Что такое кинематическая структура движений

Динамические структуры

Кинематические структуры

ВИДЫ СТРУКТУР В СИСТЕМЕ ДВИЖЕНИЙ

Кинематическая структура — это закономерности взаимодейст­вия движений (подсистем и их элементов) в пространстве и во времени.

В первую очередь поддаются наблюдению форма и характер дви­жений, внешняя их картина. По кинематическим характеристикам (пространственным, временным, а также пространственно-временным) устанавливают кинематическую структуру.

Кинематическая структура — не сами движения и не их кинемати­ческие характеристики, а взаимосвязи и взаимоотношения, которые существуют между движениями в пространстве и во времени. Это взаимные зависимости между их кинематическими характеристиками. Закономерности структуры находят изучая характеристики (траекто­рии, длительности, темп, ритм, скорости и ускорения).

Соответственно различают структуры: пространственные, раск­рывающие форму движений в пространстве, их связи; временные, показывающие, как организована во времени система движений; пространственно-временные — главные показатели быстроты измене­ния положения и движения. Каждая из этих структур имеет свое особое, частное, значение; лишь все вместе во взаимосвязи они образуют общую кинематическую структуру. При высоком совершенстве кинематической структуры наблюдается тонкая пространственная и временная слаженность, согласованность системы движений.

Динамическая структура — это закономерности силового (дина­мического) взаимодействия частей тела человека друг с другом и внешними телами (среда, опора, снаряды, партнеры, против­ники).

Изучая динамические характеристики движений, определяя приложенные силы, инерционные сопротивления, исследуют причины той или иной картины движений. По динамическим характеристикам устанавливают динамическую структуру.

Определяя массы тел и их распределение (инерционные характе­ристики), а также меры взаимодействия тел (силы и моменты сил), можно исследовать силовые взаимодействия. Это значит, что можно определить источники сил, их величину, направление, место при­ложения, меру их действия (импульс силы и работу), результат их действия.

Когда рассматривают совместное приложение ряда сил к звеньям тела, оценивают их взаимное влияние, эффект совместного воздействия, то определяют силовую структуру. При изучении мышечных сил, их совместного действия, сложных отношений, возникающих внутри групп мышц и между их группами, определяют анатомическую струк­туру.

Высокое совершенство динамической структуры проявляется в своевременных и достаточных силовых воздействиях» что чаще всего можно заметить по внешней картине движений

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Кинематические характеристики движений

Кинематические характеристики движений указывают на перемещение материальных тел в пространстве с геометрической точки зрения с учетом времени и его производных (скорости, ускорения), вне связи с силами, определяющими это движение. Слово кинематика происходит от греческого слова «синема», что означает движение.

Для анализа движений особый интерес представляют траектории движений отдельных частей тела в пространстве. При этом кинематические характеристики движений перемещаемых частей тела проектируются в воображаемых осях и плоскостях. В спортивном плавании тело пловца находится в воде в горизонтальном положении, и поэтому название осей и плоскостей отличаются от принятых в анатомии человека. Оси пловца:

Плоскости тела пловца:

Наиболее полно характеризуют кинематические характеристики движений траектории. Траектории представляют собой следы движущихся точек тела или его частей. Траектории могут быть абсолютными и относительными (рис. 3.26).

Если точки перемещения тела определяются неподвижными ре­гистрирующими устройствами, они являются абсолютными траек­ториями. Если точки траектории движения фиксируются относительно какой-либо точки тела пловца и при этом регистрирующее устройство перемещается вместе с пловцом, траектории являются относи­тельными. Абсолютная и относительная траектории отличаются по внешнему виду и содержат в себе различную информацию. Так, абсолютная траектория, например, кисти пловца, указы­вает на взаимодействие ладони с массой воды. Относитель­ная траектория в большей степени отражает характер перемещения кисти по отношению к телу.

У пловцов траектории движений рук и ног не могут рассматриваться в одной плоскости, так как их движения происходят в трех осях. Это значительно усложняет методику регистрации и расчета кинематических характеристик.

