Центр масс тела. Равновесие. Масса тела > Русский спорт - научная база
Русский спорт - научная база    


Центр масс тела. Равновесие. Масса тела

Центр масс тела. Равновесие. Масса тела

Любое тело можно рассматривать как совокупность материальных точек, в качестве которых можно, например, брать молекулы. Пусть тело состоит из n материальных точек с массами m1, m2, ...mn.

Центром масс тела, состоящего из n материальных точек, называется точка (в геометрическом смысле), радиус-вектор которой определяется формулой:

Здесь R1 – радиус-вектор точки с номером i (i = 1, 2, ... n).

Это определение выглядит непривычно, но на самом деле оно даёт положение того самого центра масс, о котором у нас имеется интуитивное представление. Например, центр масс стержня будет находиться в его середине. Сумма масс всех точек, входящая в знаменатель вышеопределённой формулы, называется массой тела. Массой тела называется сумма масс всех его точек: m = m1 + m2 + ... + mn .

В симметричных однородных телах ЦМ всегда расположен в центре симметрии или лежит на оси симметрии, если у фигуры центра симметрии нет. Центр масс может находиться как внутри тела (диск, квадрат, треугольник), так и вне его (кольцо, рамка, угольник).

Для человека положение ЦМ зависит от принятой позы. Во многих видах спорта важным слагаемым успеха является способность сохранять равновесие. Так, в спортивной гимнастике, акробатике

большое количество элементов включат в себя разные виды равновесия. Важна способность сохранять равновесие в фигурном катании, в беге на коньках, где опора имеет очень малую площадь.

Условиями равновесия покоящегося тела являются одновременное равенство нулю суммы сил и суммы моментов сил, действующих на тело.

Выясним, какое положение должна занимать ось вращения, чтобы закреплённое на ней тело оставалось в равновесии под действием сил тяжести. Для этого разобьём тело на множество маленьких кусочков и нарисуем действующие на них силы тяжести.

Центр тяжести тела

В соответствии с правилом моментов для равновесия необходимо, чтобы сумма моментов всех этих сил относительно оси равнялась нулю.

Можно показать, что для каждого тела существует единственная точка, где сумма моментов сил тяжести относительно любой оси, проходящей через эту точку, равна нулю. Эта точка называется центром тяжести (обычно совпадает с центром масс).

Центром тяжести тела (ЦТ) называется точка, относительно которой сумма моментов сил тяжести, действующей на все частицы тела, равна нулю.

Таким образом, силы тяжести не вызывают вращения тела вокруг центра тяжести. Поэтому все силы тяжести можно было бы заменить единственной силой, которая приложена к этой точке и равна силе тяжести.

Для изучения движений тела спортсмена часто вводится термин общий центр тяжести (ОЦТ). Основные свойства центра тяжести:

• если тело закреплено на оси, проходящей через центр тяжести, то сила тяжести не будет вызывать его вращения;

• центр тяжести является точкой приложения силы тяжести;

• в однородном поле центр тяжести совпадает с центром масс.

Равновесным называется такое положение тела, при котором оно может оставаться в покое сколь угодно долго. При отклонении тела от положения равновесия, силы, действующие на него, изменяются, и равновесие сил нарушается.

Существуют различные виды равновесия (рис. 9). Принято различать три вида равновесия: устойчивое, неустойчивое и безразличное.

• Устойчивое равновесие (рис. 9, а) хаpaктеризуется тем, что тело возвращается в первоначальное положение при его отклонении. В таком случае возникают силы, или моменты сил, стремящаяся возвратить тело в исходное положение. Примером может служить положение тела с верхней опорой (например, вис на перекладине), когда при любых отклонениях тело стремится возвратиться в начальное положение.

• Безразличное равновесие (рис. 9, б) хаpaктеризуется тем, что при изменении положения тела не возникает сил или моментов сил, стремящихся возвратить тело в начальное положение или ещё более удалить тело от него. Это редко наблюдаемый у человека случай. Примером может служить состояние невесомости на космическом корабле.

