Анатомический характер бега на длинные дистанции

                                                    

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

                   РЕФЕРАТ

       По дисциплине: Анатомия

      Тема: Анатомический  характер бега на длинные дистанции

 

 

 

 

                                                               Выполнил:

                                                 Студент 2 курса группы №16А21

                                                               Сеенов Дмитрий 

 

 

 

 

                                              

Оглавление

1.     Динамическая морфология бега __________________________________________________________  стр. 3-5

 

2.     Характеристика с позиции законов механики    ____________________________________________ стр. 6-8

 

 

3.      Характеристика работы мышц    _________________________________________________________  стр. 9-10

 

4.  Состояние регуляторных и обеспечивающих систем ____________________________________ стр. 11-12

 

5.     Влияние движения на организм _______________________________________________________      стр. 13

 

Список используемой литературы   _______________________________________________________     стр. 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Динамическая морфология бега на длинные дистанции

Бег, как и ходьба - сложное локомоторное, переместительное,  разновременно - симметричное движение. Между бегом и ходьбой имеются как черты сходства, так и черты различия. Для бега характерны тот же циклы движений, те же действующие силы и функциональные группы мышц.

Для того чтобы понять, как человек  бегает, прежде всего нужно изучить  фазовый состав этих локомоций. На рисунке  представлены простейшие хронограммы  ходьбы и бега. Из них видно, что  по мере увеличения скорости передвижения: при ходьбе сокращается период  двойной опоры (когда обе ноги находятся на земле) вплоть до почти  полного его исчезновения при  спортивной ходьбе; при беге увеличивается  отношение длительности периода  полета (когда обе ноги не касаются опоры) к длительности периода опоры.

 

 

 

 

 

Простейшие хронограммы обычной  ходьбы, спортивной ходьбы, бега трусцой  и спринтерского бега;

периоды опоры заштрихованы; вверху — левая нога, внизу — правая

 

 

 

 

Основным  отличием бега от ходьбы является отсутствие при беге фазы двойной опоры, и наличие фазы полета (тело передвигается, не соприкасаясь с опорной поверхностно).

Отталкивание  в беге выполняется более энергично, быстро и под более острым углом  руки движутся более порывисто, сохраняя положение сгибания в локтевых суставах, что способствует уменьшению момента  их инерции. Перекрёстная координация  при беге выражена больше, чем при  ходьбе. Наклон туловища при беге больше, чем  при  ходьбе, и зависит  от скорости бега. Угол наклона тела в беге на короткие дистанции равен  примерно 55 - 60°, в беге на средние  дистанции - 70 - 75°, а на длинные - 75 - 80°, т.е. чем меньше дистанция и больше скорость, тем больше наклон тела вперед.

Если  в положении стоя стопы ног  обычно несколько развернуты, а при  ходьбе стопы располагаются более параллельно, то при беге они или параллельны друг другу, или даже обращены носками несколько внутрь. Такое положение стоп позволяет в большей мере использовать для толчка заднюю и латеральную группы мышц голени  и подошвенной поверхности стопы. С этой же целью применяется способ постановки стоп строго одна впереди другой, т. е. на одной прямой. Положительной стороной этого способа является то, что ОЦТ тела движется в основном над площадью опоры и его колебательные движения в поперечном направлении сводятся к минимуму.

При беге, как и при ходьбе, различают  задний и передний простые шаги, составляющие полный одиночный шаг; два одиночных шага правой и левой  ноги составляют двойной шаг. Некоторое  выпрямление ноги, согнутой в коленном суставе в момент соприкосновения  с землей, происходит приблизительно в положении вертикали, а полное разгибание – в  момент отталкивания. После отталкивания, когда нога переходит  в четвертую фазу, наблюдается  сильное сгибание голени, которая  при этом может находиться по отношению  к бедру под углом меньше прямого. Такое сгибание способствует значительному  уменьшению момента инерции ноги, облегчению и ускорению ее переноса из заднего шага в передний.

  Туловище при беге производит  те же движения, что и при  ходьбе. Кроме поступательного движения  происходят движения и в поперечном  направлении. Чем больше скорость  бега, тем меньше колебания в  поперечном и вертикальном направлении.  Движения туловища вращательного  характера, наклоны и выпрямления  выражены более сильно, чем при  ходьбе (в период опоры тело  наклоняется вперед, а во время  полета выпрямляется).

