Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики > Русский спорт - научная база
Русский спорт - научная база    

Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики

Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики

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

Кинематикараздел 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 прострaнcтва и вне времени ничего не существует. Любой предмет имеет прострaнcтвенные размеры и форму, находится в каком-то месте прострaнcтва 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 прострaнcтвенную и временную протяжённости.

Основные единицы измерения кинематических хаpaктеристик в международной системе измерений СИ.

Прострaнcтво. 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 хаpaктеристики:

Момент времени (t) - это временная мера положения материальной точки, звеньев тела или системы тел. Моментами времени обозначают начало и окончание движения или какой либо его части или фазы.

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 движенийэто временная мера соотношения частей (фаз) движений. Он определяется по соотношению длительности частей движения.

Положение тела в прострaнcтве 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 прострaнcтва.

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 прострaнcтве, на которое переместится спортсмен при движении. Любое промежуточное положение тела спортсмена во время движения хаpaктеризуется 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 точкаэто тело, размерами и внутренней структурой которого в данных условиях можно пренебречь.

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

Траекториялиния, описываемая в прострaнcтве движущейся точкой тела. При биомеханическом анализе движений прежде всего рассматривают траектории движений хаpaктерных 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).

Перемещениеэто векторная разность конечного и начального положения тела. Следовательно, перемещение хаpaктеризует окончательный результат движения.

Путьэто длина участка траектории, пройденной телом или точкой тела за выбранный промежуток времени.

Траектория движения точки и её перемещение

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

Скоростьэто отношение пройденного пути ко времени, за который он пройден. Она показывает, как быстро изменяется положение тела в прострaнcтве. 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.

Вопрос о скорости бега является важным в спортивной биомеханике. Известно, что скорость бега на определённую дистанцию зависит от величины этой дистанции. Бегун может поддерживать максимальную скорость только в течение ограниченного времени (3-4) секунды, высококвалифицированные спринтеры до 5 - 6 секунд). Средняя скорость стайеров гораздо ниже, чем спринтеров. Ниже показана зависимость средней скорости (V) от длины дистанции (S).

Зависимость средней скорости бега от длины дистанции

Мировые спортивные рекорды и показанная в них средняя скорость

Вид состязаний и дистанция Мужчины Женщины
Время, показанное на дистанции Средняя скорость м/с Время, показанное на дистанции Средняя скорость м/с
Бег        
100 м 9,83 с 10,16 10,49 с 9,53
400 м 43,29 с 9,24 47,60 с 8,40
1500 м 3 мин 29,46 с 7,16 3 мин 52,47 с 6,46
5000 м 12 мин 58,39 с 6,42 14 мин 37,33 с 5,70
10000 м 27 мин 13,81 с 6,12 30 мин 13,75 с 5,51
Марафон (42 км 195 м) 2 ч 6 мин 50 с 5,5 2 ч 21 мин 0,6 с 5,0
Бег на коньках        
500 м 36,45 с 13,72 39,10 с 12,78
1500 м 1 мин 52,06 с 13,39 1 мин 59,30 с 12,57
5000 м 6 мин 43,59 с 12,38 7 мин 14,13 с 11,35
10000 м 13 мин 48,20 с 12,07    
Плавание        
100 м (вольный стиль) 48,74 с 2,05 54,79 с 1,83
200 м (в/с) 1 мин 47,25 с 1,86 1 мин 57,79 с 1,70
400 м (в/с) 3 мин 46,95 с 1,76 4 мин 3,85 с 1,64

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 охаpaктеризовать насколько быстро происходят эти изменения, используют специальную величину – ускорение.

Ускорениеэто 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 хаpaктеризует изменение вектора скорости по величине.

Составляющая вектора ускорения а, направленная по нормали к касательной в данной точке траектории, называется нормальным ускорением. Оно хаpaктеризует 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 прострaнcтве, 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.

Раздел статьи: Биомеханика


Контроль за формированием навыка и его совершенствованием

Контроль за формированием навыка и его совершенствованием  • Критерий эффективности техники действия выводят на основе сопоставления его результативности при целостном воспроизведении и так называемого двигательного потенциала, оцениваемого в тесте, являющимся упрощённым вариантом действия...

02 10 2022 10:26:55

План конспект игры «Совушка» |

План конспект игры «Совушка» | > Перестроение. ...

01 10 2022 6:46:31

Стимуляторы

Стимуляторы  Их стимулирующее действие в значительной мере связано на стволовую часть мозга...

30 09 2022 7:35:49

Формы воспитания |

Формы воспитания | align="right"> Раздел статьи: Педагогика. Воспитание (function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: "R-A-335569-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-335569-1", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks"); ...

