозначения, формулы, единицы измерения).
Энергетические характеристики. При движении человека силы, приложенные к его телу на некотором пути, совершают работу и изменяют положение и скорость звеньев тела, что изменяет его энергию. Работа характеризует процесс при котором изменяется энергия системы. Энергия характеризует состояние системы, изменяющейся вследствие работы. энергетические характеристики показывают, как меняются виды энергии при движении и протекает сам процесс изменения энергии.
Работа силы – мера действия силы на тело при некотором его перемещении под действием этой силы. Если величина силы, приложенной к твердому телу (которое может быть принято за материальную точку), остается постоянной, то работа этой силы на прямолинейном перемещении рассчитывается по формуле: A = F*S*cos a, где F*cos a – проекция силы на направление перемещения, a – угол между вектором силы и вектором перемещения.
Так как силы в движениях человека обычно переменны, а движения точек криволинейны, работа силы представляет собой сумму элементарных работ: А = ΣF*cosα*DS, где DS – бесконечно малое перемещение, измеренное вдоль траектории.
Сила может совершать положительную и отрицательную работу – увеличивать или уменьшать энергию тела. Поскольку работа силы вызывает изменение энергии системы, для расчета полезной механической работы может использоваться выражение А = ΔЕк. + ΔЕп., где ΔЕк – изменение кинетической энергии тела, ΔЕп. – изменение потенциальной энергии тела.
Работа силы тяжести тела равна произведению его веса на разность высот конечного и начального положений: А = m*g*h = P*h. При опускании тела работа силы тяжести положительная и наоборот.
Работа силы упругости при удлинении (Dl) тела с коэффициентом жесткости (С) имеет выражение: А упр. = – C*Dl2 / 2.
Работа силы трения при прижимающей силе (сила нормального давления – N), коэффициенте трения k на перемещении DS равна: А тр. = – N*k*DS.
Работа силы тяжести и силы упругости не зависит от формы траектории тела; работв силы трения зависит от длины пути и, следовательно, от формы траектории.
При вращательном движении работа силы на конечном пути зависит от момента силы и углового перемещения: Az = M*Dj.
Важным показателем, характеризующим быстроту совершения работы, является мощность силы – мера быстроты приращения работы силы. Мощность (N) характеризует работу по времени, в течение которого она производилась: N = DA / Dt = F*V.
Эффективность приложения сил в механике определяют по коэффициенту полезного действия (к.п.д.) – отношению полезной работы ко всей затраченной работе движущих сил: h = Nп / N = Ап / А.
Механическая энергия тела определяется скоростями движения тел в системе и их взаимным расположением. Таким образом, механическая энергия это энергия движения и местоположения.
Кинетическая энергия тела – это его энергия его механического движения, определяющая возможность совершить работу. При поступательном движении она равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости: Е к (пост) = m*v2 / 2. изменение кинетической энергии всегда равно работе сил внутренних и внешних по отношению к этому телу: DЕ к (пост) = F*DS.
При вращательном движении кинетическая энергия тела имеет выражение: Е к (вращ) = I*w2 /2, а ее изменение равно: DЕ к (вращ) = М*w.
Выражение кинетической энергии системы вращающихся тел можно представить как сумму кинетической энергии тел, вращающихся вокруг своих ЦМ вокруг осей параллельных основной оси вращения, и из кинетической энергии этих тел относительно основной оси вращения: SЕ к (вращ) = SЕ0 + SЕ.
Потенциальная энергия тела – это энергия его положения, обусловленная взаимным относительным расположением тел или частей одного и того же тела и характером их взаимодействия. Потенциальная энергия в поле сил тяжести: Е п (тяж) = m*g*h.
Потенциальная энергия упругодеформированного тела: Е п (упр) = C*Dl2 / 2.
Потенциальная энергия в поле сил тяжести зависит от расположения тела относительно Земли. Потенциальная энергия упругодеформированной системы зависит от взаимного расположения ее частей.
Полная кинетическая энергия тела человека равна сумме кинетической энергии ЦМ системы в поступательном движении и кинетической энергии тела во вращательном движении вокруг ЦМ: Ек = Епост. + Евращ..
12. Внутренняя и внешняя работа. Методы измерения работы и энергии при движениях человека.
13. Коэффициент механической эффективности движений энергетическая и пульсовая стоимость метра пути как характеристики экономичности двигательной деятельности человека.
14. Понятие о биомеханической системе тела человек составляющих ее элементах.