Продвижение за один цикл движений называется шагом. Определяется шаг по формуле:

Ш = S/n,

Второй очень важной характеристикой двигательных дей­ствий пловца является темп. Темп движений определяется коли­чеством выполняемых циклов в одну минуту:

Т= n/t x 60,

Темп удобно опре­делять путем регистрации времени выполнения какого-то количе­ства циклов движений. Например, тренер включил секундомер с началом движений рук и, отсчитав 10 циклов, получил время их выполне­ния, равное 20 секундам. Для того чтобы определить, каков темп пловца в одну минуту, надо 10 циклов разделить на 20 секунд и умножить на 60. Т = 10/20 х 60 = 30 циклов в минуту.

Скорость, шаг и темп находятся в тесной зависимости. Ес­ли увеличение средней скорости движения тела происходит за счет увеличения темпа движений, то шаг пловца, как правило, уменьшается. По соотношению темпа, шага и скорости движения судят о качестве техники. При одинаковом темпе у квалифициро­ванных пловцов шаг больше, чем у пловцов низкой квалификации. С увеличением скорости плавания происходит увеличение темпа. Шаг также в начале увеличения скорости увеличивается, но до оп­ределенного предела. Так, при плавании кролем на груди у высо­коквалифицированных пловцов при темпе 20-30 циклов в минуту шаг наибольший, но при дальнейшем увеличении темпа плавания шаг уменьшается. При утомлении пловец чаще всего поддержи­вает скорость плавания за счет увеличения темпа движений и ре­же за счет поддержания величины шага.

Величины темпа и шага изменяются с ростом мастерства, с развитием спортивной формы, физических качеств. Они зависят также от роста пловца и длины его конечностей. Вы­сокорослые пловцы обладают большим шагом, чем пловцы сред­него роста. Поэтому, несмотря на то, что эти показатели являются важными характеристиками техники движений, все же по их вели­чинам нельзя судить об эффективности техники пловца, о рацио­нальности совершаемых им движений, особенно, когда оцениваются начинающие пловцы, находящиеся в возрасте усиленно­го роста и развития. Наиболее адекватным качеству техники яв­ляется отношение шага к темпу при определенной скорости пла­вания и применяется для оценки движений пловцов с различными физическими качествами любой квалификации и возраста.

При определенной скорости движения положительным яв­ляется увеличение отношения шага к темпу. Так, например, если пловец плывет со скоростью 1,6 м/сек при темпе 40 циклов в ми­нуту с шагом равным 2 метра, то отношение будет равно 2/40 = 0,05. C ростом мастерства или улучшением спортивной формы это отношение будет увеличиваться.

Источник

Что такое кинематическая структура движений

Рассматривая кинематическую структуру движений, надо различать: пространственные, временные и пространственно-временные характеристики движений.

Пространственно техника физических упражнений характеризуется рациональным взаиморасположением звеньев двигательного аппарата человека, обеспечивающим: целесообразное исходное положение перед началом движений, оперативную позу в процессе его выполнения и соблюдение оптимальной траектории движений.

Не менее важна рациональная оперативная поза в процессе выполнения упражнения. Она помогает поддерживать статическое и динамическое равновесие тела, целесообразно координировать движения, эффективно проявлять силовые и другие физические качества. Так, горизонтальное положение пловца, низкая посадка конькобежца и велосипедиста уменьшают сопротивление внешней среды и этим способствуют быстрому передвижению; планирующая поза в прыжках на лыжах с трамплина, позволяет использовать воздушную подушку и увеличить дальность прыжка и т. п.Информация по кинезио тейпам.

Траектория движений – имеет существенное значение для эффективности выполнения физических упражнений. Траектория – это непрерывная линия, воображаемый след движущейся точки. По форме траектория движений может быть прямолинейной и криволинейной. Простейшие из криволинейных движений – вращательные движения (движения по окружности). Во время выполнения движений часто бывает оправдана закруглённая форма траектории (например, дугообразное движение стопы при ударе по мячу в футболе или петлеобразное движение рукой при замахе и ударе по мячу в теннисе). В тех случаях, когда необходимо обеспечить наибольшую скорость какому-либо звену на коротком отрезке пути предпочтительна прямолинейная форма траектории.

Направление движений влияет на точность двигательных действий и на их конечный результат. В практике физического воспитания нужные направления движениям задают с помощью внешних пространственных ориентиров (разметка беговых дорожек, игровых площадок и т. д.), а также ориентации по плоскостям трёхмерного пространства: в горизонтальной плоскости – вправо-влево; во фронтальной (вертикальной) – вверх-вниз; в сагиттальной (переднезадней) – вперёд-назад; и промежуточные направления (вперед-вверх-вправо).

