Общие физические закономерности маховых движений
Движения спортсмена, выполняющего гимнастические упражнения, как правило, имеют сложный пространственный характер. Это означает, что тело гимнаста одновременно совершает два типа движений: переместительное и вращательное. Так, гимнаст, ис-
* О.ц.т.т. — общий центр тяжести тела — воображаемая точка пространства, в которой как бы сосредоточены все массы частей тела гимнаста и которая является условным местом приложения равнодействующей всех сил, действующих на данное тело.
полняющий соскок сальто с перекладины или опорный прыжок, перемещается по определенной траектории. Наиболее правильный вид имеет при этом траектория о.ц.т.т., которая при безопорных перемещениях имеет форму параболы. Одновременно с этим тело гимнаста совершает вращательное движение вокруг оси, проходящей через о.ц.т.т.
Траектории переместительного движения тела гимнаста, его отдельных точек могут быть весьма разнообразными и зависят от многих причин, в том числе от конструкции снаряда, рабочего положения тела гимнаста на снаряде, от смены поз тела по ходу исполнения упражнения, от физических характеристик движения и др.
В ряде случаев ось вращения тела гимнаста совпадает с осью снаряда (как, например, на перекладине, брусъях разной высоты) пли представляет собой воображаемую линию, проходящую через точки опоры о него (упор на руках на брусьях).
Если при упражнениях на перекладине и в аналогичных случаях ось вращения закреплена, то во многих других движениях она остается свободной и проходит через о. ц. т.т. Это относится ко всем безопорным перемещениям: соскокам,' прыжкам, перелетам и т. п.
При исполнении гимнастических упражнений тело спортсмена может вращаться вокруг трех основных осей. При исполнении большинства махов, оборотов, сальто, прыжков и многих других упражнений происходит вращение вокруг фронтальной (поперечной) оси. Широко используется и вращение вокруг продольной оси, с кото* рым связано исполнение различных поворотов. Наконец, гимнаст может вращаться и вокруг передне-задней оси (в сальто, переворотах боком и др.). Кроме того, в ряде сложных гимнастических упражнений совмещается одновременное вращение вокруг нескольких осей. Таковы, например, почти все движения с поворотами, при которых гимнаст в одно и то же время вращается вокруг поперечной и продольной осей.
Одна из важнейших особенностей маховых гимнастических движений — их инерционность. Получив в определенной фазе упражнения энергию движения, тело гимнаста до определенного момента может перемещаться самостоятельно, по инерции. Это позволяет гимнасту чередовать напряжение мускулатуры с ее расслаблением, давать отдых работавшим мышцам, что выгодно отличает маховые упражнения на снарядах от статических и силовых упражнений.
Однако чисто инерционное, а следовательно, пассивное движение при исполнении гимнастических упражнений практически не встречается. В подавляющем большинстве случаев гимнасту приходится активно действовать, чтобы добиться нужной формы движения. В связи с этим можно выделить несколько наиболее характерных типов движений, основанных на использовании определенных физических закономерностей.
Управление амплитудой махов в висе.Значительная часть маховых гимнастических упражнений представляет собой маятнико-образные или оборотовые движения вокруг определенной оси. Двигательная задача гимнаста, выполняющего такие движения, состо-
ит в том, чтобы увеличить или сохранить приобретенную амплитуду маха и скорость движения.
На тело спортсмена, выполняющего маховые движения в висе, действует ряд сил. Главной силой, определяющей характер движения тела гимнаста в данных условиях, является сила тяжести. Под действием силы тяжести (Р) тело гимнаста, получившее первоначальный импульс, может совершать колебательные движения око-
ло положения равновесия. Если бы не существовало сил трения, отнимающих у тела энергию движения, ранее полученные колебания сохранили бы свою амплитуду. Однако реальные колебания всегда затухают. Чтобы поддержать нужный размах движения или увеличить его, гимнаст должен прибегать к использованию специальных технических приемов. Главный из таких приемов опирается на возможность управления так называемым плечом силы тяжести. В первой половине маха, при перемещении вниз, гимнаст стремится возможно больше удалить о. ц. т. от оси вращения, «оттянуться». При этом увеличивается и пле-
чо силы тяжести (R) — перпендикуляр, опущенный из оси вращения на направление приложенной к телу силы (рис. 144). Чем больше в этой фазе плечо силы тяжести, тем активнее спад.
Во второй половине махового движения, при подъеме, сила тяжести выступает в роли тормозящей силы, отнимающей у тела энергию движения. Поэтому здесь задача гимнаста — уменьшить плечо силы тяжести. Это достигается, в зависимости от рабочей позы тела, либо сгибанием, либо разгибанием в одном или ряде смежных суставов. Например, при исполнении большого оборота назад спортсмен добивается сохранения нужной ему скорости подъема благодаря последовательному сгибанию тела в тазобедренных и плечевых суставах. Лишь после того, как исполнение оборота обеспечено, гимнаст может выпрямиться.
Описанный технический прием позволяет выполнить многие маховые упражнения на снарядах. Это разнообразные махи в висах и упорах, оборотовые движения, перевороты в упор и соскок, движения типа сальто и многие другие.
