В технике некоторых упражнений имеет значение определенное положение головы (при ходьбе по скамейке, бревну для сохранения равновесия необходимо голову держать прямо). К положению тела и его отдельных частей в фигурном катании, в художественной, спортивной гимнастике предъявляются специальные эстетические требования — оттянутые носки, прогнутое туловище и др.
Путь движущейся части тела или предмета называют траекторией. В траекторий выделяют форму, направление н амплитуду движения. По форме траектории движения бывают прямолинейные и криволинейные. При ударе по подвешенному мячу используют прямолинейное движение. При всех переменах направления происходит криволинейное (петлеобразное) движение (метание в цель). Общий путь криволинейного движения по сравнению с прямолинейным более длинен. Сложность формы траектории зависит от движущейся массы тела: чем она больше, тем форма проще. Например, движения руки разнообразнее, чем ноги.
От направления, которое придается движущемуся телу (или его части) или предмету, зависят успешность выполнения двигательной задачи (попадание в цель) и эффективность воздействия физических упражнений на развитие отдельных мышц. Направление движения определяется по отношению к собственному туловищу (руки вперед) или к внешним ориентирам (метание через веревку). Основными направлениями движений принято считать вверх-вниз, вперед-назад, вправо-влево. Направление сгибательных движений определяется по плоскости тела. Применяются термины «вперед», «назад» — для движений в боковой (передне-задней) плоскости (наклон туловища вперед-назад); «вправо», «влево» — для движений в лицевой плоскости (наклон в сторону); «направо», «налево» — для вращательных движений в горизонтальной плоскости (поворот направо, налево). Применяют также промежуточные направления (например, вполоборота направо и др.). Ведущую роль в контроле за направлением движения играет зрение. В связи с этим при быстрых и сильных изменениях направления движение головы несколько опережает движение остальных частей тела.[5]
Ритм.
Ритм — это чередование мышечного напряжения и расслабления. В освоенных движениях ритм приобретает устойчивый характер. Ритмические движения выполняются легко, поэтому долго не вызывают утомления.
На выполнение физических упражнений влияют многие факторы, в частности внутренние и внешние силы. К внутренним силам откосятся пассивные силы опорно-двигательного аппарата (эластичность, вязкость мышц и др.), активные силы двигательного аппарата (силы тяги мышц), реактивные силы (отраженные силы, возникающие при взаимодействии отдельных частей тела в процессе движения с ускорениями).
К внешним силам относятся силы, действующие на тело человека извне: сила тяжести собственного тела, сила реакции опоры, сила сопротивления внешней среды (воздуха, воды, песка, пола, грунта) и физических тел (предметы, партнеры в парных упражнениях), сила тяжести снаряда (набивной мяч, гантели), инерционные силы.
При правильном выполнении физических упражнений наблюдается наиболее рациональное соотношение всех взаимодействующих сил.
Временные характеристики раскрывают движения во времени: когда оно началось и закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выполнялось движение (темп) , как движения были построены во времени (ритм) . Вместе с пространственно-временными характеристиками они определяют характер движений человека.
Момент времени — это временная мера положения точки тела и системы, определяемая промежутком времени до него от начала отсчета.
Момент времени определяют не только для начала и окончания движения, но и для других важных мгновенных положений. В первую очередь это моменты существенного изменения движения: заканчивается одна часть (фаза) движения и начинается следующая (например: отрыв стопы от опоры в беге — это момент окончания фазы отталкивания и начало фазы полета). По моментам времени определяют длительность движения.
Длительность движения - это его временная мера, которая измеряется разностью моментов времени окончания и начала движения.
Длительность движения представляет собой количество времени, прошедшее между двумя ограничивающими его моментами времени. Сами моменты (как границы между двумя смежными промежутками времени) длительности не имеют. Ясно, что измеряя длительность, пользуются одной и той же системой отсчета времени. Узнав путь точки и длительность ее движения, можно определить ее скорость. Зная длительность движений, определяют также их темп и ритм.
