Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики > Русский спорт - научная база
Русский спорт - научная база    


Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики

Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики

Источник:
Источник -

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

Кинематикараздел 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:

Момент времени (t) - это временная мера положения материальной точки, звеньев тела или системы тел. Моментами времени обозначают начало и окончание движения или какой либо его части или фазы.

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 движенийэто 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 точкаэто 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.

Траекториялиния, 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).

Перемещениеэто векторная разность конечного и начального положения тела. Следовательно, перемещение хаpaктеризует окончательный результат движения.

Путьэто 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.

Скоростьэто 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.

Вопрос о скорости бега является важным в спортивной биомеханике. Известно, что скорость бега на определённую дистанцию зависит от величины этой дистанции. Бегун может поддерживать максимальную скорость только в течение ограниченного времени (3-4) секунды, высококвалифицированные спринтеры до 5 - 6 секунд). Средняя скорость стайеров гораздо ниже, чем спринтеров. Ниже показана зависимость средней скорости (V) от длины дистанции (S).

Зависимость средней скорости бега от длины дистанции

Мировые спортивные рекорды и показанная в них средняя скорость

Вид состязаний и дистанция Мужчины Женщины
Время, показанное на дистанции Средняя скорость м/с Время, показанное на дистанции Средняя скорость м/с
Бег        
100 м 9,83 с 10,16 10,49 с 9,53
400 м 43,29 с 9,24 47,60 с 8,40
1500 м 3 мин 29,46 с 7,16 3 мин 52,47 с 6,46
5000 м 12 мин 58,39 с 6,42 14 мин 37,33 с 5,70
10000 м 27 мин 13,81 с 6,12 30 мин 13,75 с 5,51
Марафон (42 км 195 м) 2 ч 6 мин 50 с 5,5 2 ч 21 мин 0,6 с 5,0
Бег на коньках        
500 м 36,45 с 13,72 39,10 с 12,78
1500 м 1 мин 52,06 с 13,39 1 мин 59,30 с 12,57
5000 м 6 мин 43,59 с 12,38 7 мин 14,13 с 11,35
10000 м 13 мин 48,20 с 12,07    
Плавание        
100 м (вольный стиль) 48,74 с 2,05 54,79 с 1,83
200 м (в/с) 1 мин 47,25 с 1,86 1 мин 57,79 с 1,70
400 м (в/с) 3 мин 46,95 с 1,76 4 мин 3,85 с 1,64

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.

Ускорениеэто 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.

Раздел статьи: Биомеханика


Эмбриогенез, границы, камеры сердца

Эмбриогенез, границы, камеры сердца  Располагается сердце между легкими, в средостении...

29 02 2024 1:12:36

Мотивация педагогической деятельности

Мотивация педагогической деятельности  Внешние мотивы могут быть разделены на положительные и отрицательные...

28 02 2024 9:23:37

Функции печени

Функции печени  2...

26 02 2024 22:39:27

Базовые функциональные понятия: «спортивная подготовка» и «спортивная тренировка»

Базовые функциональные понятия: «спортивная подготовка» и «спортивная тренировка»  Система соревнований частично выходит за рамки спортивной подготовки, так как подготовительную функцию выполняют только такие виды соревнований как контрольные, подготовительные, отборочные, подводящие соревнования, к главным соревнованиям (самым ответственным в данном соревновательном периоде) ведется специальная подготовка, и они как - бы выходят за рамки спортивной подготовки...

25 02 2024 0:18:21

Легочная вентиляция |

Легочная вентиляция | > Выдыхаемый воздух состоит из смеси альвеолярного и воздуха вредного пространства, по составу мало отличающегося от атмосферного. ...

24 02 2024 5:50:19

Слух

Слух  Оно обеспечивает бинауральный слух...

23 02 2024 22:56:33

Второй этап – этап предварительной базовой подготовки

Второй этап – этап предварительной базовой подготовки   Разносторонняя подготовка при относительно небольшом объеме специальных упражнений более перспективна для последующего спортивного совершенствования, чем узкоспециализированная тренировка...

22 02 2024 14:57:17

Оценка уровня развития силовых способностей

Оценка уровня развития силовых способностей  При помощи современной аппаратуры можно измерить максимальную силу всех основных мышечных групп в статических и динамических усилиях...