Управление скоростью вращения в полете.Находясь в безопорном положении, в полете, тело гимнаста, как правило, имеет определенную скорость вращения вокруг оси, проходящей через о.ц.т.т. Однако точное количество вращательного движения, кото-
рым обладает тело гимнаста, определяется не только его вращательной (угловой) скоростью (со), но и степенью сопротивления тела внешним силам, способным создать вращение. Последняя величина называется моментом инерции (/) и зависит от массы тела, а также, что особенно важно, от позы, принимаемой гимнастом по ходу движения. Произведение угловой скорости тела и его момента инерции в данной фазе упражнения и определяет то количество вращательного движения — момент количества движения (М), — которым обладает гимнаст в безопорном положении. Таким образом:
Момент количества движения тела гимнаста, находящегося в полете, — величина постоянная и не может изменяться, даже если гимнаст к этому стремится. Это физическое положение называется законом сохранения момента количества движения. Согласно данному закону, гимнаст не может, например, получить вращение в полете, если прежде не имел его. И наоборот, нельзя избавиться от имевшегося вращательного движения и изменить его направление до тех пор, пока гимнаст не приземлится, возьмется за снаряд, повиснет на поясе для страховки и т. д. Это положение весьма важно для понимания существа Гимнастических упражнений.
Вместе с тем гимнаст может до известной степени регулировать" скорость вращательного движения, если она была в самом начале полета. Для этого необходимо изменить положение тела. Например, группируясь в безопорном положении, гимнаст тем самым уменьшает момент инерции тела, а по закону сохранения момента количества движения это приводит к автоматическому, обратно пропорциональному увеличению скорости вращения тела. Этим приемом пользуются исполнители различных, особенно сложных, сальто, прыжков и аналогичных упражнений. Действие, обратное по характеру — выпрямление тела, — дает противоположный результат: скорость вращения уменьшается. Таким образом, гимнаст может управлять скоростью вращения в полете, хотя следует помнить, что пределы этого вмешательства в скорость вращения ограничены и зависят от полученного ранее момента количества движения и от возможностей гимнаста изменять свое положение.
Отталкивание. В двух описанных выше случаях гимнаст добивается нужного результата, имея предварительно созданный запас вращательного движения. Однако нередко движение начинается из статического положения или протекает с вращением в направлении, противоположном тому, которое уже имеется. В этих случаях приведенные выше приемы управления движением неприменимы, и гимнаст использует другой характерный прием, хорошо известный как в практике спорта, так и в обиходных действиях, технике и т. д. Этот прием основан на действиях типа отталкивания (притягивания).
Выполняя отталкивание*, гимнаст взаимодействует с опорой. Опорная реакция представляет собой внешнюю силу, необходимую для исполнения действий такого типа.
Всякое отталкивание в принципе состоит из двух необходимых фаз действий. В первой из них спортсмен, воздействуя на снаряд опорными звеньями, заставляет ускоренно перемещаться свободные звенья, то есть сообщает им энергию движения. Таковы, например, взмах руками вверх при отталкивании ногами, маховое движение ногами назад при отмахе в висе из упора на перекладине или брусьях разной высоты. Во второй фазе отталкивания происходит перераспределение ранее полученных скоростей и энергии движения: спортсмен затормаживает маховые звенья, а отнятое у них движение передает остальным, в том числе приближенным к опоре, звеньям. Так, при прыжке с места в момент притормаживания маха руками и верхним отделом туловища давление ногами на опору резко падает, а затем и все тело прыгуна отделяется от опоры и получает движение в том направлении, в котором до этого перемещались маховые звенья тела (руки, туловище).
Отталкивание в гимнастике разнообразно, так как спортсмен использует в качестве опорных звеньев не только ноги, но и кисти, плечи, таз, шею, голову и другие звенья. Соответственно этому и роль маховых звеньев исполняют различные, свободные в данном случае, части тела. Благодаря отталкиванию гимнаст может получить не только переместительное (как при простом прыжке вверх), но и сложное пространственное движение. Например, при сальто назад из стойки на ногах гимнаст не только перемещается вверх, но и получает вращательное движение назад вокруг оси о.ц.т.т. При
nuiujincnnn нидьема раа-
гибом из упора на руках на брусьях спортсмен отталкивается плечами и получает перемещение кверху-вперед и вращение вокруг оси, проходящей через точки хвата за жерди. Наконец, во многих маховых упражнениях отталкивание используется для того, чтобы форсированно изменить силу или направление исходного вращательного движения (см. соскок махом вперед, стр. 282).
Три описанных выше технических приема часто
* Физический смысл притягивания полностью аналогичен отталкиванию, поэтому в дальнейшем упоминается только последнее действие.
совмещаются в одном упражнении. Так, при соскоке махом вперед с перекладины (рис. 145) гимнаст последовательно пользуется приемами управления амплитудой маха (кадры 1—7), отталкиванием, изменяющим первоначальное направление вращательного движения (кадры 7—9), и, наконец, меняет в полете позу, тем самым ускоряя вращение вперед (кадры 9—11), а затем его замедляя (кадры 11—12).