На правах рукописи Медведев Владимир Геннадьевич

На правах рукописи
Медведев Владимир Геннадьевич
ИНТЕГРАТИВНЫЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ И ОЦЕНКЕ ТЕХНИЧЕСКОГО
МАСТЕРСТВА СПОРТСМЕНОВ
13.00.04 – Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки,
оздоровительной и адаптивной физической культуры
01.02.08 – Биомеханика
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата педагогических наук
Москва – 2013
2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном
учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный
университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)»
(ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ»)
Научный руководитель
кандидат педагогических наук, доцент
Лукунина Елена Анатольевна
Официальные оппоненты:
доктор педагогических наук, профессор
Свищёв Иван Дмитриевич
профессор кафедры теории и методики
единоборств ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ»
кандидат педагогических наук, профессор
Фураев Александр Николаевич
заведующий кафедрой «Биомеханики и
информационных технологий» ФГБОУ ВПО
«Московская государственная академия
физической культуры»
Ведущая организация
Защита состоится
ФГБУ ФНЦ «Всероссийский научноисследовательский институт физической
культуры и спорта»
«18»
июня
2013 года в 1400 часов на заседании
диссертационного совета Д 311.003.02 при ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ» по адресу:
105122, Москва, Сиреневый бульвар, 4, ауд. 603.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ».
Автореферат разослан «17» мая 2013 года
Ученый секретарь
диссертационного совета
Сахарова
Марина Владимировна
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования и степень ее разработанности. Одним из
самых распространенных направлений исследования в спортивной биомеханике
является изучение техники физических упражнений, поиск рациональных вариантов
и оценка эффективности их выполнения. Однако, как это ни парадоксально, понятие
«спортивная техника» остается не вполне определенным, так же как и способы
количественной оценки уровня технического мастерства спортсменов. Трудность
решения этой проблемы связана с тем, что какие бы биомеханические показатели не
использовали в качестве критериев технического мастерства спортсменов, их
величина в той или иной мере зависит от двигательных способностей спортсменов,
психологических и других факторов.
В спортивной биомеханике изучение техники физических упражнений в
большинстве
случаев
осуществляется
методом
биомеханического
анализа
кинематических, динамических и энергетических характеристик движения с
использованием различных методик исследования (оптико-электронных, механоэлектрических, электрофизиологических и др.) (Д.Д. Донской, 1975). Однако
существуют и другие методы исследования двигательных действий человека, такие
как логико-статистические, механико-математические и системные (Ан.А. Шалманов,
2002). Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, знание
которых необходимо не только для успешного решения исследовательских задач, но
и для поиска новых подходов к решению этой проблемы. Разработка и
экспериментальная проверка эффективности использования интегративных подходов
к изучению техники спортивных двигательных действий является одной из
актуальных методологических задач спортивной биомеханики.
Среди
многочисленных
физических
упражнений,
используемых
в
тренировочном процессе и при тестировании двигательной подготовленности
спортсменов, наиболее широко применяемым и наиболее изученным является
прыжок вверх с места. Поэтому разновидности этого упражнения целесообразно
использовать в качестве модели для отработки и совершенствования методов оценки
технической и физической подготовленности спортсменов в разных видах спорта.
Данная работа направлена на разработку и экспериментальную проверку
интегративного подхода к изучению техники физических упражнений и оценке
4
уровня технического мастерства спортсменов на основе логико-статистических
методов, метода биомеханического обоснования строения двигательных действий и
метода механико-математического моделирования на примере прыжка вверх с места.
Теоретико-методологическими основаниями нашего исследования являлись
теория многоуровневого строения системы управления двигательными действиями
человека
Н.А.
Бернштейна,
теория
функциональных
систем
П.К.
Анохина,
психологическая теория деятельности С.Л. Рубинштейна и А.Н. Леонтьева, концепция
биомеханического строения двигательных действий человека Д.Д. Донского и Ан.А.
Шалманова.
Объектом исследования явилась техническая подготовленность спортсменов и
методы ее исследования.
Предмет исследования заключался в разработке концептуальных положений
интегративного подхода к изучению спортивной техники и экспериментальной
проверке эффективности его использования.
Гипотеза исследования. Предполагается, что совместное использование
метода биомеханического обоснования строения двигательных действий, логикостатистических и механико-математических методов исследования, позволит глубже
изучить биомеханическое строение двигательных действий и оценить эффективность
их выполнения.
Цель
исследования.
Разработать
и
экспериментально
проверить
эффективность применения интегративного подхода к изучению и оценке техники
выполнения двигательных действий на примере прыжковых упражнений.
Исходя из цели исследования, были поставлены следующие основные задачи:
1.
Изучить кинематическую и динамическую структуру прыжковых
упражнений.
2.
Оценить
реализационную
эффективность
техники
прыжковых
упражнений по степени использования силы мышц нижних конечностей, маховых
движений руками и предварительного подседания.
3.
Определить
рациональность
биомеханизма
разгибания
ног
и
выпрямления туловища и биомеханизма движения маховых звеньев тела в прыжке
вверх с места.
