План лекції
- Обертальні рухи з фіксованою віссю (підйом розгином на поперечині (турніку)
- Обертальні рухи з нефіксованою віссю (сальто)
Все різноманіття спортивних вправ, пов’язаних з обертанням тіла людини, можна розділити на дві групи, які принципово відрізняються одна від іншої. Одну групу складають рухи, які здійснюються тілом людини довкола снаряда, який є фіксованою віссю обертання тіла. До іншої групи слід віднести рухи, під час яких вісь обертання не є фіксованою, а вільно утворюється тілом. У цих випадках вісь обертання тіла проходить через його ЗЦТ.
Прикладами простих обертальних рухів можуть бути рухи в суглобах. Сили, які діють на якусь ланку тіла, зазвичай знаходяться на деякій відстані від вісі обертання, тобто мають плече сили. Добуток величини сили на плече сили дає так званий момент сили. Співвідношення моментів сил, які діють (наприклад, моменту сили тяжіння руки і моменту сили функціональної групи м’язів, які відводять плече), визначає напрямок обертального руху і вид роботи м’язів.
Кожне тіло має певну інерцію, у зв’язку з чим для виведення тіла із стану спокою або для зміни швидкості та напрямку його руху необхідно прикласти до тіла додаткову сторонню силу. Цією властивістю пояснюється та обставина, що всі сили, які викликають зміну стану тіла, зустрічають з боку самого тіла певний опір. Такий опір при поступальному русі прямо пропорційний масі тіла,а при обертальному – моменту інерції тіла.
Момент інерції дорівнює добутку маси тіла на квадрат його радіусу по відношенню до осі обертання (I = m х r 2). Оскільки довжина ланок тіла практично незмінна, то можна вважати, що при простому русі моменти їх інерції майже не міняються. Якщо ж при обертальному русі декількох ланок одночасно змінюється їх взаємне розташування, наприклад, рух вільної ноги під час бігу, то момент інерції ланки (у даному прикладі – ноги по відношенню до поперечної осі кульшового суглоба) міняється.
При складному обертальному русі всього тіла людини довкола вісі, яка проходить або через опорну точку при обертанні довкола снаряда, або через ЗЦТ тіла при його вільному обертанні можливі аналогічні зміни моменту інерції. Чим ближче розташовуються частки маси тіла до вісі обертання, тим менше стає момент інерції, і навпаки. Якщо тіло приведено в обертальний рух з якою-небудь швидкістю, то добуток моменту інерції тіла на його кутову швидкість визначає так званий кінетичний момент тіла.
Коли тіло обертається в безопорному положенні (наприклад, при стрибках у воду, зіскоках з щаблини, акробатичних вправах), кінетичний момент тіла майже не змінюється. Звідси витікає, що при відносно постійному добутку збільшення одного співмножника пов’язане із зменшенням в стільки ж разів іншого співмножника. Виходячи з цього, легко знайти шлях керування кутовою швидкістю обертання тіла у польоті. Для збільшення її необхідно зменшити момент інерції тіла і навпаки. Зміна моменту інерції тіла, що обертається, здійснюється за допомогою внутрішніх сил, що підлягають аналізу при анатомічній характеристиці обертальних рухів тіла людини.
За участю функціональних груп м’язів досягається наближення або віддалення ланок тіла відносно вісі обертання, що і змінює швидкість руху. Особливості будови і форми тіла людини, нерівномірність розподілу м’язової та жирової тканин створюють різні моменти інерції по відношенню до поздовжьої, поперечної та сагітальної (передньо-задньої) вісям обертання. Найменший момент інерції тіла – при його обертальних рухах довкола поздовжньої вісі, оскільки частини тіла найближче розташовані до неї. При обертаннях довкола поперечної вісі, яка проходить через ЗЦТ тіла, момент обертання більший, проте його можна зменшити, наближаючи частини тіла до вісі обертання. Анатомічні особливості будови хребтового стовпа і кульшового суглоба допускають наближення частин тіла до вісі обертання. Велика амплітуда рухів при згинанні тіла в кульшових суглобах використовується в спортивній практиці при згрупуванні, чим і досягається зменшення моменту інерції тіла і збільшення швидкості його обертання. Так, при виконанні сальто назад в згрупуванні момент інерції зменшується приблизно втричі, а при виконанні піруету , коли верхні та нижні кінцівки наближаються до поздовжньої вісі тіла, момент інерції може бути зменшений в 7 разів. Збільшення числа обертів під час польоту також може бути досягнуте за рахунок зменшення моменту інерції тіла шляхом його угрупування. Збільшення швидкість обертання призводить до зростання відцентрової сили, яка, у свою чергу, прагне віддалити частини тіла від вісі обертання, що збільшує навантаження на м’язи.
