Центр масс тела. Равновесие. Масса тела
Источник:
|
Любое тело можно рассматривать как совокупность материальных точек, в качестве которых можно, например, брать молекулы. Пусть тело состоит из n материальных точек с массами m1, m2, ...mn.
Центром масс тела, состоящего из n материальных точек, называется точка (в геометрическом смысле), радиус-вектор которой определяется формулой:
Здесь R1 – радиус-вектор точки с номером i (i = 1, 2, ... n).
Это определение выглядит непривычно, но на самом деле оно даёт положение того самого центра масс, о котором у нас имеется интуитивное представление. Например, центр масс стержня будет находиться в его середине. Сумма масс всех точек, входящая в знаменатель вышеопределённой формулы, называется массой тела. Массой тела называется сумма масс всех его точек: m = m1 + m2 + ... + mn .
В симметричных однородных телах ЦМ всегда расположен в центре симметрии или лежит на оси симметрии, если у фигуры центра симметрии нет. Центр масс может находиться как внутри тела (диск, квадрат, треугольник), так и вне его (кольцо, рамка, угольник).
Для человека положение ЦМ зависит от принятой позы. Во многих видах спорта важным слагаемым успеха является способность сохранять равновесие. Так, в спортивной гимнастике, акробатике
большое количество элементов включат в себя разные виды равновесия. Важна способность сохранять равновесие в фигурном катании, в беге на коньках, где опора имеет очень малую площадь.
Условиями равновесия покоящегося тела являются одновременное равенство нулю суммы сил и суммы моментов сил, действующих на тело.
Выясним, какое положение должна занимать ось вращения, чтобы закреплённое на ней тело оставалось в равновесии под действием сил тяжести. Для этого разобьём тело на множество маленьких кусочков и нарисуем действующие на них силы тяжести.
Центр тяжести тела
В соответствии с правилом моментов для равновесия необходимо, чтобы сумма моментов всех этих сил относительно оси равнялась нулю.
Можно показать, что для каждого тела существует единственная точка, где сумма моментов сил тяжести относительно любой оси, проходящей через эту точку, равна нулю. Эта точка называется центром тяжести (обычно совпадает с центром масс).
Центром тяжести тела (ЦТ) называется точка, относительно которой сумма моментов сил тяжести, действующей на все частицы тела, равна нулю.
Таким образом, силы тяжести не вызывают вращения тела вокруг центра тяжести. Поэтому все силы тяжести можно было бы заменить единственной силой, которая приложена к этой точке и равна силе тяжести.
Для изучения движений тела спортсмена часто вводится термин общий центр тяжести (ОЦТ). Основные свойства центра тяжести:
• если тело закреплено на оси, проходящей через центр тяжести, то сила тяжести не будет вызывать его вращения;
• центр тяжести является точкой приложения силы тяжести;
• в однородном поле центр тяжести совпадает с центром масс.
Равновесным называется такое положение тела, при котором оно может оставаться в покое сколь угодно долго. При отклонении тела от положения равновесия, силы, действующие на него, изменяются, и равновесие сил нарушается.
Существуют различные виды равновесия (рис. 9). Принято различать три вида равновесия: устойчивое, неустойчивое и безразличное.
• Устойчивое равновесие (рис. 9, а) хаpaктеризуется тем, что тело возвращается в первоначальное положение при его отклонении. В таком случае возникают силы, или моменты сил, стремящаяся возвратить тело в исходное положение. Примером может служить положение тела с верхней опорой (например, вис на перекладине), когда при любых отклонениях тело стремится возвратиться в начальное положение.
• Безразличное равновесие (рис. 9, б) хаpaктеризуется тем, что при изменении положения тела не возникает сил или моментов сил, стремящихся возвратить тело в начальное положение или ещё более удалить тело от него. Это редко наблюдаемый у человека случай. Примером может служить состояние невесомости на космическом корабле.
