Урок 5. физические упражнения и естественные движения и передвижения – Физическая культура – 2 класс – Российская электронная школа

«ОСНОВЫ ТЕХНИКИ ХОДЬБЫ И БЕГА»

1. Структура движений в ходьбе и беге (цикличность, периоды, фазы, моменты).
2. Механизм отталкивания в ходьбе, беге, стартовая сила.
3. Скорость передвижения, взаимосвязь длины и частоты шагов.
4. Сходства и различия движений в ходьбе и беге.
5. Особенности ходьбы и бега на различные дистанции и по различному покрытию.

Многие виды легкой атлетики (бег, прыжки в высоту и длину, метание гранаты и др.) настолько естественны, что выполнять их в элементарном виде не трудно даже начинающим спортсменам. Но достигнуть успеха в любом виде легкой атлетики могут только спортсмены, овладевшие совершенной техникой. Под совершенной техникой обычно понимают наиболее рациональный и эффективный способ выполнения спортивного упражнения, позволяющий достигнуть наилучшего результата.

Спортивную технику нередко характеризуют только внешней картиной (формой) движений. Но выполнение легкоатлетического упражнения всегда связано с сознанием спортсмена, с проявлением им волевых и физических качеств, с определенными навыками, с уровнем функциональной подготовленности органов и систем, с двигательной деятельностью в определенных условиях внешней среды.

Техника бега, прыжков и метаний должна быть рациональной с позиции биомеханики (направление, амплитуда, скорость, ускорение и замедление отдельных звеньев, инерция, темп, ритм, напряжение и сокращение мышц, усилия и др.), наиболее целесообразной по проявлению легкоатлетом силы мышц, быстроты движений, выносливости, подвижности в суставах, оптимальной по функциям психической сферы.

Целостное действие – бег, прыжок, метание – можно разделить на части (например, разбег – часть прыжка), на составляющие их элементы (например, шаг разбега), на моменты, определяющие отдельные положения тела спортсмена (например, заключительный момент отталкивания в беге). Выделяются также фазы, показывающие переход из одного положения конечности или тела в другое (например, опорные и безопорные фазы в беге, в прыжках).

Такое несколько условное деление используется с целью более удобного описания и анализа техники легкоатлетических упражнений.  

ОСНОВЫ ТЕХНИКИ ХОДЬБЫ        

Ходьба – основной способ передвижения человека, естественная его локомоция.

Ходьба относится к циклическим движениям, потому что состоит из повторения одних и тех же движений отдельных частей тела в определенной последовательности.

Цикл в ходьбе – двойной шаг (шаг с левой ноги и с правой ноги). Начало двойного шага можно рассматривать от любой позы идущего, но он, сделав цикл движений, должен занять точно такую же позу, которая была в самом начале движения.

Во всех видах ходьбы (обычная, спортивная) имеется одна и та же особенность – постоянная опора. Эта особенность отличает ходьбу от бега, где чередуются опорные и полетные периоды. В ходьбе постоянная опора о грунт осуществляется то одной, то одновременно обеими ногами. Каждая нога в ходьбе бывает опорной и переносной (маховой) ногой.

Время, в течение которого нога является опорой тела (опорное время), больше времени переноса ноги. Эта особенность и определяет двухопорный период в ходьбе. Время двухопорного периода всегда короче времени опорного.

С увеличением скорости ходьбы увеличивается частота и длина шага, а время двухопорного периода уменьшается. Установлено, что с увеличением темпа до 190 – 200 шаг/мин время двухопорного периода в обычной ходьбе сокращается до нуля, появляется период полета, а это значит, что ходьба переходит на бег.

Движения рук и ног в ходьбе строго перекрестны. Плечевой пояс и таз совершают сложные встречные движения. При ходьбе таз движется по трем осям: поперечной, сагиттальной, вертикальной.

Другими словами, в процессе ходьбы наклон таза вперед то увеличивается, то уменьшается (середина одиночной опоры).

Наклон таза вперед позволяет идущему сделать более «длинное проталкивание». При проносе ноги вперед таз опускается в сторону этой ноги. К концу отталкивания таз поворачивается в тазобедренном суставе опорной ноги в ее сторону или, другими словами, с выносом, например, правой ноги правая часть таза выносится вперед, таз поворачивается влево. Из всех движений таза наибольшее значение следует придавать его движению вокруг вертикальной оси, т.к. это увеличивает длину шага.

Для анализа весь цикл можно разделить на периоды и фазы движения. В биомеханике принято деление на фазы всего действия, а не на фазы только каждой ноги.

В одном цикле имеются два периода одиночной опоры и два периода двойной опоры.

Период одиночной опоры включает две фазы – задний шаг и передний шаг. Первая фаза – задний шаг – начинается с момента снятия ноги с опоры и заканчивается моментом вертикали, когда ОЦМТ человека находится точно под центром давления на площадь опоры или условно принята поза идущего, когда носок переносной ноги поравняется с носком опорной ноги.

Вторая фаза – передний шаг – начинается от момента вертикали и заканчивается моментом постановки ноги на опору.

Третья фаза – переход опоры (соответствует двухопорному периоду). Следовательно, один цикл движений в ходьбе содержит шесть фаз.

Источником движущих сил при ходьбе служит работа мышц. За счет мышечных сокращений происходит отталкивание, и человек продвигается вперед. Отталкивание возможно, если грунт «сопротивляется» движению и имеется достаточное трение о поверхность грунта.

