Центр масс тела. Равновесие. Масса тела > Русский спорт - научная база
+7(977)9328978 Русский спорт - научная база    


Центр масс тела. Равновесие. Масса тела

Центр масс тела. Равновесие. Масса тела

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


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...

21 07 2024 13:46:31

В-лимфоциты. Гумopaльный иммунитет

В-лимфоциты. Гумopaльный иммунитет  В плазмоцитах происходит синтез антител-иммуноглобулинов...

20 07 2024 2:37:32

Временные масштабы планирования

Временные масштабы планирования  Поэтому, чем меньше срок, на который составляется план, тем он более конкретный и детализированный...

19 07 2024 16:57:54

Средства воспитания

Средства воспитания  );• виды деятельности (игра, труд, общение, общественная работы, учение (познание), физические упражнения и спорт);• предметы, вещи (игрушки, компьютер);• произведения и явления духовной и материальной культуры (искусство – литература, музыка и т...

17 07 2024 1:26:49

Регуляция дыхания |

Регуляция дыхания | align="right"> Раздел статьи: Лекции о дыхании ...

16 07 2024 23:27:14

Пoлoвые железы

Пoлoвые железы  Их выработка и активность регулируется гонадотропными гормонами гипофиза...

15 07 2024 11:22:24

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...

14 07 2024 5:52:55

Пищеварение в тонком кишечнике

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

13 07 2024 14:54:11

Надпочечники

Надпочечники  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)...

12 07 2024 9:20:40

Вестибулярная сенсорная система

Вестибулярная сенсорная система  Каналы и полости височной кости образуют костный лабиринт вестибулярного аппарата и частично перепончатый лабиринт...

10 07 2024 13:20:51

Требования к показателям, используемым в контроле

Требования к показателям, используемым в контроле  Поэтому, учет специфических особенностей вида спорта имеет первостепенное значение для выбора показателей, используемых в контроле...

09 07 2024 8:25:10

Понятие о макроциклах, построение тренировки

Понятие о макроциклах, построение тренировки  Варианты построения 4-летнего олимпийского цикла Вариант 1 – год 2 – год 3 – год 4 – год Рекомендуется Первый Повышение общего объёма и объёма нагрузки повышенной интенсивности Молодым спортсменам, готовящимся к своей первой Олимпиаде Второй Увеличение общего объёма и объёма нагрузки повышенной интенсивности У Стабилизация объёма тренировочных нагрузок и объёма работы повышенной интенсивности Молодым и опытным спортсменам Третий Снижение общего объёма и объёма нагрузки повышений интенсивности Повышение общего объёма и объёма нагрузки повышенной интенсивности Снижение общего объёма и объёма нагрузки повышенной интенсивности Повышение общего объёма нагрузки и объёма нагрузки повышенной интенсивности Опытным спортсменам, готовящимся к своей второй или третьей Олимпиаде Раздел статьи: Основы спортивной тренировки ...

08 07 2024 7:27:11

Краткосрочное (оперативное) планирование

Краткосрочное (оперативное) планирование  Микроцикловой план представляет собой план-график, в котором более детально и подробно планируются физические упражнения, направленность и величина нагрузок каждого занятия...

07 07 2024 0:53:27

Питание

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

05 07 2024 16:42:22

Звенья газотранспортной системы организма |

Звенья газотранспортной системы организма | > Газообмен между легкими и окружающей средой осуществляется за счет вдоха и выдоха. При вдохе объем легких увеличивается, давление в них становится ниже атмосферного, и воздух поступает в дыхательные пути. Этот процесс носит активный характер и обусловлен сокращением наружных межреберных мышц и опусканием (сокращением) диафрагмы, в результате чего объем легких возрастает на 250-300 мл. Во время выдоха объем грудной клетки уменьшается, воздух в легких сжимается. Давление в них становится выше атмосферного, и воздух выходит наружу. Выдох в спокойном состоянии осуществляется пассивно за счет тяжести грудной клетки и расслабления диафрагмы. Форсированный выдох происходит вследствие сокращения внутренних межреберных мышц, частично – за счет мышц плечевого пояса и брюшного пресса. Важное значение для осуществления вдоха и выдоха имеет герметически замкнутая плевральная полость (щель), образованная висцеральным и париетальным листками плевры и защищенная небольшим количеством жидкости. Давление в плевральной полости ниже атмосферного, которое еще больше снижается при вдохе, способствуя поступлению воздуха в легкие. При попадании воздуха или жидкости в плевральную полость легкие спадаются за счет их эластической тяги. Дыхание становится невозможным и развивается – пневмоторакс. ...

04 07 2024 15:29:47

Биомеханика 2 |

Биомеханика 2 | > Биодинамика ходьбы и бега. Стартовые действия. Локомоторные движения Биомеханика ходьбы и бега. Разделение на фазы Биомеханика ходьбы и бега. Величина силы реакции опоры Биодинамика бега Стартовые действия ...

03 07 2024 20:55:22

Виды соревнований

Виды соревнований  Другие соревнования могут носить отборочный или контрольный хаpaктер, решать разнообразные технико-тактические задачи, задачи приобретения соревновательного опыта...

02 07 2024 8:28:10

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...

01 07 2024 0:55:15

Последовательность овладения двигательным действием

Последовательность овладения двигательным действием  Преподаватель, приступая к обучению своих учеников, должен побудить их к сознательному, осмысленному отношению к предстоящему овладению новыми двигательными действиями...

30 06 2024 14:48:58

Передвижение с опорой на воду

Передвижение с опорой на воду  для движения вперёд вода должна отбрасываться назад...

29 06 2024 9:10:22

Двигательная сенсорная система |

Двигательная сенсорная система | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Сенсорные системы» ...

