Биомеханические аспекты устойчивости

Всякое положение тела является процессом колебательного характера. Точка общего центра тяжести (ОЦТ) тела при статическом положении испытывает колебания в диапазоне 2-3 см, вследствие кровообращения, лимфотока, мышечного тремора, дыхания и.т.д. это управляемый процесс. Человек может изменить устойчивость своего тела за счет варьирования факторов устойчивости, которыми являются:
1. Величина площади опоры. Это площадь, заключенная между граничными точками опоры. Она включает в себя активную площадь опоры, возникшую при контакте биологического тела с опорой, и пассивную.
На практике мы в большей степени способны изменять пассивную площадь опоры (например, поставив ноги на ширине плеч). Чем больше общая площадь опоры, тем более устойчиво положение тела. Оптимальная площадь опоры в рукопашном бою – когда ноги ставятся на ширине плеч.
2. Высота расположения точки ОЦТ. Чем ниже точка ОЦТ тела, тем более устойчиво тело.
3. Прохождение линии тяжести. Линия тяжести - это перпендикуляр проведенный из ОЦТ тела на площадь опоры. Прохождение линии тяжести позволяет оценить устойчивость тела в различных направлениях . Если линия тяжести проходит через центр площади опоры, то степень устойчивости тела одинакова во всех направлениях; если она смещена в какую-то сторону – то в этом направлении степень устойчивости снижена.
4. Величина углов устойчивости. Угол устойчивости – это угол, образованный линией тяжести, и линией, соединяющей ОЦТ с краем площади опоры.
Угол устойчивости – это динамический фактор устойчивости, он соединят в себе три предыдущих – статических. Попробуйте изменить один из предыдущих факторов устойчивости, это сразу отобразится на углах устойчивости. Смысл такого угла заключается в следующем: это угол, при повороте на который тело вернется в исходное положение. Если тело будет повернуто на угол, превышающий величину угла устойчивости, то потеряет устойчивость и перейдет в другое положение. Углы устойчивости тела при рассмотрении плоского изображения характеризуют устойчивость в переднем и заднем направлении. Чем больше углы устойчивости, тем более устойчиво тело в этом направлении.
5. Коэффициент устойчивости тела - характеризует способность тела сохранять устойчивость при действии опрокидывающий силы. Уметь управлять коэффициентом устойчивости (изменяя позу менять момент устойчивости) – это задача каждого обучающегося рукопашному бою.

С точки зрения биомеханики, в рукопашной схватке мы преследуем следующие цели:
1) сохранение, и использование своего равновесия
2) выведение из равновесия противника и использование его потери равновесия в своих целях.

Статическими называются такие упражнения (позы), при выполнении которых сумма моментов сил, действующих на тело, равна нулю. Скорость и ускорение при этом также равны нулю.

При выполнении статических упражнений на соревнованиях от гимнаста требуется умение сохранять устойчивость, неподвижность в принятой позе в течение 2 — 3 с, с тем чтобы судьи могли зафиксировать статическое положение тела или отдельных его звеньев. Невыполнение этого условия влечет за собой снижение оценки в соответствии с правилами соревнований.

Способы выполнения статических упражнений основываются на законах статики, которая изучает условия равновесия твердых тел. В гимнастике близкими, но не тождественными статическим упражнениям являются висы, стойки, различные позы, равновесия. При этом встречаются такие упражнения, при выполнении которых тело гимнаста может находиться в состоянии устойчиво го, неустойчивого, ограниченно устойчивого и близкого к без различному равновесия.

При устойчивом равновесии общий центр массы (ОЦМ) тела располагается под опорой (висы, упоры на руках). Многие из этих Упражнений не требуют больших усилий для сохранения равновесия, но нуждаются в огромном напряжении мышц для уравнове­шивания силы тяжести или массы собственного тела. Примерами таких упражнений являются упор руки в стороны (рис. 102), горизонтальные висы (рис. 103, 104) и др. Здесь законы анатомии, физиологии и психологии диктуют свои условия законам механики.

При неустойчивом равновесии ОЦМ тела располагается над опорой. Если вывести тело из равновесия, то ОЦМ под действием силы тяжести будет понижаться, выйдет за пределы площади опоры и без дополнительных усилий самого гимнаста или посторонней помощи не вернется в исходное положение (рис. 105, 106). Трудность выполнения таких упражнений определяется главным образом сложностью сохранения равновесия. Устойчивость равновесия будет тем выше, чем ниже ОЦМ тела, больше площадь опоры и проекция ОЦМ ближе к центру площади опоры. Устойчивость равновесия характеризует угол устойчивости (рис. 107, 108): чем он больше, тем выше устойчивость. Однако применительно к позам человека это не всегда так: при основной стойке угол устой­чивости значительно меньше, чем при стойке на голове, а устойчивость намного больше. Это несмотря на то, что при основной стойке ОЦМ тела значительно выше, чем при стойке на голове.

Устойчивость равновесия зависит от особенностей площади опоры. Ограниченная, подвижная, высокая площадь опоры затрудняет сохранение равновесия. Эти факты также говорят о необходимости учитывать законы не только механики, но и анатомии, физиологии, психологии. Устойчивость гимнаста в заданной позе определяется его возможностями активно уравновешивать возмущающие силы, своевременно останавливать начавшееся отклонение и восстанавливать положение.

При ограниченно устойчивом (динамическом) равновесии ОЦМ тела может колебаться в пределах площади опоры, располагаться на ее границе. Она может даже незначительно или кратковременно выходить за ее пределы, с тем чтобы гимнаст мог за счет соб­ственных усилий, технических приемов вернуть проекцию ОЦМ тела в эти пределы. Например, при размахивании, выполнении , стойки на руках махом или силой на брусьях, упражнений на коне сохранение равновесия может быть обеспечено за счет прочного захвата за жерди или за ручки коня.

