Модельные характеристики техники бега на короткие дистанции

Суставные углы в граничных моментах фаз. Пример изменения поз тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции показано на рис. 3.7.

В фазе 1-2 наименьшие изменения суставных углов произошли в плечевом (-1.4 º) и лучезапястном (-0,6 º) суставе правой руки и в локтевом суставе левой руки (-0,4 º). Это говорит о том, что эти движения являются элементами динамической осанки. Управляющими движениями являются движения в суставах, в которых произошли наибольшие изменения суставных углов: коленные суставы правой (43,4 º) и левой ноги (-55 º) и локтевой сустав правой руки (24,4 º).

 

Позы: 1 - фаза опоры правой ногой (момент отталкивания); 2 - фаза полета; 3,4 - фаза опоры левой ногой (момент постановки и момент отрыва левой ноги соответственно); 5 - фаза полета; 6 - фаза опоры правой ногой (момент постановки правой ноги). Стрелкой указано направление движения спортсмена.

Рис. 3.7 – Пример изменения поз тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции

 

В фазе 2-3 наименьшие изменения суставных углов произошли тазобедренном суставе левой ноги (0,4 º), плечевом суставе правой руки (-1,7º) и локтевом суставе левой руки (-2,6 º), поэтому эти движения являются элементами динамической осанки. Наибольшие изменения произошли в тазобедренном (-26 º) и коленном суставе (58,1 º) правой ноги, в коленном суставе левой ноги (-72,8 º) и в локтевом суставе правой руки (27 º), поэтому движения в этих суставах являются управляющими.

Кроме того, следует отметить, что происходит неравномерное изменение суставных углов при отталкивании левой и правой ногой.

Сила реакции опоры. Пример изменения силы реакции опоры в опорных фазах при выполнении цикла бега по дистанции показан на рис. 3.8.

Изменение силы реакции опоры зависит от ускорения ОЦТ тела спортсмена и площади прикосновения стопы спортсмена к опоре.

В фазе опоры (рис. 3.8 а) сила реакции опоры имеет максимальное значение 1600 Н в момент времени 0,0625 с (начало фрагмента), так как в этот момент спортсмен почти полностью стоит на стопе. Затем она начинает уменьшаться до начала фазы полета и затем перестает действовать.

 

Рис.3.8 – Пример изменения силы реакции опоры в опорных фазах при выполнении цикла бега по дистанции

 

В фазе опоры левой ногой (рис. 3.8 б) момент времени 0,25 с соответствует моменту постановки левой ноги и площадь соприкосновения стопы с опорой минимальна, поэтому и сила реакции опоры минимальна – 1400 Н. Затем сила реакции опоры возрастает до значения 2150 Н в момент времени 0,325 с (стопа полностью соприкасается с опорой и спортсмен действует на нее всем своим весом). Далее сила реакции опоры уменьшается до начала фазы полета (момент времени 0,4125 с) и снова перестает действовать.

В фазе опоры правой ногой (рис. 3.8 в) минимальное значение силы реакции опоры составляет 2150 Н в момент времени 0,55 с, приходящийся на момент постановки правой ноги. Далее сила реакции опоры увеличивается до максимального значения – 2650 Н в момент времени 0,58 с. Это связано с тем, что в этот момент стопа спортсмена полностью соприкасается с опорой, а так же в этот момент достигает максимального значения ускорение ОЦТ тела спортсмена. После прохождения максимального значения снова наблюдается снижение силы реакции опоры.

 

3.2. Динамические характеристики цикла бега по дистанции

 

В курсовой работе исследованию были также подвержены и динамические характеристики: собственный момент инерции тела спортсмена.

Собственный момент инерции. Пример изменения собственного момента инерции тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции показан на рис. 3.9.

Изменение момента инерции осуществляется за счет изменения расстояния от точки отсчета (оси вращения) до центров тяжести звеньев тела спортсмена. В момент отрыва правой ноги (поза 1) собственный момент инерции тела составил 8,44 кг·м2. В фазе полета (поза 2) собственный момент инерции увеличился до 9.12 кг·м2, так как увеличилось расстояние от центров тяжести (ЦТ) правого предплечья, левой голени и левой стопы до ОЦТ спортсмена (рис. 3.10).

Позы: 1 - момент отрыва правой ноги (фаза опоры правой ногой); 2 - полет; 3- момент постановки левой ноги (фаза опоры левой ногой); 4 - момент отрыва левой ноги (фаза опоры левой ногой); 5 - полет; 6 - момент постановки правой ноги (фаза опоры правой ногой).

Рис. 3.9 – Пример изменения собственного момента инерции тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции

 

Рис. 3.10 – Пример изменения положения звеньев тела относительно ОЦТ спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции

 

В позе 3 наблюдается минимальное значение собственного момента инерции – 7,92 кг·м2. Это связано с тем, что в момент постановки левой ноги все ЦТ звеньев тела спортсмена приближаются к ОЦТ тела спортсмена. В момент отрыва левой ноги (поза 4) собственный момент инерции увеличивается до значения 9,17 кг·м2, в связи с тем, что ЦТ правого бедра, левой голени и левой стопы отдаляются от ОЦТ тела спортсмена. В позе 5 (фаза полета) ЦТ звеньев нижних конечностей спортсмена наиболее удалены от ОЦТ тела спортсмена и поэтому в этой позе наблюдается максимальный собственный момент инерции – 10,46 кг·м2. В фазе опоры правой ногой (поза 6) собственный момент инерции уменьшился до значения 8,44 кг·м2, так как в момент постановки правой ноги уменьшилось расстояние от ЦТ звеньев нижних конечностей до ОЦТ тела спортсмена.

