Силы в движениях спортсменов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОЛГОГРАДСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Самостоятельная работа № 1

«Силы в  движениях спортсменов». 
 
 
 
 
 
 
 
 

         Выполнила:

         Студентка 208гр.

          Павлова А.

          Проверила:

          Дзержинская Л. Б.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Волгоград 2010г.

План

1) Роль  сил в движениях человека.

2) Движущие  и тормозящие силы.

3) Рабочие  и вредные сопротивления.

4) Внешние  и внутренние силы.

5) Силы  действия среды.

6) Силы  инерции в инерциальных и неинерциальных  системах отсчёта.

7) Характеристика  положения тела в «мостике».

8) Список  используемой литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   1.Роль  сил в движениях  человека.

   В основе всех видов движений человека лежит управляемая работа его двигательного аппарата. Движения обеспечивают целенаправленное перемещение звеньев тела человека в пространстве, осуществляемое посредством мышечных напряжений, с использованием упруго-вязких свойств мышц, инерционных сил, взаимодействующих с внешними силами (сила тяжести, сила трения и т.п.).

   Работа  мышц и управление движениями осуществляются под контролем центральной нервной  системы и обеспечиваются физиологической  активностью других систем организма, действующих согласованно в сложном взаимодействии друг с другом.

   Природа движений человека

   - одно  из самых сложных, интересных  и не понятых до конца явлений.  Достаточно сказать, что ни  одна из созданных человеком  машин пока не приблизилась  по своему КПД к эффективности  аппарата движений человека.

   Этот  аппарат движений представляет собой  управляемую многозвенную систему  рычагов и движителей. Костные  рычаги - это звенья тела, подвижно сочленные  посредством суставов. Скелет человека насчитывает около 200 костей. Крепость, надежность суставов обеспечивается не только их стенками, но и мышцами и связками, укрепляющими суставы со всех сторон.

   Формы суставов весьма разнообразны. Это  позволяет, с одной стороны, выполнять  самые разнообразные движения - сгибательные, разгибательные, отводящие, приводящие, вращательные, а с другой - обеспечивать нужную жесткость и ограничение подвижности отдельных звеньев, что необходимо в целом ряде случаев,

   Кости, связки и суставы у ребенка  не так прочны, как у взрослого  человека, поэтому необходимо соблюдать  особую осторожность, "выбирая нагрузки. Разумно организованная физическая активность укрепит костно-мышечный аппарат ребенка, и, напротив, ошибки при выборе нагрузок могут привести к травмам, к нежелательным отклонениям в развитии.

   Движители - это мышцы человека. В теле человека более 600 мышц. Относительно суставов мышцы расположены таким образом, что при любом виде движении можно регулировать ускорение, скорость и направление движения. Если же учесть, что существует множество вариантов взаимодействия различных групп мышц, то их возможности в осуществлении движений представляются поистине безграничными.

   Несмотря  на то что мышцы бывают разных типов, в основе их рабочего эффекта лежат  одни и те же химические, физические и физиологические механизмы. Все  мышцы состоят из большого числа активных элементов - волокон. Считают, что мышцы могут выполнять динамическую и статическую работу.

   При статической  работе мышца сохраняет свою длину  и напряжение, т.е. не перемещается.

   При динамической работе мышца может укорачиваться и удлиняться или, как принято говорить, выполнять работу в преодолевающем или уступающем режиме. Наглядными примерами этих режимов могут служить прыжок с возвышения вниз и последующее отталкивание от пола и подпрыгивание вверх. Амортизационное сгибание ног в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах в данном случае осуществляется за счет работы мышц конечностей в уступающем режиме. Другую картину можно наблюдать в следующей фазе. Распрямление ног во всех суставах при отталкивании обусловливается активным укорочением мышц ног, работающих в преодолевающем режиме.

   Все движения, связанные с остановкой, амортизацией, замедлением движений отдельного звена, группы звеньев или человеческого  тела, в целом характеризуются  уступающим режимом работы мышц. Ускорение звена или звеньев тела, напротив, обусловливается преодолевающим режимом. Во всех движениях так или иначе присутствуют практически оба режима мышечной активности. Однако при выборе физических упражнений для занятий всегда необходимо анализировать основной режим работы мышц. Это поможет правильно обозначить силовые акценты движений ребенка в зависимости от целей и задач конкретного занятия.

   Главной рабочей единицей мышцы является мышечное волокно. Мышечные волокна  человека бывают двух основных типов

   У - красные и белые, или, как их еще иногда называют, медленные и быстрые. Разные виды и режимы движений обеспечиваются активностью разных типов мышечных волокон. Например, спринтерская скорость обеспечивается активностью быстрых мышечных волокон. И, наоборот, в упражнениях, связанных с проявлением выносливости, ведущую роль играют мышечные волокна медленного типа.

   Существует  мнение, что процентное содержание разных типов волокон в мышцах обусловлено наследственными факторами  и не может быть существенно изменено в процессе тренировки. Поэтому предполагают, что успехи в видах спорта, связанных с проявлением выносливости, могут зависеть от высокого процентного содержания красных (медленных) волокон в мышцах, а высокие потенциальные возможности в скоростных видах спорта обусловлены повышенным процентом содержания белых (быстрых) волокон. Это важно, когда речь идет о выборе видов спорта для регулярных занятий с целью достижения высоких спортивных результатов.

   Движения  человека представляют собой результат  взаимодействия внешних и внутренних сил.

   Внешние силы возникают при соприкосновении  человека с окружающей средой (опорой, различными предметами, спортивными  снарядами и т.п.). Только благодаря  такому контакту возможно перемещение  тела в пространстве.

