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

Источник:

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


Компонентный состав скоростных качеств

Компонентный состав скоростных качеств  Быстрота зависит от скорости мышечного сокращения, мощности мобилизации химической энергии в мышечном волокне и превращении её в механическую энергию сокращения...

06 10 2022 20:50:38

Роль половых желез в организме |

Роль половых желез в организме | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Репродуктивные функции» (function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: "R-A-335569-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-335569-1", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks"); ...

05 10 2022 6:47:39

Средства физического воспитания детей школьного возраста

Средства физического воспитания детей школьного возраста  Большое разнообразие упражнений, отнесенных к основной гимнастике, позволяет успешно решать образовательные, оздоровительные и воспитательные задачи...

04 10 2022 14:50:36

Современные педагогические технологии

Современные педагогические технологии  Технология обучения – последовательность педагогических процедур, операций и приемов, составляющих в совокупности целостную дидактическую систему, реализация которой в педагогической пpaктике проводит к достижению гарантированных целей обучения и способствует целостному развитию личности обучающего...

03 10 2022 4:33:12

Средства и методы воспитания общей выносливости

Средства и методы воспитания общей выносливости  Эффективность различных упражнений во многом зависит от методических условий их выполнения...

02 10 2022 4:29:42

Половые железы |

Половые железы | align="right"> Раздел статьи: Лекции о гормонах (function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: "R-A-335569-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-335569-1", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks"); ...

01 10 2022 18:45:45

Игровой метод

Игровой метод  Игровой метод в физическом воспитании хаpaктеризуют следующие особенности: • Игровой метод обеспечивает всестороннее, комплексное развитие физических качеств и совершенствование двигательных умений и навыков, так как в процессе игры они проявляются не изолированно, а в тесном взаимодействии...

30 09 2022 18:40:30

Сочетание в микроцикле занятий с различными по величие и направленности нагрузками

Сочетание в микроцикле занятий с различными по величие и направленности нагрузками  Восстановительные процессы у спортсменов высокой квалификации после больших нагрузок обычно завершаются через 2 – 3 суток (48 – 72 часа)...

29 09 2022 3:22:10

Пищеварение в 12-перстной кишке

Пищеварение в 12-перстной кишке  Поэтому пища здесь не задерживается и, основные процессы пищеварения происходят в нижележащих отделах кишечника...

28 09 2022 4:27:10

Пoлoвые железы

Пoлoвые железы  Их выработка и активность регулируется гонадотропными гормонами гипофиза...

27 09 2022 19:27:11

Выводы

Выводы  Магнус утверждал, что регулярные соревнования в лыжных гонках проводили лапландцы – жители Скандинавии и запада Кольского полуострова...

26 09 2022 7:35:23

Идеи воспитания и образование в русской педагогике |

Идеи воспитания и образование в русской педагогике | align="right"> Раздел статьи: Введение в педагогику (function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: "R-A-335569-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-335569-1", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks"); ...

25 09 2022 1:39:13

Стратегия развития образования на современном этапе |

Стратегия развития образования на современном этапе | >1. Интернационализация образования, которая включает компьютеризацию, использование глобальных компьютерных сетей, гуманизация и гуманитаризация образования (например, интернет, дистантное обучение).2. Фундаментализация образования, т.е. получаемые знания должны быть фундаментом (базой) для любого вида деятельности; это развитие способности к структурированию материала, умению выделять главное, основные идеи.3. Непрерывность образования означает то, что образование должно быть элементом повседневной жизни. Цель непрерывности образования – развитие личности на протяжении всей жизни (например, дополнительное образование для детей, взрослых). ...

24 09 2022 15:38:20

Теории разнообразия антител

Теории разнообразия антител  В рамках этих взглядов набор генов , необходимый для обеспечения синтеза антител самой разнообразной специфичности, не возникает вновь за счёт мутационных изменений в онтогенезе, а имеется в готовом виде и передаётся из поколения в поколение...

