Курсовая работа (т): Модельные характеристики техники бега на короткие дистанции

Модельные характеристики техники бега на короткие дистанции

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СПОРТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «Спортивная инженерия»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Моделирование биомеханических и физиологических параметров спортивных движений»

на тему

Модельные характеристики техники бега на короткие дистанции

Исполнитель: Барбарян Д.К.

студентка 4 курса группа 119818

Руководитель Семенюк М.В.

Минск 2012

ВВЕДЕНИЕ

В современном спортивном мире идет постоянная борьба за улучшение спортивных результатов. Наиболее актуальна данная проблема в легкой атлетике, в специфической ее области - спринте.

Спринтерский бег - один из наиболее популярных видов легкой атлетики. Кроме того, бег с максимальной скоростью используется как средство тренировки в других видах спорта.

Рост результатов в спринтерском беге не отличается высокими темпами. Мировой рекорд в беге на 100 м за последние 40 лет был улучшен только на 0,3 с, в связи с чем, многие специалисты говорят о близком пределе человеческих возможностей на этой дистанции.

Действительно, современный уровень спортивных достижений в беге на короткие дистанции очень высок, однако потенциальные возможности человека так велики, что даже при сегодняшнем положении в спринте они еще не раскрыты полностью. Дальнейшее улучшение спортивных результатов в беге на короткие дистанции немыслимо без совершенствования технического мастерства спортсменов. В связи с этим встает вопрос об экспериментальном исследовании техники спринтерского бега, иначе говоря, о построении модели идеальной техники бега на короткие дистанции.

Цель работы: охарактеризовать бег на короткие дистанции.

Задачи работы:

проанализировать литературные источники по вопросам биомеханической и физиологической характеристики бега на короткие дистанции;

определить основные модельные характеристики цикла бега на короткие дистанции.

ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПРИНТЕРСКОГО БЕГА

Лёгкая атлетика объединяет следующие дисциплины:

-       беговые виды <#"800204.files/image001.gif">

Рис. 1.1 - Периоды и фазы движений в беге

1.1 Биомеханическая характеристика спринтерского бега

Рассмотрим биомеханику двойного бегового шага [10, 7]. В конце отталкивания толчковая нога почти прямая, стопа в голеностопном суставе находится в состоянии активного подошвенного сгибания. Таз продвинут вперед по ходу движения, обеспечивая хорошее натяжение сгибателей туловища и четырехглавой мышцы, что способствует в дальнейшем организации хорошего реактивного маха с малыми энергозатратами. Если этого натяжения не произойдет, то мах будет силовой, медленный и высокозатратный за счет сокращения мышц, поднимающих бедро.

При покидании опоры толчковая нога становится маховой с высоким уровнем потенциальной энергии. По инерции маховая нога сгибается в коленном суставе, тем самым увеличивается натяжение в четырехглавой мышце, и укорачивается амплитуда движения на длину голени, что существенно ускоряет мах.

В организации маха большую роль играет работа рук. В конце отталкивания правой ногой правая рука активно машет вперед по ходу движения, а левая назад. Таким образом, правое плечо поворачивается в сторону движения и через косые мышцы живота поворачивает правую сторону таза так же в сторону движения, тем самым дополнительно увеличивается натяжение сгибателей туловища и четырехглавой мышцы.

Мах в значительной степени осуществляется за счет превращения потенциальной энергии в кинетическую. Во время маха происходит натяжение мышц антагонистов (разгибателей туловища и мышц задней поверхности соответствующей ноги).

Натяжение мышц задней поверхности останавливает мах и выхлест голени. Маховая нога, слегка согнутая в коленном суставе, упруго ставится на опору несколько впереди центра с наружной части стопы загребающим движением, и начинается фаза амортизации за счет некоторого подседания, то есть сгибания в тазобедренном и коленном суставе и тыльном сгибании в голеностопном суставе. Все это дает возможность растянуть соответственные мышцы и подготовить их тем самым к активной работе при отталкивании, то есть вновь происходит накопление потенциальной энергии в растянутых мышцах, которая, превращаясь в кинетическую, произведет отталкивание.

В момент прохождения вертикали все предпосылки для отталкивания уже сформированы. Далее идет разгибание туловища и коленного сустава и подошвенное сгибание в голеностопном суставе, причем последнее происходит не столько за счет сокращения икроножной мышцы, сколько за счет ее упругости при разгибании в коленном суставе, так как эта мышца двухсуставная и прикрепляется к пяточной кости, а начинается от бедренной кости [1].

За счет стопы происходит быстрое доталкивание. Рациональная кинематика может осуществляться только в упругих звеньях опорно-двигательного аппарата (ОДА), так как только в них может происходить накопление упругой деформации (потенциальной энергии).

