🗊Презентация Биомеханика двигательных действий: составные движения в биокинематических цепях

Биомеханика двигательных действий: СОСТАВНЫЕ ДВИЖЕНИЯ В БИОКИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

В биокинематических цепях тела человека движение может передаваться от звена к звену. например скорость кисти при броске мяча может быть результатом движений ног и туловища, а также движений в суставах руки. движение кисти составляется из движений других звеньев тела.

Составляющие составного движения Составное движение образуется из нескольких составляющих движений звеньев в сочленениях биокинематической цепи.

В простейших случаях в механике складываются два поступательных движения двух тел. В простейших случаях в механике складываются два поступательных движения двух тел.

Когда в составном движений принимают участие два тела, то обычно составляющие движения называют переносными и относительными. Когда в составном движений принимают участие два тела, то обычно составляющие движения называют переносными и относительными. Платформа как бы переносит на себе движение по ней груза; движение платформы переносное. Движение же груза по платформе относительно системы отсчета, связанной с самой платформой, относительное.   Тогда движение груза в неподвижной системе отсчета (Земля) результирующее: это результат двух составляющих движений.

В теле человека почти во всех суставах звенья движутся вокруг осей сочленений. В биокинематических цепях обычно движется много звеньев; одни «несут» на себе движения других (несущие и несомые движения). Несущее движение (например, мах бедром при выносе ноги в беге) изменяет несомое (сгибание голени).

движения в незамкнутой кинематической цепи При движениях в незамкнутой кинематической цепи угловые перемещения, скорости и ускорения, если они направлены в одну сторону, складываются. Разнонаправленные движения не складываются, а вычитаются (суммируются алгебраически).

Сложнее составные движения, в которых составляющие движения вращательные (по дуге окружности) и поступательные (вдоль радиуса) Сложнее составные движения, в которых составляющие движения вращательные (по дуге окружности) и поступательные (вдоль радиуса)

Причины изменения скорости вращения В различных вращательных движениях и пируэтах спортсмен меняет угловую скорость вращения своего тела в значительных пределах. В соответствии с законом сохранения кинетического момента изменение скорости вращения сопровождается изменением момента инерции тела— группировкой или раз-группировкой. Причиной изменения скорости являются определенные силы.

Биокинематическая цепь (по прямой линии — от ее начала до конца) укорачивается или удлиняется (например, при махе рукой, ногой в прыжках). Биокинематическая цепь (по прямой линии — от ее начала до конца) укорачивается или удлиняется (например, при махе рукой, ногой в прыжках). Груз по пластине перемещается на растояние l2 отоси - в два раза дальше от оси чем в положении l1. Линейная скорость его переносного вращательного движения стала в два раза больше. Вектор v груза повернулся в сторону вращения. Эти два изменения скорости обусловлены ускорением Кориолйса. Когда биокинематическая цепь укорачивается, кориолисово ускорение звеньев, приближающихся к оси вращения, направлено навстречу вращению, а когда удлиняется, — в сторону вращения. От кориолйсова ускорения зависит убыстрение и замедление углового поворота, что можно объяснить появлением кориолйсовых сил инерции.

Классификация движений в зависимости от направления скоростей

Возвратно-вращательные движения Возвратно-вращательные движения напоминают движения маятника вокруг оси, расположенной поперек биокинематической цепи (сгибание-разгибание) или продольно (супинация-пронация).

Возвратно-поступательные движения Определенное согласование вращательных движений в различных суставах биокинематической цепи позволяет конечным звеньям двигаться поступательно (кисть боксера при вращательных движениях в плечевом и локтевом суставах).

Круговое движение В шаровидных суставах возможно сложное круговое движение, когда продольная ось звена описывает коническую поверхность. При этом согласуются два движения: самой продольной оси и звена вокруг этой оси. Только конусообразное движение и может выполняться без обязательных возвратных движений.

Из бесчисленного множества возможных движений только малая часть вызвана потребностями человека и отвечает энергетическим требованиям. Из бесчисленного множества возможных движений только малая часть вызвана потребностями человека и отвечает энергетическим требованиям. Эти движения отобраны и закрепились в человеческой практике как наиболее рациональные, стали привычными к общеупотребительными.

Динамика составных движений В динамике абсолютно твердого тела действие силы рассматривается как причина изменения движения. Если силы уравновешены, то изменения движения не произойдет. При этом в теле возникает деформация и связанное с нею изменение напряжения внутри тела (статическое действие).

Сила, действующая статически, уравновешена другой силой и вызывает не ускорение, а только деформацию тела. Сила, действующая статически, уравновешена другой силой и вызывает не ускорение, а только деформацию тела. Силу, действующую статически, измеряют уравновешивающей ее силой. Если на данное тело М действуют с одинаковыми силами FA и FB два тела А и В, то эти силы взаимно уравновешиваются. Обе силы действуют статически, ускорения нет, скорость тела М не изменяется.