4.
Проверить эффективность использования интегративного подхода к
5
изучению строения спортивных двигательных действий и оценке эффективности их
выполнения.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы
следующие методы исследования:
1. Анализ научно-методической литературы.
2. Лабораторный эксперимент.
3. Методы математической статистики.
Организация исследования. Исследование включало в себя лабораторный
эксперимент, проводимый в два этапа. На первом этапе проводился эксперимент для
получения количественных данных о показателях техники прыжков вверх с места и
двигательных способностей испытуемых. В эксперименте приняли участие 68
человек различной спортивной специализации в возрасте от 13 до 24 лет с массой
тела 68,9±12,6 кг. Место проведения эксперимента – лаборатория кафедры
биомеханики ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ».
Второй этап исследования заключался в изучении особенностей проявления
биомеханизмов разгибания ног и выпрямления туловища и биомеханизма движения
маховых звеньев тела в прыжках вверх с места у испытуемых с оценками за технику
выше и ниже среднего. В нем приняли участие 7 испытуемых (возраст 20,1±2,5 лет,
рост 168,1±7,3 см, масса 58,5±9,7 кг) с разной реализационной эффективностью
техники прыжка.
Новизна исследования заключается в разработке интегративного подхода к
изучению
и
оценке
техники
прыжковых
упражнений
на
основе
логико-
статистических, механико-математических и системных методов исследования.
Впервые
получены
уравнения
регрессии,
позволяющие
оценивать
реализационную эффективность техники прыжков по степени использования силовых
возможностей мышц нижних конечностей, биомеханических свойств мышц и
маховых движений руками.
Разработаны нормативы для оценки реализационной эффективности техники
прыжка вверх с места по степени использования силы мышц нижних конечностей,
биомеханических свойств мышц и маховых движений руками.
Предложен
новый
коэффициент,
косвенно
определяющий
степень
использования энергии упругой деформации мышц, основанный на измерении
6
относительной величины электрической активности мышц нижних конечностей.
Получены экспериментальные данные, объясняющие причины эффективной и
неэффективной реализации биомеханизма разгибания ног и выпрямления туловища и
биомеханизма маховых движений руками при отталкивании от опоры в прыжковых
упражнениях.
Теоретическая
значимость
исследования
заключается
в
дальнейшей
разработке методов изучения и оценки технической подготовленности спортсменов.
Полученные
результаты
позволяют
глубже
изучить
содержание
понятия
«техническое мастерство» спортсмена и вскрыть недостатки и ограничения в
использовании существующих в спортивной биомеханике методов исследования
техники физических упражнений. Доказана эффективность интегративного подхода к
изучению спортивной техники на основе объединения логико-статистических,
механико-математических и системных методов исследования. Показано, что более
перспективным является изучение техники физических упражнений на основе
введения понятия о биомеханизмах, лежащих в основе строения спортивных
двигательных действий.
Практическая значимость. Известно, что прыжковые упражнения часто
используются в качестве тестов для
оценки
физической подготовленности
спортсменов в разных видах спорта. Однако их выполнение в разных двигательных
заданиях в сочетании с измерением силовых способностей спортсменов позволяет
оценивать уровень их технической подготовленности в этих упражнениях. В работе
получены
уравнения
регрессии,
позволяющие
оценить
реализационную
эффективность техники подседа и маха руками в прыжках вверх с места, а также
степень
использования
силовых
возможностей
мышц
нижних
конечностей.
Разработаны нормативы для оценки реализационной эффективности техники,
которые могут быть использованы в учебно-тренировочном процессе.
Положения, выносимые на защиту:
1.
Относительно
невысокие
корреляции
между
кинематическими
и
динамическими показателями отталкивания от опоры и результатом в прыжковых
упражнениях, а также средние корреляционные связи высоты прыжка с силовыми
возможностями мышц нижних конечностей говорят о более сложной внутренней
структуре прыжковых упражнений и отсутствии единичного фактора, определяющего
7
результат в этих заданиях.
Прыжковые упражнения, выполняемые в разных двигательных заданиях,
2.
могут быть использованы не только для оценки физической подготовленности
спортсменов, но и для оценки реализационной эффективности техники их
выполнения.
3.
методов
Использование интегративного подхода в применении различных
исследования
двигательных
действий
биомеханической
позволяет
структуры
глубже
раскрыть
и
строения
спортивных
рациональные
способы
реализации биомеханизмов, лежащих в основе их выполнения.
Степень
достоверности
и
апробация
результатов.
Достоверность
полученных данных подтверждается использованием современных аппаратнопрограммных комплексов регистрации движений человека, достаточным объемом
испытуемых и корректным применением статистических и математических методов
обработки результатов измерений.