Найрідше зустрічаються обертальні рухи тіла довкола сагітальної вісі (наприклад, бічне сальто) що пояснюється великим моментом інерції тіла із-за обмеженої можливості бічного згрупування. Обертальні рухи тіла довкола поздовжньої та поперечної осей виконуються переважно при симетричному розташуванні рук і ніг. Порушення його веде до ускладнення обертальних рухів.
Сальто назад. Це складний, локомоторний, симетричний, ациклічний, обертальний рух, пов’язаний з відштовхуванням тіла від площі опори, польотом в повітрі, обертанням і приземленням. Весь рух можна розділити на фази: підготовчу, фазу поштовху, фазу польоту і фазу приземлення.
Підготовча фаза полягає в створенні найвигідних умов для подальшого поштовху. Тіло знаходиться в положенні напівприсідання. Руки опущені, розігнуті в ліктьовому і плечовому суглобах. Тулуб випрямлений, поперековий лордоз згладжений. Ноги зігнуті в кульшовому і колінному суглобах і розігнуті в гомілковостопному. У зв’язку з цим в підготовчій фазі відбувається розтягання тих м’язів, які в наступній фазі повинні включитися в інтенсивну роботу. До них відносяться: великий сідничний м’яз, чотириголовий м’яз стегна, м’язи задньої та зовнішньої поверхні гомілки. Всі вони здійснюють поступливу роботу, розтягуються по мірі присідання. Випрямлене положення тулуба стримується напругою розгиначів хребта.
Фаза поштовху . Перебіг роботи опорно-рухового апарату в цій фазі такий, як і під час стрибку в довжину з місця. Відмінність полягає в тому, що поштовх здійснюється під більшим кутом. Сила реакції опори направлена не в ЗЦТ тіла, а дещо спереду від нього і разом з силою тяжіння та силою інерції створює пари сил, що зумовлюють початкове обертання тіла.
Основне навантаження припадає на м’язи нижніх кінцівок, які енергійно і швидко випрямляються за рахунок одночасного розгинання в кульшових і колінних та згинання в гомілково-стопних суглобах. Ці рухи виконуються тими м’язами, які заздалегідь були розтягнуті.
Великий момент сили м’язів, направлений на подолання сили тяжіння, по відношенню до поперечної вісі кульшового суглоба створюють великий сідничний м’яз, великий привідний м’яз стегна (в основному його довга голівка), напівсухожилковий, напівперетинчастий і двоголовий м’язи, по відношенню до поперечної вісі колінного суглоба – чотириголовий м’яз стегна, гомілковостопного суглоба – триголовий м’яз гомілки, довгий і короткий малогомілкові м’язи, задній великогомілковий м’яз, довгий згинач великого пальця, довгий згинач пальців, а також власні м’язи підошовної поверхні стопи.
На тулубі напружуються м’язи, які випрямляють хребтовий стовп. Наприкінці фази поштовху в роботу включаються м’язи-згиначі хребтового стовпа (м’язи живота), які своєю напругою запобігають перерозгинанню тулуба, фіксують його у випрямленому положенні. При цьому внутрішньочеревний тиск підвищується і виникає короткочасна затримка дихання.
Ефективність відштовхування залежить і від швидких махових рухів руками вверх, завдяки чому збільшується момент інерції тіла і стає вищим його ЗЦТ. При цьому працюють м’язи, які піднімають пояс верхніх кінцівок (верхні пучки трапецієподібного м’яза, м’яз-підіймач лопатки і ромбоподібний м’яз), а також м’язи, які згинають плече (передня частина дельтоподібного м’яза, дзьобоподібно-плечовий м’яз, двоголовий м’яз плеча). У момент відриву тіла від опорної поверхні тяга працюючих м’язів зменшується; збільшується напруга їх антагоністів, внаслідок чого частини тіла короткочасно фіксуються у випрямленому положенні.
Фаза польоту триває від моменту відриву тіла від опори і до моменту його приземлення. За цей час відбувається поступально-обертальний рух тіла (у даному випадку з одним повним обертом назад довкола поперечної вісі). Необхідні умови для нього забезпечують мах руками вверх і випрямлення тулуба. Оскільки підняте в повітря тіло має великий момент інерції по відношенню до поперечної вісі, яка проходить через ЗЦТ тіла, мала кутова швидкість не може забезпечити обертання тіла на 360°.
