Мы уже давали несколько роликов по равновесию различных тел – предлагаю продолжение темы и расшифровку материала.
Если свести определение смысла любого боя до нескольких слов, то оно будет звучать так – выведение из равновесия. Выведение противника из психологического или физического равновесия различными способами: - вербальными и чисто физическими – толчками, рывками, бросками, ударами…
Рассмотрим более подробно от чего зависит физическое равновесие биологического объекта.
Каждое движение, производимое человеком, любое положение, которое занимает его тело в пространстве, любое упражнение, выполняемое им, обусловлены взаимодействием внешних и внутренних сил. Выполняемое физическое упражнение в самозащите рассматривается нами с точки зрения законов механики. В первую очередь рассматриваются действующие силы; общий центр тяжести (ОЦТ) тела и центры тяжести (ЦТ) его отдельных звеньев; площадь опоры; виды равновесия; степень устойчивости.
Силы, действующие на человека в самозащите, делятся на внешние и внутренние.
Внешние силы – это силы, действующие на человека или возникающие при взаимодействии его с внешними телами (землей, соперником, любыми другими предметами).
Из внешних сил наибольшее значение имеют сила тяжести и сила реакции опоры.
Сила тяжести – это сила, с которой тело человека притягивается к земле. Она равна весу (массе) тела, приложена в его центре тяжести и направлена вертикально вниз.
Сила реакции опоры – это сила, действующая на тело человека со стороны площади опоры при давлении на нее. При вертикальном положении тела (стойке) сила реакции опоры равна силе тяжести, но противоположна по направлению (направлена вертикально вверх).
Внутренние силы – это силы, возникающие внутри организма. Они подразделяются на активные и пассивные. К внутренним пассивным силам относятся: сила эластической тяги связок, суставных сумок, а также сила молекулярного сцепления синовиальной жидкости, находящейся в полости сустава, сила сопротивления костей.
Одной из основных активных внутренних сил является сила мышечной тяги. Она возникает в результате активного напряжения (сокращения) скелетных мышц и зависит от анатомических и физиологических факторов. Направление действия этой силы определяется направлением равнодействующей всех сил.
Общим центром тяжести (ОЦТ) тела, или общим центром массы, называется точка приложения равнодействующей всех сил тяжести составляющих его частей (звеньев тела). Каждая часть тела человека, имея определенный вес (массу), специфическое расположение массы (голова, предплечье, бедро и т.д.), имеет и свою точку приложения этой массы, т.е. свой центр тяжести.
Звенья тела человека даже при спокойном положении не располагаются вертикально друг над другом. Между ними в области суставов образуются углы. В связи с этим вертикаль от центра тяжести, а также вертикаль ОЦТ тела проходит на некотором расстоянии от центра сустава, поэтому возникает момент вращения силы тяжести.
Моментом вращения силы тяжести называется произведение величины силы тяжести на длину плеча ее действия.
Плечом силы тяжести является перпендикуляр, проведенный из центра сустава к вертикали, опущенной из ОЦТ тела. Чем больше плечо силы тяжести, тем больший момент вращения она имеет по отношению к суставу.
Положение ОЦТ тела играет важную роль при решении различных вопросов в биомеханике движений, особенно это важно, на наш взгляд, в самозащите. ОЦТ определяет вид равновесия, устойчивость тела, степень напряжения мышц и распределение массы тела.
При определении степени устойчивости тела важное значение имеет площадь его опоры. Площадью опоры тела человека называют площадь опорных поверхностей ступней и площадь пространства, заключенного между ними. Чем больше площадь опоры тела, тем больше степень его устойчивости. Так, устойчивость во фронтальной стойке самозащиты больше, если ступни находятся на ширине плеч, чем если они сомкнуты и т.д. (рис. 1 и 2).
Рис. 2. Неустойчивое положение во фронтальной стойке
ВИДЫ РАВНОВЕСИЯ
По соотношению ОЦТ тела и площади опоры можно определить вид его равновесия. Различают 4 вида равновесия тела: устойчивое, ограниченно устойчивое, неустойчивое и безразличное.