23 09 2022 1:53:49

Мотивация педагогической деятельности

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

22 09 2022 1:11:18

Понятие о дидактике и сущность процесса обучения |

Понятие о дидактике и сущность процесса обучения | >• Процесс обучения носит двухсторонний характер и является совместной деятельностью педагогов и учащихся, должна существовать обратная связь.• Процесс обучения осуществляется под руководством педагога.• Процесс обучения носит целенаправленный, планомерный и организованный характер.• Процесс обучения строится в соответствии с закономерностями возрастного развития учащихся.• Процесс обучения является целостной системой.• Процесс обучения носит воспитывающий и обучающий характер. Сущность обучения – приобретение З У Н.  (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); ...

19 09 2022 12:10:13

Типичные средства и методы

Типичные средства и методы  Из числа методов речевого воздействия, преподаватель применяет объяснительный рассказ и инструктирование, для того, чтобы раскрыть смысл разучиваемого действия, выделить ООТ, которые должны войти в его ориентировочную основу...

18 09 2022 17:22:38

Основное содержание комплексного контроля

Основное содержание комплексного контроля  Комплексный контроль в большинстве случаев реализуется в ходе тестирования или процедуры измерения результатов в тестах...

17 09 2022 15:11:15

План-конспект урока

План-конспект урока    При разработке содержания урока по физической культуре необходимо: • Определить средства и методы решения каждой из задач урока...

16 09 2022 17:57:43

Теория и методика избранного вида спорта 2

Теория и методика избранного вида спорта 2  Теория и методика избранного вида спорта 2 | ...

15 09 2022 3:49:19

Педагогическая деятельность тренера

Педагогическая деятельность тренера  Цели работы тренера:1...

14 09 2022 6:15:29

Выносливость. Утомление и его биомеханические проявления

Выносливость. Утомление и его биомеханические проявления  Специалисты выделяют следующие виды утомления: • локальное (например, усталостные явления в биомеханическом звене: кисти, стопе и т...

13 09 2022 5:56:18

План конспект эстафеты с баскетбольным мячом

План конспект эстафеты с баскетбольным мячом  - воспитание интереса к физическим упражнениям и подвижным играм...

12 09 2022 11:49:38

Кинематические хаpaктеристики движений

Кинематические хаpaктеристики движений  Прострaнcтвенно техника физических упражнений хаpaктеризуется рациональным взаиморасположением звеньев двигательного аппарата человека, обеспечивающим: целесообразное исходное положение перед началом движений, оперативную позу в процессе его выполнения и соблюдение оптимальной траектории движений...

11 09 2022 2:16:42

Правила соревнований

Правила соревнований  Правила соревнований определяют состав судейской коллегии и должностные обязанности ее члeнов во время проведения соревнований...

10 09 2022 5:49:54

Пищеварение в тонком кишечнике

Пищеварение в тонком кишечнике  В желудке всасывается вода и алкоголь, небольшое количество солей и продуктов расщепления углеводов...

09 09 2022 1:21:16

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({}); ...

08 09 2022 8:21:16

Текущее управление

Текущее управление  Реализация возможностей текущего управления осуществляется двумя путями...

07 09 2022 11:58:42

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 09 2022 23:29:18

Надпочечники

Надпочечники  Кора состоит из 3-х слоев:Клубочковая (наружная) зона, секретирующая гормоны минералокортикоиды ( альдостерон);Пучковая (средняя) зона, секретирующая глюкокортикоиды (кортизол, гидрокортизол);Сетчатая (внутренняя) зона, секретирующая небольшое количество пoлoвых гормонов (андрогенов, эстрогенов)...

05 09 2022 12:28:45

Педагогическая культура личности. Культура речи педагога

Педагогическая культура личности. Культура речи педагога  В качестве носителей культуры выступают люди...

