Техника спортивных упражнений
Источник:
«Спортивная энциклопедия систем жизнеобеспечения».
Редактор: Жуков А.Д. Изд.: Юнеско, 2011 год.
Содержание
Техника спортивных упражнений как объект изучения
Понятие «техника спортивных упражнений»
В широком смысле техника спортивных упражнений - способ решения двигательной задачи, независимо от результата. В специальном значении это совокупность целенаправленных управляющих действий, избранных для решения двигательной задачи и вызывающих упорядоченное программное движение тела спортсмена (его звеньев) или стабилизацию необходимой позы-положения в пространстве-времени. Вопрос о том, какой именно из принципиально возможных способов решения двигательной задачи используется в каждом конкретном случае, и есть вопрос о технике данного упражнения. Техника спортивных упражнений - одно из ключевых понятий в теории и методике спорта, определяющее основной предмет технической подготовки спортсмена. Она должна рассматриваться в различных аспектах. Энергетический аспект связан с выбором способов исполнения упражнения, позволяющих целесообразно строить энергетически оптимальные действия-движения (максимально мощные при условии сохранения эффективной управляемости действиями или экономизированные). Координационный аспект затрагивает вопрос о структурной сложности, управляемости движения и, как следствие, его доступности при освоении и исполнении. Эстетический аспект апеллирует к красоте движения, независимо от его мощности, точности и др. Рациональный аспект заставляет взвешивать возможность получения наилучшего результата при оптимальном соотношении энергетики движения, его структурной сложности и управляемости, внешней эффектности и т.д. Существенны также морфологический аспект (видоизменение техники в зависимости от пола и масс-геометрических данных, конституции исполнителя), вариативно-приспособительный аспект, связанный с реакций на изменения двигательных, психомоторных и др. возможностей исполнителя. Построение техники спортивных упражнений в соответствии с разными ее аспектами связано с преодолением определенных противоречий. Так, требования к эстетизму движения часто противоречат рациональным биомеханическим решениям. Ценность «эталонной» техники чемпионов также относительна и всегда должна соотноситься с реальными данными конкретного спортсмена. В исторической ретроспективе «эталонная» техника спортивных упражнений также чрезвычайно изменчива.
Элементы техники типовых двигательных действий
Существует относительно небольшое число базовых форм спортивных упражнений, технических приемов, двигательных действий с характерными для каждой из них принципиальной физической основой, выявление которой - ключевой момент анализа техники упражнений на предмет их освоения. Прежде всего это определение механизма энергообеспечения или преобразования ранее полученной энергии как средства реализации программы движения.
Отталкивания и приземления
Двигательные действия этого типа аналогичны по физической природе, так как в их основе лежит высокомощное кратковременное (порядка 0,10—0,12 с) взаимодействие тела спортсмена с опорой, позволяющее одномоментно получать или гасить кинетическую энергию.
Отталкивание, взятое в его динамическом ядре, строится как двухфазное действие. Первая фаза в энергетическом смысле - решающая: включая в активную, форсированную работу мышечный аппарат, спортсмен расталкивает массы тела в противоположные стороны. При этом сила, действующая на опорные звенья, уравновешивается опорной реакцией, а периферические звенья получают движение в сторону от опоры. Вторая фаза отталкивания - результирующая. Технически ее действия выглядят как достаточно резкое «торможение» свободных, быстрых звеньев, в результате чего потерянная ими энергия, в силу реактивного взаимодействия, передается смежным, в том числе приопорным, звеньям. Следствием этого является падение давления на опору вплоть до полной потери контакта с нею, если все действия были достаточно мощными. В зависимости от рабочего положения на опоре (опора ногами, кистями рук, в некоторых случаях - тазом и др.) роль опорных и «маховых» элементов системы принимают разные звенья тела, но физическое существо действия остается единым для всех случаев, что важно для процесса обучения. Техническая картина отталкивания существенно усложняется наличием разнообразных действий, «обслуживающих» динамическое ядро отталкивания, например - предшествующих ему подготовительных действий и др. Технически усложненной формой является упругое отталкивание, характерное для работы на многих спортивных снарядах и опорах. В зависимости от программы движения, отталкивание широко используется для выполнения самых разнообразных спортивных упражнений, технических приемов с чисто переместительным или сложным пространственным движением (бег, прыжки, сальто и др.). Принципиальным аналогом действий отталкивания являются действия притягивания, которые отличаются от первых тем, что вызывают сближение с опорой, а не удаление от нее.
Приземление, как и отталкивание, представляет собой импульсное взаимодействие с опорой, в процессе которого кинетическая энергия тела спортсмена, выполнявшего, например, прыжок, либо одномоментно гасится, а движение резко останавливается или замедляется, либо переходит в потенциальную энергию упругой деформации. В зависимости от конкретной задачи приземления, его техника строится на основе двух основных моделей. Демпфирующая («пластическая») модель предполагает полное рассеяние кинетической энергии тела за время от прихода на опору до приостановки движения. В типовом случае с приземлением на ноги это достигается точно скоординированным подрасслаблением мышечного аппарата по мере остаточного движения к опоре с увеличения «подседания». Рекуперирующая («пружинная») модель используется для выполнения упругих действий на опоре, позволяющих использовать приземление как подготовительное действие к выполнению немедленного упругого отталкивания. В этом случае подседание выполняется с полным сохранением упругих свойств системы, требующим поддержания должного уровня напряжения всего мышечного аппарата, в особенности его приопорных звеньев.