• Неустойчивое равновесие (рис. 9, в) наблюдается тогда, когда при малых отклонениях тела возникают силы или моменты сил, стремящихся ещё больше отклонить тело от начального положения. Такой случай можно наблюдать, когда человек, стоя на опоре очень малой площади (значительно меньшей площади его двух ног или даже одной ноги), отклоняется в сторону.

Рисунок 9. Равновесие тела: устойчивое (а), безразличное (б), неустойчивое (в)

Наряду с перечисленными видами равновесия тел в биомеханике рассматривают ещё один вид равновесия – ограниченно-устойчивое. Этот вид равновесия отличается тем, что тело может вернуться в начальное положение при отклонении от него до некоторого предела, например, определяемого границей площади опоры. Если же отклонение переходит этот предел, равновесие становится неустойчивым.

Основная задача при обеспечении равновесия тела человека состоит в том, чтобы проекция ОЦМ тела находилась в пределах площади опоры. В зависимости от вида деятельности (сохранение статического положения, ходьба, бег и т. п.) и требований к устойчивости частота и быстрота корригирующих воздействий изменяются, но процессы сохранения равновесия одинаковы.

Распределение массы в теле человека

Масса тела и массы отдельных сегментов очень важны для различных аспектов биомеханики. Во многих видах спорта необходимо знать распределение массы для выработки правильной техники выполнения упражнений. Для анализа движений тела человека используется метод сегментирования: оно условно рассекается на определённые сегменты. Для каждого сегмента определяются его масса и положение центра масс. В табл. 1 определены массы частей тела в относительных единицах.

Таблица 1. Массы частей тела в относительных единицах

Сегмент Относительная масса сегмента
Голова 7%
Туловище 43%
Плечо 3%
Предплечье 2%
Кисть 1%
Бедро 12%
Голень 5%
Стопа 2%

Часто вместо понятия центра масс используют другое понятие – центр тяжести. В однородном поле тяжести центр тяжести всегда совпадает с центром масс. Положение центра тяжести звена указывают как его расстояние от оси проксимального сустава и выражают относительно длины звена, принятой за единицу.

В табл. 2 приведены анатомическое положение центров тяжести различных звеньев тела.

Таблица 2. Центры тяжести частей тела

Часть тела Положение центра тяжести
Бедро 0,44 длины звена
Голень 0,42 длины звена
Плечо 0,47 длины звена
Предплечье 0,42 длины звена
Туловище 0,44 расстояния от поперечной оси плечевых суставов до оси тазобедренных
Голова Расположена в области турецкого седла клиновидной кости (проекция спереди между бровями, сбоку – на 3,0 – 3,5 выше наружного слухового прохода)
Кисть В области головки третьей пястной кости
Стопа На прямой, соединяющей пяточный бугор пяточной кости с концом второго пальца на расстоянии 0,44 от первой точки
Общий центр масс тяжести при вертикальном положении тела Расположен при основной стойке в области малого таза, впереди крестца
Плечо 0,47 длины звена
Предплечье 0,42 длины звена
Туловище 0,44 расстояния от поперечной оси плечевых суставов до оси тазобедренных
Голова Расположена в области турецкого седла клиновидной кости (проекция спереди между бровями, сбоку – на 3,0 – 3,5 выше наружного слухового прохода)
Кисть В области головки третьей пястной кости
Стопа На прямой, соединяющей пяточный бугор пяточной кости с концом второго пальца на расстоянии 0,44 от первой точки
Общий центр масс тяжести при вертикальном положении тела Расположен при основной стойке в области малого таза, впереди крестца

Раздел статьи: Биомеханика


Факторы, влияющие на здоровье человека (по Э. Н. Вайнеру)

Факторы, влияющие на здоровье человека (по Э. Н. Вайнеру)  Основная методологическая установка: не только не навредить, но и укрепить, улучшить, совершенствовать здоровье...

29 02 2024 2:40:37

Понятие «пищеварение»

Понятие «пищеварение»  Павлова За открытие в этой области, обобщение новых уникальных данных по проблеме в труде «Лекции о работе пищеварительных желез» И...