Сальто назад: 1 - вихідне положення, 2, 3 - фаза відштовхування,
4, 5, 6, 7 - фаза польоту, 8 - фаза приземлення.
В результаті згрупування тіла його поздовжній розмір зменшується в 2-3,5 рази, що призводить до збільшення кутової швидкості обертання. Угрупування виконується за участю функціональних груп м’язів, які згинають тулуб (прямі, зовнішні косі та внутрішні косі м’язи живота), згинають стегно в кульшовому суглобі (клубово-поперековий, гребінчастий і кравецький м’язи, м’яз - натягач широкої фасції та група привідних м’язів), згинають гомілку в колінному суглобі (напівсухожилковий, напівперетинчастий та двоголовий м’яз стегна).
Пояс верхніх кінцівок зміщується вниз і приводиться до серединної лінії, при цьому напружується великий і малий грудні та передній зубчасті м’язи. Руки зігнуті в ліктьових суглобах за рахунок напруги двоголового м’яза плеча, плечового, плечо-променевого м’язів, круглого пронатора, та приведені до тулуба великим грудним м’язом, найширшим м’язом спини, великим і малим круглими м’язами. Кисті охоплюють середні третини гомілок.
Різке розгинання голови створює додатковий імпульс для обертання тулуба. Цей рух здійснюють глибокі м’язи потиличної ділянки, а також верхня частина трапецієподібного м’яза, ремінні м’язи голови та шийна частина м’яза-випрямляча хребта.
При високому зльоті та щільному згрупуванні тіло встигає до середини низхідної частини траєкторії польоту обернутися на 270-300°. В кінці фази польоту відбувається випрямлення тіла. Це призводить до того, що момент інерції зростає і воно втрачає кутову швидкість обертання. Випрямленню тіла сприяють також відцентрові сили, які виникають при швидкому його обертанні.
Розгинання тулуба, нижніх і верхніх кінцівок відбувається активно в результаті скорочення м’язів-розгиначів хребта, стегна, гомілки та згиначів плеча. Слід зазначити, що повного розгинання не настає, оскільки дещо зігнуте положення необхідне для амортизації поштовху під час приземлення.
Фаза приземлення. При правильному приземленні тіло зберігає рівновагу і не зазнає значних струсів. Це досягається завдяки попередньому розгинанню тулуба і кінцівок, а також амортизаційним властивостям опорно-рухового апарату. Приземлення відбувається на передній відділ стоп з подальшим опусканням на всю їх підошовну поверхню. Швидкість тіла, що вільно опускається, гальмується за рахунок поступливої роботи м’язів тулуба і нижніх кінцівок.
Сила динамічного тиску і сила реакції опори наростають по напрямку від голови до ніг, тобто у міру наближення до площі опори. Оскільки ці сили направлені на згинання голови, хребтового стовпа, нижніх кінцівок в кульшових і колінних суглобах, а також розгинання в гомілково-стопних суглобах, то поступливу роботу виконують ті м’язи, які здійснюють протилежно направлені рухи у всіх цих суглобах: м’язи-розгиначі голови та хребта, кульшових та колінних суглобів, і м’язи-згиначі стопи.
Аналіз роботи м’язів, які беруть участь у виконанні сальто назад, показує, що у фазі поштовху потрібне короткочасне і дуже енергійне їх скорочення. У інших фазах м’язові зусилля, не є найважливішими. Виконання сальто назад і подібних вправ вимагає точної координації рухів всього тіла, в основі якої лежить умовно-рефлекторна діяльність нервової системи. Вправа може бути технічно вірно виконана лише в тому випадку, якщо спортсмен добре «відчуває» своє тіло. Це досягається шляхом систематичного тренування для формування динамічного стереотипу цієї вправи.
Під час виконання сальто назад зазвичай спостерігається затримка дихання. Проте, вона не робить негативного впливу на організм, оскільки весь рух триває дуже короткий час. Безпосередньо перед присіданням спортсмен робить 2-3 глибокі вдихи та видихи. Відштовхування супроводжується затримкою дихання на початку видиху. Під час згрупування у польоті створюються умови для повного видиху, але зазвичай його не роблять. Таким чином, при сальто назад дещо затриманим виявляється видих, який закінчується вже після приземлення.
