Биомеханика циклических видов спорта(бег и ходьба)

1. Биомеханическая характеристика спортивной ходьбы как системы упражнений с циклической структурой движения

Биомеханика как наука возникла на стыке классической механики, биологии, динамической анатомии, физиологии, психологии, педагогики, математики и теории управления. Взаимодействие биомеханики с биохимией, психологией и эстетикой дала жизнь новым научным направлениям: психобиомеханике, энергетическим и эстетическим аспектам биомеханики.
Биомеханика как единая система знаний сформировалась сравнительно недавно, однако движения человека и животных всегда привлекали внимание в истории мировой науки. Еще Аристотель (384-322 гг. до н.э.), Клавдий Гален (130-201 гг. н.э.) и Авиценна (980-1037 гг. н.э.) наблюдали движения человека и животных и по-своему описывали и анализировали их. Однако, только Леонардо да Винчи первым обратил внимание на особую роль механики в изучении движений. Он, в частности, писал: «Наука механика поэтому есть полезнее, чем все другие науки, что, как оказалось, все живые тела, которые имеют способность к движению, действуют по ее законам». На единство законов механики для всех тел в природе, включая тела животных и человека, указывал также Галилео Галилей, который заметил, что изменения формы и внутренней структуры тела животного обязательно происходят из-за изменения его размеров 2, с. 112.
Новейшая история биомеханики начинается с выдающейся труда итальянского врача и математика Джованни Альфонсо Борелли «О локомоции животных». В этой работе представлены сведения о центре тяжести тела человека и дано первую классификацию. Локомоторных движений как активных перемещений животных в пространстве. В настоящее время Борелли считается основателем современной биомеханики.
Ходьба и бег – естественные способы передвижения шагами с отталкиванием от почвы с помощью мышц ног. При ходьбе и беге шаги и связанные с ними движения рук и туловища все время повторяются в том же порядке без перерыва. Двойной шаг (шаг с правой и с левой ноги) составляет один цикл движений.
За один цикл движений при ходьбе человек опирается на грунт то одной ногой (одиночная опора), то обеими (двойная опора) (рис. 1) .

Рис. 1. Перенос двойной (П) и одиночной (О) опоры во время ходьбы
За период двойного шага каждая нога поочередно становится опорой тела (опорная нога) и свободно маховым движением выносится вперед (маховая нога). В момент опоры нога берет на себя вес тела, поддерживает его и подталкивает вперед. При ходьбе и беге руки и ноги двигаются перекрестно. Плечи и таз совершают сложные встречные движения. Под конец подталкивания наклон таза вперед немного увеличивается, а к середине переноса ноги вперед - уменьшается. В момент одиночной опоры таз опускается (провисает) со стороны маховой ноги. Особенно это заметно в момент вертикали. Во время отталкивания таз поворачивается вокруг вертикальной оси с точкой вращения в тазобедренном суставе опорной ноги и в ее сторону (Рис.2) 6, с. 32.

Рис. 2. Движения таза во время ходьбы: увеличение (а) и уменьшение (б) наклона, опускание в сторону маховой ноги (в, г), поворот в сторону толчковой ноги (д)

Рассмотрим фазы ходьбы более подробно. Итак, ходьба выполняется со скоростью около 1,7 м / с. Цикл движений состоит из двух одиночных шагов (длиной около 85см., каждый из которых происходит в течение 1 с. Ходьба характеризуется переменной активностью ног, чередованием отталкивания (период опоры) и переноса каждой ноги (переносной период). Период опоры состоит из фазы амортизации, отталкивания и подъема. Продолжительность периода опоры по сравнению с переносным примерно на 10% больше. В переносном периоде выделяют фазы: разгона, торможения и опускания ноги на опору.
Фаза амортизации заключается в торможении движения тела по направлению к опоре. Она начинается с постановки ноги и заканчивается в момент прекращения движения тела вниз, при котором мышцы растягиваются, осуществляя отрицательную работу. Амортизация опорной ноги осуществляется 9, с. 71:
а) разгибателями стопы, задерживающими постановку стопы;
б) разгибателями голени в голеностопном суставе, задерживающими ногу в коленном суставе;
в) сгибателями стопы, задерживающими наклон голени вперед.