28 06 2024 8:37:19

Теория и методика физической культуры 4

Теория и методика физической культуры 4  Теория и методика физической культуры 4 | ...

27 06 2024 11:24:23

Сила

Сила  Сила | ...

26 06 2024 13:41:39

Оперативный контроль

Оперативный контроль  Исследуется зависимость «доза – эффект»...

25 06 2024 18:20:33

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...

24 06 2024 0:10:45

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...

23 06 2024 3:21:12

План конспект эстафеты с баскетбольным мячом

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

22 06 2024 16:43:25

Система образования в Новое время на Западе |

Система образования в Новое время на Западе | align="right"> Раздел статьи: Введение в педагогику ...

21 06 2024 16:57:15

Компоненты тренировочных нагрузок, определяющие направленность и величину воздействия

Компоненты тренировочных нагрузок, определяющие направленность и величину воздействия  По хаpaктеру воздействия все упражнения могут быть подразделены на три основные группы: общего, частичного (регионального) и локального воздействия...

20 06 2024 7:45:31

Принципы обучения |

Принципы обучения | >1. Развивающее и воспитывающее обучение.2. Научность, доступность и посильная трудность (обучение на высшем уровне трудности).3. Создание оптимальных условий для обучения.4. Сознательная и творческая активность учащихся при руководящей роли преподавателя.5. Наглядность и развитие теоретического мышления.6. Системность и систематичность обучения.7. Опережающее обучение.8. Переход от обучения к самообразованию.9. Связь обучения с жизнью и практикой профессиональной деятельности.10. Прочность результатов обучения и развитие познавательных способностей учащихся.11. Положительный эмоциональный фон обучения.12. Коллективный характер обучения и учет индивидуальных способностей учащихся.13. Гуманизация и гуманитаризация обучения.14. Компьютеризация обучения.15. Интегративность обучения, учет межпредметных связей16. Инновативность обучения. ...

19 06 2024 10:21:49

Регуляция работы сердца

Регуляция работы сердца  Самый первый и элементарный уровень регуляции – внутрисердечный...

18 06 2024 20:15:24

Крупные формы занятий, применяемых в физкультурной пpaктике

Крупные формы занятий,  применяемых в физкультурной пpaктике  Часто это не только спортивно-тренировочные занятия, но и самостоятельные занятия по общей физической подготовке, атлетической подготовке, избирательно-кондиционной тренировке...

17 06 2024 15:23:45

«Внешняя» и «внутренняя» стороны тренировочной нагрузки

«Внешняя» и «внутренняя» стороны тренировочной нагрузки  Интенсивность нагрузки (качественная сторона нагрузки) определяется скоростью преодоления дистанции, величиной преодолеваемого отягощения или сопротивления, темпом движений, плотностью выполнения упражнений в занятии...

16 06 2024 4:12:34

Содержание образования |

Содержание образования | >• Содержание образования должно быть направлено на формирование гармонично развитой личности (т.е. обеспечить умственное развитие, техническую и трудовую подготовку, физическое, нравственное и эстетическое воспитание).• Содержание образования должно строиться на строго научной основе.• Соответствовать логике и системе данной науки.• Строиться на основе взаимосвязи с другими предметами (межпредметные связи)• Соответствовать возрастным возможностям учащихся.• Отражать связи теории с практикой. Содержание образования отражено в учебных планах, программах, учебниках, учебных пособиях.  (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); ...

15 06 2024 21:18:53

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...

14 06 2024 2:28:55

Расчет ЭКГ

Расчет ЭКГ  Оценить ритм сердца...

13 06 2024 8:38:28

Структура силовых способностей

Структура силовых способностей  Эффекторные импульсы, проходящие по моторным нервам, заставляют сокращаться мышечное волокно...

12 06 2024 19:23:25

Перспективное (многолетнее) планирование

Перспективное (многолетнее) планирование  Как правило, учебный план делится на два основных раздела: теоретический и пpaктический...

11 06 2024 3:27:25

Физкультурный самоконтроль

Физкультурный самоконтроль  Основной документальной формой учёта данных физкультурного самоконтроля является регулярное ведение дневника самоконтроля (таблица ниже)...

10 06 2024 15:29:50

Правила и формы записи упражнений

Правила и формы записи упражнений  • Название движения (наклон, поворот, мах, выпад, присед и т...

09 06 2024 20:44:17

Этапное управление

Этапное управление  В качестве важнейшей операции в цикле этапного управления выделяют разработку моделей соревновательной деятельности и подготовленности, которые должны быть использованы в качестве ориентира на данном спортивного совершенствования...

08 06 2024 6:28:37

Общеметодические принципы физического воспитания

Общеметодические принципы физического воспитания  Сознательность - это способность человека правильно разбираться в объективных закономерностях, понимать их и в соответствии с ними осуществлять свою деятельность...

07 06 2024 22:20:52

Типы тренировочных мезоциклов

Типы тренировочных мезоциклов  Основной задачей втягивающих мезоциклов является постепенное подведение спортсменов к эффективному выполнению специфической тренировочной работы в последующих мезоциклах...

06 06 2024 21:34:14

Система образования в Новое время на Западе

Система образования в Новое время на Западе  В развитых капиталистических странах в 19 веке были приняты законы о всеобщем обязательном начальном обучении детей обоего пола, школа провозглашалась единой и светской...

05 06 2024 9:20:48

Гигиена питания

Гигиена питания  Питание – сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия его энергетических трат, построения и возобновления клеток и тканей организма, регуляции физиологических функций организма...

04 06 2024 3:26:42

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. ...

03 06 2024 0:37:30

Выводы

Выводы  Магнус утверждал, что регулярные соревнования в лыжных гонках проводили лапландцы – жители Скандинавии и запада Кольского полуострова...

02 06 2024 1:24:16

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