Під час виконання сальто назад при відштовхуванні та приземленні понад усе проявляється інерційність внутрішніх органів, що супроводжується деяким їх зміщенням і деформацією. При відштовхуванні це пов’язано з тим, що м’язові зусилля, направлені на випрямлення ніг, діють через таз на скелет тулуба. Тому в першу чергу прискорення впливає на скелет тулуба разом з м’якими тканинами, а потім – на внутрішні органи. При приземленні скелет тулуба знову ж таки першим зазнає уповільнення. Все це призводить до того, що інерційні сили внутрішніх органів позначаються на стані стінок черевної порожнини. Прояв реактивних сил внутрішніх органів при відштовхуванні та приземленні залежить від маси внутрішніх органів і міри їх наповнення, а також від стану м’язів стінок черевної порожнини.
Підйом розгинанням на щаблині. Підйом розгинанням є одним з прикладів обертання тіла довкола фіксованої вісі. Воно вимагає не стільки сильної мускулатури, скільки точної координації м’язової напруги. Тіло гімнаста здійснює симетричний обертальний рух, при якому воно з положення вису переходить в упор на випрямлених руках.
У вихідному положенні (вис на випрямлених руках) тіло зазнає навантаження на розтягування, яке зростає по напрямку від стоп до кистей. В цьому положенні тіла основне навантаження припадає на м’язи верхніх кінцівок і тулуба, утримуючі частини тіла в місцях їх з’єднань.
Виконання підйому розгинанням на щаблині зводиться до того, що після махових рухів всього тіла, в ту мить, коли тіло опиняється в крайньому положенні переднього маху, ноги згинаються в кульшових суглобах так, що тіло переходить в положення вису зігнувшись (гомілки своїми середніми відділами розміщуються біля щаблини). З вису зігнувшись здійснюється енергійний ривок ногами вперед-вверх (ноги весь час стримуються біля грифа щаблини). Обертання тіла відбувається в результаті одночасного розгинання тулуба, розгинання в кульшових і плечових суглобах. Під час руху гімнаст прямими руками тисне на гриф щаблини, утримуючи тулуб біля вісі обертання.
В період маху ногами м’язи верхньої кінцівки утримують кисть в зігнутому положенні на щаблині, а також оберігають всі суглоби верхньої кінцівки від надмірного навантаження, зумовленого дією сили тяжіння тіла, з одного боку, і дією відцентрової сили, яка виникає під час гойдання, з іншого. Згиначі та розгиначі стегна і хребтового стовпа, розташовані спереду і ззаду від поперечної вісі кульшового суглоба, а також спереду і ззаду від хребтового стовпа, напружуються поперемінно.
М’язи вільної нижньої кінцівки утримують її у випрямленому положенні під час всієї вправи. До цих м’язів належать м’язи передньої поверхні стегна (чотириголовий м’яз стегна), а також задньої та зовнішньої поверхонь гомілки (литковий та задній великогомілковий м’язи, довгий згинач великого пальця, довгий згинач пальців, довгий і короткий малогомілкові м’язи) і м’яза підошовної поверхні стопи.
Згинання тулуба виконують головним чином м’язи живота – прямі, зовнішні та внутрішні косі м’язи живота, а згинання стегна – клубово-поперековий, кравецький і гребінчастий м’язи, м’яз-натягач широкої фасції та прямий м’яз стегна. В момент вису зігнувшись напружені всі м’язи верхньої кінцівки, які беруть участь у зміцненні суглобів та у згинанні пальців, а також м’язи поясу верхніх кінцівок. Вони запобігають надмірному переміщенню лопатки назовні (ромбоподібні м’язи, середня частина трапецієподібного м’яза та найширший м’яз спини).
Нарешті, в мить, коли гімнаст переходить в положення упору на щаблині, робота м’язів стає найбільш напруженою: при одночасному розгинанні в кульшових і плечових суглобах відбувається підтягування тулуба до грифа щаблини. У цьому русі беруть участь м’язи, які розгинають стегно в кульшовому суглобі (великий сідничний, великий привідний, напівсухожилковий і напівперетинчастий м’язи), м’язи-випрямлячі хребта, м’язи-розгиначі плеча (задня частина дельтоподібного м’яза, найширший м’яз спини, великий круглий м’яз, довга голівка триголового м’яза та великий грудний м’яз), а також м’язи, які наближають лопатку до хребтового стовпа (трапецієподібні та ромбоподібні м’язи).
Значний об’єм роботи виконують згиначі та розгиначі кисті, а також поверхневий і глибокий згиначі пальців, довгий згинач великого пальця і короткі м’язи долонної ділянки кисті. Таким чином, при підйомі розгинанням на щаблині основне навантаження зазнають м’язи верхніх кінцівок. Виконанню всієї вправи сприяє уміла зміна моменту інерції тіла, узгодженість і послідовність рухів.