04 09 2022 17:16:24

Структура тактической подготовленности

Структура тактической подготовленности   От других тренировочных упражнений их отличает: 1) установка при выполнении данных упражнений ориентирована на решение тактических задач; 2) в упражнениях пpaктически моделируется отдельные тактические приёмы и ситуации соревновательной борьбы; 3) в некоторых случаях моделируются и внешние условия соревнований; 2) видами спортивной тактики (наступательной, оборонительной, контратакующей); 3) формами спортивной тактики (индивидуальной, групповой, комaндной)...

03 09 2022 6:38:53

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. ...

02 09 2022 0:16:49

Пятый этап – этап сохранения высших спортивных достижений

Пятый этап – этап сохранения высших спортивных достижений  Во-вторых, неизбежное уменьшение функционального потенциала организма и его адаптационных возможностей, обусловленное как естественными возрастными изменениями организмов и систем, так и исключительно высоким уровнем нагрузок на предыдущем этапе многолетней подготовки, часто не позволяет, не только увеличить нагрузки, но и удержать их на достигнутом уровне...

01 09 2022 12:57:32

Педагогические средства восстановления

Педагогические средства восстановления  Здесь следует отметить подбор, вариативность и особенности сочетания средств и методов в процессе построения программ тренировочных занятий, разнообразие и особенности сочетание при построении микроциклов, применение восстановительных микроциклов при планировании мезоциклов и др...

31 08 2022 18:16:13

Правила и формы записи упражнений

Правила и формы записи упражнений  • Название движения (наклон, поворот, мах, выпад, присед и т...

30 08 2022 23:59:34

Центр масс тела. Равновесие. Масса тела

Центр масс тела. Равновесие. Масса тела   Центр масс тела. Равновесие. Масса тела | ...

28 08 2022 22:56:23

Средства обучения |

Средства обучения | > Простые:• словесные, учебники, учебные пособия, дидактический и раздаточный материал;• простые визуальные средства: предметы, чучела, образцы минералов, части машин, модели;• графические средства: картины, схемы, карты. Сложные:• механические визуальные приборы: диаскоп, микроскоп, кодоскоп;• аудиальные средства: проигрыватель, магнитофон, радио;• аудиовизуальные средства: звуковой фильм, Т В, видео;• средства автоматизирующие процесс обучения: лингвистические кабинеты, компьютерные классы, телекоммуникационные сети;• реальные объекты: производство, сооружения. ...

27 08 2022 17:56:33

Легочная вентиляция |

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

24 08 2022 11:12:35

Тактическая подготовка в разных структурных образованиях тренировочного процесса

Тактическая подготовка в разных структурных образованиях  тренировочного процесса  На первом и втором этапах многолетней подготовки (13 – 16 лет) тактическое совершенствование является второстепенной задачей, так как решаются лишь наиболее общие вопросы тактической подготовки, относящиеся к теоретической и пpaктической части совершенствования...

23 08 2022 23:34:25

Биомеханика ходьбы и бега. Разделение на фазы

Биомеханика ходьбы и бега. Разделение на фазы  Если внутри выделенных фаз рассмотреть более подробно хаpaктер двигательных действий, то каждую из фаз можно разделить следующим образом: • в фазе опоры есть подфаза амортизации и подфаза активного отталкивания ногой; • в фазе переноса маховой ноги выделяются подфазы маха назад и маха вперёд...

22 08 2022 7:46:28

Содержание и форма физического упражнения

Содержание и форма физического упражнения  Выполнение упражнения означает переход на тот или иной уровень его функциональной активности...

20 08 2022 14:48:17

Динамика вращательного движения материальной точки и твёрдого тела

Динамика вращательного движения материальной точки и  твёрдого тела  Центростремительной силой называется проекция равнодействующей силы на тот радиус окружности, на котором в данный момент находится тело...

19 08 2022 12:38:47

Половой цикл |

Половой цикл | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Репродуктивные функции» (function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: "R-A-335569-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-335569-1", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks"); ...

18 08 2022 6:59:30

Еще:
Спорт -1 :: Спорт -2 :: Спорт -3 ::