Устойчивым равновесием тела называется такое равновесие, при котором ОЦТ тела расположен ниже площади опоры, например, выполнение упражнений с верхней опорой (вис на различных перекладинах, деревьях и т.д.) (рис. 3).
Ограниченно устойчивое равновесие – это такое равновесие, при котором ОЦТ тела находится выше площади опоры и тело может отклоняться до тех пор, пока вертикаль ОЦТ тела не дойдет до края площади опоры, например, все виды стоек, упражнение «мост», упор лежа, «крокодил» и т.д. (рис. 4).
Неустойчивое равновесие характеризуется тем, что нижняя опора представлена линией или точкой, и достаточно тело отклонить в любую сторону от нее, как момент силы тяжести оказывается опрокидывающим и тело падает. Такого равновесия в самозащите не существует (рис. 5).
Рис. 3. Устойчивое равновесие в висе на перекладине
Рис. 4. Ограниченно устойчивое равновесие в упражнении «мост»
Рис. 5. Неустойчивое равновесие. Падение палки под действием силы тяжести
Безразличным равновесием называется такое равновесие, когда при любом перемещении тела ОЦТ не меняет высоты расположения (шар). У человека оно встречается редко, например, перетаскивание лежащего человека по плоскости.
Таким образом, устойчивость тела определяется величиной площади опоры, высотой расположения ОЦТ тела и местом прохождения внутри площади опоры вертикали, опущенной из ОЦТ. Чем ниже расположен ОЦТ тела и чем больше площадь опоры, тем больше устойчивость тела.
Количественным выражением степени устойчивости тела является угол устойчивости. Углом устойчивости называют угол, образованный вертикалью, опущенной из общего центра тяжести тела, и касательной, проведенной из него к краю площади опоры. Чем больше угол устойчивости, тем степень устойчивости больше (рис. 6 и 7).
Рис. 6. Устойчивость при опоре на 3 конечности
Рис. 7. Устойчивость при опоре на 4 конечности
В организме человека ОЦТ тела не является строго фиксированной точкой. В зависимости от кровообращения, дыхания, пищеварения и т.д. в каждый момент времени положение отдельных элементов тела изменяется, что сказывается и на положении его ОЦТ.
Обычно считают, что ОЦТ тела человека в положении стоя (стойка) расположен в срединной плоскости в среднем на 2,5 см ниже мыса крестца и на 4,5 см выше поперечной оси тазобедренных суставов, примерно на середине расстояния между крестцом и лобковым симфизом. Проекция ОЦТ тела на позвоночный столб колеблется от 1 до 5 крестцового позвонка.
Высота положения ОЦТ тела у разных людей варьирует в зависимости от целого ряда факторов, к числу которых относятся пол, возраст, развитие мускулатуры, массивность скелета, телосложение (рис. 8), жироотложение и прочее. У мужчин в стойке ОЦТ тела находится на 1,5 см кзади от передненижнего края пятого поясничного позвонка, а у женщин – на 0,5 см кпереди от передненижнего края тела 1-го крестцового позвонка и примерно на 3 см ниже, чем у мужчин (рис. 9).
Рис. 8. Положение ОЦТ тела у мужчин разного телосложения
Рис. 9. Положение ОЦТ тела у мужчин и женщин
Продолжение
Положение тела относят условно к статическому, когда сила тяжести и сила реакции опоры взаимно уравновешены. Сохранение равновесия тела в любом положении обеспечивается напряжением различных мышц.
По отношению к опорной площадке различают положение тела с нижней опорой (стойка, мост, положение сидя, положение лежа т.д.), с верхней опорой (различные висы) и со смешанной опорой (упоры на брусьях, на противника).
Различный характер опоры приводит к тому, что одна из важнейших сил – сила тяжести – может действовать на сжатие, растяжение, скручивание, обуславливая специфические особенности в работе двигательного аппарата и систем его обеспечения (сердечно-сосудистой, дыхательной и др.).