Апробация результатов исследования проводилась на научных конференциях
различного уровня: университетских конференциях молодых ученых и профессорскопреподавательского состава, всероссийских и международных.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,
выводов и списка литературы. Диссертационная работа содержит 143 страницы
текста, иллюстрирована 18 таблицами и 44 рисунками. В работе использовано 112
литературных источников, из них на иностранных языках – 42.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В
первой
главе
диссертационного
исследования
проведен
логико-
содержательный анализ понятий, связанных с техническим мастерством спортсмена,
а также рассмотрены подходы к оценке техники двигательных действий.
Во второй главе диссертации описаны устройство и способы применения
современных аппаратно-программных комплексов в изучении биомеханической
структуры двигательных действий и условия проведения исследования.
Испытуемые выполняли 6 заданий: 3 вида прыжков и разгибание ног в
статических условиях при трех углах в коленном суставе.
В первых трех заданиях испытуемый должен выпрыгнуть максимально вверх,
стоя на динамометрических платформах (рисунок 1). В первом задании прыжок
8
выполнялся из приседа без подседания (руки на поясе). Во втором задании прыжок
выполнялся из положения стоя, руки располагались на поясе и в прыжке не
участвовали. В третьем задании испытуемый использовал для выполнения прыжка и
подсед, и мах руками. На каждый вид прыжка давалось по две попытки.
Регистрировались значения силы реакции опоры с каждой динамометрической
платформы.
Дополнительные
характеристики
рассчитывались
с
помощью
программного обеспечения по полученным динамограммам (рисунок 2).
Рисунок 1 – Выполнение прыжковых заданий: (1) – прыжок вверх с места из приседа,
руки на поясе, (2) – прыжок вверх без маха руками,
(3) – прыжок вверх с махом руками
Рисунок 2 – Определение кинематических и динамических характеристик техники
прыжка вверх с места с подседом по динамограмме
В следующих трех заданиях измеряли максимальную силу мышц –
разгибателей ног в статических условиях при трех углах в коленных суставах (100,
125 и 150о). В силу высокой аутентичности данного теста на каждое задание давалось
по одной попытке.
9
Исследование биомеханической структуры
прыжковых упражнений
Третья глава диссертации посвящена первому этапу интегративного подхода в
изучении строения спортивного двигательного действия – логико-содержательному
анализу изучаемого двигательного действия (на примере различных вариантов
прыжков вверх с места). Для изучения техники прыжковых упражнений проводились
анализ и обработка динамограмм вертикальной составляющей силы реакции опоры. В
результате чего, были определены кинематические, динамические и энергетические
характеристики техники выполнения прыжка вверх с места, получены 65 показателей,
для
которых
были
рассчитаны
среднее
значение,
стандартное
отклонение,
коэффициент вариации и коэффициенты корреляции между этими показателями.
Перейдем к рассмотрению результатов исследования. Статистические данные о
высоте прыжка в различных заданиях показали, что использование предварительного
подседания увеличивает высоту прыжка в среднем на 2,2 см (8,6%) по сравнению с
прыжком из неподвижного исходного положения, т.е. из приседа. Использование
маха руками доводит эту разницу до 7,3 см (28,4%, p<0,001). Полученные данные
согласуются
с
результатами
других
исследователей
(А.М.
Доронин,
2001;
А.А. Шалманов, 1986; А.А. Шалманов, Б.И. Прилуцкий, 1985; Ал.А. Шалманов,
Ан.А. Шалманов, 1990).
Предположение о том, что подсед и мах руками увеличивает мощность
отталкивания, подтверждается полученными данными о максимуме положительной
мощности, развиваемой при отталкивании. Так, абсолютная положительная мощность
в прыжке без подседания составила 2942,6±837,9 Вт, а в прыжке с махом руками
3657,5±807,8 Вт (p<0,001).
При рассмотрении абсолютных и относительных показателей силы мышц –
разгибателей ног в статических условиях показано, что с увеличением угла в
коленном суставе как абсолютные, так и относительные значения силы линейно
возрастают. В таблице 1 представлены абсолютные значения максимальной силы.
Для изучения внутренней структуры прыжковых упражнений были рассчитаны
коэффициенты корреляции Бравэ-Пирсона между кинематическими и динамическими
показателями движения и силовыми возможностями мышц − разгибателей нижних
конечностей.
10
Анализ взаимосвязей между отдельными фазами движения показал, что для
прыжков с махом и без маха руками наблюдаются статистически значимые
положительные связи между фазами разгона, торможения, подседания, отталкивания
и временем опоры. Так, например, в прыжке с махом руками коэффициенты
корреляции между перечисленными фазами колебались от 0,47 до 0,93. Исключение
составляет корреляция между фазами разгона и торможения во время подседания,
величина которой статистически не значима (0,02, при p>0,05).
Таблица 1 – Абсолютные показатели максимальной силы ног при различных углах
коленного сустава
Среднее
Стандартное
Коэффициент
Переменная
значение
отклонение
вариации
(Н)
(Н)
(%)
F100
1067,20
437,467
40,99
F125
2042,12
985,084
48,24
F150
3023,17
1303,779
43,13
Примечание – F100 – максимум силы давления ног на опору при угле коленного
сустава 100о, F125 – максимум силы при угле коленного сустава 125о, F150 – максимум
силы при угле коленного сустава 150о.