Амплитуда (размах) движений зависит от строения суставов и эластичности связок и мышц. Для увеличения подвижности в суставах, совершенствования эластичности мышц и связок применяются специальные упражнения на гибкость.

2. Временные характеристики движений.

К ним относятся: длительность движений, темп и ритм.

Длительность движения – это его временная мера, которая измеряется разностью моментов окончания и начала движения. Длительность движения (бега, плавания) определяет величину его воздействия (объём нагрузки).

Темп движений – определяется количеством движений в единицу времени. В циклических движениях темп можно измерять в количестве шагов в минуту или по продолжительности одного цикла в секунду.

Ритм движений – это комплексная характеристика техники физических упражнений, отражающая порядок распределения усилий во времени и пространстве, нарастания и уменьшения их в динамике действия. Он определяется по соотношению частей движения: Т-1 : Т-2 : Т-3. Ритм движений характеризует, например, отношение фаз времени опоры (отталкивания) и фазы времени полёта в беге.

Ритмические характеристики движений – это определённая упорядоченность движений в составе целостного действия, при которой акцентированные (связанные с активным нарастанием мышечных напряжений) фазы действия закономерно чередуются с неакцентированными (отличающиеся меньшим напряжением либо расслаблением).

3. Пространственно-временные характеристики – это скорость и ускорение. Скорость – это путь, пройденный за единицу времени. Ускорение – это изменение скорости во времени (её увеличение или уменьшение). Эти характеристики во многом определяют рациональную технику движений и конечный результат.

Источник

ВИДЫ СТРУКТУР В СИСТЕМЕ ДВИЖЕНИЙ

Кинематические структуры

Кинематическая структура — это закономерности взаимодейст­вия движений (подсистем и их элементов) в пространстве и во времени.

В первую очередь поддаются наблюдению форма и характер дви­жений, внешняя их картина. По кинематическим характеристикам (пространственным, временным, а также пространственно-временным) устанавливают кинематическую структуру.

Кинематическая структура — не сами движения и не их кинемати­ческие характеристики, а взаимосвязи и взаимоотношения, которые существуют между движениями в пространстве и во времени. Это взаимные зависимости между их кинематическими характеристиками. Закономерности структуры находят изучая характеристики (траекто­рии, длительности, темп, ритм, скорости и ускорения).

Соответственно различают структуры: пространственные, раск­рывающие форму движений в пространстве, их связи; временные, показывающие, как организована во времени система движений; пространственно-временные — главные показатели быстроты измене­ния положения и движения. Каждая из этих структур имеет свое особое, частное, значение; лишь все вместе во взаимосвязи они образуют общую кинематическую структуру. При высоком совершенстве кинематической структуры наблюдается тонкая пространственная и временная слаженность, согласованность системы движений.

Источник

Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики

Движение человека является механическим, то есть это изменение тела или его частей относительно других тел. Относительное перемещение описывает кинематика.

Кинематика – раздел механики, в котором изучается механическое движение, но не рассматриваются причины, вызывающие это движение. Описание движения как тела человека (его частей) в различных видах спорта, так и различных спортивных снарядов являются неотъемлемой частью спортивной биомеханики и в частности кинематики.

Какой бы материальный объект или явление мы не рассматривали, окажется что вне прострaнcтва и вне времени ничего не существует. Любой предмет имеет прострaнcтвенные размеры и форму, находится в каком-то месте прострaнcтва по отношению к другому предмету. Любой процесс, в котором участвуют материальные объекты, имеет во времени начало и конец, сколько то длится во времени, может совершаться раньше или позже другого процесса. Именно по этому возникает необходимость измерять прострaнcтвенную и временную протяжённости.

Основные единицы измерения кинематических хаpaктеристик в международной системе измерений СИ.

Прострaнcтво. Одна сорокамиллионная часть длины земного меридиана, проходящего через Париж, была названа метром. Поэтому длина измеряется в метрах (м) и кратных ему единицах измерения: километрах (км), сантиметрах (см) и т. д.

Время – одно из фундаментальных понятий. Можно сказать, что это то, что отделяет два последовательных события. Один из способов измерить время – это использовать любой регулярно повторяющийся процесс. Одна восьмидесяти шести тысячная часть земных суток была выбрана за единицу времени и была названа секундой (с) и кратных ей единицах (минутах, часах и т. д.).

