Гимнастика. Секреты эффективного движения. Биомеханика. Структура. Техника

Суммарное действие тангенциальных сил. В упражнениях типа махов, оборотов сила тяжести и КСИ, как вращающие (тангенциальные) силы, действуют совокупно, но независимо друг от друга, часто давая парадоксальные технические эффекты, связанные с вращением тела на опоре. Причем, в зависимости от структуры и скорости движения, наиболее важную роль может играть либо тот, либо другой динамический фактор, порождая как бы противоречивые требования к технике упражнения.

Так, если спортсмен стремится к увеличению активности движения в обороте на перекладине, то предельная «оттяжка» с выпрямлением тела, вполне естественная при исполнении «спокойного» большого оборота на перекладине (рис. 5.5, а), абсолютно противопоказана при быстром прохождении стойки на руках (б), так как в первом случае наиболее существенную роль играет механизм управления моментом силы тяжести, а во втором – действие КСИ.

Рис. 5.5. Замедляющее и ускоряющее действие Кориолисовой силы инерции в большом обороте.

Таким образом, техника завершающей стадии медленного и быстрого оборотов оказывается принципиально разной.

5.1.3. Действие центробежной силы инерции

Центробежная сила инерции (ЦБС), действующая по радиусу вращения (по нормали), при опорных вращениях типа махов в переднезадней плоскости проявляет себя в виде перегрузок, которые могут достигать значительных величин и поэтому в существенной мере определяют технику движений и требования к физической подготовленности, а, значит – и к методике подготовки.

Как известно, величина ЦБС находится в прямой зависимости от массы движущегося тела m, квадрата скорости движения V и в обратной зависимости от радиуса кривизны траектории ОЦМ тела R:

F

= m·V

/R (2)

Практически это означает, что спортсмены, имеющие большую массу тела, испытывают и большие перегрузки, падающие на двигательный аппарат. В известном смысле, они быстрее амортизируются (это одна из причин, по которой легкие гимнасты более работоспособны). Вращательные движения, выполняемые по малым радиусам и, в особенности, движения с резким уменьшением кривизны траектории ОЦМ тела, сопровождаются, при прочих равных условиях, увеличенными перегрузками, иногда приводящими к срывам со снаряда. Наконец, наиболее важный фактор – скорость движения, от которой перегрузки зависят экспоненциально.

В табл. 5.1 даются в сравнении три условных примера максимальных механических нагрузок, действующих на тело гимнаста при исполнении большого оборота на перекладине (момент прохождения нижней вертикали) и зависящих от массы, длины тела спортсмена (радиуса ОЦМ) и максимальной скорости движения, достигнутой им при вращении вокруг опоры. При медленном обороте, исполняемом «маленьким» и легким гимнастом (пример 1), нагрузки, тем не менее, превышают вес его тела более чем в 4,5 раза. При средних показателях (пример 2) – уже в 5,5 раз, а при максимально быстром обороте в исполнении рослого и относительно тяжелого гимнаста (пример 3) почти в 6,5 раз.

Таблица 5.1. Модельные нагрузки на ОДА гимнаста при вращениях на опоре.

Однако, приведенные величины перегрузок легко преодолеваются спортсменами при верной технике упражнений и достаточной физической подготовленности.

Суммарное действие нормальных сил, отраженное в максимальных значениях нагрузок (табл. 5.1), может характеризовать физическую напряженность этих движений, но не дает полной динамической картины взаимодействия гимнаста с опорой, сопровождающего исполнение опорных вращений типа махов и оборотов. Между тем, техника этих упражнений существенно зависит от пофазных изменений нормального (т.е. направленного по радиусу) давления на опору.

Напомним, что это давление обязано двум силовым компонентам (рис. 5.6.): силе тяжести (а), прижимающей тело к опоре в верхней половине условного оборота и оттягивающей его от нее во второй, висовой половине движения. Второй компонент – центробежная сила инерции, всегда оттягивающая тело от опоры, но значительно зависящая от скорости движения тела (б).

Рис. 5.6. Суммарное давление на опору при исполнении движений типа больших оборотов на перекладине.

Наиболее интересна и практически важна суммарная картина действия двух этих сил (в). Выделяются две неравные зоны такого движения.

В верхней из них, меньшей по охвату, преобладает сжимающее действие силы тяжести, требующее от исполнителя активного контроля осанки и «оттяжки» от опоры. В другой зоне, преобладающей, решающую роль играет оттягивающее действие. По ходу оборота активность этого оттягивающего действия в широких пределах изменяется – от нуля до максимальных значений (см. табл. 5.1).

Эти изменения характерным образом отражаются в деформации опорных частей снаряда. Меняющееся по величине и направленности давление на опору, показанное на рис. 5.7, а, деформирует гриф снаряда, центр которого описывает в пространстве фигуру, носящую название «улитка Паскаля» или «кардиоида» (т.е. «подобная сердцу», б).

Рис. 5.7. Деформация опоры при исполнении оборотовых движений.

Практически важную и интересную особенность пофазных изменений давления на опору составляют пограничные зоны между фазами сжатия и оттяжки, когда какое бы то ни было давление на опору и связанные с этим деформации тела практически исчезают, благодаря чему становятся наиболее доступными различные перегруппировки – перехваты, повороты и т. п. В динамическом смысле эти пограничные зоны подобны «невесомости».

Другое, очень важное следствие изменений давления на опору связано с технической осанкой работы на снарядах типа перекладины или брусьев р. в. Современная техника работы на снарядах требует постоянной активной оттяжки от опоры с посильным для гимнаста удлинением тела. На первый взгляд кажется, что для выполнения этого требования достаточно контроля осанки в зоне сжатия (см. рис. 5.7, а), тогда как в зоне оттяжки все должно получаться «само собой», и нужно лишь расслабленно провиснуть, подчиняясь «даровым» вешним силам.