Безопорные движения
В спорте безопорные движения всегда представляют собой следствие энергообеспечивающих действий на опоре. В простейшем виде это безопорные фазы бега, легкоатлетических прыжков, в более сложных - выраженные полетные движения в технико-эстетических видах спорта (гимнастика, батут, прыжки в воду, акробатика во фристайле и т. п.). В последнем случае именно безопорные действия-движения спортсмена являются целевой частью программы упражнения и составляют основную проблему в обучении.
Кинематика безопорных движений описывается рядом физических терминов, главные из которых - переместительное движение, начальная и траекторная скорости перемещения о. ц.т. тела; направление, угловые пути и скорость вращения вокруг осей, проходящих через общий центр тяжести(о.ц.т.); сами центральные оси вращения (фронтальная, сагиттальная, продольная), скорости и характер изменения суставных углов (позы в полете), траекторные данные показательных точек в системе тела и, в особенности, его о. ц.т. (форма траектории, фазовые параметры высоты и дальности смещения о. ц.т., показатели времени движения). Данные характеристики и их параметры - основа для оценки качества исполнения упражнения как в процессе обучения, так и на соревнованиях.
Динамика безопорных движений спортсмена описывается системой масс-геометрических и собственно силовых терминов. Основной характеристикой первого типа является момент инерции тела, изменяющийся вместе с изменением позы тела в полете, являющимся важным механизмом управления скоростью вращения в полете. К характеристикам второго типа относятся внешние и внутренние силы, действующие в системе тела спортсмена. К внешним силам, действующим на тело спортсмена, движущееся в безопорном положении, относятся, прежде всего, сила тяготения, а при особенно быстрых перемещениях (прыжки на лыжах, парашютная акробатика и др.) - сопротивление среды. Система внутренних сил определяется работой мышечного аппарата, посредством которой спортсмен управляет позой в полете, и связанными с ней реактивными взаимодействиями в кинематической цепи. Действие гравитации в безопорных положениях специфично. Под действием силы тяготения тело перемещается с ускорением свободного падения g (замедленно вверх и ускоренно вниз) и находится в состоянии невесомости, которая «обезвешивает» тело и его звенья, но при этом существенно усложняет координацию движений в полете. При достаточно быстрых вращениях (сложные сальто и пр.) может ощутимо действовать фактор, связанный с действием центральных сил. Так, центробежная сила инерции, стремится раскрыть сгруппированное тело, а кориоли-сова сила инерции действует как фактор, обусловливающий ускоренное или замедленное вращение тела вокруг центральной оси тела в соответствии с законом сохранения момента количества движения. Все основные эффекты вращательного движения в полете так или иначе связаны с действием закона сохранения момента количества движения (кинетического момента). Кроме управления скоростью вращения тела посредством изменения момента инерции тела относительно заданной оси вращения, это исполнение т.н. «поворотов» вокруг продольной оси тела. Последние могут задаваться на основе трех физически независимых механизмов как с действиями «от опоры», так и в безопорном положении. Понимание закономерностей выполнения таких движений имеет важное значение для обучения им.
Вращения на опоре
Вращения на опоре — прерогатива спортивных движений гимнастического типа. С динамической точки зрения целесообразно их разделение на вращения вокруг горизонтальных и вертикальных осей.
Вращения вокруг горизонтальных осей наиболее характерны. К ним относятся гимнастические упражнения, выполняемые «маховым» движением в передне-задней плоскости на перекладине, брусьях разной высоты, мужских («параллельных») брусьях и кольцах. Кинематика данных упражнений определяется движением тела спортсмена вокруг формально фиксированной, обычно фронтальной, оси(Фиксация опоры в данном случае относительна, так как гриф перекладины или жерди брусьев упруго деформируются при движении тела гимнаста в силовом поле, а опора на кольцах по определению подвижна в передне-задней плоскости.), в процессе которого показательные точки тела гимнаста и его о.ц.т. перемещаются по криволинейным траекториям, приближающимся по форме к окружности или ее сегментам. При исполнении «размахиваний» тело спортсмена и его звенья совершают возвратно-колебательные движения, а при «оборотах» - перемещение по замкнутой окружной траектории. Динамика данных вращений формируется по преимуществу действием сил тяжести, опорной реакции, центробежной и кориолисовой сил инерции. Одним из основных механизмов, позволяющих управлять энергетикой таких движений, является упорядоченное изменение плеча силы тяжести при спадах и подъемах тела гимнаста. Для сохранения или наращивания амплитуды и (или) скорости движения тела здесь используется механизм параметрического резонанса, физический смысл которого - в выполнении энергообеспечивающих действий в соответствии с периодизацией собственных колебаний тела. Технически это требует увеличения (посредством «оттяжки») плеча силы (как следствие - момента силы) тяжести, действующего на тело гимнаста при спаде, и его уменьшения при подъеме. Для оперативного ограничения интенсивности махового движения используются действия, противоположные по характеру. На скорость вращения вокруг оси снаряда влияют также эффекты, обусловленные кориолисовой силой инерции, в соответствии с которой скорость движения тела меняется в зависимости от перемещения масс тела по радиусу вращения. Нагрузки, которые испытывает тело спортсмена при вращении вокруг опоры, зависят от суммарного действия на него силы тяжести и центробежной силы инерции и могут достигать величин порядка 5-6 g.