• Неустойчивое равновесие (рис. 9, в) наблюдается тогда, когда при малых отклонениях тела возникают силы или моменты сил, стремящихся ещё больше отклонить тело от начального положения. Такой случай можно наблюдать, когда человек, стоя на опоре очень малой площади (значительно меньшей площади его двух ног или даже одной ноги), отклоняется в сторону.
Рисунок 9. Равновесие тела: устойчивое (а), безразличное (б), неустойчивое (в)
Наряду с перечисленными видами равновесия тел в биомеханике рассматривают ещё один вид равновесия – ограниченно-устойчивое. Этот вид равновесия отличается тем, что тело может вернуться в начальное положение при отклонении от него до некоторого предела, например, определяемого границей площади опоры. Если же отклонение переходит этот предел, равновесие становится неустойчивым.
Основная задача при обеспечении равновесия тела человека состоит в том, чтобы проекция ОЦМ тела находилась в пределах площади опоры. В зависимости от вида деятельности (сохранение статического положения, ходьба, бег и т. п.) и требований к устойчивости частота и быстрота корригирующих воздействий изменяются, но процессы сохранения равновесия одинаковы.
Распределение массы в теле человека
Масса тела и массы отдельных сегментов очень важны для различных аспектов биомеханики. Во многих видах спорта необходимо знать распределение массы для выработки правильной техники выполнения упражнений. Для анализа движений тела человека используется метод сегментирования: оно условно рассекается на определённые сегменты. Для каждого сегмента определяются его масса и положение центра масс. В табл. 1 определены массы частей тела в относительных единицах.
Таблица 1. Массы частей тела в относительных единицах
| Сегмент | Относительная масса сегмента |
| Голова | 7% |
| Туловище | 43% |
| Плечо | 3% |
| Предплечье | 2% |
| Кисть | 1% |
| Бедро | 12% |
| Голень | 5% |
| Стопа | 2% |
Часто вместо понятия центра масс используют другое понятие – центр тяжести. В однородном поле тяжести центр тяжести всегда совпадает с центром масс. Положение центра тяжести звена указывают как его расстояние от оси проксимального сустава и выражают относительно длины звена, принятой за единицу.
В табл. 2 приведены анатомическое положение центров тяжести различных звеньев тела.
Таблица 2. Центры тяжести частей тела
| Часть тела | Положение центра тяжести |
| Бедро | 0,44 длины звена |
| Голень | 0,42 длины звена |
| Плечо | 0,47 длины звена |
| Предплечье | 0,42 длины звена |
| Туловище | 0,44 расстояния от поперечной оси плечевых суставов до оси тазобедренных |
| Голова | Расположена в области турецкого седла клиновидной кости (проекция спереди между бровями, сбоку – на 3,0 – 3,5 выше наружного слухового прохода) |
| Кисть | В области головки третьей пястной кости |
| Стопа | На прямой, соединяющей пяточный бугор пяточной кости с концом второго пальца на расстоянии 0,44 от первой точки |
| Общий центр масс тяжести при вертикальном положении тела | Расположен при основной стойке в области малого таза, впереди крестца |
| Плечо | 0,47 длины звена |
| Предплечье | 0,42 длины звена |
| Туловище | 0,44 расстояния от поперечной оси плечевых суставов до оси тазобедренных |
| Голова | Расположена в области турецкого седла клиновидной кости (проекция спереди между бровями, сбоку – на 3,0 – 3,5 выше наружного слухового прохода) |
| Кисть | В области головки третьей пястной кости |
| Стопа | На прямой, соединяющей пяточный бугор пяточной кости с концом второго пальца на расстоянии 0,44 от первой точки |
| Общий центр масс тяжести при вертикальном положении тела | Расположен при основной стойке в области малого таза, впереди крестца |
Раздел статьи: Биомеханика
Внешние мотивы могут быть разделены на положительные и отрицательные...
