Вид спорта футбол

Контрольная работа по биомеханике Вид спорта футбол

Ответьте, пожалуйста, на следующие вопросы:

1. К какому виду двигательной деятельности, согласно классификации, относится Ваш вид спорта?

а) локомоторные движения (циклические, ациклические)

б) перемещающие движения

в) сохранение и изменение положения тела г) движения вокруг осей д) движения на месте

2. Сформулируйте цели и задачи избранного вида двигательной деятельности (удары по мячу ногой).

Важнейшие двигательные формы, применяемые футболистами во время игры, — это действия с мячом. К основным двигательным формам с мячом в футболе относятся удары, остановки, ведение, обводка, вбрасывание мяча из-за боковой линии, техника игры вратаря. Самым существенным элементов игры являются удары по воротам. Они обуславливают эффективность игры, количество забитых голов.

3. Проведите анализ кинематической характеристики в Вашем виде спорта:

а) нарисуйте линейную хронограмму (временную диаграмму движений) для спортсменов разной квалификации (низкой и высокой) с обозначением фаз, периодов и граничных моментов б) изобразите промер (схематическое изображение поз в граничных моментах)

1(1) — замах ударной и постановка опорной ноги

2(2,3,4,5) — ударное движение и проводка

3(6) — принятие исходного положения в) рассчитайте временные характеристики (длительность фаз, периодов, ритма, темпа движений) для спортсменов разной квалификации (сформулируйте тенденцию к изменению этих показателей с ростом квалификации) футбол движение спортсмен удар Таблица 1

Дt₁ — фаза замаха ударной и постановки опорной ноги Дt₂ — фаза удара и проводки Дt₃ — фаза принятия исходного положения тела

4. Проведите анализ динамических характеристик:

а) дайте определение и напишите формулы:

— внешней силы — это такие силы, которые действуют на поверхность предмета, но не проникают внутрь его.

— внутренней силы — силы, которые возникают внутри тела под действием внешних нагрузок и определяются силами межмолекулярного воздействия

— силы трения — один из видов взаимодействия тел, возникающая при соприкосновении двух тел и препятствующая их относительному перемещению.

F_тр = = мN,

где F_тр — сила трения; µ - коэффициент трения; N — сила реакции опоры

— силы сопротивления внешней среды — сила, действующая на тело при его поступательном движении в жидкости или газе .

Сила сопротивления зависит от скорости тела относительно внешней среды и направлена противоположно вектору скорости тела.

где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости тела относительно среды, V — модуль скорости тела относительно среды.

— силы реакции опоры — это сила упругости, действующая на тело со стороны опоры перпендикулярно ее поверхности. Это мера противодействия опоры действию на нее тела, находящегося с ней в контакте (в покое или движении). Она равна силе действия тела на опору, направлена в противоположную сторону и приложена к этому телу.

Если тело лежит на горизонтальном неподвижном столе, сила реакции опоры направлена вертикально вверх и уравновешивает силу тяжести:

где m — масса тела, g — ускорение.

— силы инерции фиктивные —

сила, которую можно ввести в неинерциальной системе отсчёта так, чтобы законы механики в ней совпадали с законами инерциальных систем.

F_ин = m (-a)

— силы инерции реальные —— это силы, с которыми одно тело непосредственно действует на другое (контактные сила) или силы взаимодействия тела с полями.

F_ин = ma

— силы Архимеда — это выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом (погруженного в жидкость или газ) жидкости (или газа).

F_A = сgV,

где с — плотность жидкости (газа), g — ускорение свободного падения, а V — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности).

— импульс силы— это векторная физическая величина, равная произведению силы на время её действия, мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени (в поступательном движении):

— импульс момента силы — это мера воздействия момента силы относительно данной оси за данный промежуток времени (во вращательном движении):

— момент инерции —— скалярная физическая величина, мера инертности тела во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. Характеризуется распределением масс в теле: момент инерции равен сумме произведений элементарных масс на квадрат их расстояний до базового множества (точки, прямой или плоскости).

I = m· r², где r — кратчайшее расстояние от оси вращения до точки.

Единица измерения СИ: кг· м?.

где:

dm = сdV — масса малого элемента объёма тела dV,

с — плотность,

r — расстояние от элемента dV до оси a.