Вращения вокруг вертикальных осей ограничены в спорте относительно небольшим кругом упражнений, основная часть которых также относится к сфере технико-эстетических видов спорта. Это вращения вокруг продольной оси тела в фигурном катании на коньках, сходные повороты на ногах, ноге в художественной и спортивной гимнастике, а также соответствующие балетные «па» («фуэте» и т.п.). Биомеханика данных упражнений практически целиком аналогична биомеханическим основам вращающих отталкиваний и безопорных вращений, включая так называемые «повороты».
Метания и удары
Эти двигательные действия во многом сходны своей биомеханикой.
Метания характерны установкой, прежде всего, на мощность броскового действия. Принципиальная структура метательных движений может быть приведена к единой схеме со следующими типовыми элементами: начальный разгон, выполняемый всем телом вместе со снарядом, далее - генерация и волнообразная передача механического импульса с нижних звеньев биокинематической цепи на ее вышележащие звенья с одновременной подготовкой финальной стадии упражнения путем последовательного натяжения мышц, готовящихся к исполнению броска, и финальное усилие с решающим разгоном и выпуском снаряда. Действия финальной стадии носят выраженный баллистический характер - как в отношении непосредственно физической сущности движения освобожденного снаряда, так и в плане работы мышечного аппарата. С физической точки зрения, эффективность действий финальной стадии броска прямо зависит от произведения двух составляющих -величины силы, приложенной к снаряду, и длины пути, на котором эта сила к снаряду прикладывается, т.е. работы силы. Приведенная структурная схема движений инвариантна и в равной степени относится к метаниям с поступательным и вращательным разгоном.
Под «ударом» понимается кратковременное, измеряемое долями секунды, силовое взаимодействие, резко изменяющее состояние движения физического тела. В спортивной практике ударные действия используются в манипуляциях с мячом (футбол, волейбол, регби, теннис, гольф и др.), шайбой, а также при непосредственном контакте с соперником (бокс, кикбоксинг, некоторые игровые действия). В механике выделяются три условных вида ударных взаимодействий, различающихся особенностями преобразования энергии. Полностью неупругий удар представляет собой столкновение, при котором кинетическая энергия тел расходуется на их деформацию и переходит в тепло. Так, останавливающий прием мяча (ловля руками, взятие на грудь, мягкий прием ногой)технически выполняется так, чтобы принимающее звено тела спортсмена демпфировало движение мяча, «гася» его скорость до полной остановки за счет уступающих действий. Биомеханически аналогичны этому приземления в остановку в гимнастике, акробатике. На тех же технических принципах строятся отходы, отклоны боксера, дающие возможность снизить мощность пропущенного удара. Полностью упругий удар - антитеза предыдущего. В этом случае взаимодействующие тела, обладая упругими свойствами, во время столкновения также деформируются, но при этом кинетическая энергия системы не рассеивается, а - по мере упругого сжатия тел - переходит в потенциальную энергию упругой деформации, чтобы затем возвратиться в форме силового взаимодействия и механического движения. Полностью упругий и неупругий удар - физическая идеализация, и в чистом виде не встречаются. Более реален не полностью упругий удар — промежуточный случай между первыми двумя. Сила удара - наиболее важная его характеристика. Ударные силы часто настолько велики, что на порядки превышают любые другие силы, могущие возникать при движении физических тел. Сила удара, действующая на тело, определяется произведением массы тела, двигавшегося перед соударением, и ускорения (здесь — отрицательного), полученного этим телом при столкновении с препятствием; чем больше масса, двигавшаяся до удара, чем быстрее это движение; чем резче, короче его торможение при столкновении, тем выше отрицательное ускорение и, как следствие - сильнее удар. Из других характеристик ударных действий, имеющих значение для обучения спортивным движениям, важны направление и, как следствие, точность удара.