Величины коэффициентов корреляции между экстремальными значениями
силы реакции опоры как внутри каждого прыжка, так и между прыжками были в
большинстве случаев достаточно большими (от 0,60 до 0,99).
Что касается взаимосвязей обсуждаемых показателей с результатом в прыжках,
то для большинства из них связи были ниже средних значений. Например, выявлена
слабая положительная статистически значимая связь длительности фазы торможения
в подседе второго вида прыжка с результатом прыжка без маха руками и с махом
руками 0,31 и 0,34, соответственно (р<0,05), а максимум силы реакции опоры в фазе
отталкивания в первом виде прыжка коррелирует с результатами в трех видах
прыжков: 0,28, 0,40 и 0,45, соответственно.
Высокие положительные статистически значимые связи с результатами в
прыжках выявлены у показателей максимальной положительной абсолютной и
относительной мощности при отталкивании. Величины относительной мощности
коррелируют с результатом в первом прыжке 0,82, во втором 0,84, а в третьем 0,79
(p<0,001). Факт, что в прыжках решающее значение имеет мощность, а не сила
отталкивания, согласуется с результатами других исследований (J. Dowling, L. Vamos,
11
1993; E.A. Harman [et al.], 1990).
Показатели максимальной силы мышц − разгибателей ног при разных углах в
коленном суставе в статических условиях достоверно связаны с результатами в
прыжках. Коэффициенты корреляции составили от 0,26 до 0,56 для абсолютных
значений и от 0,26 до 0,50 для относительных значений силы. Наибольшая
корреляция с результатами в трех видах прыжков обнаружена у показателя
максимальной силы ног при угле 150о в коленном суставе.
Реализационная эффективность техники прыжковых упражнений
В четвертой главе представлены результаты применения метода регрессионных
остатков для оценки реализационной эффективности техники прыжков. Для этого
были рассчитаны уравнения регрессии, связывающие между собой результаты в
прыжковых упражнениях и показатели максимальной силы мышц – разгибателей ног
в статических условиях:
Н1 = 0,225 + 0,000034 F150,
(1)
Н2 = 0,762 + 0,792 Н1,
(2)
Н3 = 0,0204 + 1,1078 Н2,
(3)
где Н1 – высота прыжка без подседания, F150 – максимальная сила при угле 1500, Н2 –
высота прыжка без маха руками, Н3 – высота прыжка с махом руками.
На рисунках 3 и 4 представлены примеры этих зависимостей для некоторых
видов прыжка вверх с места.
0,8
0,7
0,6
0,5
, м 3 Hi
0,4
0,3
0,2
r = 0,55, p = 0,000005; y = 0,225392 + 0,000034*x
0,1
0
1000
2000
3000
4000
5000
F150, Н
Рисунок 3 – Корреляционная зависимость и уравнение регрессии между
максимальной силой ног при угле 150о и высотой прыжка с махом руками
6000
12
0,7
0,6
0,5
, м 3 Hi
0,4
0,3
0,2
r = 0,8340, p < 0,001; y = 0,0204 + 1,1078*x
0,1
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
2 Hi, м
Рисунок 4 – Корреляция между результатами в прыжках вверх с места
без маха (2Н) и с махом (3Н) руками
На основе уравнений регрессии были построены номограммы, позволяющие
оценивать технику прыжков по степени использования подседания, маховых
движений руками и силовых возможностей мышц нижних конечностей.
Полученные
уравнения
позволяют
оценивать
технику
по
степени
использования энергии упругой деформации мышц во время подседания, маховых
движений руками и силовых возможностей мышц нижних конечностей. Однако этот
метод не дает ответа на вопрос почему техника одного спортсмена лучше другого.
Для этого необходимо использовать методы, позволяющие проникнуть в сущность
выполняемого движения.
Рациональность биомеханизмов отталкивания от опоры
в прыжке вверх с места
В пятой главе приведены результаты экспериментального исследования
рациональности реализации биомеханизма разгибания ног и выпрямления туловища и
биомеханизма движения маховых звеньев у спортсменов с разной оценкой
реализационной эффективности техники прыжков. Для этого были использованы
методики, позволяющие измерять кинематические и динамические характеристики
движений и активность мышц: трехмерная видеосъемка, динамометрические
платформы, гониометрия и электромиография.
13
Влияние подседания на рациональность биомеханизма разгибания ног
и выпрямления туловища в прыжке вверх с места
Для
изучения
влияния
предварительного
подседания
на
реализацию
биомеханизма разгибания ног и выпрямления туловища были выбраны два испытуемых
(юноша (ПВ) массой 63,7 кг, ростом 1,77 м, возрастом 22 года и девушка (АА) – 45,2 кг,
1,63 м и 18 лет, соответственно) с оценками за технику прыжка ниже среднего и два
испытуемых (юноша (ИД) массой 75,7 кг, ростом 1,78 м, возрастом 24 года и девушка
(ХЕ) – 53,5 кг, 1,65 м, 22 года, соответственно) с оценками за технику выше среднего.