Действительно, в применении к зонам, где оттягивающее воздействие на тело гимнаста составляет сотни килограмм, это достаточно верно, но в зонах ослабленных внешних воздействий этого совершенно недостаточно. В особенности это относится к зонам движения около стойки на руках и прилегающим к ним зонам «невесомости».

5.1.4. Активное взаимодействие с опорой

Выполняя маховые движения на опоре, гимнаст активно взаимодействует с ней. Это действия обычно играют как бы регулирующую роль, являясь средством использования описанных выше внешних, «даровых» факторов движения. Но в отдельных случаях, когда возможности непосредственного активного взаимодействия с опорой оказываются более значительными, они используются как механизм непосредственного (за счет мышечных усилий) энергонасыщения маховых движений на опоре.

Характерный пример – маховые движения в упоре на брусьях (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Силовое взаимодействие с опорой при маховых движениях.

Попеременно действуя на махах разного направления мышцами плечевого пояса, гимнаст может существенно изменять скорость и амплитуду размахиваний. Вместе с тем, эти действия тесно связаны с изменениями момента силы тяжести P

(здесь – относительно плечевой оси, а также фронтальной оси, проходящей через точки хвата) и условий равновесия: совершая силовые действия «от опоры», гимнаст умышленно провоцирует нарушение равновесия с тем, чтобы в критический момент (при прохождении вертикального упора) временно восстановить его. Фактически, это случай сохранения динамического равновесия в системе.

5.1.5. Действие диссипативных сил

Действие диссипативных сил (сил, рассеивающих энергию) играет внешне малозаметную, но в действительности, весьма существенную роль при исполнении упражнений типа махов и оборотов на опоре. Если силой сопротивления воздуха в данном случае можно пренебречь ввиду невысокой скорости движения тела[23 - Максимальная скорость движения тела гимнаста при исполнении упражнений на снарядах обычно не превышает величин порядка 8—9 м/с, к тому же фазы движения с такой скоростью очень непродолжительны. Между тем, существенные механические эффекты, связанные с сопротивлением воздушной среды, начинают сказываться только при скоростях порядка 50 м/с.], то трение опорных звеньев гимнаста о снаряд рассеивает существенную часть общей энергии тела.

Рис. 5.9. Потери энергии на трение.

Так, если бы гимнаст попытался сделать полный большой оборот на перекладине, действуя все время со строго неизменной позой (т.е., фактически, не работая, рис. 5.9), он не дошел бы до конечного положения стойки на руках на угол, достигающий (в зависимости от силы хвата, коэффициента трения на грифе и др.) величины порядка 60

. Это соответствует потере при подъеме более 20% кинетической энергии. Именно эти потери энергии должны, как минимум, восполняться за счет собственной мышечной работы спортсмена на опоре.

5.2. ОСНОВЫ ТЕХНИКИ ВРАЩЕНИЙ НА ОПОРЕ

Физические закономерности, образующие механизм вращательных движений типа махов и оборотов на практике, могут реализовываться посредством весьма разнообразной техники, опирающейся на ряд ключевых приемов. Рассмотрим ряд моментов на примере больших оборотов на перекладине.

5.2.1. Техника спадов

Техника спадов в движениях типа махов-оборотов предполагает решение трех типовых задач: 1) управление энергетикой спада, подготовка активных действий маха/оборота; 2) темпоритмическая организация движения.

Решение первой задачи практически целиком вытекает из физических закономерностей управления движением, в первую очередь, связанных с изменением момента силы тяжести, действующего на тело гимнаста при спаде.

Сравним характерные случаи изменения энергетики при спадах.

При максимальной «оттяжке» в избранном рабочем положении движение в поле тяготения дает к окончанию спада максимальную скорость и кинетическую энергию тела в целом. Любое отклонение от этой схемы приводит, по чисто физическим причинам, к более или менее значительному снижению энергетики спада. Этим, в частности, объясняются проблемы с разучиванием большого оборота на «старых» брусьях разной высоты, имевших сильно сведенные жерди (рис.5.10).

Рис. 5.10. Спад на узких брусьях р.в.

Нарочитые формы таких «нарушений» используются для гашения силы маха, если он в данной ситуации избыточен. Парадоксальной особенностью спадов является то, что движение, выполняемое на полной «оттяжке», медленнее развивается (начальные фазы длительнее во времени), но в итоге оказывается наиболее энергонасыщенным.

В то же время спады с промежуточным приближением тела к оси вращения в целом быстротечны и производят впечатление активного движения, хотя в действительности, как уже отмечалось, сопровождаются потерями кинетической энергии, и у нижней вертикали дают скорость движения меньшую, чем при спаде с полной «оттяжкой». Иногда это вводит тренеров в заблуждение.

Вторая типовая задача спада связана с потребностью получения наиболее благоприятного режима деятельности мышц, приближающих массы тела к опоре в решающей фазе движения. Это означает, прежде всего, необходимость предварительного оптимального (по величине, скорости) натяжения мышц, занятых в последующей фазе движения.

Классический пример такой подготовки мышц во время махового спада представлен на рис. 5.11, а: прежде чем сделать «бросок» ногами вперед, гимнаст выполняет «замах», позволяющий быстро натянуть мышцы вентральной группы, сгибателей. Аналогичным образом строится движение на махе в висе противоположного направления, с подготовительным сгибанием тела и натяжением мышц-разгибателей (б)