.1.1 Анализ техники спринтерского бега

Бег на короткие дистанции (спринт) условно подразделяется на четыре фазы (рис. 1.2).

Рис. 1.2 - Условное разделение спринтерского бега на фазы

Начало бега (старт). В спринте применяется низкий старт, позволяющий быстрее начать бег и развить максимальную скорость на коротком отрезке. При низком старте общий центр тяжести (ОЦТ) бегуна сразу оказывается далеко впереди опоры - как только спортсмен отделит руки от дорожки [9].

Для быстрого выхода со старта применяются стартовый станок и колодки. Они обеспечивают твердую опору для отталкивания, стабильность расстановки ног и углов наклона опорных площадок.

Стартовый разгон. Чтобы добиться лучшего результата в спринте, очень важно после старта быстрее достичь в фазе стартового разбега скорости, близкой к максимальной.

Правильное и стремительное выполнение первых шагов со старта зависит от выталкивания тела под острым углом к дорожке, а также от силы и быстроты движений бегуна.

Большое значение имеют энергичные движения рук вперед-назад. В стартовом разбеге они в основном такие же, как и в беге по дистанции, но с большой амплитудой в связи с широким размахом бедер в первых шагах со старта.

Бег по дистанции. К моменту достижения высшей скорости туловище бегуна незначительно (72-80°) наклонено вперед. В течение бегового шага происходит изменение величины наклона. Во время отталкивания наклон туловища уменьшается, а в полетной фазе он увеличивается [6].

Нога ставится на дорожку упруго, с передней части стопы, на расстоянии 33-43 см от проекции точки тазобедренного сустава до дистальной точки стопы. Далее происходит сгибание в коленном и разгибание (подошвенное) в голеностопном суставах. В момент наибольшего амортизационного сгибания опорной ноги угол в коленном суставе составляет 140-148°. У квалифицированных спринтеров полного опускания на всю стопу не происходит. Бегун, приходя в положение для отталкивания, энергично выносит маховую ногу вперед-вверх (рис. 1.3).

Рис. 1.3 - Бег по дистанции

Выпрямление опорной ноги происходит в тот момент, когда бедро маховой ноги поднято достаточно высоко и снижается скорость его подъема. Отталкивание завершается разгибанием опорной ноги в коленном и голеностопном суставах (подошвенное сгибание). В момент отрыва опорной ноги от дорожки угол в коленном суставе составляет 162-173°. В полетной фазе происходит активное, возможно более быстрое сведение бедер. Нога после окончания отталкивания по инерции движется несколько назад-вверх. Затем, сгибаясь в колене, начинает быстро двигаться бедром вниз-вперед, что позволяет снизить тормозящее воздействие при постановке ноги на опору. Приземление происходит на переднюю часть стопы [2].

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.

Шаги с правой и левой ноги часто неодинаковы: с сильнейшей ноги они немного длиннее. Желательно добиться одинаковой длины шагов с каждой ноги, чтобы бег был ритмичным, а скорость равномерной. Добиться этого можно путем развития силы мышц более слабой ноги. Это позволит достичь и более высокого темпа бега. В спринтерском беге по прямой дистанции стопы надо ставить носками прямо-вперед. При излишнем развороте их наружу ухудшается отталкивание.

Как в стартовом разбеге, так и во время бега по дистанции руки, согнутые в локтевых суставах, быстро движутся вперед-назад в едином ритме с движениями ногами. Движения руками вперед выполняются несколько внутрь, а назад - несколько наружу. Угол сгибания в локтевом суставе непостоянен: при выносе вперед рука сгибается больше всего, при отведении вниз-назад несколько разгибается.

Кисти во время бега полусжаты или разогнуты (с выпрямленными пальцами). Не рекомендуется ни напряженно выпрямлять кисть, ни сжимать ее в кулак. Энергичные движения руками не должны вызывать подъем плеч и сутулость - первые признаки чрезмерного напряжения.

Частота движений ногами и руками взаимосвязана. Перекрестная координация помогает увеличить частоту шагов посредством учащения движений рук. Техника бега спринтера нарушается, если он не расслабляет тех мышц, которые в каждый данный момент не принимают активного участия в работе. Успех в развитии скорости бега в значительной мере зависит от умения бежать легко, свободно, без излишних напряжений [11].

Финиширование. Бег заканчивается в момент, когда бегун коснется туловищем вертикальной плоскости, проходящей через линию финиша. Бегущий первым касается ленточки (нити), протянутой на высоте груди над линией, обозначающей конец дистанции. Чтобы быстрее ее коснуться, надо на последнем шаге сделать резкий наклон грудью вперед, отбрасывая руки назад. Этот способ называется «бросок грудью».