В спорте используются специальные временные хаpaктеристики:

Длительность движения (∆t) – это его временная мера, которая измеряется разностью моментов окончания и начала движения ∆t = tкон. – tнач.

Темп движения (N) – это временная мера повторности движений, повторяющихся в единицу времени. N = 1/∆t; (1/c) или (цикл/c).

Ритм движений – это временная мера соотношения частей (фаз) движений. Он определяется по соотношению длительности частей движения.

Положение тела в прострaнcтве определяют относительно некоторой системы отсчёта, которая включает в себя тело отсчёта (то есть относительно чего рассматривается движение) и систему координат, необходимую для описания на качественном уровне положение тела в той или иной части прострaнcтва.

С телом отсчёта связывают начало и направление измерения. Например, в целом ряде соревнований началом координат можно выбрать положение старта. От него уже рассчитывают различные соревновательные дистанции во всех циклических видах спорта. Тем самым в выбранной системе координат «старт – финиш» определяют расстояние в прострaнcтве, на которое переместится спортсмен при движении. Любое промежуточное положение тела спортсмена во время движения хаpaктеризуется текущей координатой внутри выбранного дистанционного интервала.

Для точного определения спортивного результата правилами соревнований предусматривается по какой точке (пункт отсчёта) ведётся отсчёт: по носку конька конькобежца, по выступающей точке грудной клетки бегуна-спринтера, или по заднему краю следа приземляющегося прыгуна в длину.

В некоторых случаях для точного описания движения законов биомеханики вводится понятие материальная точка.

Материальная точка – это тело, размерами и внутренней структурой которого в данных условиях можно пренебречь.

Движение тел по хаpaктеру и интенсивности могут быть различными. Чтобы охаpaктеризовать эти различия, в кинематике вводят ряд терминов, представленных ниже.

Траектория – линия, описываемая в прострaнcтве движущейся точкой тела. При биомеханическом анализе движений прежде всего рассматривают траектории движений хаpaктерных точек человека. Как правило, такими точками являются суставы тела. По виду траектории движений делят на прямолинейные (прямая линия) и криволинейные (любая линия, отличная от прямой).

Перемещение – это векторная разность конечного и начального положения тела. Следовательно, перемещение хаpaктеризует окончательный результат движения.

Путь – это длина участка траектории, пройденной телом или точкой тела за выбранный промежуток времени.

Траектория движения точки и её перемещение

Для того, чтобы охаpaктеризовать насколько быстро изменяется в прострaнcтве положение движущегося тела, используют специальное понятие скорость.

Скорость – это отношение пройденного пути ко времени, за который он пройден. Она показывает, как быстро изменяется положение тела в прострaнcтве. Поскольку скорость – это вектор, то она также указывает, в каком направлении движется тело или точка тела.

Средней скоростью тела на данном участке траектории называется отношение пройденного пути ко времени движения, м/с:

Если на всех участках траектории средняя скорость одинакова, то движение называется равномерным.

Зависимость средней скорости бега от длины дистанции

Мировые спортивные рекорды и показанная в них средняя скорость

Для удобства проведения вычислений среднюю скорость можно записать и через изменение координат тела. При прямолинейном движении пройденный путь равен разности координат конечной и начальной точек. Так, если в момент времени t0 тело находилось в точке с координатой Х0, а в момент времени t1 – в точке с координатой Х1, то пройденный путь ∆Х = Х1 – Х0, а время движения ∆t = t1 – t0 (символ ∆ обозначает разность однотипных величин или для обозначения очень маленьких интервалов). В этом случае:

Размерность скорости в СИ – м/с. При преодолении больших расстояний скорость определяют в км/час. При необходимости такие значения можно перевести в СИ. Например, 54 км/час = 54000 м /3600 с = 15 м/с.

Средние скорости на различных участках пути значительно отличаются даже при относительно равномерном прохождении дистанции: стартовый разгон, преодоление дистанции с внутрицикловыми колебаниями скорости (во время отталкивания скорость увеличивается, во время свободного скольжения в беге на коньках или фазы полёта в л/а беге – уменьшается), финиширование. По мере уменьшения интервала, по которому вычисляется скорость можно определить скорость в данной точке траектории, которая называется мгновенной скоростью.