Реализационная эффективность определялась по уравнениям регрессии, рассчитанным
на предыдущем этапе исследования.
Подседание создает условия для накопления энергии упругой деформации,
мышечной предактивации, увеличивает время и мощность отталкивания от опоры.
Для анализа электрической активности мышц находилось значение RMS для
нормализованных электромиограмм, полученных при выполнении прыжков вверх с
места, из приседа и после предварительного подседания без маха руками.
Эффективность
использования
энергии
упругой
деформации
мышц,
накапливаемой во время предварительного подседания, определяли с помощью
показателя D, который рассчитывался по формуле:
D
100( RMS 2  RMS 1 )h2
h2  h1
,
(4)
где RMS1 – значение RMS для выбранной мышцы при выполнении прыжка из приседа,
RMS2 – значение RMS для выбранной мышцы при выполнении прыжка с
предварительным подседанием, h1 – результат в прыжке из приседа, h2 – результат в
прыжке с предварительным подседанием.
Этот показатель оценивает долю RMS, приходящуюся на 1% улучшения
результата в прыжке с использованием предварительного подседания по сравнению с
прыжком из приседа. Показатель D определялся как отношение разницы значений
RMS в первом и втором виде прыжков (в процентах) к разнице значений высоты в
этих прыжках (в процентах):
Если показатель D = 1, то увеличение RMS адекватно прибавке в высоте прыжка с
подседанием, если D < 1, то, вероятно, за счет рекуперации энергии упругой деформации
мышц прибавка в значении RMS меньше прибавки в высоте прыжка. Если D>1, то
прибавка в высоте прыжка в большей степени обеспечена увеличением мышечной
14
активности.
Испытуемых с оценкой за технику прыжка выше среднего отличает меньший
прирост активности большой ягодичной мышцы (рисунок 5) и двуглавой мышцы бедра
(рисунок 6) в прыжке с предварительным подседанием.
АА
10,0
ПВ
ХЕ
ИД
0,4
0,5
9,0
9,0
8,0
D
7,0
6,0
5,7
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
Оценка - Выше среднего
Оценка - Ниже среднего
Рисунок 5 – Показатель D для большой ягодичной мышцы у испытуемых
с различными оценками за технику подседания
АА
14,0
ПВ
ХЕ
ИД
13,0
12,0
D
10,0
8,0
6,0
3,9
4,0
2,0
0,0
0,0
-2,0
-1,0
Оценка - Ниже среднего
Оценка - Выше среднего
Рисунок 6 – Показатель D для двуглавой мышцы бедра у испытуемых с различными
оценками за технику подседания
Одним из кинематических показателей, который может быть связан с
рекуперацией энергии упругой деформации мышц нижних конечностей и внутри- и
межмышечной координацией, является средняя угловая скорость разгибания ТБС и КС
при отталкивании в прыжках из приседа и с подседанием (рисунок 7).
15
АА
Из приседа
С подседанием
ХЕ
Из приседа
С подседанием
Рисунок 7 – Графики изменения угловой скорости разгибания ТБС (темная линия) и КС
(светлая линия) у испытуемого АА (сверху) с оценкой ниже среднего и испытуемого ХЕ
(снизу) с оценкой выше среднего при выполнении прыжков вверх с места из приседа и с
предварительным подседанием
16
Показано, что в прыжке из приседа у испытуемых с низкой оценкой за технику
средняя угловая скорость разгибания ТБС и КС значительно ниже, чем у испытуемых с
высокой оценкой. Использование подседания сопровождается увеличением средней
угловой скорости разгибания обоих суставов у испытуемых с низкой оценкой, но это не
влияет значительно на увеличение вертикальной скорости ОЦМ тела, так как
максимальные угловые скорости почти не изменились (рисунок 7). Напротив,
испытуемые
с
высокой
оценкой
демонстрировали
значительное
увеличение
максимальных угловых скоростей.
Подседание создает условия для мышечной предактивации, увеличивая время
выполнения прыжка, тем самым рекрутируется большее число двигательных единиц.
Это позволяет увеличить мощность при отталкивании. Увеличение максимальной
угловой скорости, сопровождающееся повышением вертикальной скорости ОЦМ тела,
возможно при своевременном росте активности определенных мышечных групп.
Использование накопленной в процессе подседания энергии упругой деформации
мышц компенсирует влияние сил инерции при торможении звеньев и, кроме того, дает
прибавку в вертикальной скорости ОЦМ тела. Под действием сил инерции активные
мышцы должны увеличить свою длину, особенно это касается ягодичных и двуглавых
мышц бедра. Поэтому особое внимание необходимо уделять положению тела при
подседании, глубине и скорости подседания. Для контроля эффективности выполнения
подседания нужно использовать анализ активности мышц с помощью ЭМГ и угловой
кинематики суставов нижней конечности с помощью гониометрии.
