Основные понятия и законы динамики > Русский спорт - научная база
+7(977)9328978 Русский спорт - научная база    


Основные понятия и законы динамики

Основные понятия и законы динамики

Динамикаэто раздел механики, в котором изучают движение тел под действием приложенных к ним сил.

В биомеханике также рассматривают взаимодействие между телом человека и внешним окружением, между звеньями тела, между двумя людьми (например, в единоборствах). В результате возникают силы, которые и являются количественной мерой этих взаимодействий.

При изучении величин, которые хаpaктеризуются не только величиной, но и направлением (например, скорость, ускорение, сила и т. п.) применяют их векторное изображение.

Векторнаправленный прямолинейный отрезок (стрелка) рис. 1.

Два вектора считаются равными лишь в том случае, если у них одинаковы и длины и направления (то есть они параллельны и ориентированы в одну сторону). С изменением ориентации меняется знак вектора ( на рис.1 b = а; с = - а).

Правила векторной алгебры отражают физические свойства векторных величин. Так в соответствии с тем, что равнодействующая двух сил находится по правилу параллелограмма, суммой двух векторов (a и b), определяется новый вектор (с = а + b), изображаемый диагональю параллелограмма, стороны которого – векторы-слагаемые, рис. 2.

Вычитание определяется как действие, обратное сложению. Кроме вектора в биомеханике используется ещё и термин, носящий название «скаляр» (скалярные величины). 

Скалярвеличина, каждое значение которой ( в отличие от вектора) может быть выражено одним числом, вследствие чего совокупность значений можно изобразить на линейной шкале (скале – отсюда и название). Скалярными величинами являются: длина, площадь, температура и т. д.

Скалярным произведением (а۰b) двух векторов (а и b) называется число (скаляр), равное произведению длин этих векторов, на косинус угла, образованных их направлениями, то есть |а| ۰ |b| ۰ cos φ, см. рис. 3.

Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линия действия силы. Сила полностью определена, если заданы её величина, направление и точка приложения. Если на элементы биомеханической системы тела человека действует несколько сил (F1, F2, ...Fn), то их можно заменить одной силой, равной их векторной сумме: FR = Σ Fi. Такая сила называется равнодействующей.

Например, на прыгуна в длину действует сила тяжести (mg) и сила сопротивления воздуха (Fс), рис. 4. Ускорение (отрицательное) создаёт их равнодействующая сила (Fр).

Движения биомеханической системы тела человека подчиняются механике Ньютона. Следовательно, три основных закона этой механики определяют хаpaктер движения, так как несмотря на биологическую природу энергообеспечения движения, тело является механической системой и подчиняется всем закономерностям, которые связаны с движением материальных объектов на Земле.

Первый закон Ньютона (закон инерции). Любое материальное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока внешнее воздействие не изменит это состояние.

Прямолинейное равномерное движение материального тела называется инерциональным (или движением по инерции). Инерцияэто свойство материального тела оказывать сопротивление изменению скорости его движения (как по величине, так и по направлению). Инертностьнеотъемлемое свойство материи. Такое сопротивление возможно только потому, что тела обладают определённой массой, которую считают количественной мерой инертности.

Массаколичественная мера инертности тела. Единица измерения массы в СИ называется килограмм (кг).

Первый закон Ньютона – достаточно идеализированное представление о движении, поскольку тело может двигаться прямолинейно и равномерно только в отсутствии любых сил. В реальности на двигающееся тело всегда оказывают влияние различные силы (силы сопротивления воздуха, силы трения и др.), чьё воздействие приводит к тому, что движущееся тело в конце концов останавливается. Это не означает, что первый закон Ньютона неверен: просто движение, если действие сил не исключить, приводит к изменению состояния тела и, в частности, к его переходу в состояние покоя. 

Векторная величина, равная произведению массы тела на ускорение и направленная в сторону, противоположную ускорению по величине или направлению данного тела под воздействием внешних сил, называется силой инерции: Fи = - m•aс.

Изменение скорости тела обусловлено воздействием на него других тел. Воздействие тем интенсивнее, чем больше созданное им ускорение. С другой стороны, у тела с большей массой ускорение меньше (то есть, его скорость изменить труднее). Поэтому измерять воздействие на тело со стороны всех других тел принято произведением массы тела на сообщённое ему ускорение. Эту меру воздействия называют силой.

