что такое кинематическая структура движений

Что такое кинематическая структура движений

Рассматривая кинематическую структуру движений, надо различать: пространственные, временные и пространственно-временные характеристики движений.

Пространственно техника физических упражнений характеризуется рациональным взаиморасположением звеньев двигательного аппарата человека, обеспечивающим: целесообразное исходное положение перед началом движений, оперативную позу в процессе его выполнения и соблюдение оптимальной траектории движений.

Не менее важна рациональная оперативная поза в процессе выполнения упражнения. Она помогает поддерживать статическое и динамическое равновесие тела, целесообразно координировать движения, эффективно проявлять силовые и другие физические качества. Так, горизонтальное положение пловца, низкая посадка конькобежца и велосипедиста уменьшают сопротивление внешней среды и этим способствуют быстрому передвижению; планирующая поза в прыжках на лыжах с трамплина, позволяет использовать воздушную подушку и увеличить дальность прыжка и т. п.Информация по кинезио тейпам.

Траектория движений – имеет существенное значение для эффективности выполнения физических упражнений. Траектория – это непрерывная линия, воображаемый след движущейся точки. По форме траектория движений может быть прямолинейной и криволинейной. Простейшие из криволинейных движений – вращательные движения (движения по окружности). Во время выполнения движений часто бывает оправдана закруглённая форма траектории (например, дугообразное движение стопы при ударе по мячу в футболе или петлеобразное движение рукой при замахе и ударе по мячу в теннисе). В тех случаях, когда необходимо обеспечить наибольшую скорость какому-либо звену на коротком отрезке пути предпочтительна прямолинейная форма траектории.

Направление движений влияет на точность двигательных действий и на их конечный результат. В практике физического воспитания нужные направления движениям задают с помощью внешних пространственных ориентиров (разметка беговых дорожек, игровых площадок и т. д.), а также ориентации по плоскостям трёхмерного пространства: в горизонтальной плоскости – вправо-влево; во фронтальной (вертикальной) – вверх-вниз; в сагиттальной (переднезадней) – вперёд-назад; и промежуточные направления (вперед-вверх-вправо).

Амплитуда (размах) движений зависит от строения суставов и эластичности связок и мышц. Для увеличения подвижности в суставах, совершенствования эластичности мышц и связок применяются специальные упражнения на гибкость.

2. Временные характеристики движений.

К ним относятся: длительность движений, темп и ритм.

Длительность движения – это его временная мера, которая измеряется разностью моментов окончания и начала движения. Длительность движения (бега, плавания) определяет величину его воздействия (объём нагрузки).

Темп движений – определяется количеством движений в единицу времени. В циклических движениях темп можно измерять в количестве шагов в минуту или по продолжительности одного цикла в секунду.

Ритм движений – это комплексная характеристика техники физических упражнений, отражающая порядок распределения усилий во времени и пространстве, нарастания и уменьшения их в динамике действия. Он определяется по соотношению частей движения: Т-1 : Т-2 : Т-3. Ритм движений характеризует, например, отношение фаз времени опоры (отталкивания) и фазы времени полёта в беге.

Ритмические характеристики движений – это определённая упорядоченность движений в составе целостного действия, при которой акцентированные (связанные с активным нарастанием мышечных напряжений) фазы действия закономерно чередуются с неакцентированными (отличающиеся меньшим напряжением либо расслаблением).

3. Пространственно-временные характеристики – это скорость и ускорение. Скорость – это путь, пройденный за единицу времени. Ускорение – это изменение скорости во времени (её увеличение или уменьшение). Эти характеристики во многом определяют рациональную технику движений и конечный результат.

Источник

Что такое кинематическая структура движений

Движение человека является механическим, то есть это изменение тела или его частей относительно других тел. Относительное перемещение описывает кинематика.

Кинематика – раздел механики, в котором изучается механическое движение, но не рассматриваются причины, вызывающие это движение. Описание движения как тела человека (его частей) в различных видах спорта, так и различных спортивных снарядов являются неотъемлемой частью спортивной биомеханики и в частности кинематики.

Какой бы материальный объект или явление мы не рассматривали, окажется что вне пространства и вне времени ничего не существует. Любой предмет имеет пространственные размеры и форму, находится в каком-то месте пространства по отношению к другому предмету. Любой процесс, в котором участвуют материальные объекты, имеет во времени начало и конец, сколько то длится во времени, может совершаться раньше или позже другого процесса. Именно по этому возникает необходимость измерять пространственную и временную протяжённости.

