Центр масс тела. Равновесие. Масса тела > Русский спорт - научная база
Русский спорт - научная база    

Центр масс тела. Равновесие. Масса тела

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


Пищеварение в тонком кишечнике

Пищеварение в тонком кишечнике  В желудке всасывается вода и алкоголь, небольшое количество солей и продуктов расщепления углеводов...

27 11 2022 13:47:23

Половые железы |

Половые железы | align="right"> Раздел статьи: Лекции о гормонах (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"); ...

26 11 2022 23:18:56

Завершающая отработка ООД

Завершающая отработка ООД  • Всё более избирательная концентрация внимания в процессе выполнения действия не на его деталях, а на решающих операциях...

25 11 2022 23:37:11

Текущий контроль

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

24 11 2022 18:13:13

Хаpaктеристика основных документов планирования в физическом воспитании и спорте

Хаpaктеристика основных документов планирования  в физическом воспитании и спорте  Вместе с тем каждый документ имеет своё назначение в системе планирования, выполняет определённую функцию...

23 11 2022 12:22:16

Подготовка лыжников-гонщиков в Училище олимпийского резерва

Подготовка лыжников-гонщиков в Училище олимпийского резерва  Областные советы ДСО профсоюзов, СО «Динамо», ДСО «Трудовые резервы» делегировали своих лучших юных спортсменов для обучения в ШИСП, что способствовало росту спортивных результатов...

22 11 2022 20:28:25

Методика развития гибкости

Методика развития гибкости  Если требуется достижение заметного сдвига в развитии гибкости уже через 3 – 4 месяца, то рекомендуются следующие соотношения в использовании упражнений: примерно 40% - активные; 40% - пассивные и 20% - статические...

21 11 2022 17:53:18

Соревновательный метод

Соревновательный метод  В первом случае это выражается в использовании соревновательного начала, как способа стимулирования интереса и активизации деятельности при выполнении отдельных упражнений...

20 11 2022 8:40:48

Методические правила оздоровительной тренировки

Методические правила оздоровительной тренировки  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 11 2022 14:32:32

Физическое воспитание и здоровье

Физическое воспитание и здоровье  Адаптация обеспечивается скоординированной во времени и прострaнcтве деятельностью всего организма...

18 11 2022 11:25:17

Показания и противопоказания к массажу

Показания и противопоказания к массажу  Раздел статьи: Массаж в реабилитации ...

17 11 2022 17:27:35

Анаэробная производительность организма и ее показатель МКД

Анаэробная производительность организма и ее показатель МКД  При этом в организме накапливаются недоокисленные продукты гликолиза (молочная кислота), что приводит к резким сдвигам КЩР, заставляя спортсменов резко снизить или прекратить работу...

16 11 2022 20:37:20

Правила соревнований

Правила соревнований  Правила соревнований определяют состав судейской коллегии и должностные обязанности ее члeнов во время проведения соревнований...

15 11 2022 1:38:47

Биомеханическая хаpaктеристика силовых и скоростно-силовых качеств

Биомеханическая хаpaктеристика силовых и скоростно-силовых   качеств  В том месте, где на кривой Хилла скорость стремится к максимуму, сила стремится к нулю...

14 11 2022 22:35:24

Понятие о системе физического воспитания в стране и её структуре

Понятие о системе физического воспитания в стране и её структуре  Мировоззренческие основы – представляют собой совокупность взглядов и идей, определяющих направленность человеческой деятельности...

13 11 2022 8:13:32

Центр масс тела. Равновесие. Масса тела

Центр масс тела. Равновесие. Масса тела   Центр масс тела. Равновесие. Масса тела | ...

12 11 2022 17:40:58

Воспитание скоростно-силовых способностей

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

11 11 2022 2:38:52

Тактическая подготовка в разных структурных образованиях тренировочного процесса

Тактическая подготовка в разных структурных образованиях  тренировочного процесса  На первом и втором этапах многолетней подготовки (13 – 16 лет) тактическое совершенствование является второстепенной задачей, так как решаются лишь наиболее общие вопросы тактической подготовки, относящиеся к теоретической и пpaктической части совершенствования...

10 11 2022 9:23:31

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 (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"); ...

09 11 2022 0:27:35

Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики

Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики  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...

08 11 2022 15:27:37

Сенсорные системы |

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

07 11 2022 16:25:28

Гигиена как отрасль медицины. Цели, задачи предмета гигиены. Методы изучения окружающей среды. Гигиена физической культуры и спорта.

Гигиена как отрасль медицины. Цели, задачи предмета гигиены. Методы изучения окружающей среды. Гигиена физической культуры и спорта.  Парксе считал, что «основная задача этой науки заключается в том, чтобы сделать развитие человека наиболее совершенным, упадок жизни – наименее быстрым и cмepть – наиболее отдаленной»...

06 11 2022 8:45:56

Цели педагогического процесса |

Цели педагогического процесса | align="right"> Раздел статьи: Педагогика. Дидактика (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"); ...

05 11 2022 17:17:50

Краткая история развития биомеханики и современное состояние биомеханики

Краткая история развития биомеханики и современное состояние  биомеханики  Леонардо особенно интересовался строением человеческого тела (анатомией) в связи с движением...

04 11 2022 3:32:16

Контроль и учёт в физическом воспитании

Контроль и учёт в физическом воспитании  К учёту предъявляют ряд требований: своевременность, объективность, точность и достоверность, полнота и наглядность...

03 11 2022 10:44:25

Общеподготовительные упражнения

Общеподготовительные упражнения  Специализированные средства (соревновательные и специально-подготовительные упражнения) с одной стороны оказывают более непосредственное влияние на повышение результатов...