Силой, действующей на тело со стороны других тел, называется векторная величина, равная произведению массы тела на его ускорение.

Единица измерения в СИ называется «ньютон» - Н.

Если формулу F = m • a преобразовать:

,

то получим второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально действующей на него силе, обратно пропорционально массе тела и по направлению совпадает с направлением действия силы

Соотношение между равнодействующей всех внешних сил и ускорением, которое она сообщает ему, можно преобразовать к виду, который оказывается полезным при решении многих задач в биомеханике:

 

Выражение в левой части уравнения называется импульсом силы, в правой части уравнения – называется импульсом тела.

Импульсом тела или количеством движения (Р) называется произведение массы (m) на скорость движения тела (V):

, Размерность в СИ – кг•м/с

Импульсом силы называется произведение значения силы на промежуток времени, в течение которого она действовала на материальное тело.

На основе приведённых определений можно представить в следующей словесной формулировке: изменение количества движения материального тела равно импульсу силы:

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми материальные тела действуют друг на друга, равны по величине, противоположны по направлению и направлены по прямой, проходящей через эти тела.

F1 = - F2

Этот закон показывает, что взаимодействие – это действие одного тела на второе и равное ему действие второго тела на первое. Следовательно, источником силы для первого тела является второе, и поскольку силы действия и противодействия приложены к разным телам, их нельзя складывать, а действующие силы – заменять равнодействующей.

Человек, совершая двигательные действия, участвует в сложном движении, которое состоит из более простых – поступательного и вращательного. Для каждого из них существуют отличающиеся друг от друга хаpaктеристики.

Раздел статьи: Биомеханика


Мотивация педагогической деятельности

Мотивация педагогической деятельности  Внешние мотивы могут быть разделены на положительные и отрицательные...

21 07 2024 22:33:28

Воспитание скоростно-силовых способностей

Воспитание скоростно-силовых способностей   Состав скоростно-силовых упражнений широк и разнообразен...

20 07 2024 20:33:30

Средства и методы воспитания общей выносливости

Средства и методы воспитания общей выносливости  Эффективность различных упражнений во многом зависит от методических условий их выполнения...

19 07 2024 19:49:55

Силы упругости

Силы упругости  9...

18 07 2024 11:28:40

Оздоровительное, образовательное и воспитательное значение физических упражнений

Оздоровительное, образовательное и  воспитательное значение физических упражнений  Оздоровительное значение физических упражнений особенно важно при гипокинезии, сердечно-сосудистых заболеваниях и т...

17 07 2024 14:23:43

Афофкис раздел «Печень» |

Афофкис раздел «Печень» | >« Большая медицинская энциклопедия» 1962г.: « Печень - самая крупная железа в организме человека и животных, характеризующаяся чрезвычайно сложной функцией, являясь одновременно органом пищеварения, кровообращения и обмена веществ». Резюме по теме « Печень» Морфология печени Макропроцессы в печеночной дольке « Чудесная сеть» печени Современные подходы к строению печени Желчеобразующая и желчевыделительная функция печени Белковый обмен и печень Углеводный обмен и печень Жировой обмен и печень Пигментный обмен и печень Обмен витаминов и печень Ферментный обмен и печень Обмен гормонов и печень Функции печени Пути эвакуации желчи Глоссарий по теме « Печень» Литература по теме « Печень» ...

16 07 2024 20:18:25

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...

15 07 2024 1:12:32

Содержание воспитание

Содержание воспитание  Гражданское воспитание ориентировано на становление у человека ответственного отношения к другим людям, семье, к согражданам и отечеству, развитие чувства ответственности за себя, за свою страну и судьбу всей планеты...

14 07 2024 11:49:37

Морфология печени

Морфология печени  Они разделены между собой серповидной связкой печени, которая подвешивает печень к диафрагме, удерживая ее в сагитальной плоскости...

