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

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


Плод |

Плод | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Репродуктивные функции» ...

29 02 2024 19:11:30

Тканевые гормоны

Тканевые гормоны  д...

28 02 2024 9:24:27

Щитовидная железа

Щитовидная железа  Эти гормоны в виде коллоида находятся в щитовидной железе, поступают в кровь и лимфу...

26 02 2024 10:26:51

Хаpaктеристика гибкости

Хаpaктеристика гибкости  Хорошая гибкость обеспечивает свободу, быстроту и экономичность движений, увеличивая путь эффективного приложения усилий при выполнении физических упражнений...

25 02 2024 10:10:37

«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...

22 02 2024 23:58:51

Методы педагогических исследований

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

21 02 2024 19:48:44

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Вес тела

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Вес тела  Вероятно, самой первой силой, существование которой осознал человек, являлась сила притяжения, действующая на тела со стороны Земли...

19 02 2024 4:20:31

Педагогика как наука о человеке и обл. практ. деятельности |

Педагогика как наука о человеке и обл. практ. деятельности | > Обучение – процесс передачи и приема опыта поколений во взаимодействии педагога и учащихся. Обучение является ядром образования. Образование - процесс и результат усвоения человеком опыта поколений; это специально организованная система условий для развития человека (образовательные учреждения, Ф П К, М Т Б, кадры и т.д.). Воспитание – процесс воздействия одних людей на других в целях формирования личности; это функция общества по подготовке человека к жизни. Воспитание, образование, обучение ( В О О) являются внешними факторами. Человек способен сам приобрести опыт, развиваться. Самовоспитание, самообразование, самообучение (само В О О) - это внутренний мир человека, его готовность и способность самостоятельно развиваться. Взаимосвязь В О О и само В О О объясняется с помощью воспитательных отношений – отношений между людьми, направленных на развитие личности посредством В О О. Типы воспитательных отношений: человек-человек, человек – (техника, книга, искусства, природа) – человек. В результате человек развивается и формируется личность. Развитие – это движение; процесс внутреннего количественного и качественного изменения физических и духовных сил человека. Развитие человека идет в процессе воспитания. ( Развитие: физическое, физиологическое, психическое, социальное, духовное).  (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); ...

18 02 2024 12:40:20

Стратегия развития образования на современном этапе

Стратегия развития образования на современном этапе  Интернационализация образования, которая включает компьютеризацию, использование глобальных компьютерных сетей, гуманизация и гуманитаризация образования (например, интернет, дистантное обучение)...

16 02 2024 19:41:39

Спортивные звания, разряды. Спортивные судьи. Единая всероссийская спортивная классификация. Права и обязанности спортсменов. Спортивный паспорт

Спортивные звания, разряды. Спортивные судьи. Единая всероссийская спортивная классификация. Права и обязанности спортсменов. Спортивный паспорт  В Российской Федерации устанавливаются следующие спортивные разряды: 1) кандидат в мастера спорта; 2) первый спортивный разряд; 3) второй спортивный разряд; 4) третий спортивный разряд; 5) первый юношеский разряд; 6)второй юношеский разряд; 7) третий юношеский разряд...

15 02 2024 13:56:10

Мощность механического движения. Коэффициент механической эффективности

Мощность механического движения. Коэффициент механической эффективности  В частности энергозатраты идут: • на основной обмен; • активность физиологических систем (прежде всего дыхательной и циркуляторной) при мышечной деятельности; • активность мышц, не участвующих в движении, но обеспечивающих поддержание равновесия, сохранения позы и т...

14 02 2024 21:57:55

Эпидемиологическое значение воды

Эпидемиологическое значение воды  К ним относятся: брюшной тиф, дизентерия, сальмонеллезы, холера, инфекционный гепатит, полиомиелит, туляремия, лептоспирозы...

13 02 2024 0:51:54

Мотивация педагогической деятельности |

Мотивация педагогической деятельности | align="right"> Раздел статьи: Педагогика. Педагогическая деятельность ...

12 02 2024 17:39:40

Т- и В-лимфоциты

Т- и В-лимфоциты  Антигенными свойствами могут обладать макромолекулярные образования почти всех живых организмов...

11 02 2024 3:51:19

Словесные методы (методы речевого воздействия)

Словесные методы (методы речевого воздействия)  Ряд традиционных общепедагогических методов (объяснительный рассказ, беседа, обсуждение) приобрели в физическом воспитании специфические формы...

10 02 2024 14:50:56

Цели педагогического процесса

Цели педагогического процесса  Общественные цели – цели различных слоев населения, отражающие потребности, интересы и запросы по профессиональной подготовке...

09 02 2024 19:53:32

Движения с разгоном перемещаемых тел

Движения с разгоном перемещаемых тел  Начальная скорость вылета является той основной хаpaктеристикой, которая закономерно изменяется с ростом спортивного мастерства...

08 02 2024 22:23:45

Углеводы

Углеводы  Неусвояемые – балластные, пищевые волокна, играют огромную роль в поддержании нормальной регуляции пищеварения...

07 02 2024 20:37:57

Сенсорные системы

Сенсорные системы  Перечислим их...