Циклические локомоции
Циклические локомоции различаются в зависимости от свойств внешней среды и способов взаимодействия с нею. Это: шагательные локомоции с простым отталкиванием от опоры (ходьба, бег), шагательные локомоции с отталкиванием и скольжением/качением (бег на лыжах, коньках, роликах), гребковые локомоции при взаимодействии с водной средой (плавание, гребля) и локомоции с механическими преобразователями движения (велосипед, гребля). Физическая первопричина любой локомоции - мышечные усилия, развиваемые спортсменом при взаимодействии с внешними телами (здесь - с «землей» или водой). Принципиальным условием при этом является наличие необходимой и достаточной опорной реакции, которая должна обеспечивать нужное перемещение тела спортсмена (или системы «спортсмен-снаряд»), несмотря на наличие диссипативных сил и фаз движения, в которых опорная реакция не содействует, а препятствует перемещению. Основным механизмом локомоции являются действия типа отталкивания. Координационно локомоции распадаются на две основные группы, одну из которых составляют виды передвижений с попеременно-асимметричными рабочими действиями (шагательные локомоции, плавание кролем, гребля на каноэ), другую - локомоции с одновременными симметричными движениями (бесшажный лыжный ход, академическая гребля, плавание брассом и дельфином). Поскольку отталкивание является решающим механизмом локомоции, в системе должно, как правило, эффективно функционировать и маховое звено, без которого полноценное выполнение этого действия невозможно. Шагательные локомоции - типичный образец динамического равновесия, при котором устойчивость рабочего положения обеспечивается благодаря инерционному движению.
Спортивная ходьба характеризуется наличием обязательной постоянной опоры о землю одной или обеими ногами одновременно. Соответственно, в шаговом цикле ходьбы выделяются одно- и двухопорные положения. Одноопорное положение - решающее. В цикле т.н. «двойного шага» принято выделять фазы «заднего» и «переднего» шагов. Их совокупность представляет собой вынос свободной ноги вперед, выполняемый сгибанием бедра. Это так называемый маховый шаг, не только готовящий свободную ногу к очередному отталкиванию, но и берущий на себя роль движения, динамически обслуживающего отталкивание, выполняемое опорной ногой. Динамически определяющим компонентом шагательного движения являются действия опорной ногой при ее движении назад на опоре, выполняемые с разгибанием бедра, т.е. - опорный шаг. Двухопорное положение в спортивной ходьбе крайне непродолжительно (0,02-0,03 с) и в технике ходьбы не играет существенной роли. Координация движений при любой ходьбе носит сложный перекрестный характер, заложенный в филогенезе и развиваемый в онтогенезе. Она охватывает одновременные взаимосвязанные действия практически всем двигательным аппаратом, включая тазовый, плечевой пояс и руки. Маховая работа плечевым поясом и руками с вращением масс этих звеньев (прежде всего, вокруг вертикальной оси) играет важную энергетическую роль. Без достаточно мощной работы верхних отделов всей к.ц. энергичная ходьба в принципе невозможна. Движение о. ц.т. тела скорохода суммирует перемещение всех масс тела спортсмена. В целом оно стремится к прямолинейной горизонтальной траектории, но обычно совершает колебательные движения во всех трех основных плоскостях движения, преимущественно - в сагиттальной.
Бег - локомоция, сопровождающаяся чередованием одноопорных и безопорных положений. Одноопорное положение в беге, как и при ходьбе, решающее. Маховые движения ногой здесь подчиняются тем же закономерностям, что и при ходьбе, хотя темп движения выше, и маховая нога быстрее проносится вперед для постановки на опору. Безопорное положение при беге несколько превышает по длительности одноопорное положение.
По кинематическим признакам выделяют две фазы относительного движения ног в полете -их разведение и сведение с разнонаправленным движением ног. При этом стопы каждой ноги описывают в пространстве траектории, получившие наименование задней и передней «петель», характеризующих индивидуальную технику спортсмена. Координация движений при беге строится по той же принципиальной схеме, что и при ходьбе. Траектория о.ц.т. тела бегуна носит слабо выраженный волнообразный характер с колебаниями преимущественно в сагиттальной плоскости.
Бег на лыжах представляет собой чередование отталкиваний ногой в фазе стояния лыжи и инерционного продвижения в фазах скольжения по снегу. В классическом стиле лыжного бега это становится возможным благодаря количественным различиям между статической и динамической силами трения. Чем больше первая и чем меньше вторая, тем выше эффективность лыжного хода. Эта разница зависит от целого ряда факторов: техники движения, качества лыжни, состояния снега, погоды, внешней температуры, в особенности - смазки. Статическая сила трения возникает в момент активной остановки лыжи, и далее - в фазе ее стояния на снегу. При прочих равных условиях она зависит от нормального давления на опору, обусловленного весом тела лыжника, от силы и угла отталкивания (в пределах которого лыжа «не срывается» в скольжение) и, в конечном итоге а от техники лыжного хода. При верно подобранной смазке коэффициент статического трения равен величине порядка 0,25- 0,45. Динамическая сила трения действует на лыжу при ее скольжении и препятствует продвижению вперед, т.е. представляет собой фактор, противоположный по смыслу статической силе трения. Считается, что хороший коэффициент динамического трения (скольжения) колеблется в пределах 0,045“ 0,055, что во много раз меньше, чем при статическом трении. При больших величинах динамического трения (неправильная смазка, талый снег и проч.) сопротивление ходу резко возрастает. В рамках «классического» стиля отталкивание на лыжах полностью подчиняется принципиальным закономерностям механизма отталкивания и строится как традиционное движение с предварительным подседанием и последующим выталкиванием опоры назад за счет выпрямления опорной ноги. Отталкивание рукой с палкой технически достаточно комфортно, его эффективность не обусловлена силами трения и, начиная от момента постановки палки на снег, вплоть до окончания контакта с опорой, может, при правильной технике, содействовать продвижению вперед. Скольжение при беге на лыжах включает в себя несколько фаз, связанных как с отталкиванием от снежного покрова, так и с чисто инерционным продвижением после толчка.