21 02 2024 15:11:42

Современные педагогические технологии |

Современные педагогические технологии | > Термин « Т О» подразумевает классно-урочную организацию обучения, которая до сих пор преобладает в школах мира. Традиционная технология представляет собой авторитарную педагогику требований. Ученик – подчиненный объект обучающих воздействий, он «должен», он еще не полноценная личность. Учитель – командир, судья, он «всегда прав». Цели Т О ориентированы на усвоение З У Н, а не на развитие личности. Методы основаны на сообщении знаний, обучению по образцу, механической памяти, репродуктивном воспроизведении. К традиционным технологиям относятся и лекционно-семинарско-зачетную систему (форму) обучения: сначала учебный материал преподносится классу (группе) лекционным методом, а затем прорабатывается (усваивается, применяется) на семинарских, практических и лабораторных занятиях и результаты усвоения проверяются в форме зачетов.  (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); ...

19 02 2024 8:56:26

Конвенция о правах ребенка (20.11.89)

Конвенция о правах ребенка (20.11.89)  10 лет Комиссия по правам человека разpaбатывали этот проект...

18 02 2024 9:42:23

Управление формированием ориентировочной основой действия (ООД)

Управление формированием ориентировочной основой действия (ООД)  Эффективности процесса обучения двигательным действиям способствует разработка инструкции, передаваемой обучаемым в письменном виде с указанием не только двигательных задач и способов их решения, но и типичных ошибок, способов их предупреждения и исправления...

17 02 2024 10:46:58

Особенности возрастного развития

Особенности возрастного развития  Суставы детей этого возраста очень подвижны, связочный аппарат эластичен, скелет содержит большое количество хрящевой ткани...

16 02 2024 22:29:32

Слух |

Слух | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Сенсорные системы» ...

15 02 2024 2:46:46

Основы спортивной тренировки 2 |

Основы спортивной тренировки 2 | > Физическая подготовка Общая физическая подготовка Специальная физическая подготовка Единство и взаимосвязь общей и специальной физической подготовки Интегральная подготовка ...

14 02 2024 6:45:27

Цель, объект и виды управления

Цель, объект и виды управления  Управление системой, противодействие влияющим на неё факторам дезорганизации осуществляется естественными, самой системе присущими средствами и механизмами...

13 02 2024 21:47:20

Методика построения тренировочных занятий

Методика построения тренировочных занятий  В подготовительной части: разминка, вpaбатывание – выход на необходимую функциональную активность систем и органов спортсмена...

12 02 2024 20:16:55

Содержание образования |

Содержание образования | >• Содержание образования должно быть направлено на формирование гармонично развитой личности (т.е. обеспечить умственное развитие, техническую и трудовую подготовку, физическое, нравственное и эстетическое воспитание).• Содержание образования должно строиться на строго научной основе.• Соответствовать логике и системе данной науки.• Строиться на основе взаимосвязи с другими предметами (межпредметные связи)• Соответствовать возрастным возможностям учащихся.• Отражать связи теории с практикой. Содержание образования отражено в учебных планах, программах, учебниках, учебных пособиях.  (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); ...

10 02 2024 1:31:43

Последовательность овладения двигательным действием

Последовательность овладения двигательным действием  Преподаватель, приступая к обучению своих учеников, должен побудить их к сознательному, осмысленному отношению к предстоящему овладению новыми двигательными действиями...

09 02 2024 23:27:33

Пищеварение в полости рта

Пищеварение в полости рта  После измельчения и перетирания зубами пища подвергается химической обработке благодаря действию гидролитических ферментов слюны...

07 02 2024 2:18:58

Мужская половая система |

Мужская половая система | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Репродуктивные функции» ...

06 02 2024 3:30:24

Пищеварительные ферменты и их действие (таблица)

Пищеварительные ферменты и их действие (таблица)  0 Казеиноген молока казеин Желудочный сок Пепсиноген желудок 2...

05 02 2024 12:30:22

Методика развития гибкости

Методика развития гибкости  Если требуется достижение заметного сдвига в развитии гибкости уже через 3 – 4 месяца, то рекомендуются следующие соотношения в использовании упражнений: примерно 40% - активные; 40% - пассивные и 20% - статические...

04 02 2024 6:46:40

Быстрота

Быстрота  • Время двигательной реакции – латентный (скрытый) период простой( без выбора) и сложной (с выбором) сенсомоторной реакции, реакции на движущийся объект(РДО)• Максимальный темп движенийОценка времени двигательной реакции (ВДР) производится от момента подачи сигнала до ответного действия...

03 02 2024 18:34:48

Выносливость. Общая и специальная выносливость

Выносливость. Общая и специальная выносливость  В сложнокоординационных видах деятельности показателем выносливости является стабильность технически правильного выполнения действия...

01 02 2024 18:35:41

Структура мышечных волокон

Структура мышечных волокон  В структуре мышечной ткани различают два типа мышечных волокон – медленно сокращающиеся (МС) и быстросокращающиеся (БС)...