28 02 2024 18:19:21

Средства воспитания

Средства воспитания  );• виды деятельности (игра, труд, общение, общественная работы, учение (познание), физические упражнения и спорт);• предметы, вещи (игрушки, компьютер);• произведения и явления духовной и материальной культуры (искусство – литература, музыка и т...

27 02 2024 1:34:57

Подготовка спортсменов высокого класса

Подготовка спортсменов высокого класса  Отбор кандидатов осуществляется с учётом следующих показателей: На данном этапе отбора необходимо выяснить, сможет ли спортсмен добиться результатов высокого международного класса, успешно выступать в ответственных соревнованиях, легко переносить исключительно напряжённую тренировочную программу и эффективно адаптироваться к применяемым нагрузкам...

25 02 2024 3:47:58

Всасывание продуктов переваривания пищи |

Всасывание продуктов переваривания пищи | > Жиры всасываются большей частью в лимфу в виде жирных кислот и глицерина только в верхней части тонкого кишечника. Жирные кислоты нерастворимы в воде, поэтому их всасывание, а также всасывание холестерина и других липоидов происходит лишь при наличии желчи.(см.рис Переваривание и всасывание липидов) ...

24 02 2024 1:41:23

Основные принципы педагогического процесса |

Основные принципы педагогического процесса | align="right"> Раздел статьи: Педагогика. Дидактика ...

22 02 2024 17:16:44

Надпочечники |

Надпочечники | align="right"> Раздел статьи: Лекции о гормонах ...

21 02 2024 12:49:28

Кровяной допинг

Кровяной допинг  Следует также отметить, что кровяной допинг снимает отрицательное влияние среднегорья и высокогорья на уровень максимального потрeбления кислорода и выносливость спортсменов...

20 02 2024 11:29:25

Содержание воспитание |

Содержание воспитание | align="right"> Раздел статьи: Педагогика. Воспитание ...

19 02 2024 17:53:45

Развитие образования в средние века (V – XVII века) |

Развитие образования в средние века (V – XVII века) | > Мальчики при дворе сюзерена с 7 до 14 лет служили пажами при жене феодала, с 14 до 21 - оруженосцами при феодале, в 21 год – посвящались в рыцари. В основе содержания образования лежали «семь рыцарских добродетелей»: верховая езда, плавание, фехтование, охота, метание копья, шахматы, игра на музыкальном инструменте. Воспитывалось презрение к труду, в том числе умственному. Рыцари также не обязаны были овладевать грамотой. ...

18 02 2024 6:11:13

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...

17 02 2024 18:44:23

Влияние массажа на различные системы организма

Влияние массажа на различные системы организма  Такая мышца не может считаться вполне здоровой...

16 02 2024 11:13:26

Педагогическая деятельность тренера

Педагогическая деятельность тренера  Цели работы тренера:1...

15 02 2024 19:20:59

Формы обучения

Формы обучения  • По месту учебы: школьные (уроки, учебные занятия, работа на пришкольном участке, в лаборатории) и внешкольные (домашняя самостоятельная работа, экскурсии)...

14 02 2024 11:20:52

Введение в педагогику

Введение в педагогику  59) Конвенция о правах ребенка (20...

13 02 2024 12:24:24

Влияние массажа на общий обмен веществ

Влияние массажа на общий обмен веществ  В свою очередь расщепление энергосубстратов возможно только после их предварительного синтеза организмом...

09 02 2024 2:16:11

Структура тренировочных микроциклов в зависимости от типа микроцикла и этапа многолетней подготовки.

Структура тренировочных микроциклов в зависимости от типа микроцикла и этапа многолетней подготовки.    Это объясняется тем, что росту тренированности юных спортсменов в достаточной мере способствуют микроциклы, в которых преимущественно используются занятия со средними и значительными нагрузками...

08 02 2024 8:29:42

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...

07 02 2024 12:23:32

Методы обеспечения наглядности (наглядные методы)

Методы обеспечения наглядности (наглядные методы)  Непосредственный показ (демонстрация) движений преподавателем или одним из занимающихся всегда должен сочетаться с методами использования слова, что позволяет исключить слепое, механическое подражание...