Рациональность биомеханизма движений маховых звеньев
в прыжке вверх с места
Анализ техники выполнения маховых движений в прыжке вверх с места
проводился
с
использованием
оптико-электронного
и
динамометрического
аппаратно-программного комплекса «Qualisys» с программным обеспечением «QTM»
и «Visual 3D» (C-Motion) (рисунок 8).
Для изучения рациональности техники движений маховых звеньев были выбраны
два испытуемых (юноша (ПВ) массой m=63,7 кг, ростом L=1,77 м, в возрасте 22 года и
девушка (АА) m=45,2 кг, L=1,63 м, 18 лет) с оценками за технику ниже среднего и два
испытуемых (юноша (ИД) m=75,7 кг, L=1,78 м, 24 года и девушка (ТМ) m=56,0 кг,
L=1,70 м, 19 лет) с оценками выше среднего.
Отметим, что использование маха руками спортсменами с высокой оценкой
17
реализационной
эффективности
их
выполнения
приводит
к
существенному
увеличению импульса силы инерции, возникшего в результате ускоренного
разгибания туловища (рисунок 9). Поскольку туловище обладает большой массой, то
при ускоренном движении оно вносит значительный вклад в импульс силы реакции
опоры и, тем самым, улучшает результат в прыжке.
Рисунок 8 – Интерфейс программы «Visual 3D» (C-Motion),
раздел анализа двигательного задания
ПВ
АА
ИД
ТМ
0,90
0,78
Вклад маха туловищем
0,80
0,73
0,70
0,60
0,50
0,40
0,43
0,36
0,30
0,20
0,10
0,00
Оценка - Ниже среднего
Оценка - Выше среднего
Рисунок 9 – Вклад движения туловища у испытуемых с различными оценками за
технику. Вклад оценивался как отношение импульса инерционной силы в центре
масс туловища к импульсу вертикальной составляющей силы реакции опоры в фазе
отталкивания
18
Маховые движения руками при больших ускорениях позволяют также
увеличить силу реакции опоры (рисунок 10). Но, в большей степени, имеет значение
не сам пик ускорения в вертикальной плоскости, а момент его возникновения во
времени. Слишком раннее или позднее выполнение активного маха руками не
улучшают, а скорее снижают результат в прыжке.
ПВ
АА
0,41
ИД
ТМ
0,40
0,40
Вклад маха руками
0,39
0,38
0,37
0,36
0,36
0,36
0,35
0,34
0,34
0,33
0,32
0,31
Оценка - Ниже среднего
Оценка - Выше среднего
Рисунок 10 – Вклад маховых движений руками у испытуемых
с различными оценками за технику
ВЫВОДЫ
1.
Установлено,
что
использование
предварительного
подседания
увеличивает высоту прыжка на 2,2 см (8,6%), а использование движения маховых
звеньев тела увеличивает результат на 7,3 см (28,4%), что согласуется с результатами
других исследователей. Кроме того, использование предварительного подседания и
маха руками статистически значимо уменьшает время отталкивания от опоры по
сравнению с прыжком из приседа, делая отталкивание более мощным (0,285 с в
прыжке без маха руками, 0,307 с в прыжке с махом руками и 0,333 с в прыжке из
приседа, p<0,05).
2.
Анализ корреляционных зависимостей между временными и силовыми
показателями отталкивания от опоры и их взаимосвязи с высотой прыжка показал
что:
–
для прыжков с махом и без маха руками выявлены статистически
значимые положительные связи между фазами разгона, торможения, подседания,
19
отталкивания и времени опоры. Так, например, в прыжке с махом руками
коэффициенты корреляции между перечисленными фазами колебались от 0,47 до
0,93. Исключение составляет корреляция между фазами разгона и торможения во
время подседания, величина которой статистически не значима (0,02, при p>0,05).
Аналогичные закономерности наблюдались во взаимосвязях между силовыми
показателями;
–
выявлена
слабая
положительная
статистически
значимая
связь
длительности фазы торможения с результатом прыжка без маха руками и с махом
руками (0,31 и 0,34 соответственно (р<0,05)). Максимумы силы реакции опоры в фазе
отталкивания в прыжке с махом руками коррелировали с результатами в прыжках:
0,27 и 0,43 соответственно в прыжке без маха руками, и 0,28 и 0,42 – в прыжке с
махом руками.
3.
Показатели максимальной силы мышц − разгибателей ног при разных
углах в коленном суставе в статических условиях статистически значимо связаны с
результатами в прыжках. Коэффициенты корреляции составили от 0,26 до 0,56 для
абсолютных значений и от 0,26 до 0,50 для относительных значений силы.
Наибольшая корреляция с результатами в трех видах прыжков обнаружена у
показателя максимальной силы ног при угле коленного сустава 150о.
Наибольшая корреляционная связь между максимальными значениями сил при
разных углах в коленном суставе выявлена между углами 100 и 125о (0,80 и 0,78,
соответственно для абсолютных и относительных значений силы). Между малыми
углами и углом 150о эти связи статистически значимо меньше. Так, для углов 100 и
150о коэффициенты корреляции для абсолютных и относительных значений силы
соответственно равны 0,43 и 0,43.