Основные единицы измерения кинематических характеристик в международной системе измерений СИ.

Пространство. Одна сорокамиллионная часть длины земного меридиана, проходящего через Париж, была названа метром. Поэтому длина измеряется в метрах (м) и кратных ему единицах измерения: километрах (км), сантиметрах (см) и т. д.

Время – одно из фундаментальных понятий. Можно сказать, что это то, что отделяет два последовательных события. Один из способов измерить время – это использовать любой регулярно повторяющийся процесс. Одна восьмидесяти шести тысячная часть земных суток была выбрана за единицу времени и была названа секундой (с) и кратных ей единицах (минутах, часах и т. д.).

В спорте используются специальные временные характеристики:

Длительность движения (∆t) – это его временная мера, которая измеряется разностью моментов окончания и начала движения ∆t = tкон. – tнач.

Темп движения (N) – это временная мера повторности движений, повторяющихся в единицу времени. N = 1/∆t; (1/c) или (цикл/c).

Ритм движений – это временная мера соотношения частей (фаз) движений. Он определяется по соотношению длительности частей движения.

Положение тела в пространстве определяют относительно некоторой системы отсчёта, которая включает в себя тело отсчёта (то есть относительно чего рассматривается движение) и систему координат, необходимую для описания на качественном уровне положение тела в той или иной части пространства.

С телом отсчёта связывают начало и направление измерения. Например, в целом ряде соревнований началом координат можно выбрать положение старта. От него уже рассчитывают различные соревновательные дистанции во всех циклических видах спорта. Тем самым в выбранной системе координат «старт – финиш» определяют расстояние в пространстве, на которое переместится спортсмен при движении. Любое промежуточное положение тела спортсмена во время движения характеризуется текущей координатой внутри выбранного дистанционного интервала.

Для точного определения спортивного результата правилами соревнований предусматривается по какой точке (пункт отсчёта) ведётся отсчёт: по носку конька конькобежца, по выступающей точке грудной клетки бегуна-спринтера, или по заднему краю следа приземляющегося прыгуна в длину.

В некоторых случаях для точного описания движения законов биомеханики вводится понятие материальная точка.

Материальная точка – это тело, размерами и внутренней структурой которого в данных условиях можно пренебречь.

Движение тел по характеру и интенсивности могут быть различными. Чтобы охарактеризовать эти различия, в кинематике вводят ряд терминов, представленных ниже.

Траектория – линия, описываемая в пространстве движущейся точкой тела. При биомеханическом анализе движений прежде всего рассматривают траектории движений характерных точек человека. Как правило, такими точками являются суставы тела. По виду траектории движений делят на прямолинейные (прямая линия) и криволинейные (любая линия, отличная от прямой).

Перемещение – это векторная разность конечного и начального положения тела. Следовательно, перемещение характеризует окончательный результат движения.

Путь – это длина участка траектории, пройденной телом или точкой тела за выбранный промежуток времени.

Траектория движения точки и её перемещение

Для того, чтобы охарактеризовать насколько быстро изменяется в пространстве положение движущегося тела, используют специальное понятие скорость.

Скорость – это отношение пройденного пути ко времени, за который он пройден. Она показывает, как быстро изменяется положение тела в пространстве. Поскольку скорость – это вектор, то она также указывает, в каком направлении движется тело или точка тела.

Средней скоростью тела на данном участке траектории называется отношение пройденного пути ко времени движения, м/с:

Если на всех участках траектории средняя скорость одинакова, то движение называется равномерным.

Зависимость средней скорости бега от длины дистанции

Мировые спортивные рекорды и показанная в них средняя скорость

Для удобства проведения вычислений среднюю скорость можно записать и через изменение координат тела. При прямолинейном движении пройденный путь равен разности координат конечной и начальной точек. Так, если в момент времени t0 тело находилось в точке с координатой Х0, а в момент времени t1 – в точке с координатой Х1, то пройденный путь ∆Х = Х1 – Х0, а время движения ∆t = t1 – t0 (символ ∆ обозначает разность однотипных величин или для обозначения очень маленьких интервалов). В этом случае:

Размерность скорости в СИ – м/с. При преодолении больших расстояний скорость определяют в км/час. При необходимости такие значения можно перевести в СИ. Например, 54 км/час = 54000 м /3600 с = 15 м/с.