Бег на коньках обеспечивается контактом острого ребра конька, врезающегося в лед.
В свою очередь, динамическое трение здесь особенно мало, поэтому конькобежец может перемещаться со значительными скоростями, заставляющими учитывать даже аэродинамический фактор. Отталкивание при беге на коньках осуществляется достаточно длительным нажимом коньков на лед при одновременном их проскальзывании. В начале каждого цикла отталкивания бегун смыкает ноги, а затем отводящим усилием, не теряя жесткого контакта с опорой, раздвигает их по расходящимся траекториям. Одновременная работа обеими ногами создает для каждой из них необходимую обоюдную опору, позволяющую конькобежцу развивать значительное расталкивающее усилие, прилагаемое к каждому из коньков. Лезвие конька, наклоненное внутрь, нажимает на лед, получая опорную реакцию, горизонтальная составляющая которой, в свою очередь, имеет составляющую, направленную вперед («коньковый ход» широко применяется также в лыжном спорте в качестве принципиально иного стиля передвижения). При стартовом разбеге конькобежцы используют специфическую технику отталкивания - носками коньков, без проскальзывания и, в принципе, аналогичную отталкиванию при обычном легкоатлетическом беге. Движение по дистанции конькобежец осуществляет в характерной стойке с наклоном туловища вперед до горизонтального положения, что позволяет существенно уменьшить лобовое сопротивление встречному потоку воздуха. При этом руки бегуна, как правило, выключаются из маховой работы и остаются заложенными за спину, так как их использование требует иной, более выпрямленной посадки, что на длинных дистанциях оказывается энергетически невыгодным. Исключением из этого правила являются стартовый разгон, иногда (чаще - в спринте) - финишный спурт, а также - фазы прохождения виражей. В последнем случае используется маховая работа только одной рукой, разноименной направлению поворота. Одновременно меняется и техника бегового шага, при которой спортсмен переносит ногу, разноименную повороту, через другую ногу, благодаря чему становится возможным отталкивание обеими ногами кнаружи по радиусу поворота.
Плавание также носит циклический характер и строится на гребковых действиях типа притягивания-отталкивания и ряде действий, решающих задачи повышения эффективности как самого гребка, так и возникающего благодаря ему инерционного движения. В сравнении с наземными локомоциями, передвижение в воде радикально меняет характер взаимодействия спортсмена со средой. Плотность воды слишком мала, чтобы обеспечить «жесткую» опору, но одновременно оказывает существенное сопротивление при свободном, инерционном движении тела пловца. Поэтому действия спортсмена строятся так, чтобы сопротивление водной среды, действующее на тело пловца и его звенья как на движитель, было бы как можно более значительным в сравнении с лобовым сопротивлением, действующим на тело как при самом гребке, так и, в особенности, во время последующего инерционного «наплыва». Поскольку сопротивление жидких сред пропорционально квадрату скорости относительного движения, а скорость гребковых движений примерно втрое выше, чем скорость получаемого благодаря им перемещения всего тела, сопротивление воды гребку всегда значительно больше, чем движению в воде тела пловца в целом. Таким образом, сила тяги при гребке всегда превышает силу торможения, вызванную лобовым сопротивлением, что и требуется для осуществления локомоции. Перемещающие действия в плавании, как и опорный шаг при ходьбе или беге, это род притягивания-отталкивания, которое, однако, выполняется не от неподвижной жесткой опоры (т. е. от бесконечно большой массы), а от подвижной жидкой среды, при этом, чем большая масса воды отталкивается в направлении, противоположном движению тела пловца, и чем выше полученная ею при этом средняя скорость (т.е. чем большее количество механического движения сообщается воде), тем быстрее продвижение тела пловца, получившего численно такое же, что и вода, количество движения, но направленное в противоположную сторону - вперед. Все перемещающие действия, являющиеся непосредственной причиной продвижения пловца по дистанции, можно разделить на два характерных типа: тягово-толчковые и волнообразные. Тягово-толчковые действия, или собственно гребки, используются во всех стилях плавания, хотя наиболее полно представлены в брассе в форме движений как руками, так и ногами. Эффективность гребка зависит от целого ряда факторов: чем больше сила, прилагаемая к воде при движении гребущих звеньев, чем больше путь, на котором действует эта сила, и чем меньше время, затраченное на выполнение гребка, тем выше эффективность последнего. Волнообразные действия гораздо сложнее по координации, чем тягово-толчковые, но и существенно эффективнее как фактор перемещения пловца на воде. Это движения ногами при кроле на груди и спине, а также движения всем телом при плавании стилем «дельфин». В биомеханическом (физическом, гидродинамическом) плане они отличаются от тягово-толчковых гребков так же, как у рыб перемещающие действия плавниками отличаются от действий всем телом. Основным механизмом движения в данном случае является активное волнообразное движение ногами (ногой) или всем телом, при котором, посредством последовательного сгибания-разгибания звеньев, механический импульс передается в одном направлении - назад - по всей биокинематической цепи к ее концевым звеньям. Этим обеспечивается транспорт некоторой массы воды, находящейся в контакте со звеньями или телом, что и становится причиной перемещения всего тела вперед. Структура действий пловца циклична. Рабочий цикл в плавании - основные действия, в которых обеспечивается перемещение вперед, и вспомогательные