Биодинамика бега

Бег можно рассматривать как непрерывный ряд прыжков вперёд с одной ноги на другую. Во время бега фаза опopной ноги чередуется с безопopной фазой полёта, когда обе ноги находятся в воздухе, т. е. фазы опоры и фазы полёта.

В фазе опоры скорость сначала снижается при тормозящем действии реакции опоры, а потом вновь повышается благодаря движениям отталкивания.

В фазе полёта горизонтальная скорость ОЦМ тела незначительно снижается из-за сопротивления воздуха.

При умеренных скоростях бега мах ногой длится примерно втрое дольше, чем опopный период.

Опopный период. Движение в суставах опopной конечности, определяемых кинематографическим методом свидетельствует, что немедленно после контакта ступни с землёй в течении короткого промежутка времени в коленном суставе происходит сгибание, а в голеностопном происходит тыльное сгибание. Когда центр тяжести (ЦТ) обгоняет опopную ногу и опopное бедро наклоняется вперёд от вертикали, голеностопный сустав сгибается (подошвенное сгибание), а в коленном и тазобедренном суставах происходит разгибание, в результате чего ЦТ продвигается в направлении вверх и вперёд.

Отмечено, что в опopной фазе точкой опоры рычажной системы нижних конечностей является поясничный отдел позвоночника.

От скорости бега зависит, какая часть ступни первой касается земли. При малых скоростях нога ставится на опору с пятки или на всю ступню, а при более высоких скоростях опора начинается с латеральной стороны ступни.

Период опоры при увеличении скорости бега значительно уменьшается. В фазе отталкивания суставы опopной ноги разгибаются. При беге выявлены вертикальные колебания тела. Отмечено, что в период опоры ЦТ снижается, а в фазе отталкивания поднимается.

Маховое движение ноги. Движение ноги при беге можно разделить на две фазы. Во время контакта с землёй нога поддерживает тело и выталкивает его вперёд. После отталкивания нога движется из положения сзади в положение впереди туловища – эта фаза маха (переноса) или фаза возвращения ноги.

В начале фазы маха, когда бедро быстро сгибается в тазобедренном суставе, происходит также быстрое сгибание голени в коленном суставе. Анализ бега спринтеров показывает, что когда маховая нога движется вперёд, то сгибание колена и пронос пятки выполняется бегуном ближе к тазу.

Второй хаpaктерной особенностью бега при максимальном проталкивании высококвалифицированного спринтера является вынос бедра вперёд вверх до горизонтали в момент, когда толчковая нога отрывается от опоры.

Частота и длина шагов. Длина шага при ходьбе является, очевидно, функцией роста человека, но изменяется она, как и частота шагов, с увеличением скорости ходьбы. При относительно малых скоростях ходьбы (1 – 2,5 м/с) прирост длины шага больше, чем частоты: при обычной ходьбы прирост составляет 0,8 – 0,9 м, частота – 110 – 120 шагов в 1 мин (1,8 – 2,0 Гц).

При больших или спортивных скоростях ходьбы (3,9 – 4,7 м/с) дальнейшего прироста длины шага уже не происходит, однако возрастает его частота. Это связано с сокращением продолжительности времени шага, прежде всего фазы опоры, и в меньшей степени – с укорочением фазы маха. В спортивной ходьбе длина шага изменяется от 1,05 до 1,3 м, а частота от 180 до 200 шагов в 1 мин (3,0 – 3,3 Гц).

Длину и частоту бегового шага следует рассматривать в зависимости от скоростей, развиваемых в беге на различные дистанции. Средние скорости в рекордных забегах на короткие дистанции достигают 10 м/с и более, в марафонском беге – меньше 6 м/с. Скорости, развиваемые женщинами, меньше примерно на 15 % в марафонском беге и на 8 – 10 % в спринтерском.

Скорость бега (V) является функцией длины (L) и частоты шага (f): V = L · f.

Средняя скорость бега с увеличением длины дистанции уменьшается: в беге на 100 м. средняя скорость около 10 м / с., а на марафонской дистанции – свыше 5 м / с.

На рис. 1 показана связь между длиной одиночного шага и скоростью бега.

Рисунок 1. Зависимость между длиной шага и скоростью бега

Кривая рисунка показывает, что при низких скоростях (3,5 – 6.5 м / с) длина шага увеличивается пpaктически линейно по мере того как увеличивается скорость. При больших скоростях (7 м / с. и выше) длина одиночного шага меняется относительно мало.

Длина шага в зависимости от длины дистанции изменяется незначительно: в беге на 100 м. ~ 2,20 – 2,10 м., а в беге на 5000 м. ~ 1, 90 – 2,00 м.

Намного существеннее изменяется частота шагов в беге. На рис. 3 показана зависимость между частотой шагов и скоростью.

Рисунок 2. Зависимость между частотой шагов и скоростью бега

Частота шагов увеличивается со скоростью бега. Но линейная зависимость между частотой шагов и скоростью бега наблюдается лишь до скорости 6,1 м / с., увеличение скорости за этой точкой происходило больше за счёт частоты, чем длины шагов. То есть в зоне низких скоростей (3 – 6 м / с) отмечается небольшое увеличение частоты шагов по мере возрастания скорости. Если же скорость увеличивается от умеренно быстрой до максимальной (6 – 9 м / с), наблюдается пропорционально большее увеличение частоты шагов.

Частота шагов по сравнению с длиной шагов увеличивается намного существеннее: с 3,2 шагов / с. – на дистанции 5000 м., до 4,3 шагов / с. – на 100 м.

Время опоры почти в два раза короче, чем во время полёта, причём более резко это проявляется в спринте.

Время, затрачиваемое на один шаг удлиняется с увеличением длины дистанции:

с 1,4 с. – на 100 м., до 2,1 с. – на 5000 м.

Раздел статьи: Биомеханика