Средние скорости на различных участках пути значительно отличаются даже при относительно равномерном прохождении дистанции: стартовый разгон, преодоление дистанции с внутрицикловыми колебаниями скорости (во время отталкивания скорость увеличивается, во время свободного скольжения в беге на коньках или фазы полёта в л/а беге – уменьшается), финиширование. По мере уменьшения интервала, по которому вычисляется скорость можно определить скорость в данной точке траектории, которая называется мгновенной скоростью.

Мгновенная скорость движения, или скоростью в данной точке траектории называется предел, к которому стремится перемещение тела в окрестности этой точки ко времени при неограниченном уменьшении интервала:

Мгновенная скорость – величина векторная.

Направление вектора мгновенной скорости

Если величина скорости (или модуль вектора скорости) не меняется, движение равномерное, при изменении модуля скорости – неравномерное.

Равномерным называют движение, при котором за любые равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути. В этом случае величина скорости остаётся неизменной (по направлению скорость может изменяться, если движение криволинейное).

Прямолинейным называют движение, при котором траектория является прямой линией. В этом случае направление скорости остаётся неизменным, (величина скорости может изменяться, если движение не равномерное).

Равномерным прямолинейным называют движение, которое является и равномерным и прямолинейным. В этом случае неизменными остаются и величина и направление.

В общем случае при движении тела изменяются и величина и направление вектора скорости. Для того, чтобы охарактеризовать насколько быстро происходят эти изменения, используют специальную величину – ускорение.

Ускорение – это величина, равная отношению изменения скорости движения тела к длительности промежутка времени, за которое это изменение скорости произошло. Среднее ускорение на основе этого определения равно, м/с²:

Мгновенным ускорением называется физическая величина, равная пределу, к которому стремится среднее ускорение за промежуток ∆t → 0, м/с²:

Поскольку вдоль траектории скорость может изменяться как по величине так и по направлению, вектор ускорения имеет две составляющие.

Составляющая вектора ускорения а, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке, называется тангенциальным ускорением, которое характеризует изменение вектора скорости по величине.

Составляющая вектора ускорения а, направленная по нормали к касательной в данной точке траектории, называется нормальным ускорением. Оно характеризует изменение вектора скорости по направлению в случае криволинейного движения. Естественно, что когда тело движется по траектории, являющейся прямой линией, нормальное ускорение равно нулю.

Прямолинейное движение называется равнопеременным, если за любые промежутки времени скорость тела изменяется на одну и ту же величину. В этом случае отношение

∆V/ ∆t одинаково для любых интервалов времени. Поэтому величина и направление ускорения остаются неизменными: а = const.

Для прямолинейного движения вектор ускорения направлен по линии движения. Если направление ускорения совпадает с направлением вектора скорости, то величина скорости будет возрастать. В этом случае движение называют равноускоренным. Если направление ускорения противоположно направлению вектора скорости, то величина скорости будет уменьшаться. В этом случае движение называют равнозамедленным. В природе существует естественное равноускоренное движение – это свободное падение.

Свободным падением – называется падение тела, если на него действует единственная сила – сила тяжести. Опыты, проведённые Галилеем, показали, что при свободном падении все тела движутся с одинаковым ускорением свободного падения и обозначаются буквой ĝ. Вблизи поверхности Земли ĝ = 9,8 м/с². Ускорение свободного падения обусловлено притяжением со стороны Земли и направлено вертикально вниз. Строго говоря, такое движение возможно лишь в вакууме. Падение в воздухе можно считать приблизительно свободным.

Траектория движения свободно падающего тела зависит от направления вектора начальной скорости. Если тело брошено вертикально вниз, то траектория – вертикальный отрезок, а движение называется равнопеременным. Если тело брошено вертикально вверх, то траектория состоит из двух вертикальных отрезков. Сначала тело поднимается, двигаясь равнозамедленно. В точке наивысшего подъёма скорость становится равной нулю, после чего тело опускается, двигаясь равноускоренно.

Если вектор начальной скорости направлен под углом к горизонту, то движение происходит по параболе. Так двигаются брошенный мяч, диск, спортсмен, прыгающий в длину, летящая пуля и др.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

В зависимости от формы представления кинематических параметров существуют различные виды законов движения.