— момент силы — это мера вращательного действия силы на тело. Он определяется произведением модуля силы на ее плечо: M_z = F*l = I?. Момент силы считается положительным, если он вызывает поворот тела против часовой стрелки и наоборот. Момент силы — величина векторная: сила проявляет свое вращательное действие, когда она приложена на ее плече.

где — сила, действующая на частицу, а — радиус-вектор частицы.

б) режимы работы мышц:

— изометрический — характеризуется напряжением мышцы в условиях, когда она закреплена с обоих концов или когда мышца не может поднять слишком большой груз. При этом h = 0 и, соответственно, механическая работа тоже равна нулю (А = 0). Этот режим наблюдается при сохранении заданной позы и при выполнении статической работы. В этом случае в мышечном волокне все равно происходят процессы возникновения и разрушения мостиков между актином и миозином, т. е. тратится энергия на эти процессы, но отсутствует механическая реакция перемещения нитей актина вдоль миозина. Физиологическая характеристика такой работы заключается в оценке величины нагрузки и длительности работы.

— изотонический — наблюдается при отсутствии нагрузки на мышцу, когда мышца закреплена с одного конца и свободно сокращается. Напряжение в ней при этом не изменяется. Это происходит при раздражении изолированной мышцы лягушки, закрепленной одним концом на штативе. Так как при этих условиях Р = 0, то механическая работа мышцы также равна нулю (А = 0). В таком режиме работает в организме человека только одна мышца — мышца языка.

— уступающий —— характеризуется напряжением мышц при противодействии внешнему сопротивлению, когда внешнее отягощение на мышцу больше, чем ее напряжение. Несмотря на развитие напряжения к сокращению мышца удлиняется. Движение в суставах происходит с замедлением, мышца выполняет отрицательную внешнюю работу.

— преодолевающий — характеризуется сокращением мышц, выполняющих работу по перемещению тела и звеньев, а также по перемещению внешних объектов. В условиях, когда величина отягощения на мышцу меньше ее напряжения (биометрический режим напряжения), движение происходит с ускорением (например, выполнение метания гранаты), а когда величина отягощения соответствует напряжению мышцы (изокинетический режим), движение имеет относительно постоянную скорость (например, выполнения жима штанги с предельным весом). В обоих режимах мышца выполняет положительную работу. Преодолевающий режим является основным в тренировке представителей всех видов спорта.

— реверсивный — характеризуется быстрой сменой эксцентрического и концентрического режимов работы мышц (например, отталкивание верх после спрыгивания с возвышения).

в) напишите основной закон динамики для поступательного и вращательного движения:

Скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на нее силе.

Основной закон динамики твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, имеет вид:

где — алгебраическая сумма моментов сил, действующих на тело относительно оси вращения,

— момент инерции тела относительно той же оси,

— угловое ускорение.

Угловое ускорение твердого тела при вращении вокруг неподвижной оси прямо пропорционально вращающему моменту и обратно пропорционально моменту инерции относительно этой оси.

г) проанализируйте механизм отталкивания от опоры по динамическим характеристикам, вычислив угол отталкивания, угол вылета и дальность прыжка в длину Исходные данные для определения угла отталкивания, угла вылета и дальности прыжка в длину

Таблица 2

Где Р — вес спортсмена

V_Yв — вертикальная составляющая скорости ОЦМ в момент отрыва от опоры

V_Xв — горизонтальная составляющая скорости ОЦМ в момент отрыва от опоры

R_Ymax — максимум вертикальной составляющей силы реакции опоры в фазе отталкивания

R_Хmax — максимум горизонтальной составляющей силы реакции опоры в фазе отталкивания

R_Ymax-P=290 — 74 = 216

Угол отталкивания можно измерить с помощью транспортира, если масштаб силы по оси Х и У одинаковый (сложение сил по правилу параллелограмма) б _вылета = arctg = 19

б _вылета — угол вылета ОЦМ в момент отталкивания может быть также измерен транспортиром, если масштаб вертикальной и горизонтальной составляющих скоростей ОЦМ одинаковый

1 — теоретическая дальность прыжка

1 = = 26,3

где g — ускорение свободного падения,

g = 9,81 м/с²

h_в = 1,3 м — высота ОЦМ в момент вылета

5. Анализ энергетических характеристик:

а) потенциальная энергия — энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела.

Е_пот = gmh

E_п — потенциальная энергия; g — ускорение свободного падения, равное 9,8 Н/кг; m — масса тела, h — высота, на которую поднято тело.