Амплитуда движения рук при беге более значительная, чем при ходьбе. Характерным для  движений рук является то, что полностью  они не разгибаются, как при ходьбе во время заднего маха.

Фазовый состав бега показан на рисунке. Каждая половина цикла состоит из четырех фаз (римские цифры), отделенных друг от друга граничными позами (арабские цифры).

 

 

 

1 — отрыв левой стопы  от опоры;

I — разведение стоп;

2 — начало выноса левой  ноги вперед;

II — сведение стоп с  выносом левой ноги вперед;

3 — постановка правой  стопы на опору;

III — амортизация, или  подседание со сгибанием правой (опорной) ноги;

4 — начало разгибания  правой ноги;

IV — отталкивание с  выпрямлением правой ноги до  отрыва от опоры.

Вторая  половина цикла симметрична первой. В названиях фаз и граничных  поз правая нога заменяется левой  и наоборот.

Обычно  бег характеризуется быстрым  темпом движения. Бег в медленном  темпе представляет собой ряд  последовательных прыжков с одной  ноги на другую, вызывая крайне неравномерное  поступательное движение тела, связанное  с его значительными, главным  образом вертикальными, колебаниями. Чем бег быстрее, тем период контакта опорной ноги с землей меньше, а  продолжительность фазы полета больше.

При беге замедление происходит каждый раз, когда нога касается земли. Сразу  после контакта скорость тела (движение вперед) уменьшается во время "фазы перелома движения". При беге эта  критическая фаза вынуждает центр  тяжести подняться, что создает  дополнительную потенциальную энергию, большую вертикальную скорость при  контакте и еще большую кинетическую энергию. Таким образом, переломное движение конечности происходит дополнительно  к "удару" тела как реакция на реактивную силу земли. Бег - это комбинация движений нижних конечностей, включающих в себя поддержание движения вперед и акцентирование центра тяжести  против внутреннего и внешнего сопротивления. Плюс к этому нижние конечности также  должны поддерживать вес тела и абсорбировать (поглощать) силу удара в момент контакта с землей. При повышении скорости бега повышается производство и потребление  энергии из-за усиленного движения вперед.

Вынесенная  вперед  нога, во время приземления  на нее,  несколько согнута в  коленном суставе, в результате чего получаемый телом толчок значительно  смягчается. Сотрясение тела уменьшается  также за счет работы стопы: если приземление  происходит с пятки, то передняя группа мышц голени в  этот момент выполняет  уступающую работу и этим амортизирует толчок.  Различные способы приземления  имеют свои положительные и отрицательные  стороны. К достоинствам приземления  с  носка  относится большая  эластичность движения, большая длина  шага и меньшая отдача, получаемая телом; для амортизации толчка используется вся стопа с ее сводами, связочнно-мышечным аппаратом. Однако такое приземление  требует чрезвычайно большого напряжения мышц-сгибателей стопы и пальцев. Задняя и латеральная группы мышц голени, особенно энергично работающие не только во время приземления, но и в момент толчка, оказываются  в сильно сокращённом состоянии. Таким образом, в беге на короткие дистанции большую часть времени  наблюдается чрезвычайно сильное  напряжение этих мышц. Расслабляются  они только во время переноса ноги вперед. Передняя группа мышц голени находится  во время приземления в растянутом состоянии.

Приземление с пятки не требует столь энергичного  напряжения мышц задней и латеральной  поверхностей голени, но вызывает сильный  передний толчок. Приземление с латерального края стопы возможно только в том  случае, когда спортсмен в фазе полета успевает расслабить мышцы голени и стопа принимает несколько  супинированное положение. Однако сделать  это в короткую фазу полета крайне трудно. Так могут бегать только высококвалифицированные спортсмены.