действия, дающие пловцу возможность наиболее рационально завершить предыдущее гребковое движение и обеспечить выполнение последующего в новом цикле. С технической точки зрения, эта возвратная фаза в плавании должна решать две главные задачи: наиболее рациональное возвращение рабочего звена (звеньев) в исходное положение для нового гребкового действия и - максимальное снижение лобового сопротивления движению тела в воде. Помимо основных и вспомогательных действий, в структуре плавательного цикла выделяются действия наплыва, которые представляют собой результирующее инерционное перемещение тела пловца, полученное благодаря основным действиям. Эффективность наплыва зависит не только от техники, освоенной спортсменом (и являющейся предметом обучения и совершенствования), но и от обтекаемости тела пловца, обусловленной телосложением и рельефом наружных тканей. Цикличность действий в плавании предполагает строгую координацию и синфазность, согласование движений руками и ногами в рамках каждого цикла. Наиболее сложны в этом отношении кроль и «дельфин». Важным элементом техники любого стиля плавания, также требующим специального освоения в контексте общего навыка, является дыхание пловца.
Гребля - локомоция, соединяющая в себе признаки плавания и перемещения с механическим преобразованием движения. С биомеханической точки зрения, наиболее характерной ее особенностью является использование механизма передачи усилия, развиваемого практически всем мышечным аппаратом гребца, через весло на воду.
Статические и силовые упражнения
Упражнения этой группы характерны фиксацией заданной позы-положения тела или его (в том числе со снарядом) замедленного перемещения в пространстве и требуют, прежде всего, проявления силовых качеств и (или) навыков сохранения равновесия тела.
Упражнения на равновесие тела в своих общих свойствах описываются в терминах физической статики. Выделяются несколько видов равновесия. Устойчивое равновесие тела в положениях типа висов (о. ц.т. расположен ниже опоры) обеспечивается автоматически возвращающим действием момента силы тяжести, неустойчивое равновесие в положениях типа высоких стоек (о. ц.т. расположен выше опоры) с резко ограниченными возможностями управления процессом равновесия недоступно в принципе, так как неизменно нарушается под действием опрокидывающего момента внешних сил; безразличное равновесие в положениях типа группировки на плоской опоре (проекция о.ц.т. при любых смещениях остается над площадью опоры), как и при висах, не нуждается в контроле и соответствующем навыке. Эти три вида равновесия не имеют отношения к обучению спортивных упражнений, так как либо обеспечиваются автоматически, либо недоступны в принципе. Ограниченно-устойчивое равновесие - единственный случай, когда для сохранения заданного положения (различного вида стойки при эффективной опоре) требуется специально выработанный обучением навык балансирования. Общее правило сохранения равновесия в этом случае - удержание проекции о. ц.т. в пределах эффективной площади опоры. Степень устойчивости тела (соответственно - трудность упражнения) при этом определяется отношением высоты расположения о.ц.т. тела над опорой и линейными размерами площади опоры в направлении возможного смещения проекции о.ц.т.; чем меньше первая величина и больше вторая, тем выше устойчивость тела в данном положении (больше угол устойчивости, образуемый прямыми, опущенными из о.ц.т. тела к краям площади опоры в заданной плоскости движения), и напротив. Равновесие при исполнении спортивных упражнений, обеспеченное балансированием, всегда представляет собой некоторый управляемый процесс и должно рассматриваться как случай динамического равновесия, т.е. равновесия, обусловленного упорядоченным движением. В более широком плане, на таком равновесии построены многие спортивные упражнения, начиная с различных перемещающих локомоций (ходьба, бег и т.п.) и кончая гимнастическими упражнениями типа маховых упражнений на опоре (брусья, конь с ручками и проч.).
Выделение категории упражнений на силу условно. Собственно «силовыми» могут именоваться упражнения, связанные с фиксацией заданного положения тела или его безынерционным движением за счет силовых качеств, развитых специальной тренировкой и проявляемых в условиях, аномальных в сравнении с естественной моторикой. Основные технические свойства силовых упражнений, существенные для обучения, связаны с физиологическими закономерностями работы мышечного аппарата. При преодолевающих движениях спортсмен выполняет мышечную работу против силы тяжести, поднимая в заданных (как правило, усложненных) условиях вес своего тела, его массивных звеньев, либо дополнительно внешнее отягощение (штангу и др.). Уступающие движения противоположны по биомеханическому смыслу предыдущим. Мышечная работа носит здесь, соответственно, равномерно уступающий, либо останавливающий характер. Это так называемые силовые «опускания» в гимнастике, замедленное движение вниз с отягощением в гиревом спорте, а также уступающие движения при напоре противника и т. п. Удерживающие действия (силовые фиксации) широко используются в спорте и связаны с изометрической работой мышц. Часто это упражнения, требующие предельных напряжений (гимнастический «крест» на кольцах, фиксация веса в тяжелой атлетике, удержание противника в борьбе и др.). Описанные режимы
мышечной работы могут по-разному сочетаться в структурно более сложных спортивных упражнениях. Это силовые подъемы или опускания с фиксациями, силовые циклические упражнения, в которых упорядоченно чередуются различные режимы силовой работы, а также различные игровые сопротивления, при которых силовая работа носит наиболее разнообразный, ситуационный характер.
