Биомеханический анализ техники прыжка в высоту способом "фосбери-флоп" (стр. 2 из 3)

Отличительной особенностью выполнения этого механизма в прыжке способом "фосбери-флоп" (см. рис. 2, кадры 106 -122) является осуществление управляющих движений в положениях, близких к вертикальному, и заднего шага. Этот факт также свидетельствует в пользу дугообразного способа подготовки к отталкиванию. Управляющее движение в положении, близком к вертикальному, - разгибание в тазобедренном суставе опорной ноги; в положении переднего шага - разгибание в голеностопном и тазобедренном суставах.

Теперь рассмотрим механизм изменения направления движения в дугообразном разбеге при переходе к бегу по прямой (см. рис. 1 - последние два шага разбега и полетную фазу прыжка). Для того чтобы перейти к движению по прямой, необходимо устранить действие центростремительной силы. В нашем случае для этого надо избавиться от наклона тела внутрь дуги поворота. Сделать это возможно, только поставив ногу на опору в вертикальной плоскости движения ОЦМ тела. В качестве основного внешнего проявления действия этого механизма следует выделить увеличение угла поворота в горизонтальной плоскости на последнем шаге. Основное управляющее движение - сгибание или разгибание в тазобедренном суставе опорной (маховой) ноги - осуществляется во фронтальной плоскости. Кроме того, данный механизм тесно связан с управляющими движениями двух описанных ранее. Их сочетание необходимо для сохранения отклоненного положения туловища перед постановкой ноги на место отталкивания.

Рис. 2. Циклограмма четырех шагов разбега и отталкивания (составлена по результатам киносъемки 100 к/с; номера поз соответствуют номерам кадров на кинопленке)

Итак, утверждение, что подготовка к отталкиванию в прыжке "фосбери-флоп" не требует специальной перестройки движения, неверно. Разбег квалифицированного спортсмена отличается прежде всего эффективным выполнением подготовительных механизмов, не препятствующих приобретению высокой скорости движения перед отталкиванием.

Внешне создается впечатление, что движение в разбеге выполняется свободно, непринужденно и без видимой подготовки к толчку. Индивидуальные особенности техники проявляются в различном сочетании представленных механизмов.

Отталкивание. Отталкивание (рис. 3) осуществляется дальней от планки ногой на расстоянии 70 -110 см от вертикальной проекции планки на грунт. Для достижения максимально высокого взлета спортсмену необходимо на пути вертикального перемещения ОЦМ тела при отталкивании проявить наибольшую мощность.

По данным различных исследований, величина максимального вертикального перемещения ОЦМ тела (путь разгона) у прыгунов в высоту способом "фосбери-флоп" достигает 35 - 48 см. Путем механического моделирования нами установлено, что благодаря всем суставным движениям удаление ОЦМ тела от точки опоры составляет 16 - 25 см.

Следовательно, около 50% вертикального перемещения тела при отталкивании происходит за счет кинетической энергии разбега. Скорость перемещения ОЦМ тела спортсмена на этом пути изменяется неравномерно. С увеличением скорости перемещения ОЦМ тела вверх уменьшается способность двигательного аппарата к ускорению в этом же направлении. В момент постановки ноги на место отталкивания угол между вертикалью и линией, соединяющей место постановки толчковой ноги с ОЦМ спортсмена, близок к 30 - 40°. Благодаря такому взаимодействию с опорой направление движения ОЦМ тела спортсмена меняется. Представим, что тело спортсмена в этот момент застыло, стало абсолютно твердым и взаимодействует с такой же твердой опорой. В этом случае вертикальная составляющая скорости вылета тела будет намного ниже той скорости, какую достигают спортсмены в реальных условиях. Например, для того чтобы достигнуть вертикальной скорости вылета 4,7 м/с (она доступна спортсменам экстра-класса), необходимо, чтобы скорость тела перед отталкиванием была 11 м/с, что пока нереально. Кроме того, абсолютно жесткий или очень жесткий удар опасен для организма спортсмена. При этом на скоростях разбега выше 7 м/с тело будет отрываться от опоры практически мгновенно и точка вылета ОЦМ тела будет находиться на высоте 0,8-0,9 м (в реальных условиях 1,2 - 1,3 м), что также приведет к снижению результатов на 40 - 50 см. Чтобы успешно выполнить отталкивание, абсолютно жесткий контакт не годится. Нельзя добиться качественного отталкивания, не выполняя никаких движений при взаимодействии с опорой.

Механизм использования горизонтальной скорости разбега для увеличения высоты прыжка основывается на двух закономерностях механики: переводе поступательного движения во вращательное и рекуперативном 1 торможении. Управляющие движения сходны с управляющими движениями механизма продвижения без вертикальных колебаний в фазе передней опоры шага. Здесь важен характер работы мышечных групп в связи с различными целевыми установками. Путь торможения спортсмена обеспечивается перемещение центра давления на опору с пятки на переднюю часть стопы; активным перемещением маховых звеньев по отношению к другим частям тела; сгибанием в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах опорной ноги.