30 05 2023 18:15:55
align="right"> Раздел статьи:
Лекции о гормонах
...
Допинговый контроль представляет собой взятие биологических проб и их исследование в целях выявления наличия в организмах спортсменов, участвующих в соревнованиях, допинговых средств или установления факта использования спортсменами допинговых средств и методов подготовки к соревнованиям...
28 05 2023 18:18:54
Вместе с тем каждый документ имеет своё назначение в системе планирования, выполняет определённую функцию...
27 05 2023 0:10:50
В плазмоцитах происходит синтез антител-иммуноглобулинов...
26 05 2023 13:25:36
Переднезадняя составляющая обычно больше на 50 – 60 % в обеих своих частях, т...
25 05 2023 21:14:31
У всех локомоторных движений общая двигательная задача – усилиями мышц передвигать тело человека относительно опоры или среды...
24 05 2023 13:25:47
К проводящей системе сердца относятся: синусовый узел, предсердно-желудочковый узел, пучок Гисса, ножки пучка Гисса, волокна Пуркинье...
23 05 2023 17:39:33
Оно подразумевает увеличение ЧСС, систолического объема, минутного объема сокращения, увеличение легочной вентиляции и энерготрат, повышение температуры тела...
22 05 2023 12:26:37
> Выдыхаемый воздух состоит из смеси альвеолярного и воздуха вредного пространства, по составу мало отличающегося от атмосферного.
...
21 05 2023 0:14:15
> В процессе практической работы тренер должен:• в равной мере уделять внимание всем членам группы (команды), независимо от их возможностей;• сочетать коллективные и индивидуальные тренировки;• оценивать результаты воспитанников, показанные на тренировках и соревнованиях;• быть достаточно гибким в своих требованиям, но не поступаться убеждениями, идти на компромисс;• обладать хорошими профессиональными знаниями по спортивной тренировке, по технике и тактике И В С, по физиологии, биохимии, биомеханике, спортивной медицине, по психологии и педагогике («... ученики простят своим учителям и строгость, и сухость, и даже придирчивость, но не простят плохого знания своего дела» ( А. С. Макаренко));• ставить перед спортсменами реальные цели, прогнозировать будущие результаты;• разговор об ошибках вести мягко, вежливо, иногда часть вины за плохой результат взять на себя;• в беседах использовать в основном положительные установки на предстоящие старты;• помогать спортсмену извлекать уроки из неудачных стартов, находя причины неудач;• не бояться совершать ошибки, главное вовремя их исправить;• не опекать спортсменов на каждом шагу – это снижает их уверенность в своих силах;• не навязывать свое мнение, а убеждать. Основные компоненты профессиональной тренерской деятельности:1) руководствоваться интересами дела, общества;2) наблюдательность и обдуманность в отношениях и поведении;3) знание своего вида спорта;4) трудолюбие;5) разумная требовательность и тренерский такт.
...
20 05 2023 8:39:53
Подводить спортсмена к параметрам тренировочной работы, хаpaктерным для этапа подготовки к высшим достижениям необходимо постепенно, на протяжении ряда лет (8 – 10 лет)...
19 05 2023 12:35:17
Наружная–склера, она непрозрачная, впереди переходит в прозрачную роговицу...
18 05 2023 22:32:50
align="right"> Раздел статьи:
Лекции о дыхании
...
>• 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({});
...
16 05 2023 18:32:22
Собственно-силовые способности – хаpaктеризуются тем, что основную роль в их проявлении играет активация процессов максимального и околомаксимального мышечного напряжения...
15 05 2023 1:10:15
>« 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»
...
14 05 2023 17:44:58
В конце этой стадии наблюдается необходимая гипертрофия органов, слаженность деятельности различных звеньев и механизмов, обеспечивающих эффективную деятельность функциональной системы в новых условиях...
12 05 2023 19:30:45
align="right"> Раздел статьи:
Введение в педагогику
...