К положениям тела с нижней опорой относят симметричное стояние (фронтальная стойка) и положение сидя.
Симметричное стояние (фронтальная стойка) является естественной и привычной стойкой для человека, выработанной в процессе длительного эволюционного развития. Она служит рабочей позой, исходным положением тела для движений, в том числе и для различных физических упражнений, движений в самозащите, а также используется в качестве промежуточных и конечных поз при различных движениях.
В положении стоя тело человека расположено вертикально, голова держится прямо, руки свободно опущены вдоль тела, нижние конечности выпрямлены и подошвенной стороной соприкасаются с опорной поверхностью. Главными точками опоры на стопе являются нижняя поверхность пяточного бугра и головки плюсневых костей стопы.
Из внешних сил наибольшее значение для работы двигательного аппарата имеет сила тяжести, действие которой увеличивается сверху вниз и направлено на сжатие звеньев тела в их соединениях. Наибольшую нагрузку при положении стойка испытывают таз и нижние конечности. Фронтальная стойка, как и другие стойки, используемые в самозащите, относится к ограниченно устойчивому виду равновесия.
Равновесие – это одно из основных двигательно-коорди-национ¬ных качеств человека, занимающегося самозащитой, развивать и совершенствовать которое необходимо в течение всей жизни.
Являясь достаточно сложным двигательно-координационным качеством, равновесие, на наш взгляд, имеет следующие компоненты:
1) рациональное расположение звеньев тела;
2) минимизация количества степеней свободы движущейся биосистемы;
3) дозировка и перераспределение мышечных усилий;
4) достаточный уровень пространственной ориентации.
Основу управления любым равновесием составляет взаимодействие с земной гравитацией. Чем выше положение ОЦТ тела над опорой (чем выше рост человека), тем большее воздействие оказывают на него силы гравитации и тем сложнее сохранять устойчивость.
1 компонент – рациональное расположение звеньев тела – способствует лучшему сохранению равновесия. Так, отведение в сторону от корпуса руки или ноги улучшает и помогает сохранять устойчивое положение позы в определенной ситуации. Правильная осанка в положении стойки способствует лучшей устойчивости тела человека. Рациональное взаиморасположение звеньев тела существенно влияет на активность мышц, участвующих в поддержании определенной позы или равновесия (рис.10).
Рис. 10. Сохранение равновесия в стойке «ласточка»
Рис. 11. Уменьшение количества степеней свободы в позвоночнике
2 компонент – известно, что опорно-двигательный аппарат человеческого тела представляет собой очень сложную кинематическую биосистему, имеющую большое количество (244) степеней свободы.
Экономизация энергии в самозащите – один из основных критериев рациональности техники выполнения движений. Как известно, при выполнении движения не вся затраченная энергия используется с пользой, некоторая ее часть расходуется на преодоление сил сопротивления, определенное количество энергии расходуется при недостаточной координации, поэтому сохранение устойчивого положения тела тесно связано с минимизацией количества степеней свободы.
Различные движения тела человека могут иметь не один десяток степеней свободы, в этом случае практически невозможно управлять его двигательной деятельностью. Рациональная двигательная координация характеризуется прежде всего уменьшением количества степеней свободы в каждом двигательном действии в самозащите (рис.11).
3 компонент – равновесие, дозировка и перераспределение мышечных усилий. Сложность сохранения устойчивого положения тела после выполнения какого-либо движения в самозащите (кувырка, толчка, прыжка, удара) заключается в том, что усилия мышечных групп имеют кратковременный характер, возникая лишь в определенных фазах двигательного действия, при этом в начале и в конце движений величина этих усилий различна. Объем прилагаемых мышечных усилий в большей мере определяется конкретным видом равновесия.
Для сохранения устойчивости после выполнения различных амплитудных движений – продольный кувырок, прыжок в высоту на опору, спрыгивание с различных препятствий (рис.12), остановка или смена направления движений при спуртах, требуется преодоление определенных инерционных сил, возникающих при движении. Чем сложнее двигательное действие, тем более значительные силы необходимо преодолевать.