29 09 2022 19:14:11

Методика построения тренировочных занятий

Методика построения тренировочных занятий  В подготовительной части: разминка, вpaбатывание – выход на необходимую функциональную активность систем и органов спортсмена...

28 09 2022 3:11:31

Влияние массажа на различные системы организма

Влияние массажа на различные системы организма  Такая мышца не может считаться вполне здоровой...

27 09 2022 6:36:18

Биомеханика ударных действий

Биомеханика ударных действий  Примерами ударов являются: · Удары по мячу, шайбе...

26 09 2022 23:27:20

Формирование долговременной адаптации

Формирование долговременной адаптации  В конце этой стадии наблюдается необходимая гипертрофия органов, слаженность деятельности различных звеньев и механизмов, обеспечивающих эффективную деятельность функциональной системы в новых условиях...

25 09 2022 5:56:29

Идеи воспитания и образование в русской педагогике

Идеи воспитания и образование в русской педагогике  Известен педагогический тpaктат- «Поучения князя Владимира Мономаха детям» (12 век)...

24 09 2022 16:32:47

Текущее планирование

Текущее планирование  План включает следующие разделы: 1...

23 09 2022 22:46:14

Понятия: «спортивный отбор», «спортивная ориентция», «спортивные способности»

Понятия: «спортивный отбор», «спортивная ориентция»,  «спортивные способности»  Спортивный отбор - это комплекс мероприятий, позволяющий определить высокую степень предрасположенности (одарённость) ребёнка к тому или иному роду спортивной деятельности (виду спорта)...

22 09 2022 10:29:19

Формы организации занятий

Формы организации занятий  При фронтальной форме организации занятий группа спортсменов одновременно выполняет одни и те же упражнения (иногда под счёт)...

21 09 2022 15:42:15

Словесные методы (методы речевого воздействия)

Словесные методы (методы речевого воздействия)  Ряд традиционных общепедагогических методов (объяснительный рассказ, беседа, обсуждение) приобрели в физическом воспитании специфические формы...

20 09 2022 14:37:42

Документы о правах детей и образовании

Документы о правах детей и образовании  Одним из первых актов созданной в1945 г...

19 09 2022 19:50:50

Примерный общий план работы по физическому воспитанию на учебный год в общеобразовательной школе

Примерный общий план работы по физическому воспитанию на учебный год в общеобразовательной школе  Определить каждому классу места для проведения гимнастики до занятий и подвижных игр на переменах 4...

18 09 2022 23:39:45

Специальная физическая подготовка

Специальная физическая подготовка  Так, спринтер должен обладать, прежде всего, высокоразвитыми скоростными и скоростно-силовыми способностями в особом соотношениями, условно обозначенном термином «спринтерская мощность», а также развитой спринтерской выносливостью, основанной на возможностях анаэробного использования энергетических ресурсов мышечного сокращения...

16 09 2022 18:58:44

Теоретические основы массажа

Теоретические основы массажа  Место массажа в лечебной пpaктикеМассаж у древних народов применялся как широко распространенный метод народной медицины...

15 09 2022 23:45:45

Факторы, от которых зависит структура многолетней подготовки

Факторы, от которых зависит структура многолетней подготовки  Обычно выделяют три возрастные зоны: 1-я зона – зона первых больших успехов; 2-я зона – зона максимальной реализации индивидуальных возможностей; 3-я зона – зона сохранения высших спортивных достижений...

14 09 2022 5:13:18

Биомеханика как учебная дисциплина. Её цели и задачи

Биомеханика как учебная дисциплина. Её цели и задачи  Под самоорганизующейся системой понимают систему, обладающую способностью улучшать свою организацию, то есть совокупность связей между большим числом структурных элементов, определяющих функционирование системы в целом...

13 09 2022 17:23:42

Основы спортивной тренировки 3

Основы спортивной тренировки 3  Основы спортивной тренировки 3 | ...

12 09 2022 19:40:53

Переходный период

Переходный период  п...

11 09 2022 10:14:42

Двигательное умение

Двигательное умение  Умение выполнять новое двигательное действие возникает на основе следующих предпосылок: овладения необходимыми знаниями о технике действия, наличие двигательного опыта, достаточного уровня физической подготовленности, при творческом мышлении в процессе построения новой формы движений...

09 09 2022 2:58:33

План конспект игры «Совушка»

План конспект игры «Совушка»  - воспитание интереса к физическим упражнениям и подвижным играм...

07 09 2022 9:21:32

Структура технической подготовки

Структура технической подготовки  Технические приёмы и действия в современном спорте исключительно многообразны, объём их постоянно обогащается...

06 09 2022 14:59:30

Текущий контроль

Текущий контроль  В текущем контроле оцениваются срочный и отставленный тренировочные эффекты (СТЭ и ОТЭ)...