11 05 2023 8:56:50
align="right"> Раздел статьи:
Педагогика. Воспитание
...
Эффективность различных упражнений во многом зависит от методических условий их выполнения...
09 05 2023 0:53:30
Кора состоит из 3-х слоев:Клубочковая (наружная) зона, секретирующая гормоны минералокортикоиды ( альдостерон);Пучковая (средняя) зона, секретирующая глюкокортикоиды (кортизол, гидрокортизол);Сетчатая (внутренняя) зона, секретирующая небольшое количество пoлoвых гормонов (андрогенов, эстрогенов)...
08 05 2023 18:15:19
Пусть к одному из тел приложена небольшая сила (F), направленная по касательной к соприкасающимся поверхностям...
06 05 2023 17:24:27
Общая выносливость – способность длительно выполнять любую циклическую работу умеренной мощности с участием больших групп мышц...
05 05 2023 21:39:31
При этом образуются примордиальные фолликулы, располагающиеся в глубоких слоях коркового вещества яичника...
03 05 2023 2:47:58
align="right"> Раздел статьи:
Лекции о гормонах
...
Силы сопротивления очень зависят от формы тела и возрастают при увеличении скорости его движения относительно среды...
30 04 2023 4:54:53
0
Казеиноген молока
казеин
Желудочный сок
Пепсиноген
желудок
2...
29 04 2023 8:22:47
Создать условия, способствующие воспроизведению этих параметров в процессе повторения действия (путём стандартизации внешних условий, использования вспомогательных технических средств, целесообразного нормирования нагрузок и отдыха и т...
27 04 2023 21:18:30
>Например, в структуре соревновательной деятельности в легкоатлетическом беге на 100 метров (и по аналогии на спринтерских дистанциях циклических видов спорта) может быть выделено как минимум четыре компонента: ...
26 04 2023 15:41:52
В сложнокоординационных видах деятельности показателем выносливости является стабильность технически правильного выполнения действия...
25 04 2023 18:53:18
Спортивный отбор - это комплекс мероприятий, позволяющий определить высокую степень предрасположенности (одарённость) ребёнка к тому или иному роду спортивной деятельности (виду спорта)...
23 04 2023 9:10:36
Активная борьба с допингами началась после Олимпиады в 1960 году в Риме, погиб Енсен датский велогонщик, применивший прямо на дистанции велогонки амфетамин...
22 04 2023 0:37:14
Прозрачность должна быть не менее 30см, а воды плавательных бассейнов -20 см...
21 04 2023 1:34:42
Поэтому, чем меньше срок, на который составляется план, тем он более конкретный и детализированный...
20 04 2023 2:36:30
При низкой исходной физической работоспособности добавления нагрузок должны составлять не более 3 - 5% по отношению к достигнутому уровню, а после достижения более высоких показателей - меньше...
19 04 2023 19:35:52
Преподаватель, приступая к обучению своих учеников, должен побудить их к сознательному, осмысленному отношению к предстоящему овладению новыми двигательными действиями...
18 04 2023 21:46:50
Это хаpaктеризует функциональную способность легких при предъявлении к ним повышенных требований, связанных с увеличением потрeбления кислорода...