 

3.3. Энергетические характеристики цикла бега по дистанции

 

На рис. 3.11 показан пример изменения кинетической энергии тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции

 

Фазы: 1 - фаза опоры правой ногой; 2 - фаза полета; 3 - фаза опоры левой ногой; 4 - фаза полета; 5 - фаза опоры левой ногой.

Рис. 3.11 – Пример изменения кинетической энергии тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции

 

Изменение кинетической энергии тела спортсмена при выполнении цикла бега по дистанции имеет волнообразный вид. Максимальное значение кинетической энергии 273,8 Дж  приходится на фазу опоры правой ногой. Минимальное значение 36,6 Дж приходится на фазу полета.

Потенциальная энергия при выполнении цикла бега по дистанции меняется незначительно и имеет максимальное значение 437 Дж.

Выводы

Таким образом, анализируя кинематические характеристики при выполнении цикла бега по дистанции, следует отметить, что при выполнении цикла бега по дистанции траектория ОЦТ тела спортсмена имеет волнообразный вид. Скорость ОЦТ тела спортсмена от начала фрагмента возрастала, затем относительно стабилизировалась и снова возрастала до максимального значения 12.09 м/с в фазе опоры правой ногой. Ускорение имеет волнообразно восходящий вид с максимальным значением 52,5 м/с2 в фазе опоры правой ногой. Угловые кинематические характеристики при выполнении цикла бега по дистанции имеют также волнообразный вид и менялись несущественно, поэтому они не представляют особого интереса. Сила реакции опоры достигает своего максимального значения 2650 Н в фазе опоры правой ногой, когда стопа спортсмена полностью соприкасается с опорой и наблюдается максимальное значение ускорение ОЦТ тела спортсмена

Говоря о динамических характеристиках, следует обратить внимание на то, что собственный момент инерции тела спортсмена имеет минимальное значения (8,44 кг·м2) в момент постановки правой ноги, когда звенья тела спортсмена наиболее приближены к туловищу. В свою очередь максимальное значение (10,46 кг·м2) приходится на фазу полета, когда звенья тела наиболее удалены от туловища.

Наибольший интерес представляют результаты исследования изменения суставных углов при выполнении цикла бега по дистанции. К элементам динамической осанки относятся движения в плечевом и лучезапястном суставах правой и левой руки. Управляющими движениями являются движения в коленном суставе правой и левой ноги. Кроме того, следует отметить, что происходит неравномерное изменение суставных углов при отталкивании левой и правой ногой.

Так же важно обратить внимание на то, что не используется полная амплитуда движений в голеностопном суставе. Следствием неполной амплитуды является использование не всех возможностей для достижения максимальной скорости спортсмена. Причиной является недостаточный уровень развития двигательных способностей мышц, обеспечивающих движение в голеностопном суставе. Данная проблема может быть решена с помощью специального тренажера для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы. Основанием для разработки технического задания могут послужить данные, полученные в ходе проведенного исследования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 4 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

1 Наименование  и область применения продукции.

Тренажер для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы.

 

2 Основание для  разработки.

Основанием для разработки является «Задание по курсовому проектированию» утвержденное 21 февраля 2011 года.

 

3 Исполнитель: Барбарян Дарина Карниковна гр.119818

 

4Цель и назначение  разработки.

Цель разработки: модернизировать конструкцию тренажерного устройства для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы, обеспечить обратную связь системы в тренажерном устройстве.

Назначение разработки: для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы.

 

5 Технические  требования.

 

5.1 Состав продукции  и требования к конструктивному  устройству

Габаритные размеры тренажера для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы:

высота 950..960 мм

ширина 500..510 мм

длина 1000..1010 мм

Степень защиты конструкции IP 34

 

5.2 Требования  к надежности

Срок эксплуатации 5 лет.

5.3 Требования  к технологичности

Тренажер для тренировки мышц подошвенных сгибателей стопы должен быть прост в изготовлении; должны быть обеспечены минимальная стоимость, минимальная масса и ремонтопригодность.

 

5.4 Условия эксплуатации.

Климатическое исполнение конструкции – УХЛ 1; интервал рабочих температур +40..-60; верхнее значение относительной влажности 100% при +25ºС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В ходе данной курсовой работы был произведен анализ литературных источников по вопросам биомеханической и физиологической характеристики бега на короткие дистанции.

Спринтерский бег – это одна из наиболее популярных дисциплин легкой атлетики, включающая бег на дистанции 60, 100, 200 и 400 м, а также различные виды эстафетного бега, включающие этапы спринтерского бега. Спринтерский бег условно подразделяется на фазы: старт, стартовый разгон, бег по дистанции и финиширование. Цикл спринтерского бега (двойной беговой шаг) включает две фазы опоры и две фазы полета. Кроме того, спринт является скоростно-силовым видом спорта. Исходя из этого, в спринтерском беге очень важна специальная скоростная выносливость, в основе которой лежат анаэробные возможности организма, обеспечивающие энергетический обмен в бескислородных условиях работы.

Рассматривая биомеханическую характеристику бега на короткие дистанции, следует отметить, что частота шагов в спринте достигает 4,5-5,5 шага/с, их длина колеблется в пределах 190-250 см. Максимальная скорость современных спринтеров  близка к 12 м/с и она в большей мере зависит от частоты, чем от длины беговых шагов.