   Внутренние  силы возникают при взаимодействии звеньев тела человека друг с другом. Внутренние силы не в состоянии изменить движение тела, придать ему ускорение. Однако управляя ими, тягами мышц, человек может целенаправленно повлиять на внешние силы, изменив величину и направление действия.

   Важнейшей из внешних сил, способствующих перемещению  человека в пространстве, является сила реакции опоры. Реакция опоры  равна силе действия тела на опору  и направлена в противоположную  сторону. Контакт человека с опорой обусловлен наличием силы трения. Результатом активного взаимодействия внутренних и внешних сил являются приобретенное телом ускорение и возникновение нового типа сил - сил инерции, которые называют также реактивными.

   Сложное и тонкое взаимодействие реактивных сил - одно из самых интересных явлений двигательной активности человека. Сознательно ускоряя или замедляя движения отдельных звеньев, можно добиться очень высокой эффективности, экономичности, "легкости" движений. И, наоборот, неумение использовать реактивные силы приведет к напряжению, лишним тратам энергии.

   2.Движущие  и тормозящие силы. 

   Силы, приложенные к звеньям тела человека, действуя динамически, приводят к различному результату. В зависимости от того, как направлены силы относительно скорости движущегося тела, различают:  
 
— движущие силы, которые совпадают с направлением скорости (попутные) или образуют с ним острый угол и могут, совершать положительную работу;  
— тормозящие силы, которые направлены противоположно направлению скорости (встречные) или образуют с ним тупой угол и могут совершать отрицательную работу;  
— отклоняющие силы, перпендикулярные к направлению скорости и увеличивающие кривизну траектории;  
— возвращающие силы, также перпендикулярные к направлению движения, но уменьшающие .кривизну траектории.  
       Обе последние группы сил непосредственно не изменяют величину тангенциальной (касательной) скорости.  
 
От соотношения сил, приложенных к каждому звену тела, зависит и результат их действия.  
 
Движущая сила — это сила, которая совпадает с направлением движения (попутная) или образует с ним острый угол и при этом может совершать положительную работу (увеличивать энергию тела).

   Однако  в реальных условиях движений человека всегда существует среда (воздух или вода), действуют опора и другие внешние тела (снаряды, инвентарь, партнеры, противники и др.). Все они могут оказывать тормозящее действие. Более того, ни одного реального движения без участия тормозящих сил просто не бывает.

   Тормозящая  сила направлена   противоположно    направлению движения (встречная) или образует с ним тупой угол. Она может совершать   отрицательную работу (уменьшать энергию тела).

   Часть движущей силы, равная по величине тормозящей уравновешивает последнюю — это   уравновешивающая сила (Fyp).

   Избыток же движущей силы над тормозящей —  ускоряющая сила   (Fуск) — вызывает ускорение тела с массой m согласно 2-му закону Ньютона (Fy=ma). 

   3. Вредные и рабочие  сопротивления. 

   Система внешних сил проявляется чаще как силы сопротивления.  Для преодоления  сопротивления затрачивается энергия  движения и напряжения мышц человека. Различают рабочие и вредны сопротивления.  

   Преодоление рабочих сопротивление нередко  составляет главную задачу движений человека (например, в преодолении  веса штанги и заключается цель движения со штангой). 

   Вредные сопротивления поглощают положительную  работу; они, в принципе, неустранимы (например, сила трения лыж по снегу). 
 

4.Внешние  и внутренние силы.

   Движения  человека представляют собой результат  взаимодействия внешних и внутренних сил.

   Внешние силы возникают при соприкосновении  человека с окружающей средой (опорой, различными предметами, спортивными снарядами и т.п.). Только благодаря такому контакту возможно перемещение тела в пространстве.

   Внутренние  силы возникают при взаимодействии звеньев тела человека друг с другом. Внутренние силы не в состоянии изменить движение тела, придать ему ускорение. Однако управляя ими, тягами мышц, человек может целенаправленно повлиять на внешние силы, изменив величину и направление действия.

5.Силы  действия среды.

   Спортсмену  нередко приходится преодолевать сопротивление  воздуха или воды. Среда, в которой движется человек, оказывает свое действие на его тело. Это действие может быть статическим (выталкивающая сила) и динамическим (лобовое сопротивление, нормальная реакция опоры).

   Выталкивающая сила — это мера действия среды на погруженное в нее тело. Она измеряется весом вытесненного объема жидкости и направлена вверх Если выталкивающая сила Q   больше силы тяжести тела G , то тело всплывает. Если же сила тяжести тела больше выталкивающей силы, то оно тонет.

   Лобовое сопротивление — это сила, с которой среда препятствует движению тела относительно нее. Величина лобового сопротивления ( R x ) зависит от площади поперечного сечения тела, его обтекаемости, платности и вязкости среды, а также относительной скорости тела

   Изменяя площадь поперечного сечения тела, можно изменить и действие среды. Так, у лыжника при спуске с горы в высокой стойке

   эта площадь  почти в 3 раза больше, чем в низкой стойке. Значит, сопротивление воздуха  при спуске можно изменять почти  в 3 раза. Принимая в воде позы с лучшей обтекаемостью, нужно уменьшать сопротивление воды. Как известно, с увеличением скорости передвижения сопротивление воды или воздуха резко увеличивается (примерно пропорционально квадрату скорости).

   Нормальная  реакция среды — это сила, действующая со стороны среды на тело, расположенное под углом к направлению его движения. Она зависит от тех же факторов, что и лобовое сопротивление: