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
В желудке всасывается вода и алкоголь, небольшое количество солей и продуктов расщепления углеводов...
27 11 2022 13:47:23
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
• Всё более избирательная концентрация внимания в процессе выполнения действия не на его деталях, а на решающих операциях...
25 11 2022 23:37:11
В текущем контроле оцениваются срочный и отставленный тренировочные эффекты (СТЭ и ОТЭ)...
24 11 2022 18:13:13
Вместе с тем каждый документ имеет своё назначение в системе планирования, выполняет определённую функцию...
23 11 2022 12:22:16
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
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
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
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
Адаптация обеспечивается скоординированной во времени и прострaнcтве деятельностью всего организма...
18 11 2022 11:25:17
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 определяют состав судейской коллегии и должностные обязанности ее члeнов во время проведения соревнований...
15 11 2022 1:38:47
В том месте, где на кривой Хилла скорость стремится к максимуму, сила стремится к нулю...
14 11 2022 22:35:24
Мировоззренческие основы – представляют собой совокупность взглядов и идей, определяющих направленность человеческой деятельности...
13 11 2022 8:13:32
Центр масс тела. Равновесие. Масса тела | ...
12 11 2022 17:40:58
Состав скоростно-силовых упражнений широк и разнообразен...
11 11 2022 2:38:52
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
> 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
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
style="text-align: center;"> Сравнение нейронного потока информации и потока информации при сознательном восприятии для пяти сенсорных систем
...
07 11 2022 16:25:28
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
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
Леонардо особенно интересовался строением человеческого тела (анатомией) в связи с движением...
04 11 2022 3:32:16
К учёту предъявляют ряд требований: своевременность, объективность, точность и достоверность, полнота и наглядность...
03 11 2022 10:44:25
Специализированные средства (соревновательные и специально-подготовительные упражнения) с одной стороны оказывают более непосредственное влияние на повышение результатов...
01 11 2022 7:15:33
Упражнения со строго дозируемым внешним отягощением: гантели, гири, штанги, тренажёры, специальные пояса с разновесами, манжеты и др...
31 10 2022 2:13:21
Эффективность различных упражнений во многом зависит от методических условий их выполнения...
30 10 2022 11:34:16
Для работы в таких условиях необходимы определенные качества личности, определяющие профессиональную пригодность и способности к педагогической деятельности...
29 10 2022 21:47:47
Второе направление – хаpaктеризуется введением фактора необычности при выполнении привычных действий, предъявляющего дополнительные требования к координации движений:
1...
28 10 2022 1:33:37
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
Для определения общей плотности урока или его частей суммируются показатели времени активной деятельности на уроке (Tад)...
25 10 2022 12:52:57
> Физическая подготовка
Общая физическая подготовка
Специальная физическая подготовка
Единство и взаимосвязь общей и специальной физической подготовки
Интегральная подготовка
...
24 10 2022 3:51:16
Резервный объем – составляет воздух, который можно вдохнуть дополнительно после обычного вдоха...
23 10 2022 22:52:11
Философия является фундаментом педагогики...
22 10 2022 14:52:46
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
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
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
Можно говорить о системе методов педагогических исследований...
16 10 2022 0:12:44
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
> 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
>• 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
Растянуть соединительную ткань этих мышц, сделать мышцы податливыми и упругими (подобно резиновому жгуту) – задача упражнений на растягивание...
10 10 2022 18:39:12
Базовые функциональные понятия: «спортивная подготовка» и «спортивная тренировка» 
Понятия: «спортивный отбор», «спортивная ориентция», «спортивные способности» 
Общеметодические принципы физического воспитания 
Хаpaктеристика средств оздоровительной физической культуры 
Цель и задачи физического воспитания детей школьного возраста 
Классификация физических упражнений 
Классификация видов спорта 
Методы обеспечения наглядности (наглядные методы) 
Биомеханика ходьбы и бега. Разделение на фазы 
Психологические средства восстановления 
Физическое воспитание в России 
Основные понятия, используемые в Федеральном законе «О физической культуре и спорте в Российской Федерации» 
Оценка уровня развития силовых способностей 
Оздоровительное, образовательное и воспитательное значение физических упражнений 
Механизмы энергообеспечения при мышечной работе 
Базовые исходные понятия: «спорт», «спортивные соревнования» 
«Внешняя» и «внутренняя» стороны тренировочной нагрузки 
Оценка уровня развития гибкости 
Оценка уровня развития выносливости 
Средства развития координационных способностей 
Формы организации занятий 
Локомоторные движения 
Педагогическое общение. Этапы и стили педагогического общения 
Крупные формы занятий, применяемых в физкультурной пpaктике 
Хаpaктеристика физкультурно-оздоровительных методик и систем 
Методы строго регламентированного упражнения 
Развитие образования в средние века (V – XVII века) 
Содержательные основы оздоровительной физической культуры 
Специально-подготовительные упражнения 
Компоненты тренировочных нагрузок, определяющие направленность и величину воздействия 
Сила сопротивления при движении в воде или атмосферном воздухе 
Артерио-венозная разница по кислороду 
Этапное планирование 
Силы упругости 
Биомеханические аспекты двигательных реакций 
Утомление при мышечной деятельности 
Содержание и форма физического упражнения 
Соревновательные упражнения 
Способы проведения соревнований 
Цель и задачи спортивной подготовки 
Эффект упражнения 
Построение тренировки в годичных циклах 
Строение отдельных элементов тела человека 
Подготовка спортсменов высокого класса 
Закономерности переноса двигательных умений и навыков 
Пищеварительные ферменты и их действие (таблица) 
Малые формы занятий, применяемых в физкультурной пpaктике 
Управление стартовыми состояниями спортсмена 
Подготовительный период 
Силы трения покоя и скольжения 
Значение положения тела при выполнении силовых упражнений 
Выносливость. Утомление и его биомеханические проявления 
Биомеханика ходьбы и бега. Величина силы реакции опоры 
Биомеханика ударных действий 
Формирование долговременной адаптации 
Модели соревновательной деятельности 
Система образования в современной России 
Типы (виды) силовых способностей 
Основные понятия теории и методики физического воспитания 
Методика воспитания силовой выносливости 
Структура технической подготовки 
Задачи, средства и методы технической подготовки 
Типы тренировочных микроциклов 
Описание движений тела человека во времени и прострaнcтве 
Педагогические средства восстановления 
Состояние здоровья школьников и основные тенденции его изменения 
Проводящая система сердца 
Пигментный обмен и печень 
Система образования и педагогическая мысль в античном мире 
Средства и методы воспитания скоростных способностей 
Классификация тренировочных нагрузок по их интенсивности 
Структура координационных способностей 
Классификация форм занятий в физическом воспитании 
Задачи физического воспитания в среднем школьном возрасте 
Оздоровительная направленность как важнейший принцип системы физического воспитания 
Техника физических упражнений 
Волнообразность и вариативность нагрузок 
Общие основы построения микроциклов 
Соревновательный период 
Четвертый этап – этап максимальной реализации индивидуальных возможностей 
Структура мышечных волокон 
Потенциальная и кинетическая энергия. Понятие «механическая работа» 
Двигательные качества как различные стороны моторики 
Биомеханические требования к специальным силовым упражнениям 
Скорость изменения силы (градиент силы) 
Спортивные звания, разряды. Спортивные судьи. Единая всероссийская спортивная классификация. Права и обязанности спортсменов. Спортивный паспорт 
Формирование срочной адаптации 
Цель, объект и виды управления