Системно-структурные свойства спортивных упражнений
Помимо собственно физических и биологических закономерностей, при изучении спортивных упражнений, рассматриваемых как предмет изучения, важную роль играют наиболее универсальные - системно-структурные закономерности построения спортивных движений, единые для множества упражнений независимо от существа двигательной задачи, принципиального механизма ее решения, координации действий, занятости мышечных групп, пространственной формы движения. Прежде всего это относится к упражнениям динамического, мощностного характера, одной из главных задач в которых является выполнение программного движения на возможно более высоком энергетическом уровне. Такие упражнения составляют ядро большинства видов спорта, требующих атлетизма. Существование инвариантной методики структурного анализа таких движений играет важную роль как в плане совершенствования их биомеханики, техники исполнения, так и при обучении упражнениям.
Программность спортивных движений
В сравнении с естественными бытовыми движениями, локомоциями, трудовыми действиями и т.п., спортивные упражнения носят искусственно культивированный характер, позволяющий реализовать богатые резервные возможности моторики человека, не занятые в повседневности. В зависимости от двигательной специфики данного вида спорта, движения тела спортсмена носят некоторый программный характер, а реализация заданной программы обеспечивается системой технических действий, носящих строгий причинно-следственный характер. Программность спортивных движений наиболее ярко выражена в технико-эстетических видах спорта, где исходная двигательная задача всегда связана с воспроизведением внешней (кинематической) формы заранее заданного движения. Но в том же смысле практически всякое спортивное упражнение может быть описано посредством совокупности кинематических программ движения, которые могут, в принципе, не только с исчерпывающей полнотой отобразить существо двигательной задачи, подлежащей решению при обучении и исполнении упражнения, но и стать основой для точного аналитического описания движения в терминах механики. Любое спортивное движение может быть представлено в виде трех независимых кинематических программ. Программа места представляет собой программу перемещения о.ц.т. тела спортсмена по заданной траектории. Программа ориентации задает необходимое вращение тела вокруг главной центральной оси тела. Программа позы обусловливает характер одновременных и последовательных изменений суставных углов, что является решающим причинным компонентом действий-движений в упражнении, и без чего в принципе невозможно выполнение последнего. Наконец, совокупность названных программ представляет собой общую программу движения, дающую полную его кинематическую картину. Описанный подход к анализу движения не только дает возможность детального его описания, имеющего педагогическое значение, но и может быть использовано для строгих биомеханических, расчетно-аналитических, в том числе компьютерных, исследований.
Спортивное движение как биомеханическая система
Рационально построенные спортивные движения, технические приемы, упражнения, требующие атлетизма и максимальных энергетических проявлений (прыжки, броски, удары и др.), как правило, носят лавинообразный характер, характеризующийся пофазным нарастанием мощности действий, которая достигает максимума лишь на пике «лавины», когда и выполняются действия, определяющих успешность всего упражнения.
Лавинообразный характер спортивного движения имеет характерное параметрическое выражение. Существует типовая структура спортивного упражнения, отраженная в его кинематике, динамике, энергетических показателях. Кинематическая структура движения описывается в показателях линейных и угловых смещений, скоростей, ускорений, временных и темпо-ритмических характеристиках. Динамическая, энергетическая структура - в показателях конкретных силовых взаимодействий и энергетического обмена (силовое поле, кинетическая и потенциальная энергия, общая энергия системы и ее звеньев).
Структурный анализ спортивного упражнения, выполняемый на основе объективного физического исследования, необходим как средство описания движения, играющего важную роль в процессе практического освоения и совершенствования упражнения. Наиболее показателен системно-структурный анализ ациклических спортивных упражнений, к числу которых могут быть отнесены не только упражнения из собственно ациклических видов спорта (легкоатлетические и акробатические прыжки, броски в борьбе, гимнастические упражнения на снарядах и т.п.), но и ключевые компоненты циклических видов (шаговый, гребковый циклы и др.). Во всех случаях может быть выделена типовая структура, включающая в себя как инвариант ряд характерных стадий движения.
Подготовительные действия - исходная стадия упражнения, в которой решаются две основные задачи. Первая из них - предварительное энергонасыщение движения посредством действий типа выхода в рациональное исходное положение, разбега или разгона под действием силы тяготения и т.п. Вторая задача - подготовка ОДА и, в особенности, мышц, занятых в исполнении решающих действий упражнения, к наиболее эффективной работе. Такими элементами подготовительных действий являются действия типа замаха, подседа и т. п. Подготовительные действия - важнейший компонент техники спортивного упражнения. Без полноценной подготовки практически никакое упражнение не может быть освоено и выполнено эффективно, что зачастую равноценно его невыполнению. Проверка подготовительных действий на предмет полноценности и их коррекция - одна из первейших задач процедуры освоения и совершенствования спортивного упражнения.