05 09 2022 6:15:22

Запрещённые вещества и методы

Запрещённые вещества и методы  Ни одно из веществ, которые принадлежат к запрещённому классу, не может быть использовано, даже если оно не упомянуто в списке, в связи с идентичностью его фармакологического воздействия с запрещёнными веществами...

04 09 2022 1:23:28

Понятие о дидактике и сущность процесса обучения |

Понятие о дидактике и сущность процесса обучения | >• Процесс обучения носит двухсторонний характер и является совместной деятельностью педагогов и учащихся, должна существовать обратная связь.• Процесс обучения осуществляется под руководством педагога.• Процесс обучения носит целенаправленный, планомерный и организованный характер.• Процесс обучения строится в соответствии с закономерностями возрастного развития учащихся.• Процесс обучения является целостной системой.• Процесс обучения носит воспитывающий и обучающий характер. Сущность обучения – приобретение З У Н.  (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); ...

03 09 2022 8:18:29

Сенсорные системы

Сенсорные системы  Перечислим их...

01 09 2022 7:21:36

Т- и В-лимфоциты

Т- и В-лимфоциты  Антигенными свойствами могут обладать макромолекулярные образования почти всех живых организмов...

31 08 2022 16:24:16

Возникновение физического воспитания

Возникновение физического воспитания  Постепенно в ходе исторического процесса люди обратили внимание на то, что те члeны племени, которые вели более подвижный образ жизни, многократно повторяли те или иные физические действия, были более сильными и выносливыми...

30 08 2022 22:36:38

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Вес тела

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Вес тела  Вероятно, самой первой силой, существование которой осознал человек, являлась сила притяжения, действующая на тела со стороны Земли...

29 08 2022 16:41:50

Питание

Пища представляет собой смесь животных и растительных продуктов, содержащих белки, жиры углеводы, витамины, минеральные соли и воду...

28 08 2022 1:46:25

Сила сопротивления при движении в воде или атмосферном воздухе

Сила сопротивления при движении в воде или атмосферном воздухе  Силы сопротивления очень зависят от формы тела и возрастают при увеличении скорости его движения относительно среды...

27 08 2022 6:41:47

Выносливость

Выносливость  Общая выносливость – способность длительно выполнять любую циклическую работу умеренной мощности с участием больших групп мышц...

26 08 2022 20:12:10

Утомление при мышечной деятельности

Утомление при мышечной деятельности  В период вpaбатывания налаживается необходимый стереотип движений, происходит мобилизация вегетативных функций тех систем организма, которые в основном обеспечивают выполнение данной работы...

25 08 2022 5:51:36

Допинг

Допинг  Активная борьба с допингами началась после Олимпиады в 1960 году в Риме, погиб Енсен датский велогонщик, применивший прямо на дистанции велогонки амфетамин...

24 08 2022 15:59:20

Маточный цикл

Маточный цикл  Пролиферативная фаза совпадает с фолликулярной фазой овариального цикла и состоит в быстрой пролиферации росте клеток эндометрия, приводящих к его утолщению...

23 08 2022 22:39:45

Понятие дыхания |

Понятие дыхания | align="right"> Раздел статьи: Лекции о дыхании (function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: "R-A-335569-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-335569-1", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks"); ...

21 08 2022 0:17:53

Физиологическая хаpaктеристика состояний организма при спортивной деятельности

Физиологическая хаpaктеристика состояний организма при спортивной деятельности  Оно подразумевает увеличение ЧСС, систолического объема, минутного объема сокращения, увеличение легочной вентиляции и энерготрат, повышение температуры тела...

20 08 2022 5:52:51

Пути дальнейшей отработки ООД

Пути дальнейшей отработки ООД  Совершенствованию ООД способствует выполнение так называемых контрастных и сближающих заданий, связанных с уточнением «опopных точек» и параметров совершаемых движений...

19 08 2022 16:26:32

Двигательная сенсорная система |

Двигательная сенсорная система | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Сенсорные системы» (function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: "R-A-335569-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-335569-1", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks"); ...

18 08 2022 21:12:57

План-конспект урока

План-конспект урока    При разработке содержания урока по физической культуре необходимо: • Определить средства и методы решения каждой из задач урока...

17 08 2022 9:57:28

Взаимосвязь нагрузок с внешней и внутренней стороны

Взаимосвязь нагрузок с внешней и внутренней стороны  Так, при выполнении работы, но в различных функциональных состояниях (недовосстановление, восстановление, сверхвосстановление) приводит к различным реакциям функциональных систем организма...

16 08 2022 21:47:53

Маточный цикл |

Маточный цикл | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Репродуктивные функции» (function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: "R-A-335569-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-335569-1", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks"); ...

14 08 2022 19:54:16

Еще:
Спорт -1 :: Спорт -2 :: Спорт -3 ::