Закон движения – это одна из форм определения положения тела в пространстве, которая может быть выражена:

• аналитически, то есть с помощью формул. Эта разновидность закона движения задаётся с помощью уравнений движения: x = x(t), y = y(t), z = z(t);

• графически, то есть с помощью графиков изменения координат точки в зависимости от времени;

• таблично, то есть в виде вектора данных, когда в один столбец таблицы заносят числовые отсчёты времени, а в другой в сопоставлении с первым – координаты точки или точек тела.

Источник

Структура системы движения

Движения согласованы в пространстве и во времени; силы, приложенные к кинематическим цепям тела, находятся в известных соотношениях.

Объединенные в систему элементы получают новые свойства. Так, например, из усилий многих мышц складывается общая сила действия человека. Совместное участие мышц в наращивании скорости в биокинематической цепи создает новые скоростные возможности. По мере совершенствования системы движений все больше проявляются ее системные свойства. Каждый элемент в отдельности не обладает такими свойствами. Они проявляются в системе благодаря взаимодействиям в ней.

При изучении системы движений выявляют следующие основные виды ее структуры.

Двигательная структура — это закономерности взаимосвязи движений в пространстве и времени (кинематическая структура), а также силовых и энергетических взаимодействий (динамическая структура) в системе движений.

В первую очередь поддаются наблюдению форма и характер движений, внешняя их картина. По кинематическим характеристикам (пространственным, временным, пространственно-временным) устанавливают кинематическую структуру.

При обучении физическим упражнениям в первую очередь стараются установить кинематическую структуру, найти общую организацию движений, т.е. описать их.

Динамическая структура — это закономерности силового (динамического) взаимодействия частей тела человека друг с другом и внешними телами (среда, опора, снаряды, партнеры, противники).

Изучая динамические характеристики движений, определяя приложенные силы, инерционные сопротивления, исследуют причины той или иной картины движений. По динамическим характеристикам устанавливают динамическую структуру.

Определяя массы тел и их распределение (инерционные характеристики), а также меры взаимодействия тел (силы и момент силы), можно исследовать силовые взаимодействия. Это значит, что можно определить источники сил, их величину, направление, место приложения, меру их действия (импульс силы и работу), результат их действия.

Когда рассматривают совместное приложение ряда сил к звеньям тела, оценивают их взаимное влияние, эффект совместного воздействия, то определяют силовую структуру.При изучении мышечных сил, их совместного действия, сложных отношений, возникающих внутри групп мышц и между их группами, определяют анатомическую структуру. Особое внимание уделяется тому, как посредством мышечных сил согласовать действие остальных сил и использовать их.

Информационные структуры — это закономерности взаимосвязей между элементами информации (сообщениями об условиях и ходе действия и командами), без которых невозможно управление движениями.

Кинематические и динамические структуры сами имеют определенное информационное значение и связаны между собой соответствующими информационными структурами.

Все воздействия, отражаясь в сознании человека, сочетаются со следами в его памяти. Так образуется психологическая структура двигательного навыка. В нее входят знания и представления о собственной технике, технике других спортсменов, общих требований к ней и т.п.

Команды, которые мозг направляет мышцам и другим органам, обеспечивающим выполнение движений, составляют эффекторную структуру.Она во многом зависит от соотношения произвольного и автоматического управления в системе движений.

Обобщенные структуры — это закономерности взаимосвязей разных сторон действия; обобщенные структуры обусловлены сочетанием разных видов структур (чаще всего ритмических, фазовых и координационных).

Ритмические структуры — это закономерности взаимосвязей движений во времени, соотношение длительностей частей движений, всего двигательного акта или действий. От того, как размещены во времени акценты усилий,зависит скорость и длительность последующих движений. Части движений раз­личаются по направлению, скорости, ускорению, усилию. Ритмические же соотношения измеряются только показателями времени. Ритмические структуры служат особо отчетливыми показателями совершенства упражнений.

Источник

ВИДЫ СТРУКТУР В СИСТЕМЕ ДВИЖЕНИЙ

Кинематические структуры

Кинематическая структура — это закономерности взаимодейст­вия движений (подсистем и их элементов) в пространстве и во времени.

В первую очередь поддаются наблюдению форма и характер дви­жений, внешняя их картина. По кинематическим характеристикам (пространственным, временным, а также пространственно-временным) устанавливают кинематическую структуру.

Кинематическая структура — не сами движения и не их кинемати­ческие характеристики, а взаимосвязи и взаимоотношения, которые существуют между движениями в пространстве и во времени. Это взаимные зависимости между их кинематическими характеристиками. Закономерности структуры находят изучая характеристики (траекто­рии, длительности, темп, ритм, скорости и ускорения).