4.
Получены уравнения регрессии, позволяющие оценить реализационную
эффективность техники прыжков вверх с места по степени использования силовых
возможностей мышц − разгибателей ног в статических условиях при угле в коленном
суставе равном 150о. На основе этих уравнений построены номограммы оценки
реализационной эффективности техники прыжков.
5.
Получены уравнения регрессии, позволяющие оценить реализационную
эффективность техники подседа и движения маховых звеньев тела в прыжках вверх с
места. На основе этих уравнений построены номограммы оценки реализационной
20
эффективности этих элементов техники прыжка.
6.
Критериями
рациональности
техники
подседания
при
реализации
биомеханизма разгибания ног являются:
–
Значения показателя D (доля RMS, приходящаяся на 1% улучшения
результата в прыжке) для мышц нижних конечностей. Для ягодичной и двуглавой
мышцы бедра D должен быть меньше или равен 1, что означает факт рекуперации
энергии упругой деформации. Для прямой мышцы бедра, передней большеберцовой и
камбаловидной мышцы, в силу возможного роста их активности и увеличения мощности
отталкивания, показатель D принимает значения больше нуля.
–
Максимальная и средняя угловая скорость разгибания ТБС и КС. В
прыжках с подседанием максимальная угловая скорость разгибания в обоих суставах
должна быть значительно выше, чем в прыжках из приседа. Средняя угловая скорость
при отталкивании должна принимать высокие значения в обоих заданиях. Для коленного
сустава средняя угловая скорость должна быть выше при использовании подседания.
Для тазобедренного сустава использование подседания может незначительно уменьшить
среднюю скорость разгибания ТБС в связи с инерцией туловища.
7.
Рациональность биомеханизма движений маховых звеньев в прыжке вверх
с места определяется следующими показателями: максимум ускорения центра масс
туловища (вклад в импульс отталкивания до 80%); максимумы ускорений частных
центров масс звеньев руки (суммарный вклад в импульс отталкивания до 45%);
возникновение максимумов ускорений звеньев рук во времени с возможностью
компенсировать спад силы реакции опоры позволяет увеличить импульс отталкивания
(графически – изменение формы и увеличение площади импульса).
8.
На
использования
примере
прыжка
интегративного
вверх
подхода
с
к
места
доказана
изучению
эффективность
строения
спортивных
двигательных действий на основе логико-статистических, механико-математических
и системных методов исследования. Интегративный подход в применении различных
методов
исследования
двигательных
действий
биомеханической
позволяет
структуры
глубже
раскрыть
и
строения
спортивных
рациональные
способы
реализации биомеханизмов, лежащих в основе их выполнения.
9.
Полученные данные позволяют предполагать, что при выполнении
прыжка вверх с места реализуется не два, а три биомеханизма: биомеханизм
21
разгибания ног (в состав кинематической цепи входят: таз, бёдра, голени и стопы),
биомеханизм выпрямления туловища и головы и биомеханизм махового движения
руками. Такое разделение биомеханизмов связано с их независимым вкладом в
результат прыжка. С другой стороны, маховые движения руками способствуют более
эффективному движению туловища и, вместе с тем, лучшей реализацией
биомеханизма разгибания ног.
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:
1.
Медведев, В.Г. Биомеханизмы отталкивания от опоры в прыжковых
упражнениях / В.Г.Медведев // Теория и практика физической культуры. – 2013. –
№5. – С.82.
Медведев,
2.
спортивных
танцах
танцевального
/
спорта:
В.Г.
В.Г.
Биомеханические
Медведев
Материалы
//
особенности
Современные
Всероссийской
ритмичности
проблемы
в
развития
научно-практической
конференции. – М.: Светотон, 2009. – С. 69-72.
3.
Медведев, В.Г. Взаимосвязь динамических и временных показателей
силы реакции опоры с результатом прыжка вверх с места и силой мышц –
разгибателей нижних конечностей / В.Г. Медведев, Е.А. Лукунина, Ан.А. Шалманов
// Теория и практика физической культуры. – 2010. – №4. – С.43-48.
4.
Медведев, В.Г. Взаимосвязь мощности, развиваемой мышцами нижних
конечностей в скоростно-силовых тестах с пиковой мощностью в двигательном
действии / В.Г. Медведев, Е.А. Лукунина, А.А. Шалманов // Сборник трудов
студентов и молодых ученых РГУФКСМиТ : Материалы по итогам научных
конференций студентов и молодых ученых РГУФКСМиТ (23-25 марта, 20-22 апреля
2011 года). – М. : РГУФКСМиТ. – 2012. – С. 157-160.
5.