06 02 2024 23:51:26

Методы педагогических исследований

Методы педагогических исследований  Можно говорить о системе методов педагогических исследований...

05 02 2024 1:49:41

Волнообразность и вариативность нагрузок

Волнообразность и вариативность нагрузок  Поэтому динамика тренировочных нагрузок не может иметь вид прямой линии – она приобретает волнообразный хаpaктер как для относительно небольших структурных образований тренировочного процесса (микроциклов), так и для более продолжительных (мезоциклов, периодов)...

04 02 2024 10:37:52

Углеводы

Углеводы  Неусвояемые – балластные, пищевые волокна, играют огромную роль в поддержании нормальной регуляции пищеварения...

03 02 2024 5:30:28

Первый этап – этап начальной подготовки

Первый этап – этап начальной подготовки  Формирование необходимого основного фонда двигательных умений и навыков из отдельных видов спорта, освоение спортивной техники избранного вида спорта...

02 02 2024 19:17:29

Основы электрокардиографии

Основы электрокардиографии  Воздудимость – способность сердца возбуждаться под влиянием импульсов...

01 02 2024 16:27:48

Основы методики совершенствования техники спортсменов высокой квалификации

Основы методики совершенствования техники спортсменов высокой квалификации  Одним из важнейших условий совершенствования рациональной техники является взаимосвязь структуры движений и уровня развития физических качеств...

31 01 2024 2:59:28

Конвенция о правах ребенка (20.11.89)

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

30 01 2024 16:28:29

Органы иммунитета

Органы иммунитета  размножение, развитие и созревание клеток крови в организме животных и человека в результате последовательных изменений...

29 01 2024 17:56:50

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Вес тела

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Вес тела  Вероятно, самой первой силой, существование которой осознал человек, являлась сила притяжения, действующая на тела со стороны Земли...

28 01 2024 9:17:49

Особенности возрастного развития

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

27 01 2024 21:10:58

Теоретические основы массажа

Теоретические основы массажа  Место массажа в лечебной пpaктикеМассаж у древних народов применялся как широко распространенный метод народной медицины...

26 01 2024 3:45:37

Питание

Пища представляет собой смесь животных и растительных продуктов, содержащих белки, жиры углеводы, витамины, минеральные соли и воду...

25 01 2024 14:52:10

Сила действия человека

Сила действия человека  Сила действия человека может быть представлена в виде вектора (→) и определена указанием: 1) направления, 2) величины (скалярной), 3) точки приложения...

24 01 2024 14:36:11

Режимы сокращения и разновидности работы мышц

Режимы сокращения и разновидности работы мышц  Например, в режиме изометрического сокращения работают мышцы человека, который подтянулся на перекладине и удерживает своё тело в этом положении; 3) ауксотоническое или анизотоническое – это режим, при котором мышца развивает напряжение и укорачивается...

23 01 2024 20:15:27

Дыхательные тесты в спорте |

Дыхательные тесты в спорте | align="right"> Раздел статьи: Лекции о дыхании ...

22 01 2024 6:18:51

Всасывание продуктов переваривания пищи

Всасывание продуктов переваривания пищи  Количество всасывающихся веществ не зависит от потребностей организма (за исключением меди и железа), они пропорционально потрeблению пищи...

21 01 2024 20:38:13

Средства физического воспитания в среднем школьном возрасте

Средства физического воспитания в среднем школьном возрасте  • Общеразвивающие упражнения с предметами: мальчики с набивными мячами, гантелями (1 – 3 кг...