б) кинетическая энергия — энергия, которой обладает тело вследствие своего движения.

Е_{кин пост} =

E_k — кинетическая энергия; m — масса тела; v — скорость движения тела.

в) кинетическая энергия вращательного движения ;

Е_{кин вр} = Eк = =

где J — момент инерции тела, щ — угловая скорость тела.

г) полная механическая энергия ОЦМ — называют сумму потенциальной и кинетической энергией.

Е_полн = + mgh

д) работа поступательного и вращательного движения ;

А_пост = FS

А_вращ = Mц где M — момент силы, ц — угол поворота, F — сила, S — путь е) мощность поступательного и вращательного движения

N_пост = N_вращ = Mщ где Fсила, V-скорость, Ммомент силы, щ — угловая скорость

6. Способы определения ОЦМ тела человека:

— аналитический по теореме (формулировка теоремы, понятия «ОЦМ»)

Общий центр масс— это геометрическая точка, характеризующая движение тела или системы частиц как целого.

Х_ОЦМ =(Fb2-Fb1)h/P

У_ОЦМ ==(Fa2-Fa1)h/P

где Fв1 и Fа1 — показания без человека

Fв2 и Fа2 — показания весов с человеком

— графический (определение понятия «ОЦТ» и используемого правила сложения параллельных сил тяжести) — точка, относительно которой суммарный момент сил тяжести, действующих на систему, равен нулю.

Правило сложения параллельных сил тяжести: равнодействующая двух параллельных сил, направленных в одну и ту же сторону, равна сумме этих двух сил, параллельна им, направлена в ту же сторону и приложена в точке О, делящей расстояние между точками приложения сил в отношении, обратном отношению сил.

F=F1+F2

OB/OA=F1/F2

Промер — схематическое определение поз в граничных моментах.

Р_отн, % — относительный вес звена

Исходные данные: К_i — коэффициент, определяющий относительное расстояние центра масс от проксимального сустава

— перечислить известные вам методы:

o Экспериментальный

o Рассчетный а) рассчитать координату У_оцм с помощью уравнения множественной регрессии, полученного на основе применения радиоизотопного метода определения геометрии масс тела 100 испытуемых (В.М. Зациорский, 1979)

У_оцм = 11,6 + 0,675 Х₁ — 0,173 Х₂ — 0,299 Х₃ (см),

Где Х₁ — длина тела, см Х₁ = 171,0

Х₂ — обхват голени, см Х₂ = 37,4

Х₃ — дина корпуса, см Х₃ = 77,2

У_оцм =11,6 + 0,675?171,0 — 0,173?37,4- 0,299?77,2=97,472

б) рассчитать координату У_оцм с помощью уравнения множественной регрессии, полученного в результате сравнения антропометрических показателей 255 спортсменок разной квалификации (велосипедистки, пловчихи, теннисистки):

где Х₄ — длина ноги, см Х₄ = 105

Х₅ — длина тела, см Х₅ = 161

Х₆ — ширина таза, см Х₆ = 25,5

У_оцм =-4,667 + 0,289?105+ 0,383?161+ 0,301?25,5=95,0165

Полученные значения ОЦМ сравнить с табличными и сделать заключение, каким видом спорта могла бы заниматься данная спортсменка, исходя из ее антропометрических данных Таблица 3

По данным предложенным в задаче, данная спортсменка по абсолютной высоте ОЦМ могла бы заниматься плаванием, но ее длина тела не соответствует данному виду спорта, и, следовательно, ни один из предложенных видов спорта ей не подходит.

Анализ двигательных качеств в Вашем виде спорта

Силовые качества — характеризуются максимальными величинами силы действия а) параметрические зависимости — зависимости между показателями максимальной силы, скорости и длительности в разных двигательных заданиях, отличающихся значениями своих параметрами.

б) непараметрические зависимости — зависимости между лимитными (наивысшими среди максимальных) значениями и величинами максимальной силы, скорости и длительности в отдельных двигательных заданиях.