17 04 2023 0:48:14
> Важной характеристикой профессионально-педагогического общения является стиль. Стиль – это индивидуально-типологические особенности взаимодействия педагога и учащихся. Он учитывает особенности коммуникативных возможностей учителя, уровень взаимоотношений педагога и воспитанников, творческую индивидуальность педагога, особенности ученического коллектива. Стиль общения педагога с детьми – это категория социальная и нравственная. В педагогической литературе выделяют следующие стили общения: Общение на основе увлеченности совместной деятельность. Этот тип общения складывается на основе высоких профессионально-этических установок педагога, это общая творческая деятельность воспитанников вместе с воспитателями и под их руководством. Общение на основе дружеского расположения. Продуктивный стиль педагогического общения. Вместе с увлеченностью совместным делом может иметь и деловую направленность. Но нельзя превращать ее в панибратские отношения с учащимися. Общение – диалог предполагает сотрудничество педагога и воспитанников на основе взаимного уважения. Общение – дистанцирование. Распространенный стиль общения, который ведет к формализации системы социально-психологического взаимодействия учителя и учеников и не способствует созданию атмосферы творчества. Дистанция должна существовать, но она диктуется логикой учебного процесса в системе отношений ученик-педагог. Общение – устрашение. Негативная форма общения. К ней прибегают учителя, не умеющие организовать продуктивную совместную деятельность с учениками. Такое общение разрушает творческую деятельность. Общение – заигрывание в работе с детьми играет отрицательную роль. Стиль общения отвечает стремлению завоевать ложный дешевый авторитет у детей, что противоречит требованиям педагогической этики. Правильный стиль общения создает атмосферу эмоционального благополучия, которая во многом определяет результативность учебно-воспитательной деятельности. Верно найденный стиль общения, соответствующий индивидуальности педагога, способствует решению многих задач. Стили педагогического руководства: Авторитарный стиль. Педагог единолично определяет деятельность группы, пресекает всякую инициативу. Основные формы взаимодействия: приказ, указание, инструкция, выговор, наказание. Преобладает начальственный тон. Демократический стиль. Проявляется в опоре педагога на мнение коллектива. Учитель подключает каждого к участию в обсуждении хода работы. Развивается самоуправление. Основные способы общения: просьба, совет, информация. Либеральный стиль (анархический, попустительский). Учитель старается не вмешиваться в жизнь коллектива, не проявляет активности, легко подчиняется, устраняется от ответственности, неавторитетен. В общении с учащимися, родителями, с коллегами, администрацией учитель занимает определенные коммуникативные позиции. А-позиция – «над». Учитель выступает активным субъектом общения, он проявляет инициативу, управляет, контролирует, планирует, реализует свои цели. Б-позиция – «наравне». Происходит общение двух равных партнеров, оба проявляют инициативу, стараются учитывать интересы друг друга. В-позиция – «под». Учитель занимает подчиненное положение по отношению к партнеру по общению. Для успешного выполнения педагогической деятельности учитель должен уметь занимать эффективную коммуникативную позицию.
...
16 04 2023 10:59:37
Из числа методов речевого воздействия, преподаватель применяет объяснительный рассказ и инструктирование, для того, чтобы раскрыть смысл разучиваемого действия, выделить ООТ, которые должны войти в его ориентировочную основу...
15 04 2023 1:34:25
Критериями спортивной ориентации являются рекомендации учителя физической культуры, данные медицинского обследования, антропометрические измерения и их оценка с позиции перспективы...
14 04 2023 10:13:52
Профессиональная ориентация – это процесс ознакомления учащегося с различными профессиями и оказания им помощи в выборе профессии в соответствии со склонностями и способностями...
13 04 2023 15:20:41
align="right"> Раздел статьи:
Педагогика. Педагогическая деятельность
...
12 04 2023 7:18:34
В развитых капиталистических странах в 19 веке были приняты законы о всеобщем обязательном начальном обучении детей обоего пола, школа провозглашалась единой и светской...
11 04 2023 20:50:36
Еще:
Спорт и здоровье -1 :: Спорт и здоровье -2 :: Спорт и здоровье -3 ::
Как избавиться от "сливки" на носу? Как быстро убрать "сливу" с носа? Как избавиться от "сливы" на носу.