20 01 2024 18:40:46

Система педагогических наук и связь с другими науками |

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

19 01 2024 2:56:27

Формы обучения |

Формы обучения | >• По количеству учащихся: массовые, коллективные, групповые, индивидуальные.• По месту учебы: школьные (уроки, учебные занятия, работа на пришкольном участке, в лаборатории) и внешкольные (домашняя самостоятельная работа, экскурсии).• По длительности времени обучения: классический урок (40 – 45 минут), спаренное занятие (90 минут), занятие произвольной продолжительности «без звонков». На различных этапах развития общества находили применение следующие четыре формы обучения. Индивидуальная форма обучения. Это такое обучение, когда учитель обучает каждого ученика отдельно, когда существует непосредственный контакт с учеником; возможность понять ученика, прийти на помощь, исправить ошибки, отметить успехи; учет индивидуального темпа усвоения учебного материала, способностей. Групповая форма обучения. Предполагает работу учащихся в группах по 3 – 6 человек и наиболее целесообразна при проведении практических и лабораторных работ, при отработке навыков. задания. Лекционно – семинарская форма обучения. Данная форма обучения предусматривает более высокий уровень обучения, характерна для вузов. Виды учебных занятий. Лекция – основная форма передачи большого объема систематизированной информации (продолжительностью 80 – 90 минут). Она призвана дать целостное, отчетливое и доказательное представление об изучаемой проблеме. Практическое (семинарское) занятие направлено на углубление и закрепление знаний под руководством преподавателя, на обсуждение результатов самостоятельного изучения учащимися (студентами) темы. Кроме лекций, семинарских и практических занятий существуют и другие, так называемые вспомогательные формы организации учебной работы: экскурсии, конференции, факультативы и курсы по выбору, консультации, тренинги, собеседования, экзамены, зачеты.  (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); Классно – урочная форма обучения.  Это наиболее распространенная форма обучения в школе, возникшая в 17 веке. Ее контуры очертил немецкий педагог И. Штурм, а разработал теоретические основы и воплотил в практику Я. А. Коменский. Это наиболее экономичная система, она обеспечивает доступность, последовательность, прочность обучения, а учитель является руководителей учебно – воспитательного процесса. Она является специфической формой организации учебной работы, состоит в том, что учащиеся одного и того же возраста распределяются по классам, занятия с ними проводятся поурочно, по заранее составленному расписанию, причем все учащиеся класса работают над одним и тем же материалом. Недостатки классно – урочной формы: трудность в учете индивидуальных особенностей учащихся, в организации индивидуальной работы; строгая организационная структура затрудняет связь обучения с реальной жизнью. Классно – урочная система имеет следующие формы: основная форма – урок и традиционные формы – домашняя работа, экскурсии, факультативы, общественно полезный труд, внеклассная работа (кружки, конкурсы, олимпиады, выставки). ...

18 01 2024 3:25:20

Врождённый и приобретённый иммунитет

Врождённый и приобретённый иммунитет  К неспецифическим реакциям врожденного типа относится взаимодействие факторов сыворотки крови с поверхностью чужеродных частиц (микроорганизмов), что облегчает их захват фагоцитами...

17 01 2024 6:46:24

Оплодотворение

Оплодотворение  У человека эякулят вводится во влагалище...

16 01 2024 22:29:18

Структура технической подготовки

Структура технической подготовки  Технические приёмы и действия в современном спорте исключительно многообразны, объём их постоянно обогащается...

15 01 2024 20:39:25

Структура координационных способностей

Структура координационных способностей  Способность к овладению новыми движениями особенно важна в сложнокоординационных видах спорта, спортивных играх и единоборствах, то есть там, где двигательная деятельность хаpaктеризуется особенно большим разнообразием и повышенной координационной сложностью...

14 01 2024 6:21:25

Четвертый этап – этап максимальной реализации индивидуальных возможностей

Четвертый этап – этап максимальной реализации индивидуальных  возможностей  Так мужчинам, специализирующиеся в плавании на дистанции 100, 200 м...

13 01 2024 18:45:17

Исходное определение средств физического воспитания

Исходное определение средств физического воспитания  Оздоровительные силы природы используются по двум направлениям: 1) как сопутствующие факторы, создающие наиболее благоприятные условия, в которых осуществляется процесс физического воспитания; 2) как относительно самостоятельные средства оздоровления и закаливания (солнечные, воздушные ванны и водные процедуры)...

12 01 2024 15:11:22

Светопроведение и преломление (рефракция) света |

Светопроведение и преломление (рефракция) света | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Сенсорные системы» ...

11 01 2024 14:53:21

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