Применяется и другой способ, при котором бегун, наклоняясь вперед, одновременно поворачивается к финишной ленточке боком так, чтобы коснуться ее плечом. При обоих способах возможность дотянуться до плоскости финиша практически одинакова.

1.2 Физиологическая характеристика спринтерского бега

Бег на короткие дистанции относятся к упражнениям максимальной анаэробной мощности и околомаксимальной анаэробной мощности.

Упражнения максимальной анаэробной мощности.

1)      Мощность - около 120 ккал/мин.

2)      Дистанция - бег на 60-100м.

)        Время упражнения - до 20сек.

)        Системы энергообеспечения - 90-100% анаэробная система (в основном фосфогенная), менее 10% - аэробная система.

)        Реакция вегетативных систем: предстартовые сдвиги сильно выражены ( частота сердечного сокращения (ЧСС) составляет около 140-150 уд/мин).

)        Рабочие сдвиги в деятельности сердечнососудистой и дыхательной систем незначительны, так как за короткое время нагрузки функции организма не успевают намного возрасти (легочная вентиляция (ЛВ) составляет 20-30% от максимальной ЛВ) физиологические параметры достигают через 1-3 мин после нагрузки (ЧСС 160-180 уд/мин, ЛВ 30-40% от максимальной ЛВ, концентрация лактата 5-8 ммоль/л).

)        ведущая система утомления - моторные центры головного и спинного мозга. В центральной нервной системе нарушается координация нервных центров, так как их нейроны не в состоянии длительно генерировать высокочастотный титанический разряд в связи с их развитием охранительного торможения. Такие центры не могут долго поддерживать тонкую реципрокную взаимосвязь мышц-антагонистов в связи с чем, происходит резкое ухудшение координации движений.

Упражнения околомаксимальной анаэробной мощности.

1)      Мощность 50-100 ккал/мин.

2)      Дистанция - бег на 200-400м.

)        Время упражнения - 20-60сек.

)        Системы энергообеспечения - 75-85% анаэробные системы (фосфагенная и гликолитическая примерно поровну), 15-25% аэробная.

)        Реакция вегетативных систем а) предстартовые реакции сильно выражены (ЧСС 150-160 уд/мин); б) максимальных значений функциональные показатели достигают на финише или сразу после финиша (ЧСС 80-90% от ЧСС макс, ЛВ 50-60% от ЛВ макс, концентрация лактата до 15 ммоль/л).

6)      Ведущие системы утомления - моторные центры центральной нервной системы (ЦНС), а также мощность лактацидной системы (количество энергии в минуту, которую способна выработать лактацидная система спортсмена, зависит от индивидуальной активности его ферментов и индивидуальной переносимости рабочей лактацидемии) [4].

Подводя итог всему выше сказанному, следует отметить, что 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.

. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Цель исследования

Определить основные модельные характеристики цикла бега по дистанции.

2.2 Задачи исследования

. Определить основные кинематические характеристики цикла бега по дистанции: траекторию ОЦТ тела спортсмена, продольную скорость и продольное ускорение, угловое перемещение, угловую скорость и угловое ускорение, суставные углы в граничных моментах фаз и силу реакции опоры.

. Определить динамические характеристики цикла бега по дистанции: собственный момент инерции.

. Определить энергетические характеристики цикла бега по дистанции: кинетическую и потенциальную энергии в фазах цикла бега по дистанции.

2.3 Методы исследования

Применялся метод высокоскоростной видеосъемки и биомеханического анализа отснятых видеофрагментов [8].

Видеосъемка проводилась со скоростью 300 кадров в секунду. Исследование проводилось при фактической скорости 20 кадров в секунду.

2.4 Организация исследования

Исследование проводилось в мае 2011 года на открытом легкоатлетическом стадионе учреждения образования БГУФК. Объект биомеханического исследования - цикл бега по дистанции, исполнитель - мастер спорта по бегу на длинные дистанции.

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для анализа выбран цикл бега по дистанции. Начальным моментом послужило отталкивание правой ногой, конечным - приземление на правую ногу. Видеофрагмент с анализируемым двигательным действием имеет длительность 0,6 секунд.

Цикл бега по дистанции имеет фазовую структуру: фаза опоры правой ногой длительностью 0,175 с, фаза полета длительностью 0,125 с, фаза опоры левой ногой длительностью 0,175 с, фаза полета длительностью 0,125 с, фаза опоры правой ногой.

3.1 Кинематические характеристики цикла бега по дистанции

В результате проведенного исследования были определены следующие кинематические характеристики: траектория ОЦТ тела спортсмена, суммарная скорость, суммарное ускорение, угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение, суставные углы в граничных моментах фаз и сила реакции опоры.