Соответственно различают структуры: пространственные, раск­рывающие форму движений в пространстве, их связи; временные, показывающие, как организована во времени система движений; пространственно-временные — главные показатели быстроты измене­ния положения и движения. Каждая из этих структур имеет свое особое, частное, значение; лишь все вместе во взаимосвязи они образуют общую кинематическую структуру. При высоком совершенстве кинематической структуры наблюдается тонкая пространственная и временная слаженность, согласованность системы движений.

Источник

Кинематические хаpaктеристики движений

Рассматривая кинематическую структуру движений, надо различать: прострaнcтвенные, временные и прострaнcтвенно-временные хаpaктеристики движений.

Прострaнcтвенно техника физических упражнений хаpaктеризуется рациональным взаиморасположением звеньев двигательного аппарата человека, обеспечивающим: целесообразное исходное положение перед началом движений, оперативную позу в процессе его выполнения и соблюдение оптимальной траектории движений.

Не менее важна рациональная оперативная поза в процессе выполнения упражнения. Она помогает поддерживать статическое и динамическое равновесие тела, целесообразно координировать движения, эффективно проявлять силовые и другие физические качества. Так, горизонтальное положение пловца, низкая посадка конькобежца и велосипедиста уменьшают сопротивление внешней среды и этим способствуют быстрому передвижению; планирующая поза в прыжках на лыжах с трамплина, позволяет использовать воздушную подушку и увеличить дальность прыжка и т. п.Информация по кинезио тейпам.

Траектория движений – имеет существенное значение для эффективности выполнения физических упражнений. Траектория – это непрерывная линия, воображаемый след движущейся точки. По форме траектория движений может быть прямолинейной и криволинейной. Простейшие из криволинейных движений – вращательные движения (движения по окружности). Во время выполнения движений часто бывает оправдана закруглённая форма траектории (например, дугообразное движение стопы при ударе по мячу в футболе или петлеобразное движение рукой при замахе и ударе по мячу в теннисе). В тех случаях, когда необходимо обеспечить наибольшую скорость какому-либо звену на коротком отрезке пути предпочтительна прямолинейная форма траектории.

Направление движений влияет на точность двигательных действий и на их конечный результат. В пpaктике физического воспитания нужные направления движениям задают с помощью внешних прострaнcтвенных ориентиров (разметка беговых дорожек, игровых площадок и т. д.), а также ориентации по плоскостям трёхмерного прострaнcтва: в горизонтальной плоскости – вправо-влево; во фронтальной (вертикальной) – вверх-вниз; в сагиттальной (переднезадней) – вперёд-назад; и промежуточные направления (вперед-вверх-вправо).

Амплитуда (размах) движений зависит от строения суставов и эластичности связок и мышц. Для увеличения подвижности в суставах, совершенствования эластичности мышц и связок применяются специальные упражнения на гибкость.

2. Временные хаpaктеристики движений.

К ним относятся: длительность движений, темп и ритм.

Длительность движения – это его временная мера, которая измеряется разностью моментов окончания и начала движения. Длительность движения (бега, плавания) определяет величину его воздействия (объём нагрузки).

Темп движений – определяется количеством движений в единицу времени. В циклических движениях темп можно измерять в количестве шагов в минуту или по продолжительности одного цикла в секунду.

Ритм движений – это комплексная хаpaктеристика техники физических упражнений, отражающая порядок распределения усилий во времени и прострaнcтве, нарастания и уменьшения их в динамике действия. Он определяется по соотношению частей движения: Т-1 : Т-2 : Т-3. Ритм движений хаpaктеризует, например, отношение фаз времени опоры (отталкивания) и фазы времени полёта в беге.

Ритмические хаpaктеристики движений – это определённая упорядоченность движений в составе целостного действия, при которой акцентированные (связанные с активным нарастанием мышечных напряжений) фазы действия закономерно чередуются с неакцентированными (отличающиеся меньшим напряжением либо расслаблением).

3. Прострaнcтвенно-временные хаpaктеристики – это скорость и ускорение. Скорость – это путь, пройденный за единицу времени. Ускорение – это изменение скорости во времени (её увеличение или уменьшение). Эти хаpaктеристики во многом определяют рациональную технику движений и конечный результат.

Источник