Темп движений — это временная мера повторности движений. Он измеряется количеством движений, повторяющихся в единицу времени (частота движений).[5]
Темп - величина, обратная длительности движений. Чем больше длительность каждого движения, тем меньше темп, и наоборот. В циклических движениях темп может служить показателем совершенства техники.
Пространственно-временные характеристики определяют, как изменяются положения и движения человека во времени.
Скорость точки — это пространственно-временная мера движения. Она определяет быстроту изменения положения точки в пространстве с изменением времени.
В поступательном движении скорость измеряется отношением пройденного пути (с учетом его направления) к затраченному времени; во вращательном движении - отношением угла поворота ко времени, за которое произошло вращение.
Ускорение точки - это пространственно-временная мера изменения движения, которая характеризует быстроту изменения скорости по величине и направлению.
Ускорение измеряется отношением изменения скорости (угловой скорости) к затраченному на него времени.
Различают ускорения точки: а) положительное, имеющее одинаковое направление со скоростью, - скорость возрастает; б) отрицательное, имеющее направление, противоположное направлению скорости, - скорость убывает; в) нормальная -скорость прежняя, изменяется направление.[12]
Динамические характеристики.
Все движения человека и движимых им тел под действием сил изменяются по величине и направлению скорости. Чтобы раскрыть механизм движений (причины их возникновения и ход их изменения), исследуют динамические характеристики. К ним относятся инерционные характеристики (особенности самих движущихся тел), силовые (особенности взаимодействия тел) и энергетические (состояния и изменения работоспособности, биомеханических систем) .
Инерционные характеристики раскрывают, каковы особенности тела человека и движимых им тел в их взаимодействиях. От инерционных характеристик зависит сохранение и изменение скорости.
Все физические тела обладают свойством инертности (или инерции), которое проявляется в сохранении движения, а также в особенностях изменения его под действием сил.
Понятие инерции раскрывается в первом законе Ньютона: "Всякое тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока внешние приложенные силы не заставят его изменить это состояние".
Говоря проще: тело сохраняет свою скорость, а также под действием внешних сил изменяет ее.
Масса - это мера инертности тела при поступательном движении. Она измеряется отношением величины приложенной силы к вызываемому ею ускорению.
Масса тела характеризует, как именно приложенная сила может изменить движение тела. Одна и та же сила вызовет большее ускорение у тела с меньшей массой, чем у тела с большей массой.
Момент инерции - это мера инертности тела при вращательном движении. Момент инерции тела относительно оси равен сумме произведений масс веек его частиц на квадраты их расстояний от данной оси вращения.
Отсюда видно, что момент инерции тела больше, когда его частицы дальше от оси вращения, а значит угловое ускорение тела под действием того же момента силы меньше; если частицы ближе к оси, то угловое ускорение больше, а момент инерции меньше. Значит, если приблизить тело к оси, то легче вызвать угловое ускорение, легче разогнать тело во вращении, легче и остановить его. Этим пользуются при движении вокруг оси.[5][12]
Силовые характеристики. Известно, что движение тела может происходить как под действием приложенной к нему движущей силы, так и без движущей силы (по инерции), когда приложена только тормозящая сила. Движущие силы приложены не всегда; без тормозящих же сил движения не бывает. Изменение движений происходит под действием сил. Сила не причина движения, а причина изменения движения; силовые характеристики раскрывают связь действия силы с изменением движения.
Сила — это мера механического воздействия одного тела на другое в данный момент времени. Численно она определяется произведением массы тела и его ускорения, вызванного данной силой.
Чаще всего говорят про силу и результат ее действия, но это применимо только к простейшему поступательному движению тела. В движениях человека как системы тел, где все движения частей тела вращательные, изменение вращательного движения зависит не от силы, а от момента силы.
Момент силы - это мера вращающего действия силы на тело. Он определяется произведением силы на ее плечо.
Момент силы обычно считают положительным, когда сила вызывает поворот тела против часовой стрелки, и отрицательным при повороте по часовой стрелке.