06 02 2024 5:11:10

Основы электрокардиографии

Основы электрокардиографии  Воздудимость – способность сердца возбуждаться под влиянием импульсов...

05 02 2024 9:50:24

Электрофизиологические свойства сердца

Электрофизиологические свойства сердца  Помещают на поверхности клетки, в межклеточном прострaнcтве...

04 02 2024 23:12:14

Методы физического воспитания

Методы физического воспитания  В процессе физического воспитания используются две группы методов: специфические методы и общепедагогические методы...

03 02 2024 10:52:41

Основные понятия, используемые в Федеральном законе «О физической культуре и спорте в Российской Федерации»

Основные понятия, используемые в Федеральном законе «О физической культуре и спорте в Российской Федерации»  Физическое воспитание – процесс, направленный на воспитание личности, развитие физических возможностей человека, приобретение им умений и знаний в области физической культуры и спорта в целях формирования всесторонне развитого и физически здорового человека с высоким уровнем физической культуры...

02 02 2024 16:22:25

Педагогические конфликты. Поведение педагога в конфликтной ситуации

Педагогические конфликты. Поведение педагога в конфликтной ситуации  Конфликты могут быть конструктивные, направленные на развитие коллектива и улучшение качества работы, и деструктивные, направленные на удовлетворение только личных амбиций, притязаний, самоутверждение за счет других...

01 02 2024 22:19:49

Структура тактической подготовленности

Структура тактической подготовленности   От других тренировочных упражнений их отличает: 1) установка при выполнении данных упражнений ориентирована на решение тактических задач; 2) в упражнениях пpaктически моделируется отдельные тактические приёмы и ситуации соревновательной борьбы; 3) в некоторых случаях моделируются и внешние условия соревнований; 2) видами спортивной тактики (наступательной, оборонительной, контратакующей); 3) формами спортивной тактики (индивидуальной, групповой, комaндной)...

31 01 2024 15:55:24

Иммуноглобулины

Иммуноглобулины  В процессе эволюции только у позвоночных образуются различные типы иммуноглобулинов...

30 01 2024 16:38:49

Артерио-венозная разница по кислороду

Артерио-венозная разница по кислороду  %) и оттекающей от них венозной кровью (примерно 13 об...

29 01 2024 14:53:29

Воспитание скоростно-силовых способностей

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

28 01 2024 19:13:42

Средства воспитания |

Средства воспитания | align="right"> Раздел статьи: Педагогика. Воспитание ...

27 01 2024 7:57:23

Пример подготовительной части урока |

Пример подготовительной части урока | >2) И.п. – стойка ноги врозь, руки в стороны ...

26 01 2024 7:29:52

Физиология спорта |

Физиология спорта | > Функциональные резервы человека (таблица) Физиологическая характеристика состояний организма при спортивной деятельности Физиологические основы спортивной тренировки Физиологические обоснования принципов спортивной тренировки Физиологические механизмы развития физических качеств Сенситивные периоды (возраст) развития физических качеств (таблица) Показатели влияния наследственности на физические качества человека (таблица) Показатели влияния наследственности на некоторые морфофункциональные признаки организма человека (таблица) ...

25 01 2024 10:31:24

Правила и формы записи упражнений

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

24 01 2024 16:25:29

Гипофиз |

Гипофиз | align="right"> Раздел статьи: Лекции о гормонах ...

23 01 2024 15:42:12

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...

22 01 2024 22:44:59

Основные направления интенсификации тренировочного процесса в многолетней подготовке

Основные направления интенсификации тренировочного процесса  в многолетней подготовке  Подводить спортсмена к параметрам тренировочной работы, хаpaктерным для этапа подготовки к высшим достижениям необходимо постепенно, на протяжении ряда лет (8 – 10 лет)...

21 01 2024 20:38:19

Как образовалась связь гормон - клетки органа - мишени

Как образовалась связь гормон - клетки органа - мишени  Например, они могли ускорять или тормозить физико - химические процессы в клетке...

20 01 2024 21:46:15

Половые железы |

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

19 01 2024 20:35:36

О региональном (областном) компоненте

О региональном (областном) компоненте  Под компетенцией понимается способность (готовность) субъекта к продуктивной, самостоятельной деятельности в конкретных ситуациях в рамках определенных полномочий...

17 01 2024 6:45:13

Физиологические обоснования принципов спортивной тренировки

Физиологические обоснования принципов спортивной тренировки  Небольшие нагрузки, не достигающие порогового значения, прироста адаптации не дают...

16 01 2024 17:48:47

Теория и методика физической культуры |

Теория и методика физической культуры | > Система физического воспитания в Российской Федерации Понятие о системе физического воспитания в стране и её структуре Цель и задачи физического воспитания Общие социально-педагогические принципы системы физического воспитания ...

15 01 2024 20:46:50

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 ...

14 01 2024 10:27:55

Оперативное управление

Оперативное управление  Управлению на основе данных оперативного контроля подлежат такие хаpaктеристики параметров тренировочной нагрузки, как продолжительность и количество отдельных упражнений, интенсивность работы при их выполнении, продолжительность пауз между отдельными упражнениями и т...

11 01 2024 18:49:48

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