Медведев, В.Г. Взаимосвязь мощности, развиваемой мышцами нижних
конечностей в скоростно-силовых тестах с пиковой мощностью в двигательном
действии / В.Г. Медведев, Е.А. Лукунина, Ан.А. Шалманов // Актуальные вопросы
подготовки спортсменов в спорте высших достижений : Материалы Всероссийской
Интернет-конференции. – М.: ГЦОЛИФК, 2011. – С. 86-90.
6.
Медведев, В.Г. Оптимальный угол сгибания ног в коленном суставе
при выполнении двигательных действий в спортивных танцах / В.Г. Медведев //
22
Современные проблемы развития танцевального спорта : Материалы Всероссийской
научно-практической конференции. – М.: Светотон, 2009. – С. 73-77.
7.
Медведев, В.Г. Прыжковые тесты для оценки физической и технической
подготовленности в спорте высших достижений / В.Г. Медведев, Е.А. Лукунина //
Материалы научной конференции профессорско-преподавательского и научного
состава РГУФКСМиТ (29 февраля – 2 марта 2012 года). – М.: РГУФКСМиТ, 2012. –
С. 106-116.
8.
Медведев, В.Г. Реализационная эффективность техники прыжковых
упражнений / В.Г. Медведев, Е.А. Лукунина, Ан.А. Шалманов // 12 международный
научный конгресс «Современный олимпийский и паралимпийский спорт и спорт для
всех», 26–28 мая 2008 г. : материалы / Рос. гос. ун-т физ. культуры, спорта и туризма.
– М., 2008. – Т. 2. – С. 118–119.
9.
Медведев, В.Г. Техника выполнения маховых движений в прыжке вверх
с места / В.Г. Медведев, Е.А. Лукунина, А.А. Шалманов // Проблемы спортивной
кинезиологии: Материалы Международной научной конференции. Малаховка, 26–28
ноября 2009 г. / Под ред. Коренберга В.Б. – Малаховка: МГАФК. – 2009. – С. 84–87.
10.
Медведев, В.Г. Техника выполнения маховых движений в прыжке вверх
с места / В.Г. Медведев, Е.А. Лукунина, Ан.А. Шалманов // Сборник трудов ученых
РГУФКСиТ : Материалы научной конференции профессорско-преподавательского
состава и научного состава РГУФКСиТ (24-26 февраля 2010 года). – М.: Светотон. –
2010. − С. 140-144.
11.
Медведев, В.Г. Экспериментальная проверка эффективности применения
интегративного подхода к изучению двигательных действий и оценке технического
мастерства спортсменов / В.Г. Медведев, Е.А. Лукунина, А.А. Шалманов //
Физическая
культура
и
образование,
спорт,
биомеханика,
безопасность
жизнедеятельности: Материалы Международной науч.конф. Ч. II. / Под ред. Я.К.
Коблева, Е.Г. Вержбицкой. – Майкоп: Изд-во АГУ, 2011. – С. 72-80.
12.
Шалманов, А.А. Методы исследования двигательных действий и
технического мастерства спортсменов в спортивной биомеханике / А.А. Шалманов,
Е.А. Лукунина, В.Г. Медведев // Наука о спорте: Энциклопедия систем
жизнеобеспечения. – Изд-во ЮНЕСКО. – 2011. – С. 165-178.
13.
Шалманов, Ан.А. Взаимосвязь мощности, развиваемой мышцами
23
нижних конечностей в односуставном движении, с максимальной мощностью в
многосуставном двигательном действии / Ан.А. Шалманов [и др.] // Сборник
материалов
Всероссийской
научно-практической
конференции
«Современный
футбол: состояние и перспективы» [текст] / М.: ТВТ Дивизион. – 2012. – С. 265-269.
14.
Шалманов,
Ан.А.
Методологические
аспекты
биомеханики
двигательных действий / Ан.А. Шалманов [и др.] // Спортсмен в междисциплинарном
исследовании [текст]: Монография / Под ред. М.П. Шестакова: – М.: ТВТ Дивизион,
2009. – Разд. 4. – С. 260–299.
15.
Lanka, J. Integrative approach to the study and evaluation of technical
preparedness in sports biomechanics / J. Lanka, A. Shalmanov, V. Medvedev // LASE
Journal of Sport Science. – 2012. – Vol. 3. – Nr. 1. – pp. 3-21.
16.
Medvedev, V. Development of special work capacity in sport dancing / V.
Medvedev // Publication of scientific issues. The International scientific and practical
conference of students and young scientist “HIGHER SCHOOL” as the center of integration
of science, sports, education and culture; RSUPC. – M. 2007. – p. 23-25
17.
Medvedev, V. Realization effectiveness of jumping technique / V. Medvedev
// Publication of scientific issues. The IV International scientific and practical conference of
students and young scientist “Modern University Sport Science” ; RSUPES&T. – M., 2009.
– P. 100-101.
18.
Medvedev, V.G. Regression residue method as estimation of technical fitness /
V.G. Medvedev // Publication of scientific issues. The International scientific and practical
conference of students and young scientist “HIGHER SCHOOL” as the center of integration
of science, sports, education and culture; RSUPC. – M. 2008. – p. 26-27.