13 07 2024 6:37:32

Принципы и закономерности воспитания |

Принципы и закономерности воспитания | style="text-align: justify;">1. Воспитание человека совершается только при условии активности самого воспитанника.2. Содержание деятельности воспитанника определяется на каждый данный момент развития его актуальными потребностями.3. В процессе воспитания необходимо соблюдение пропорционального соотношения усилий воспитателя и воспитанников.4. Процесс воспитания должен осуществляться в условиях уважения, помощи, проявления педагогического такта.5. Организуемые воспитательные воздействия должны сопровождаться ситуацией успеха, внутренней удовлетворенностью воспитанников собственными действиями и полученными результатами.6. Воспитание должно носить «скрытый» характер. Воспитанники не должны чувствовать себя объектами приложения педагогических нравоучений. ...

12 07 2024 22:26:39

Сенсорные системы |

Сенсорные системы | style="text-align: center;"> Сравнение нейронного потока информации и потока информации при сознательном восприятии для пяти сенсорных систем ...

10 07 2024 1:24:50

Структура координационных способностей

Структура координационных способностей  Способность к овладению новыми движениями особенно важна в сложнокоординационных видах спорта, спортивных играх и единоборствах, то есть там, где двигательная деятельность хаpaктеризуется особенно большим разнообразием и повышенной координационной сложностью...

09 07 2024 9:41:37

Элементарные формы проявления скоростных способностей

Элементарные формы проявления скоростных способностей  Двигательной реакцией принято называть процесс, который начинается с восприятия информации, побуждающей к действию (стартовый сигнал, ситуация имеющая сигнальное значение) и заканчивающаяся с началом ответных действий – стартовых, либо начинающихся в порядке переключения от одного действия к другому...

07 07 2024 18:37:40

Компонентный состав скоростных качеств

Компонентный состав скоростных качеств  Быстрота зависит от скорости мышечного сокращения, мощности мобилизации химической энергии в мышечном волокне и превращении её в механическую энергию сокращения...

06 07 2024 22:46:15

Резюме по теме «Печень»

Резюме по теме «Печень»  Структурной единицей печени является долька - крошечный участок паренхимы шестигранной формы, состоящий из гепатоцитарных балок и синусоидов- специфических внутридольковых капилляров, впадающих в центральную вену дольки...

05 07 2024 11:45:33

Управление формированием ориентировочной основой действия (ООД)

Управление формированием ориентировочной основой действия (ООД)  Эффективности процесса обучения двигательным действиям способствует разработка инструкции, передаваемой обучаемым в письменном виде с указанием не только двигательных задач и способов их решения, но и типичных ошибок, способов их предупреждения и исправления...

04 07 2024 19:11:48

Т-лимфоциты. Клеточный иммунитет

Т-лимфоциты. Клеточный иммунитет  Антигеннезависимый период заканчивается образованием антигенреактивных Т-лимфоцитов...

03 07 2024 1:19:16

Введение в педагогику |

Введение в педагогику | > Документы о правах детей и образовании Декларация прав ребенка (20.11.59) Конвенция о правах ребенка (20.11.89) Закон « Об основных гарантиях прав ребенка Р Ф» (VIII) 1998 г. Закон Р Ф « Об Образовании» Концепция Федеральной целевой программы развития образования О региональном (областном) компоненте Стратегия развития образования на современном этапе ...

02 07 2024 5:37:55

Питание

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

01 07 2024 17:36:43

Формы обучения

Формы обучения  • По месту учебы: школьные (уроки, учебные занятия, работа на пришкольном участке, в лаборатории) и внешкольные (домашняя самостоятельная работа, экскурсии)...

30 06 2024 3:37:12

План конспект эстафеты с баскетбольным мячом

План конспект эстафеты с баскетбольным мячом  - воспитание интереса к физическим упражнениям и подвижным играм...

29 06 2024 9:38:27

Основная педагогическая направленность занятий

Основная педагогическая направленность занятий  В основных занятиях выполняется основной объём работы, связанной с решением главных задач подготовки...

27 06 2024 3:47:42

Возникновение и развитие лыж

Возникновение и развитие лыж  По своему назначению лыжи делятся на ступающие и скользящие», – так определили толкователи незатейливый и широко распространенный в мире спортивный инвентарь...

26 06 2024 12:45:21

Гигиена воздушной среды

Гигиена воздушной среды  Воздух разбавляет до безопасных концентраций ряда химических загрязнителей...