Важную роль в этом торможении играют мышечные группы, обслуживающие голеностопный сустав. Развиваемое в них напряжение обеспечивает возникновение тормозящего внешнего момента сил относительно голени. На рис. 3 голень затормаживается полностью через 0,15 - 0,18 с после начала контакта с опорой (кадр 9). К этому моменту движение маховых звеньев способствует увеличению импульса силы реакции опоры в вертикальном направлении. Рекуперативное торможение обеспечивает к моменту, отображенному на кадре 9 рис. 3, максимальное напряжение всех мышечных групп, участвующих в дальнейшем перемещении ОЦМ тела вверх, оптимальные угловые значения в соответствующих суставах для данного перемещения. Сокращение времени рекуперативного торможения приводит к значительному росту мощности отталкивания.

Чем быстрее наступит момент удержания позы, тем меньше будут потери энергии при переходе от поступательного движения к вращательному. Сокращение времени рекуперативного торможения ограничено функциональными возможностями организма спортсмена и может привести не к рекуперации, а к рассеиванию энергии. Мышцы прыгуна, не выдержав возникших перегрузок, растянутся, не запасая при этом потенциальной энергии мышечного напряжения. При чрезмерных перегрузках могут возникнуть разрывы мышечных волокон. К моменту окончания рекуперативных процессов в отталкивании ускорение ОЦМ тела, направленное вверх-вперед, имеет максимальные значения.

Рис. 3. Последовательное изменение поз при выполнении отталкивания (каждое последующее изображение соответствует изменению позы за 0,01 с)

Таким образом, рекуперация и амортизация отражают соответственно внутреннюю и внешнюю стороны процесса установления полного контакта с опорой (далее - фаза контакта, или контактная фаза). Не отличаясь по внешним характеристикам (величинам, скоростям и ускорениям изменений углов в суставах), два варианта выполнения фазы контакта могут иметь различия во внутреннем содержании, степени рекуперации кинетической энергии двигающегося тела в энергию упругой деформации мышц. Это одно из важных различий в исследуемом механизме движений высококвалифицированных спортсменов и новичков. С точки зрения механики можно выделить три типа установления контакта с опорой: упругий, пластичный, твердый. В зависимости от их сочетания выделяют четыре типа: стопорящий, жимовой, ударный, реактивно-маховый. Сразу же после установления полного контакта с опорой тело спортсмена переходит в активное вращение относительно точки контакта с опорой. Происходит как бы бросок тела в измененном в результате установившегося контакта направлении.

Все суставные движения, ведущие к удалению ОЦМ тела от опоры, определим как второй механизм отталкивания. Обратим внимание на характер изменения угла в коленном суставе опорной ноги после окончания фазы контакта (см. рис. 3, кадры 9 -17). Опорное звено (стопа, голень) остановилось в пространстве. Верхнее звено (все части тела, расположенные выше коленного сустава толчковой ноги) активно поворачивается вперед. Такой характер изменения ориентации тела в пространстве возможен только при наличии вращения всего тела относительно точки контакта через стопу с опорой вперед. Если бы это вращение отсутствовало, голень изменила бы ориентацию в пространстве, совершив противонаправленный поворот по отношению к верхнему звену. Величина этого поворота более чем в 2,5 раза превысила бы величину поворота верхнего звена.

С ростом квалификации спортсменов значительно повышается мощность отталкивания. Это выражается, в частности, в совмещении отдельных движений во времени.

В качестве третьего механизма, реализуемого в отталкивании, выделим действия, направленные на организацию вращения относительно ОЦМ тела в полетной фазе прыжка. В предшествующих разделах мы определили, как это происходит в прыжке в высоту способом "фосбери-флоп". Сейчас подробнее остановимся на управляющих движениях и элементах динамической осанки.

В момент постановки ноги на место отталкивания тело спортсмена скручено относительно продольной оси. Сагиттальная плоскость верхней части тела и толчковой ноги пересекается с вертикальной плоскостью, в которой движется. ОЦМ тела находится под углом 40-60°, а сагиттальная плоскость средней части тела и маховой ноги совпадает с ней.

В отталкивании спортсмен поворачивает сагиттальную плоскость таза и маховой ноги так, чтобы они пересекались с вертикальной плоскостью движения ОЦМ тела (угол 40 - 60°). Это осуществляется ротацией в тазобедренном суставе толчковой ноги и суставах поясничного отдела позвоночного столба (см. рис. 3). На фоне ротации происходит активное начало махового движения. Возникающий вращательный момент относительно продольной оси тела к концу фазы затормаживается при помощи маховых движений. В фазе отталкивания основную управляющую функцию в организации вращения в сагиттальной плоскости выполняют тазобедренный и коленный суставы опорной ноги. Анатомические особенности строения обеспечивают противонаправленность движений в этих суставах. При этом если при разгибании тазобедренного сустава вращение всего тела относительно оси, проходящей через ОЦМ тела, направлено назад, то при разгибании в коленном суставе - вперед. Регулируя двигательную активность в этих суставах, человек управляет величиной и направлением вращательного момента в сагиттальной плоскости тела. В прыжке в высоту способом "фосбери-флоп" преобладает разгибание в тазобедренном суставе и грудном отделе позвоночного столба. Маховые движения, разгибание в голеностопном суставе толчковой ноги, момент силы тяжести также способствуют повышению скорости вращения назад в сагиттальной плоскости. Так образуется вращение, которое мы видим в прыжке через планку.