Мгновенная скорость движения, или скоростью в данной точке траектории называется предел, к которому стремится перемещение тела в окрестности этой точки ко времени при неограниченном уменьшении интервала:

Мгновенная скорость – величина векторная.

Направление вектора мгновенной скорости

Если величина скорости (или модуль вектора скорости) не меняется, движение равномерное, при изменении модуля скорости – неравномерное.

Равномерным называют движение, при котором за любые равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути. В этом случае величина скорости остаётся неизменной (по направлению скорость может изменяться, если движение криволинейное).

Прямолинейным называют движение, при котором траектория является прямой линией. В этом случае направление скорости остаётся неизменным, (величина скорости может изменяться, если движение не равномерное).

Равномерным прямолинейным называют движение, которое является и равномерным и прямолинейным. В этом случае неизменными остаются и величина и направление.

В общем случае при движении тела изменяются и величина и направление вектора скорости. Для того, чтобы охаpaктеризовать насколько быстро происходят эти изменения, используют специальную величину – ускорение.

Ускорение – это величина, равная отношению изменения скорости движения тела к длительности промежутка времени, за которое это изменение скорости произошло. Среднее ускорение на основе этого определения равно, м/с²:

Мгновенным ускорением называется физическая величина, равная пределу, к которому стремится среднее ускорение за промежуток ∆t → 0, м/с²:

Поскольку вдоль траектории скорость может изменяться как по величине так и по направлению, вектор ускорения имеет две составляющие.

Составляющая вектора ускорения а, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке, называется тангенциальным ускорением, которое хаpaктеризует изменение вектора скорости по величине.

Составляющая вектора ускорения а, направленная по нормали к касательной в данной точке траектории, называется нормальным ускорением. Оно хаpaктеризует изменение вектора скорости по направлению в случае криволинейного движения. Естественно, что когда тело движется по траектории, являющейся прямой линией, нормальное ускорение равно нулю.

Прямолинейное движение называется равнопеременным, если за любые промежутки времени скорость тела изменяется на одну и ту же величину. В этом случае отношение

∆V/ ∆t одинаково для любых интервалов времени. Поэтому величина и направление ускорения остаются неизменными: а = const.

Для прямолинейного движения вектор ускорения направлен по линии движения. Если направление ускорения совпадает с направлением вектора скорости, то величина скорости будет возрастать. В этом случае движение называют равноускоренным. Если направление ускорения противоположно направлению вектора скорости, то величина скорости будет уменьшаться. В этом случае движение называют равнозамедленным. В природе существует естественное равноускоренное движение – это свободное падение.

Свободным падением – называется падение тела, если на него действует единственная сила – сила тяжести. Опыты, проведённые Галилеем, показали, что при свободном падении все тела движутся с одинаковым ускорением свободного падения и обозначаются буквой ĝ. Вблизи поверхности Земли ĝ = 9,8 м/с². Ускорение свободного падения обусловлено притяжением со стороны Земли и направлено вертикально вниз. Строго говоря, такое движение возможно лишь в вакууме. Падение в воздухе можно считать приблизительно свободным.

Траектория движения свободно падающего тела зависит от направления вектора начальной скорости. Если тело брошено вертикально вниз, то траектория – вертикальный отрезок, а движение называется равнопеременным. Если тело брошено вертикально вверх, то траектория состоит из двух вертикальных отрезков. Сначала тело поднимается, двигаясь равнозамедленно. В точке наивысшего подъёма скорость становится равной нулю, после чего тело опускается, двигаясь равноускоренно.

Если вектор начальной скорости направлен под углом к горизонту, то движение происходит по параболе. Так двигаются брошенный мяч, диск, спортсмен, прыгающий в длину, летящая пуля и др.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

В зависимости от формы представления кинематических параметров существуют различные виды законов движения.

Закон движения – это одна из форм определения положения тела в прострaнcтве, которая может быть выражена:

• аналитически, то есть с помощью формул. Эта разновидность закона движения задаётся с помощью уравнений движения: x = x(t), y = y(t), z = z(t);

• графически, то есть с помощью графиков изменения координат точки в зависимости от времени;

• таблично, то есть в виде вектора данных, когда в один столбец таблицы заносят числовые отсчёты времени, а в другой в сопоставлении с первым – координаты точки или точек тела.

Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

.

Источник