25 06 2024 16:53:47

Основные цели, средства и методы психической подготовки

Основные цели, средства и методы психической подготовки  Многообразие частных задач (формирование мотивационных установок, воспитание волевых качеств, совершенствование двигательных навыков, развитие интеллекта, достижение психической устойчивости к тренировочным и соревновательным нагрузкам), приводят к тому, что любое тренировочное средство в той или иной мере способствует решению задач психической подготовки...

24 06 2024 11:49:45

Обмен газов в легких и перенос их кровью

Обмен газов в легких и перенос их кровью  Напряжение кислорода и углекислого газа (мм...

23 06 2024 9:32:26

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...

22 06 2024 14:32:10

Содержание образования

Содержание образования  Это специально отобранная и признанная обществом (государством) система элементарного объективного опыта человечества, усвоение которой необходимо для успешной деятельности в определенной сфере...

20 06 2024 21:16:31

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...

19 06 2024 17:54:16

Сущность, структура и этапы педагогического процесса

Сущность, структура и этапы педагогического процесса  Содержание обучения составляют в основном научные знания о мире, обучение влияет преимущественно на интеллект...

17 06 2024 9:43:52

Методы обеспечения наглядности (наглядные методы)

Методы обеспечения наглядности (наглядные методы)  Непосредственный показ (демонстрация) движений преподавателем или одним из занимающихся всегда должен сочетаться с методами использования слова, что позволяет исключить слепое, механическое подражание...

15 06 2024 5:34:28

Пищеварительные ферменты и их действие (таблица) |

Пищеварительные ферменты и их действие (таблица) | 0 Казеиноген молока казеин Желудочный сок Пепсиноген желудок 2...

14 06 2024 4:27:26

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 06 2024 1:18:12

Восстановление после физических нагрузок

Восстановление после физических нагрузок  Восстановление после физических нагрузок означает не только возвращение функций к исходному уровню...

12 06 2024 9:26:44

Пептидные гормоны. Бета-блокаторы

Пептидные гормоны. Бета-блокаторы  Главным побочным эффектом применения этого препарата является развитие гипергликемии, расширение внутренних органов, увеличения языка, утолщение и огрубление кожи...

10 06 2024 3:10:31

Глоссарий по теме «Сердце»

Глоссарий по теме «Сердце»  Глоссарий по теме «Сердце» ...

09 06 2024 17:16:17

Теория и методика избранного вида спорта |

Теория и методика избранного вида спорта | > Основы теории адаптации и закономерности её формирования у спортсменов Адаптация и проблемы рациональной подготовки спортсменов Реакции адаптации при мышечной деятельности Формирование срочной адаптации Формирование долговременной адаптации ...

08 06 2024 23:10:10

Биомеханика

Биомеханика  Масса тела Виды сил в природе Гравитационные силы...

07 06 2024 20:46:28

Стратегия развития образования на современном этапе |

Стратегия развития образования на современном этапе | >1. Интернационализация образования, которая включает компьютеризацию, использование глобальных компьютерных сетей, гуманизация и гуманитаризация образования (например, интернет, дистантное обучение).2. Фундаментализация образования, т.е. получаемые знания должны быть фундаментом (базой) для любого вида деятельности; это развитие способности к структурированию материала, умению выделять главное, основные идеи.3. Непрерывность образования означает то, что образование должно быть элементом повседневной жизни. Цель непрерывности образования – развитие личности на протяжении всей жизни (например, дополнительное образование для детей, взрослых). ...

05 06 2024 20:59:28

Соревновательный период

Соревновательный период  В главных соревнованиях спортсмен должен находиться в состоянии спортивной формы, то есть в готовности показать свой максимальный результат, победить или занять возможно более высокое место...

04 06 2024 7:30:16

Текущее управление

Текущее управление  Реализация возможностей текущего управления осуществляется двумя путями...

03 06 2024 19:20:29

Атмосферное давление

Атмосферное давление  Эти колебания не оказывают заметного влияния на здоровых людей...

02 06 2024 6:23:36

Еще:
Спорт и здоровье -1 :: Спорт и здоровье -2 :: Спорт и здоровье -3 :: Спорт и здоровье -4 ::