Площадь опоры определяется величиной пространства, заключенного между опорными звеньями тела. Конфигурация этого пространства влияет на возможность гимнаста балансировать при ограниченно устойчивом равновесии в пределах площади опоры. Поскольку не вся площадь опоры имеет одинаковое значение для сохранения равновесия, то различают:

а) эффективную площадь опоры без учета захвата;
б) номинальную площадь опоры;
в) пространственное поле устойчивости, совпадающее с формальными контурами площади опоры.

Размеры и конфигурация этого поля зависят от морфологии опорных звеньев тела, харак­тера связи со снарядом (хвата), от физических возможностей и состояния гимнаста (рис. 109). Гимнаст старается удерживать проекцию ОЦМ тела возможно ближе к центру площади опоры. Однако здесь могут быть исключения. Так, при выполнении равновесия на одной ноге гимнасты стараются сместить ОЦМ тела несколько вперед от середины площади опоры, с тем чтобы за счет высокой чувствительности мышц пальцев и стопы быстрее улавливать потерю равновесия и устранять ее. В этом случае в управление движениями вовлекаются закономерности анатомии, физиологии, психологии.

Площадь опоры и высота ОЦМ тела над опорой могут быть объединены в один критерий устойчивости — угол устойчивости. Он образуется линией проекции ОЦМ тела на опору и линией, проходящей через ОЦМ тела и край площади опоры. Чем больше этот угол, тем выше устойчивость тела в рассматриваемой плоскости. Два угла устойчивости в одной плоскости образуют угол равновесия в этой плоскости (см. рис. 107, 108). Устойчивость тела может быть охарактеризована еще так называемым моментом устойчивости. Он вычисляется произведением веса тела на расстояние от проекции ОЦМ тела на опору до края опоры (плечо силы тяжести). Чем больше этот момент, тем выше устойчивость, тем труднее вывести тело из состояния равновесия. Однако в силу того, что края опоры (ступни ног, кисти рук) — не твердые тела, они подвергаются деформации и потому не всегда могут оказывать нужное сопротивление опрокидывающему моменту. В связи с этим линия опрокидывания смещается внутрь края опорной поверхности, образуя площадь эффективной опоры. Она размещается внутри контура номинальной площади опоры. Здесь мы снова видим, как законы механики должны быть скорректированы при обучении гимнастов упражнениям и позам, требующим сохранения статического равновесия.

Безразличное равновесие. Им обладает шар. Гимнасту в ряде случаев приходится принимать положение, близкое к безразличному равновесию, например при выполнении кувырков.

Лабораторная работа №6

Тема: Построение пропорций головы и её деталей на основе объёмной крестовины в различных движениях.

Цель: научиться выполнять построение пропорций головы и её деталей на основе объёмной крестовины в различных движениях.

Оснащение: карточки – задания для лабораторной работы, учебник, анатомический атлас человека, линейки, карандаши.

Ход работы:

1. Рассмотрите иллюстрации.

2. Выберите 4-6 изображений головы и её деталей.

3. Сделайте рисунки в тетради, используя объёмную крестовину как основу изображения головы и её деталей в различных ракурсах.

4. Ответьте на вопросы:

а) Почему построение пропорций головы и её деталей на основе объёмной крестовины в различных движениях часто используют начинающие художники – портретисты?

б) Какие детали важны в изображении динамики тела, головы, лица.

5. Сделайте вывод о возможности использования полученных знаний, навыков и умений в профессии.

Лабораторная работа№7

Тема: Исследование пластики деталей лица. Выполнение зарисовок. Исследование пластики мимики.

Цель:

научиться исследовать пластику деталей лица и мимики; выполнять зарисовки лиц людей в различном эмоциональном состоянии.

Оснащение: карточки – задания для лабораторной работы, учебник, анатомический атлас человека, линейки, карандаши.

Ход работы:

1. Изучите иллюстрации по теме «Пластика деталей лица и мимики».

2. Сделайте 3-4 зарисовки лиц в различном эмоциональном состоянии.

3. Ответьте на вопросы:

4. а) Какие детали лица помогают передать эмоциональное состояние человека?

б) Почему древние греки считали эталоном красота бесстрастное выражение лица?

5. Проанализируйте особенности пластики мимики 2-3 эмоциональных состояний по выбору:

5.1 искренний смех,

5.2 зрительное внимание,

5.3 сосредоточенность,

5.4 плач,

5.5 физическое страдание,

5.6 душевное страдание,

5.7 злоба,

5.8 отвращение,

5.9 ужас.

6. . Сделайте вывод о возможности использования полученных знаний, навыков и умений в профессии.

Рис. 4. Примеры изменения выражения лица
благодаря сокращению различных мимических мышц

Лабораторная работа № 8

Тема: Изучение способов коррекции формы головы и лица. Подбор причёски к заданной внешности человека.

Цель:

научиться использовать различные способы коррекции головы и лица; подбирать причёски к заданной внешности человека.

Оснащение: карточки – задания для лабораторной работы, учебник, анатомический атлас человека, линейки, карандаши.

Ход работы:

1. Рассмотрите фотографии моделей.

2. Определите особенности формы головы, лица, фигуры моделей.

3. Подберите причёску, макияж с учётом особенностей формы головы, лица, фигуры моделей.

4. Обоснуйте свой выбор с научной точки зрения.

5. Ответьте на вопросы:

а) Какие способы коррекции формы головы и лица вам известны?

б) Какие слагаемые входят в понятие «стильный образ»? Велика ли роль вашей профессии в его создании? Аргументируйте свой ответ.

6.Сделайте вывод о возможности использования полученных знаний, навыков и умений в профессии.