30 01 2024 11:55:27

Положение о соревнованиях

Положение о соревнованиях  Хорошо организованные и проведенные соревнования позволяют показывать более высокие спортивно – технические результаты, оказывают организующие воздействие на участников и зрителей...

29 01 2024 18:25:32

Гигиена воды

Гигиена воды  Организм человека на 65-70 % состоит из воды...

28 01 2024 6:17:10

Как образовалась связь гормон - клетки органа - мишени

Как образовалась связь гормон - клетки органа - мишени  Например, они могли ускорять или тормозить физико - химические процессы в клетке...

26 01 2024 20:15:47

Методические приёмы воспитания координационных способностей

Методические приёмы воспитания координационных  способностей  Второе направление – хаpaктеризуется введением фактора необычности при выполнении привычных действий, предъявляющего дополнительные требования к координации движений: 1...

25 01 2024 1:56:54

Иммунологическая память

Иммунологическая память  Эти же процессы лежат в основе аллергических заболеваний...

24 01 2024 11:43:58

Нововведения в лыжных гонках на Урале и во всем мире

Нововведения в лыжных гонках на Урале и во всем мире  Тур разделен на четыре этапа, которые проводились в Североуральске (Свердловская область), Югорске (ХМАО-Югра) и Ханты-Мансийске (ХМАО-Югра)...

23 01 2024 18:21:10

Сравнение структуры основных отделов пищеварительного тpaкта человека (таблица)

Сравнение структуры основных отделов пищеварительного тpaкта человека (таблица)   Мышечная пластинка слизистой оболочки Некоторое количество слизистых желез имеется Многочисленные желудочные железы имеется Кишечные и выраженные лимфатические сосуды имеется Трубчатые железы имеется Подслизистая оболочка...

22 01 2024 15:51:52

Система педагогических наук и связь с другими науками |

Система педагогических наук и связь с другими науками | align="right"> Раздел статьи: Введение в педагогику ...

21 01 2024 12:48:45

Физическое воспитание и здоровье

Физическое воспитание и здоровье  Адаптация обеспечивается скоординированной во времени и прострaнcтве деятельностью всего организма...

20 01 2024 9:20:52

Типичные средства и методы углубленного разучивания действия

Типичные средства и методы углубленного разучивания действия  Наряду со стандартно-повторным упражнением вводятся определённые разновидности вариативного упражнения...

19 01 2024 12:26:12

Спортивные звания, разряды. Спортивные судьи. Единая всероссийская спортивная классификация. Права и обязанности спортсменов. Спортивный паспорт

Спортивные звания, разряды. Спортивные судьи. Единая всероссийская спортивная классификация. Права и обязанности спортсменов. Спортивный паспорт  В Российской Федерации устанавливаются следующие спортивные разряды: 1) кандидат в мастера спорта; 2) первый спортивный разряд; 3) второй спортивный разряд; 4) третий спортивный разряд; 5) первый юношеский разряд; 6)второй юношеский разряд; 7) третий юношеский разряд...

18 01 2024 11:57:25

Особенности методики физического воспитания в старшем школьном возрасте

Особенности методики физического воспитания в старшем школьном возрасте  Физические нагрузки они переносят лучше при относительно меньшей частоте пульса и большем повышении кровяного давления...

17 01 2024 5:24:23

Плод |

Плод | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Репродуктивные функции» ...

16 01 2024 10:51:31

Передвижение с опорой на воду

Передвижение с опорой на воду  для движения вперёд вода должна отбрасываться назад...

15 01 2024 11:34:39

ТиМФВ как учебная дисциплина

ТиМФВ как учебная дисциплина  Система знаний по теории и методике физического воспитания включает ряд частных разделов, отражающих её отдельные стороны...

14 01 2024 9:38:15

Факторы развития личности

Факторы развития личности  Наследственность - это то, что передается от родителей детям, наследственность представлена генетической программой, которая развертывается в течение жизни и является природной предпосылкой развития...

13 01 2024 19:36:43

Основные принципы педагогического процесса

Основные принципы педагогического процесса  Принцип целостности, упорядоченности - означает достижение единства и взаимосвязи всех компонентов педагогического процесса...

12 01 2024 17:45:45

Двигательные качества как различные стороны моторики

Двигательные качества как различные стороны моторики  Но как сопоставить возможности одного человека, но проявляемые в разных ситуациях, или возможности разных людей, но проявляемые в одинаковых условиях? Необходима некоторая качественная мера и количественные критерии для сравнения и оценки...

11 01 2024 12:46:13

Еще:
Спорт и здоровье -1 :: Спорт и здоровье -2 :: Спорт и здоровье -3 ::