Масс-инерционные характеристики тела человека
Понятие о масс-инерционных характеристиках спортсменов
Источник: «Спортивная диагностика»
Автор: профессор В.П. Губа, 2016 год
Под геометрией масс в биомеханике понимают совокупность показателей, характеризующих распределение массы теле человека, а также моменты инерции отдельных сегменте тела и всего тела в целом, координаты центров масс, радиус инерции отдельных звеньев тела и т.д. В основном для бис механических расчетов нужны точные сведения о масс-инерционных характеристиках сегментов тела, которые включаются в расчеты и дают высокую прогностическую величину. Пожалуй, из всех расчетных методов методы расчета масс-инерционных характеристик (МИХ) наиболее всего связаны с антропометрическими исследованиями и служат как бы переходе между морфологией и биомеханикой. Методов расчета МИХ достаточно много, наиболее распространены: метод водного погружения, метод фотограмметрии, метод внезапного освобождения, метод взвешивания в изменяющихся позах, метод механических колебаний, изотопный метод. Каждый из ни имеет свои недостатки и, пожалуй, менее всего их у изотопного метода, но он громоздок и требует специальной аппаратуры.
Масса отдельных сегментов тела и их относительный вес в биомеханике имеют особый смысл, так как включаются в расчеты эффективности различных движений (табл. 1).
Таблица 1. Относительный вес масс сегментов тела
|
Сегменты |
На трупах |
На живых людях |
Изотопный метод | |||
|
муж. |
жен. |
муж. |
жен. |
муж. |
жен. | |
|
Голова |
7,8+0,46 |
7,4±0,59 |
7,8 |
- |
6,9+0,72 |
- |
|
Туловище |
47,5+1,4 |
- |
51,0±1,7 |
53,0+2,1 |
43,4±1,5 |
- |
|
Плечо |
2,9+0,3 |
3,11±0,4 |
3,1 ±0,2 |
3,4±0,4 |
2,7±0,2 |
2,9 |
|
Предплечье |
1,8+0,2 |
1,6±0,3 |
1,9+0,3 |
1,8±0,3 |
1,6±0,2 |
2,8 |
|
Кисть |
0,79+0,1 |
0,65±0,2 |
0,7±0,2 |
0,63±0,1 |
0,6+0,08 |
1,1 |
|
Бедро |
10,7±1,0 |
12,4+1,6 |
11,9±1,6 |
14,3+2,1 |
14,2±0.9 |
15,2 |
|
Голень |
4,3±0,9 |
4,6+1,2 |
4,9±1,4 |
5,2±1,1 |
4,3±0,3 |
4,8 |
|
Стопа |
2,1±0,8 |
1,9±0,6 |
1,5±0,8 |
1,7±0,6 |
1,3±0,2 |
- |
Также, еще необходимо знать положение центров масс сегментов тела. Сводные данные, имеющиеся в литературе, приведены в таблице 2.
Таблица 2. Относительное положение центров масс сегментов тела человека (%)
|
Сегменты |
Мужчины |
Женщины | ||
|
усреднен. |
по В. Селуянову |
усреднен. |
по В. Селуянову | |
|
Голова |
40 |
50,0±2,2 |
49 |
53,0±3,0 |
|
Туловище |
42,6 |
44,0±1,6 |
54 |
45,4±4,0 |
|
Бедро |
42,2 |
45,5+2,0 |
41 |
46,2+3,2 |
|
Голень |
40,5 |
40,5+2,8 |
42 |
40,3±3,0 |
|
Стопа |
45,1 |
44,1 ±3,6 |
50 |
44,6±4,0 |
|
Плечо |
46,1 |
45,0±4,2 |
47 |
45,0±2,0 |
|
Предплечье |
41,8 |
42,7+3,2 |
42 |
42,0±1,0 |
|
Кисть |
46,4 |
37,0+4,8 |
48 |
36,4+2,0 |
При расчетах предполагается, что проекция центров масс при движениях и суставах не меняется. Это серьезное допущение, но внесенные поправки настолько усложняют расчеты, что полученная точность не окунается затратами времени.
Уравнения, регрессии для вычисления массы отдельных сегментов по массе тела приведены в таблице 3.
Таблица 3. Регрессионные уравнения для вычисления массы (У) отдельных сегментов по массе тела (х)
|
Сегменты |
Регрессионные уравнения |
Ошибки |
|
Стопа |
У= 0,259 + 0,01х; У= 0,0001x2 + 0,0292х-0,44 |
0,107 |
|
Голень |
У=0,141+0,041x |
- |
|
Бедро |
У= -0,79+0,1S3x; У= -0,002х2+0,447х-11,5 |
0,693 |
|
Кисть |
У= 0,109+0,0046x |
0,06 |
|
Предплечье |
У= 0,165+0,0139x |
0,102 |
|
Плечо |
У= -0,142+0,0Зx-, У= 0,0003х2+0,078х-1,9 |
0,327 |
|
Голова |
У= 3,24+0,024x У= 0,0002х2+0,05х+2,3 |
1,75 |
Масс-инерционные характеристики сегментов тела детей (табл. 4) свидетельствуют о том, что с возрастом (независимо от пола) происходят следующие изменения: а) увеличивается относительная масса стопы, голени и бедра, в то же время уменьшается относительная масса головы, среднего и верхнего отдела туловища; б) масса кисти, предплечья, плеча и нижнего отдела туловища колеблется в пределах ошибки оценки масс-инерционных характеристик.
Таблица 4. Относительная масса сегментов тела в различном возрасте (по В. Селуянову, 1992)
|
Возраст | ||||||
|
Показатели |
1 мес. |
6 мес. |
1 год |
Згода |
8 лет |
10 лет |
|
Вес тела (кг) |
3,7 |
8,7 |
10,4 |
14,7 |
26,16 |
31,9 |
|
Длина тела (см) |
51,9 |
68,8 |
75,3 |
95,2 |
126,3 |
136,3 |
|
Относительная масса (%): | ||||||
|
Стопы |
0,92 |
0,89 |
0,99 |
2,10 |
1,56 |
1,51 |
|
Голени |
2,05 |
2,76 |
2,72 |
3,14 |
3,75 |
4,00 |
|
Бедра |
6,03 |
8,90 |
8,96 |
9,99 |
12,00 |
12,75 |
|
Кисти |
0,51 |
0,48 |
0,48 |
0,44 |
0,51 |
0,55 |
|
Предплечья |
1,32 |
1,43 |
1,39 |
1,34 |
1,34 |
1,34 |
|
Плеча |
2,19 |
2,22 |
2,14 |
2,07 |
2,05 |
2,25 |
|
Отделов туловища: | ||||||
|
Верхнего |
19,11 |
17,31 |
17,23 |
16,33 |
15,42 |
15,05 |
|
Среднего |
22,14 |
21,38 |
21,64 |
19,63 |
16,75 |
16,50 |
|
Нижнего |
10,73 |
11,53 |
11,28 |
10,98 |
11,25 |
11,40 |