Стадии синяка по дням фото - Информация, которая удивляет
Классификация физических упражнений 
Механизмы энергообеспечения при мышечной работе 
Специально-подготовительные упражнения 
Хаpaктеристика физкультурно-оздоровительных методик и систем 
Физические нагрузки после инфаркта миокарда и стентирования
Общий наркоз при брадикардии у взрослых
Методы строго регламентированного упражнения 
Профессиональная пригодность и педагогические способности 
Цель и задачи физического воспитания детей школьного возраста 
Биомеханические аспекты двигательных реакций 
Основные понятия, используемые в Федеральном законе «О физической культуре и спорте в Российской Федерации» 
Методы обеспечения наглядности (наглядные методы) 
Общеметодические принципы физического воспитания 
Элеутерококк при брадикардии
Оздоровительное, образовательное и воспитательное значение физических упражнений 
Соревновательные упражнения 
Средства развития координационных способностей 
Содержательные основы оздоровительной физической культуры 
Хаpaктеристика средств оздоровительной физической культуры 
Базовые исходные понятия: «спорт», «спортивные соревнования» 
Формы организации занятий 
Средства и методы воспитания специальной выносливости 
Общеподготовительные упражнения 
«Внешняя» и «внутренняя» стороны тренировочной нагрузки 
Задачи, средства и методы технической подготовки 
Типы тренировочных микроциклов 
Построение тренировки в годичных циклах 
Классификация тренировочных нагрузок по их интенсивности 
Гипотония лоханок почек у ребенка
Как выдавливают чирей правильно. Как выдавить фурункул в домашних условиях
Классификация видов спорта 
Способы проведения соревнований 
Биомеханическая хаpaктеристика силовых и скоростно-силовых качеств 
Механическая эффективность движений 
Пpaктические методы 
Направленность на максимальные достижения, углублённая специализация и индивидуализация 
Третий этап – этап специализированной базовой подготовки 
Краткая история развития биомеханики и современное состояние биомеханики 
Силы упругости 
Потенциальная и кинетическая энергия. Понятие «механическая работа» 
Биомеханика ходьбы и бега. Разделение на фазы 
Анаэробная производительность организма и ее показатель МКД 
Основные понятия теории и методики физического воспитания 
Средства и методы воспитания скоростных способностей 
Оценка уровня развития гибкости 
Малые формы занятий, применяемых в физкультурной пpaктике 
Требования к планированию в физическом воспитании и спорте 
Появилась дряблая кожа на ногах? Начинай заниматься собой 
Тысячелистник и брадикардия
Содержание и форма физического упражнения 
Цель и задачи спортивной подготовки 
Основная педагогическая направленность занятий 
Подготовительный период 
Контроль за соревновательными воздействиями 
Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики 
Фармакологические средства профилактики переутомления и восстановления спортивной работоспособности 
Иммуноглобулины 
Артерио-венозная разница по кислороду 
Оценка уровня развития силовых способностей 
Структура соревновательной деятельности | 
Брадикардия у эмбриона 6 недель беременности
Можно ли есть чеснок после инфаркта миокарда
Базовые понятия - итоговые: «спортивные результаты», «спортивные достижения», «спортивная квалификация» 
Сочетание в микроцикле занятий с различными по величие и направленности нагрузками 
Физическое воспитание в России 
Скорость изменения силы (градиент силы) 
Выносливость. Утомление и его биомеханические проявления 
Цель, объект и виды управления 
Физиологические классификации и хаpaктеристики спортивных упражнений 
Органы иммунитета 
Оценка уровня развития скоростных способностей 
Контрольные упражнения (тесты) для определения уровня развития координационных способностей 
Низкое давление при беременности: причины, опасность, как повысить, рекомендации 
Изолированная систолическая гипертензия лечение
Гипертония мкб 10
Гипотония толстой кишки лечение
Фурункул вскрылся но стержень не выходит: что делать
Высыпания под носом — Красивое лицо
Особенности методики физического воспитания в старшем школьном возрасте 
Взаимосвязь нагрузок с внешней и внутренней стороны 
Компоненты тренировочных нагрузок, определяющие направленность и величину воздействия 
Управление стартовыми состояниями спортсмена 
Переходный период 
Описание движений тела человека во времени и прострaнcтве