Силы могут действовать статически в покое Реакция опоры R уравновешивает силу тяжести гимнаста G

Силы могут действовать статически в движении, направленном перпендикулярно к уравновешивающей силе

Силы могут действовать статически в движении по направлению уравновешенной силы

Сила, действующая динамически Сила, действующая динамически, не уравновешена другой силой. Она вызывает ускорение, а также деформацию тела, к которому приложена. Такую силу измеряют по изменению движений тела, к которому она приложена, но при этом обычно не определяют затрат работы на деформацию.

Сила, действующая динамически Сила Fдв , приложенная к телу М, вызовет ускорение, зависящее от массы этого тела. В реальных условиях необходимо учитывать, что всегда существуют другие тела (Земля, среда - воздух, вода и пр.), которые могут оказывать тормозящее действие. Поэтому в этом случае не будет взаимодействия только двух тел. Сила, действующая динамически (действие), вызывает ускорение и деформацию, а также противодействие ускоряемого тела — силу инерции. Зная массу ускоряемого тела и его ускорение под действием динамической силы, определяют ее величину и направление.

Результат сил, действующих динамически В зависимости направления 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. отклоняющие и возвращающие силы непосредственно не изменяют величину тангенциальной (касательной) скорости.

Результат действия сил в зависимости от их соотношения Тормозящие силы имеются всегда. Если движущие силы больше тормозящих, то их разность - ускоряющая сила - обусловливает увеличение скорости, сообщает телу положительное ускорение, совершает положительную работу, увеличивает кинетическую энергию тела. Необходимо подчеркнуть, что не вся движущая сила обусловливает ускорение, а только ее избыток над тормозящей силой, т. е. ускоряющая сила. Значит не вся движущая сила совершает работу по передвижению звеньев. Значительная часть работы переходит в механическую энергию деформации и, кроме того, в немеханические формы энергии (прежде всего в тепловую). Если нет движущих сил (у них нулевая величина - движение происходит по инерции) или они меньше тормозящих, то их разность - замедляющая сила - уменьшает скорость, обусловливает отрицательное ускорение (замедление). От соотношения отклоняющих и возвращающих сил зависит действие поворачивающей силы, изменяющей кривизну траектории. С уменьшением поворачивающей силы траектория выпрямляется, приближаясь к прямолинейной.

Силы, приложенные к звену в месте контакта с соседним, — суставные силы. Силы, приложенные к звену в месте контакта с соседним, — суставные силы. Силы, приложенные к звену тела на плече силы, создают относительно оси сустава суставные моменты. Действие их в основном такое же, как и самих сил: ускоряющее, замедляющее, поворачивающее. Именно действие суставных сил и суставных моментов сил и вызывает изменение положений тела и изменение движений.

Скорости звеньев изменяются в результате импульсов сил и моментов сил. Множество сил обусловливает для каждого звена в сочленении результирующий импульс момента сил. Скорости звеньев изменяются в результате импульсов сил и моментов сил. Множество сил обусловливает для каждого звена в сочленении результирующий импульс момента сил. Каждое звено изменяет скорость вращения вокруг оси в суставе вследствие именно к нему приложенных сил. Причины движений для каждого звена в биокинематических цепях разные. В материальной системе при ее разнообразных движениях нельзя найти одну равно действующую силу, которая заменяла бы для всех звеньев все силы, приложенные к каждому звену. Можно лишь устанавливать равнодействующие силы и моменты сил для каждого звена.

В материальной системе не действуют аксиомы статики о приложении двух равных и противоположных сил прр переносе вектора силы по его направлению. Приложение двух сил или перенос силы вызывает деформацию и изменяет напряжение. В материальной системе не действуют аксиомы статики о приложении двух равных и противоположных сил прр переносе вектора силы по его направлению. Приложение двух сил или перенос силы вызывает деформацию и изменяет напряжение. Вектор силы в материальной системе не скользящий, а связанный, и поэтому его переносить нельзя. По этой же причине в материальной системе нельзя складывать параллельные силы (тяжести, инерции) и понятия «центр тяжести», «центр инерции» для нее не имеют физического смысла. Однако для расчетов, а также для уяснения характера процессов применяют прием отвердения. Условно считают биомеханическую систему на данный момент времени отвердевшей, превратившейся в одно твердое тело. Тогда можно найти положения ЦМ такими же способами, как центра тяжести твердого тела; можно привести силы к точке; возможен перенос реакции опоры в ЦМ и другие операции. Делаются в биомеханике и иные допущения: множество фактических источников сил сводится к немногим; тело человека рассматривается по редуцированной (сокращенной) схеме (14 или 16 звеньев вместо более 200) и др. Считается, что усилия передаются от одного звена к другому без потерь, в то время как полнота передачи определяется суставной жесткостью, зависящей от мышечных суставных моментов, от напряженности мышц. Делая подобные упрощения, без которых вообще невозможно изучать движения человека, следует ясно понимать характер и степень допущений, чтобы правильно оценивать получаемые результаты.