 

 

 

2. Характеристика с позиции законов механики

Во  время бега на человека действуют  различные силы. Человек является самодвижущейся системой, поскольку первопричиной его движений служат внутренние силы, создаваемые мышцами и приложенные к подвижным звеньям тела. К внутренним относятся и силы инерции, приложенные к центрам масс разгоняемых и тормозимых звеньев тела («фиктивные» силы инерции) или к другим звеньям тела либо к внешним предметам («реальные» силы инерции):

Силы, действующие на человека во время  ходьбы и бега: G — сила тяжести, Fин — сила инерции, Р — вес тела, Rст и Rдин — статический и динамический компоненты реакции опоры, FB — сила сопротивления воздуха; обратите внимание: 1) F — сила действия ноги на опору (как и сила реакции опоры) содержит две составляющие: вертикальную и горизонтальную; 2) если линия действия опорной реакции не проходит через общий центр масс тела, то возникает опрокидывающий момент (показано круговой стрелкой)

Сила  инерции () равна произведению массы всего тела или отдельного звена на его ускорение и направлена в сторону, противоположную ускорению. Поэтому сила инерции замедляет и разгон, и торможение. Наряду с внутренними на человека действуют внешние силы. При беге к ним относятся: сила тяжести, сила реакции опоры, сила сопротивления воздуха.

Сила  тяжести (гравитационная сила) приложена  к центру масс и равна произведению массы тела на ускорение земного  тяготения:

)

 

Например, при массе тела 50 кг сила тяжести  близка к 500 Н. Сила лобового сопротивления воздуха приложена к центру поверхности тела. Она увеличивается пропорционально квадрату скорости. Например, при скорости 9 м/с сила лобового сопротивления воздуха в 4 раза больше, чем при скорости 4,5 м/с, и в 9 раз больше, чем при скорости 3 м/с. Расчеты показывают,  что при скорости бега 8 м/с ее величина достигает 20 Н. Сила реакции опоры не является движущей силой. Но ее измеряют и изображают графически , для того чтобы определить результат совместного действия всех сил (и внутренних, и внешних). Как же формируется опорная реакция?

Отталкиваясь  от опоры, человек воздействует на нее  с силой отталкивания, которая  состоит из двух компонентов: статического — веса (постоянного и равного  силе тяжести) и динамического компонента. Динамический компонент может иметь  место только при движениях, выполняемых  с ускорением, когда все тело или  отдельные звенья разгоняются или  тормозятся. Наиболее отчетливо это  видно на динамограммах подтягивания, приседания и т. п.

Вертикальная (сплошная линия) и горизонтальная (пунктир) составляющие силы действия на опору в обычной ходьбе и  спринтерском беге

Динамограмма бега трусцой по жесткому (сплошная линия) и мягкому (пунктир) покрытию

Динамограммы  ходьбы и бега имеют более сложную  форму, чем, например, динамограмма приседания. Это объясняется тем, что динамический компонент силы действия ноги на опору  зависит от разнонаправленных сил  инерции многих сегментов тела. Каждая из них приложена к центру масс ускоряемого или тормозимого  сегмента, но передается через опорную  ногу на опору. Эти силы инерции возникают  при движениях, сопровождающих ходьбу и бег, в том числе:

1)   при маховых движениях; например, при отталкивании правой ногой  маховое движение левой ноги  увеличивает силу действия правой  ноги на опору. Впечатляют следующие  цифры: при спринтерском беге  вклад маховых движений обеих  рук в опорную реакцию достигает  20%, а вклад маховой ноги к  середине периода опоры — 50%;

2)   при сгибании или разгибании  опорной ноги; например, в начале  фазы амортизации сгибание опорной  ноги бегуна приводит к возникновению  силы инерции, уменьшающей силу  действия на опору.

В конечном итоге силы действия ног  на опору отображают всю совокупность внутренних и внешних сил, действующих  на тело человека. То же можно сказать  и о силе реакции опоры, которая  равна по величине силе действия на опору, но противоположно направлена. Как видно из рисунка, сила действия на опору (а также и реакция  опоры) имеет две составляющие: вертикальную и горизонтальную. Их величины изменяются во времени, о чем судят по динамограмме ходьбы или бега. Горизонтальная составляющая динамограммы бега и ходьбы состоит  из двух полуволн: отрицательной и  положительной. Отрицательная полуволна  соответствует начальной фазе периода  опоры, когда происходит неизбежное торможение. Ее следует по возможности  уменьшать, для чего непосредственно  перед постановкой ноги на опору  надо делать активное «загребающее»  движение.