Скоростные качества — характеризуются способностью человека совершать двигательные действия в минимальный для данных условий отрезок времени Элементарные формы проявления скоростных качеств:

а) скорость одиночного движения б) латентное время двигательной реакции (т.е. время от появления сигнала для начала двигательного действия) в) частота движения Градиенты силы:

а) показатель взрывной силы — скоростно-силовой индекс I

I = = 470 / 0,0124 37 903,2

б) показатель стартовой силы — скоростно-силовой индекс Q

Q = =235 / 0,0062 37 903,2

в) коэффициент реактивности R

R = =470 / 0,16? 57 51,54Таблица 4

0,5_Fmax = F_max /2 =235

Где Р — вес спортсмена

F_max — максимальное значение вертикальной составляющей силы реакции опоры

t_Fmax — время достижения максимальной силы

t_0,5Fmax — время достижения половины максимальной силы

t_оп — время опорного периода (см. рис.)

Выносливость — это способность противостоять физическому утомлению в процессе мышечной деятельности

эргометрия — совокупность количественных методов измерения физической работоспособности человека (основные переменные: интенсивность выполнения двигательного задания, объем выполненного двигательного задания, время выполнения)

абсолютные показатели выносливости (явные) — без учета развития силовых или скоростных качеств

относительные (латентные) показатели выносливости — с учетом развития силовых или скоростных качеств, когда их влияние каким-либо образом исключается (напр., коэффициент выносливости, запас скорости)

дистанция анаэробных резервов — величина дистанции, пройденная за счет запасов энергии, не восстанавливаемых по ходу выполнения двигательного действия

критическая скорость — максимальная скорость передвижения, которая может быть достигнута за счет энергии из источников, восстанавливаемых по ходу выполнения задания Рассчитайте коэффициент выносливости (кв), запас скорости (зс) и индекс выносливости (ив) Таблица 5

Где t_д — время прохождения всей дистанции (Д=400 м)

t_эт — время прохождения эталонного отрезка (100 м)

n — 4 количество эталонных отрезков кв — t_д/ t_эт =49 / 12 4,08

зс — t_д/nt_эт =49 / 4 — 12 0,25

ив — t_д— t_эт · n =49 — 12? 4 = 1

8.Спортивно-техническое мастерство — характеризуется тем, что умеет делать спортсмен (объем, разносторонность, рациональность) и как он владеет освоенными действиями (эффективность, освоенность)

— объем двигательной деятельности (соревновательный и тренировочный) определяется числом технических действий, которые умеет выполнять и выполняет спортсмен.

Тренировочный — суммарное число технических действий, которые освоены данным спортсменом.

Соревновательный — число различных технических действий, выполняемых в условиях соревнований.

-разносторонность двигательной деятельности (соревновательная и тренировочная) — это степень разнообразия двигательных действий, которыми владеет спортсмен и которые он применяет на соревнованиях

— рациональность определяется возможностью достичь на основе технических действий высших спортивных результатов. Это характеристика не спортсмена, а способа выполнения движения, используемой разновидности техники

— эффективность — степень близости выполнения спортивной техники к наиболее рациональному варианту. Это характеристика не варианта техники, а качества владения техникой. Она бывает сравнительной, абсолютной, реализационной.

— сравнительная эффективность — за образец берется техника спортсмена высокой квалификации

— реализационная эффективность — сопоставление показанного спортсменом результата либо с тем достижением, которое он по уровню развития своих двигательных качеств потенциально может показать, либо с затратами энергии и сил при выполнении оцениваемого спортивного достижения.

Рассчитать реализационную эффективность спортивной техники на примере толкания ядра с разгона с использованием уравнений множественной регрессии методом регрессионных остатков.

Средний ожидаемый результат выполнения толкания ядра с разгона определяется по уравнению множественной регрессии, где неизвестными являются результаты тестовых заданий Х₁ — результат жима штанги лежа и Х₂ — результат приседания со штангой

= 7,455 + 0,010· Х₁ + 0,028· Х₂ = 7,455 + 0,010· 169,2 + 0,028 · 220 = 15,307

Оценка эффективности техники толкания ядра осуществляется путем сравнения регрессионного остатка К = - У_действ (разность среднего ожидаемого результата и действительного значения с критериями эффективности техники) Таблица 6

Таблица 7

1. Донской Д. Д., Зациорский В. М. Биомеханика: Учебник. — М.: ФиС, 1980, гл. 2, 3, 4, 12

2. Каймин М. А. Расчетно-графическая работа по биомеханике и технике спортивных движений в легкой атлетике: Методические разработки для студентов институтов физической культуры. — М., 1981. — С. 16−17, 20−22, 26−28.