При кратковременном характере выполнения большинства двигательных действий в самозащите (бросках, спуртах, ударах) возникают дополнительные трудности, связанные с решением задач сохранения равновесия в максимально короткий отрезок времени. При этом резко возрастает требование к проявлениям высокого уровня внутримышечной и внемышечной координации.
Известно, что разные группы мышц в определенный отрезок времени двигательного действия имеют неодинаковую степень активности. Наибольшей активностью обладают мышцы, выполняющие основную нагрузку при удержании тела или его звена в состоянии равновесия.
4 компонент – уровень пространственной ориентации. Для выполнения любого двигательного акта: от элементарных естественных движений (удержание позы, ходьба, бег и т.д.) до достаточно технически сложных действий в самозащите, (бросках, ударах…) необходима определенная степень ориентации в пространстве (рис.13). Чем она лучше развита, тем легче сохранить устойчивое положение тела или его звена.
Рис. 12. Сохранение равновесия при спрыгивании со шведской стенки
Рис. 13. Ориентация в пространстве в упражнении «третий лишний»
Каждое двигательное действие имеет определенную структуру, и информация о его параметрах направляется по своим конкретным каналам в систему управления. Такие понятия, как «чувство дистанции», «чувство соперника» и т.д., имеют своей основой взаимодействие комплекса функциональных систем, позволяющее определять и контролировать расстояние до соперника и различных предметов, ориентироваться при плохой видимости.
Известны две основные разновидности равновесия: статическое и динамическое. Специальные исследования в этой области позволили установить, что как у статического, так и у динамического равновесия существует ряд специфических и неспецифических проявлений. Специфические связаны с конкретным видом деятельности, например, самозащита или различные виды единоборств, неспецифические характерны для бытовой и трудовой деятельности.
Необходимо иметь в виду, что добиться абсолютной устойчивости тела человека невозможно. При сохранении любого вида равновесия мышцы тела находятся в состоянии определенного тремора, который в большей степени проявлен у нетренированных лиц, в связи с чем им труднее добиться равновесия.
Механизмы регуляции равновесия достаточно сложны, так как обуславливаются комплексом деятельности различных анализаторов, состоянием вегетативных органов организма, мышечной и нервной систем.
Неоднозначно участие анализаторов в управлении устойчивым положением тела, значительная заслуга в сохранении равновесия принадлежит не только зрительному, но и тактильному, вестибулярному и другим анализаторам.
Вместе с тем, очевидно, что их влияние на сохранение устойчивости не может быть одинаковым. Так, в удержании определенной позы (различные стойки) ведущая роль принадлежит двигательному анализатору. При удержании равновесия после различных прыжковых упражнений, а также при балансировке с различными предметами значительно повышается роль зрительного и тактильного анализаторов. При сохранении равновесия после различных вращательных движений (выведение из равновесия, выходы из кувырка) ведущее значение приобретает вестибулярный анализатор. Отсюда следует вывод, что участие того или иного анализатора определяется конкретной двигательной задачей, связанной с проявлением того или иного вида равновесия.
Определенное влияние на сохранение равновесие оказывает развитие и состояние дыхательной системы организма. При форсированном дыхании колебательные движения тела увеличиваются, что приводит к большим затратам энергии для сохранения равновесия. А вот задержка дыхания не менее, чем на 30 секунд вызывает снижение колебаний тела. Мы рекомендуем использовать в тренировочном процессе при занятиях самозащитой дыхание по Бутейко и Фролову, что значительно снижает колебательные движения тела.
Способность сохранять устойчивое положение тела определяется рядом факторов. Одни из них – уравновешенность нервных процессов и степень выработки дифференцированного торможения. Уравновешенность позволяет правильно распределять мышечные усилия, концентрируя их в нужном направлении. Высокая степень выработки дифференцированного и запаздывающего торможения дает возможность различать характер усилий и пауз между ними (различные защиты от ударов и нанесение ударов в самозащите).