Основные действия - стадия, включающая в себя действия, без которых спортивное упражнение неисполнимо в принципе. Это, прежде всего, энергообеспечивающие и управляющие двигательные действия, составляющие главный механизм данного движения. На данной стадии упражнения этот механизм должен «сработать», обеспечивая тем самым выполнение программного движения. Структура основных действий определяется физической природой двигательного действия и заданной программой последнего. В этом смысле преобладающая часть двигательных действий в спорте, которые можно было бы отнести к категории основных действий, имеет относительно несложную, как правило, двухфазную структуру, соответствующую динамике действий типа отталкиваний в прыжках и локомоциях, бросков и ударов, а также активных маховых движений в гимнастических упражнениях. Действия этого типа строятся, как правило, по схеме: ускорение периферических, неопорных звеньев системы (с перемещаемым снарядом или без него) и - целевое перераспределение накопленной энергии движения в системе с целью выполнения программного движения.
Действия реализации носят показательно-результирующий характер, по которому оценивается эффект исполнения упражнения - сила и точность удара, дальность полета снаряда, высота прыжка, качество выполнения гимнастического упражнения (особенно с полетной фазой движения) и др. В технико-эстетических видах спорта (гимнастика, акробатика, батут, фигурное катание, прыжки в воду, акробатика на лыжах и т.д.) действия реализации имеют «базовую» и «надстроечную» компоненты. Первая из них определяет физический потенциал движения - траекторию, фазовое время движения, интенсивность вращения тела и др., вторая — программу и качество выполнения усложняющих действий, «накладывающихся» на базовое движение - «сальтовых» вращений тела, изменений позы и др.
Завершающие действия - заключительная стадия упражнения, в которой решаются (по необходимости и возможности) задачи необходимой оперативной коррекции движения и рационального связующего перехода к последующим действиям.
Структурно-параметрические отношения между движениями и их классифицирование
Обучение спортивным упражнениям базируется на эффектах переноса двигательного навыка. Это особенно важно для полимоторных видов спорта типа многоборий (технико-эстетические виды, легкоатлетические многоборья и т.п.), в которых спортивное совершенствование идет по пути освоения многочисленных структурно разнообразных, прогрессивно усложняющихся движений. Успех освоения каждого упражнения и технической оснащенности спортсмена в этом случае существенно зависит от верного понимания существа структурно-параметрических отношений между упражнениями-предшественниками и целевым упражнением. Возникающие при этом методические задачи решаются посредством научного классифицирования упражнений, прежде всего - по признаку биомеханической идентификации действий-движений. С формально-логической точки зрения, существуют классификации спортивных упражнений разных аналитических уровней. Наиболее примитивны искусственные классификации, для которых используется второстепенный признак, не отражающий коренных свойств упражнений, как, например, их группировка по формальному терминологическому признаку. Более продуктивны вспомогательные классификации, выполняемые на основе выбора отдельных необходимых структурно-технических признаков, например, технических элементов, нуждающихся в совершенствовании, специальных двигательных качеств и др. Такие классификации нередко используются в учебно-методических разработках по спорту. Наиболее совершенны естественные классификации гимнастических упражнений, в основе которых лежит биомеханически обоснованная система структурно-технических признаков, в совокупности определяющая все наиболее существенные свойства классифицируемых упражнений, взятые в их соотношении. Это позволяет на объективной научной основе строить методические цепочки обучающих упражнений, а также выявлять ранее неизвестные формы движений и с высокой вероятностью предсказывать технику их исполнения.
Трудность упражнения как фактор обучения
Степень доступности спортивного упражнения в обучении определяется понятиями «сложность» и «трудность» двигательного задания. Сложность есть биомеханическая характеристика упражнения, объективно отражающая его принципиальные свойства, не зависящие от исполнителя, и поэтому всегда абсолютная и инвариантная. Она определяется совокупностью биомеханических факторов, главные из которых -программа движения, запрос на мощность, координированность и точность действий, особенности ритма действий-движений, взаимодействия с опорой, пространственно-временная ориентация и др. Трудность спортивного упражнения представляет собой его субъективную, относительную характеристику и может быть определена как отношение сложности движения к уровню готовности исполнителя применительно к данному упражнению. Трудность последнего в каждом конкретном случае может быть определена только степенью затруднений, возникающих при освоении упражнения и, соответственно, мерой труда, необходимого для их преодоления данным спортсменом на определенном уровне его текущей готовности и методического обеспечения. С этой точки зрения трудность упражнения может оцениваться по различным критериям, связанным с запросом на координационные, физические, психомоторные, психические (в том числе волевые), интеллектуальные и др. качества. Поэтому одно и то же упражнение может составлять для разных исполнителей совершенно различную трудность, хотя биомеханическая иерархия упражнений всегда неизменна.