Техника - молодёжи 2006-03, страница 41

РЕМЁСЛА www.tm-magazin.ru

39

Рис. 1

а) Траектория движения центра тяжести тела

в полете

б) Прыжок сальхов в четыре оборота

биомеханика? Во-первых, на механическом моделировании спортсмена — построении антропоморфных (человекоподобные) механизмов (AM). Затем, на их основе необходимо математическое моделирование исполнения двигательных действий спортсмена. И наконец, параметрические исследования механико-математи-ческих моделей спортсмена и его двигательных действий.

Построение универсального AM не требует привязки к исполнению специализированных спортивных упражнений. Число звеньев универсального AM определяется числом суставов у человека, которые моделируются соответствующими шарнирами. Все звенья, кроме туловища, моделируются абсолютно твердыми телами. Туловище человека может изгибаться и закручиваться, поэтому моделируется деформируемым

твердым телом. Если же речь идет о конкретном физическом упражнении, то число звеньев AM для решения поставленной задачи значительно сокращается.

К сожалению, математическое моделирование действий спортсмена на основе универсального AM неоправданно приводит к большим, а иногда непреодолимым трудностям. Построение же AM, адекватных задачам изучения исполнения конкретных физических упражнений, по силам только спортсмену, обладающему высоким техническим мастерством или (но в меньшей степени) его тренеру. Как выясняется, специалист в области механического моделирования физических явлений, но не спортсмен высокой квалификации, построить такие AM практически не может.

Как соединить знания, достаточные для математического моделирова

ния? Проблема решается, если спортсмен является мастером высокого класса и одновременно специалистом в этой области. Это явление возможное, но весьма редкое.

Построение математических моделей, соответствующих двигательным действиям спортсмена, приводит к записи дифференциальных уравнений динамики движения AM. Если они получаются линейными, то необходимо выбрать из известных численный метод решения. Затем построить алгоритм параметрических исследований и добиться устойчивости счета при решении компьютерных задач. Если дифференциальные уравнения нелинейные, то, как правило, необходимо построение нового численного метода и алгоритма решения нелинейных дифференциальных уравнений, а это уже — фундаментальная проблема. Более того, параметрические исследования математических моделей исполнения физических упражнений с помощью компьютера требуют специалиста-программиста в области численных методов решения дифференциальных уравнений.

Итак, чтобы построить фундаментальную теорию спортивной биомеханики, нужен коллективный, многолетний творческий труд различных специалистов. А результаты такого труда ожидаются не только в спорте. Они необходимы, например, для развития робототехники и т.п.

4,5 об/с и даже выше.

Зависимость между угловой и линейной скоростями точки тела определяется как V=vR, где R — расстояние от оси вращения. Мера инертности тела при поступательном движении — его масса. При вращательном движении очень важно распределение массы тела относительно оси вращения: удаление от оси вращения увеличивает инертность тела, а приближение —уменьшает.

Согласно закону сохранения углового момента (момент инерции), чтобы увеличить или уменьшить скорость вращения, нужно, соответственно, сгруппироваться или разгруппироваться. При этом возникают силы инерции Кориолиса, которые ускоряют или замедляют вращение тела. Когда фигурист выполняет пируэт, мы видим два движения: вращение тела и движение рук и свободной ноги вдоль радиуса к оси или от нее. Когда руки подтягиваются к оси вращения, линейные скорости их частей становятся меньше — звенья тела приобретают отрицательное кориолисово ускорение, направленное против вращения. Т.к. всякая сила инерции направлена в сторону, противоположную ускорению, то силы Кориолиса будут направлены по ходу вращения и, тем самым, будут увеличивать угловую скорость тела.

В фигурном катании активно работают все основные группы мышц. Значительная нагрузка на ноги, но мышцы рук и туловище тоже выполняют большую работу. Но важнейшее качество фигуриста — прыгучесть, ведь прыжки — основной элемент программ одиночного катания: у мужчин количество прыжковых элементов составляет 88%, а у женщин — 82% всех элементов, растет число оборотов в прыжках и их высота (до 0,6 м), увеличивается скорость, которая может достигать 8 м/с.

В прыжках, при разгибании толчковой ноги и выполнении маховых движений в толчке, часть энергии скольжения преобразуется в

Спирали - упражнения на сохранение равновесия в сложных положениях - в исполнении многократной чемпионки мира и Европы И. Слуцкой и американского чемпиона Дж. Вейра