Каждое хорошо координированное движение вызывает возбуждение в одной группе мышц и торможение в антагонистической группе, что характерно для сопутствующего (реципрокного) торможения. По своей активности процессы возбуждения и торможения примерно равны, но благодаря торможению антагониста экономится значительная механическая энергия мышечного сокращения.
Многократная смена работы агонистов и их антагонистов, характерные для большинства движений в самозащите, приводит к существенному снижению энерготрат. Внешняя работа мышц в самозащите с поочередной активностью отличается легкостью, изяществом и красотой движений.
Многократная смена режима мышечной деятельности в самозащите воспринимается посторонним наблюдателем как красивые, захватывающие, правильные движения. Таким образом, высокий уровень чувства равновесия – необходимое условие оптимизации двигательных действий в самозащите, приближение их к совершенству.
Одним из важных факторов, обеспечивающих сохранение равновесие тела, является состояние нервно-мышечного аппарата человека. Удержание равновесия тела обеспечивается тоническим и тетаническим напряжением мышц.
Тоническое напряжение чаще имеет место при сохранении равновесия при взаимодействии с дополнительной опорой – упор на различные части тела противника, различные предметы и т.д. (рис.14) . Тетаническое напряжение чаще проявляется при сохранении равновесия в безопорной фазе – кувырки, преодоление различных препятствий в прыжке (рис. 15). Оно характеризуется мощным потоком импульсов из центральной нервной системы к работающим мышцам.
Рис. 14. Тоническое сокращение мышц при взаимодействии с опорой (захват)
Рис. 15. Тетаническое напряжение мышц в фазе полета
Главным фактором, влияющим на способность сохранять устойчивость тела, является уровень развития физических и координационных качеств. Чем выше уровень общей и специальной выносливости организма человека, тем он быстрее осваивает различные разновидности равновесия.
Способность удерживать равновесие тела также зависит от уровня развития подвижности суставов опорно-двигатель¬ного аппарата. Чем выше степень подвижности, тем легче обеспечить рациональное расположение тела и его отдельных звеньев в пространстве, таким образом управляя устойчивостью.
Уровень развития гибкости также существенно влияет на возможность сохранения равновесия. Высокая степень гибкости шейного, грудного, поясничного отделов позвоночника позволяет эффективнее занять устойчивую позицию над опорой при возмущающем воздействии со стороны противника.
Немаловажную роль в сохранения равновесия во вращательных и различных прыжковых движениях играет ловкость. Высокий уровень межмышечной и внутримышечной координации обеспечивает решение достаточно сложных двигательных задач, возникающих при самозащите. Чем сложнее движение, тем больше ловкости требуется от человека в принятии устойчивого положения тела. Проявляется ловкость также в целесообразном выборе ответных действий в самозащите, времени выполнения движений, мгновенной и правильной оценке ситуаций и адекватной реакции на нее.
Немаловажное значение для сохранения устойчивости имеет точность движений, обеспечивающая рациональное расположение звеньев тела над опорой и в безопорном положении. Точность двигательных действий способствует их высокой экономичности, выполнению с меньшими затратами мышечных усилий и энергии. Проявляется она в совершенной форме движений (видимая сторона) и четкой структуре (содержании) двигательного действия.
Ритмичность движения также имеет определенное значение в устойчивом положении тела, обеспечивая равномерное распределение и перераспределение мышечных усилий. Она обуславливает оптимальное соотношение отдельных частей двигательного действия, их непрерывность в течение заданного времени, а также согласованность отдельных движений.
В любом двигательном акте есть определенная продолжительность во времени (темп) и закономерное распределение усилий (динамика). Темп и динамика движения тесно взаимосвязаны и влияют друг на друга. Их оптимальное сочетание обеспечивает гармонию движений.
Одним из факторов, повышающих способность человека сохранять равновесие, является его психологическая подготовка в данный период времени. Она способствует уравновешенности нервных процессов, являясь важным условием устойчивого положения. Положительные эмоции также способствуют повышению работоспособности организма, мышечной активности и, следовательно, более эффективному сохранению равновесия тела, его отдельных звеньев в любой момент схватки.