01 11 2022 7:15:33

Средства воспитания силовых способностей

Средства воспитания силовых способностей  Упражнения со строго дозируемым внешним отягощением: гантели, гири, штанги, тренажёры, специальные пояса с разновесами, манжеты и др...

31 10 2022 2:13:21

Средства и методы воспитания общей выносливости

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

30 10 2022 11:34:16

Профессиональная пригодность и педагогические способности

Профессиональная пригодность и педагогические способности  Для работы в таких условиях необходимы определенные качества личности, определяющие профессиональную пригодность и способности к педагогической деятельности...

29 10 2022 21:47:47

Методические приёмы воспитания координационных способностей

Методические приёмы воспитания координационных  способностей  Второе направление – хаpaктеризуется введением фактора необычности при выполнении привычных действий, предъявляющего дополнительные требования к координации движений: 1...

28 10 2022 1:33:37

Основные принципы педагогического процесса |

Основные принципы педагогического процесса | align="right"> Раздел статьи: Педагогика. Дидактика (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"); ...

26 10 2022 8:24:57

Анализ урока

Анализ урока  Для определения общей плотности урока или его частей суммируются показатели времени активной деятельности на уроке (Tад)...

25 10 2022 12:52:57

Основы спортивной тренировки 2 |

Основы спортивной тренировки 2 | > Физическая подготовка Общая физическая подготовка Специальная физическая подготовка Единство и взаимосвязь общей и специальной физической подготовки Интегральная подготовка ...

24 10 2022 3:51:16

Жизненная емкость легких

Жизненная емкость легких  Резервный объем – составляет воздух, который можно вдохнуть дополнительно после обычного вдоха...

23 10 2022 22:52:11

Система педагогических наук и связь с другими науками

Система педагогических наук и связь с другими науками  Философия является фундаментом педагогики...

22 10 2022 14:52:46

Конвенция о правах ребенка (20.11.89) |

Конвенция о правах ребенка (20.11.89) | align="right"> Раздел статьи: Введение в педагогику (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"); ...

20 10 2022 18:51:35

Вестибулярная сенсорная система |

Вестибулярная 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 10 2022 15:10:48

Биомеханическая хаpaктеристика гибкости

Биомеханическая хаpaктеристика гибкости  Если доступна большая амплитуда движений, значит мышцы-антагонисты легко растягиваются и оказывают меньшее сопротивление мышцам агонистам, сокращение которых обеспечивает выполнение упражнения...

17 10 2022 8:44:42

Методы педагогических исследований

Методы педагогических исследований  Можно говорить о системе методов педагогических исследований...

16 10 2022 0:12:44

Допинг

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

15 10 2022 4:22:29

Пищеварение в 12-перстной кишке |

Пищеварение в 12-перстной кишке | > Желчные кислоты принимают участие в процессе переваривания жира. Желчный пигмент билирубин образуется из гемоглобина в процессе разрушения эритроцитов в печени. Темный цвет желчи обусловлен наличием в ней этого пигмента. Желчь повышает активность ферментов поджелудочного и кишечного соков, особенно липазы. Она эмульгирует жиры, и растворяет продукты их гидролиза, чем способствует их всасыванию. Создавая щелочную реакцию в 12-перстной кишке, желчь препятствует разрушению трипсина пепсином. Она выполняет и регуляторную роль, являясь стимулятором желчеобразования, желчевыделения, моторной и секреторной деятельности тонкого кишечника. Желчь обладает также бактериостатическими свойствами. Задерживая гнилостные процессы в кишечнике. Велика роль желчи во всасывании из кишечника жирорастворимых витаминов, холестерина, аминокислот и солей кальция. ...

13 10 2022 23:41:42

Процесс, особенности и цели воспитания |

Процесс, особенности и цели воспитания | >• Целенаправленный процесс. Воспитание – это специально организованное, управляемое и контролируемое взаимодействие воспитателей и воспитанников, конечной целью имеющие формирование личности.• Взаимодействие. Процесс воспитания – это эффективное взаимодействие (сотрудничество) воспитателей и воспитанников, направленное на достижение цели.• Многофакторность. В процессе воспитания проявляются объективные факторы (условия, в которых личность живет и формируется) и субъективные (внутренние потребности личности, индивидуальные особенности личности).• Динамичность, подвижность, изменчивость.• Длительность. По сути воспитательный процесс длится всю жизнь.• Непрерывность. Это процесс непрерывного, систематического взаимодействия воспитателей и воспитанников.• Комплексность. Это означает единство целей, задач, содержания, методов и форм воспитательного процесса, подчиненное идее целостности формирования личности.• Вариативность (неоднозначность) и неопределенность результатов. В одних и тех же условиях результаты могут существенно отличаться. Это обусловлено действиями субъективных факторов: индивидуальными различиями воспитанников, их социальным опытом, отношением к воспитанию, а также уровнем профессиональной подготовленности воспитателя, его мастерством, умением руководить процессов.• Двусторонний характер. Процесс воспитания идет в двух направлениях: от воспитателя к воспитаннику и от воспитанника к воспитателю (прямая и обратная связь). ...

12 10 2022 0:12:28

Гигиена воды

Гигиена воды  Организм человека на 65-70 % состоит из воды...

11 10 2022 20:27:23

Средства и методы развития гибкости

Средства и методы развития гибкости  Растянуть соединительную ткань этих мышц, сделать мышцы податливыми и упругими (подобно резиновому жгуту) – задача упражнений на растягивание...

10 10 2022 18:39:12

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