Только в результате взаимодействия  внутренних сил (сокращение мышц) и внешних сил (сила реакция опоры, сила тяжести и сила сопротивления среды) возможно перемещение в пространстве. Для передвижения по горизонтали и ввиду малых скоростей при ходьбе эти силы практически можно в расчет не принимать, хотя они в определенных условиях влияют на продвижение ОЦМТ.

Таким образом, рассматривается сила реакции опоры, которая возникает в ответ на действие человека на опору. Она равна по величине силе действия на грунт (мышечной силе) и противоположна по направлению. Эта сила проявляется только в опорном периоде. В зависимости от соотношения направления движения тела и направления действия силы последняя может способствовать движению (если их направления совпадают) или тормозить (если их направления противоположны). При отталкивании, фазе переднего шага, сила реакции опоры направлена вперед – вверх. Эту силу можно представить как равнодействующую двух составляющих – вертикальной и горизонтальной. Горизонтальная составляющая обуславливает движение тела вперед, следовательно, при отталкивании сила реакции опоры будет способствовать продвижению ОЦМТ вперед. Источником этого продвижения служат два активных мышечных действия – перенос маховой ноги вперед (движение происходит ускоренно) и отталкивание ноги от опоры.

Чтобы увеличить горизонтальную составляющую в фазе переднего шага, нужно увеличить силу отталкивания и выполнить отталкивание под более острым углом, не поднимая высоко маховую ногу при переносе.

В фазе заднего шага, наоборот, сила реакции опоры действует навстречу движению и является тормозящей силой, не способствующей продвижению вперед. Тело идущего продвигается по инерции, заметно снижается скорость передвижения. В это время происходит амортизация движения опорной ногой. Постепенное торможение тела к опоре осуществляется за счет уступающей работы мышц передней части голени, смягчение тормозящего эффекта происходит также вследствие опускания таза в сторону переносной ноги (движение вокруг сагиттальной оси) и некоторого опускания рук (увеличение угла плечо – предплечье). В обычной ходьбе амортизация осуществляется еще и за счет уступающей работы четырехглавой мышцы бедра – сгибания ноги в коленном суставе.  В спортивной ходьбе сгибания ноги в коленном суставе не может быть, т.к. нога должна быть выпрямлена к моменту вертикали. Чтобы уменьшить горизонтальную составляющую опорной реакции, нужно ставить ноги ближе к проекции ОЦМТ, т.е.  под углом, более близким к прямому. К концу фазы заднего шага возможно и небольшое «подтягивание» таза за счет деятельности разгибателей бедра опорной ноги в тазобедренном суставе и выноса переносной ноги вперед.

Во время фазы «перехода опоры», которая длится сотые доли секунды, происходит переход опоры с одной ноги на другую. Фаза начинается с момента постановки «переносной» ноги на опору и заканчивается снятием с опоры другой ноги, которая была до этого опорой тела. Основной критерий ходьбы – наличие двухопорного периода. С потерей этой фазы одна локомоция (ходьба) переходит в другую (бег).

Наиболее экономным, требующим меньших энергетических затрат, будет движение прямолинейное и равномерное. Однако в ходьбе движение ОЦМТ происходит по кривой – то несколько поднимаясь, то, наоборот, опускаясь.

В обычной ходьбе высокое положение ОЦМТ занимает в момент вертикали, а самое низкое – в период двойной опоры. Размах вертикальных колебаний в спортивной ходьбе достигает 4 – 6 см.

Уменьшение вертикальных и боковых колебаний ОЦМТ или, в лучшем случае, сведение их к минимуму есть одна из главных задач технической подготовки скорохода.

В любой ходьбе горизонтальная скорость в каждом шаге непостоянна. При отталкивании горизонтальная скорость растет, но затем с приземлением другой ноги наступает фаза заднего шага, когда тело испытывает некоторый «толчок», оказывающий тормозящее воздействие на поступательную скорость движения.

Таким образом, главная работа мышц во время движения происходит в опорном периоде. С начала приземления ноги мышцы амортизируют движение, производя уступающую работу, затем, когда ОЦМТ находится над опорой, поддерживают тело, противоборствуя силе тяжести, и, наконец, в фазе переднего шага происходит преодолевающая работа, работа с «положительным эффектом» продвижения вперед.

Движения рук при ходьбе способствуют сохранению равновесия. Вместе с движениями рук происходят повороты верхней части туловища, что уравновешивает поворот таза вокруг вертикальной оси. Угол плечо – предплечье не остается постоянным. В момент вертикали руки более всего разогнуты. При некоторых условиях руки могут способствовать увеличению частоты движений. При большей частоте шагов руки сгибаются больше.

С увеличением скорости ходьбы увеличиваются длина и частота шагов. Их соотношение должно быть целесообразным. Нужно учитывать, что чрезмерное учащение шагов уменьшает их длину и ведет к снижению скорости. В то же время очень длинный шаг (что зависит от силы отталкивания и выноса ноги вперед) может привести к потере контакта.

Умение идти свободно, без лишнего напряжения, оптимально сочетая длину и частоту шагов – наиболее важное условие совершенной техники ходьбы.

ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕГА

Бег – циклическое локомоторное движение. Основой бегового движения является шаг. Оттолкнувшись от грунта одной ногой, бегун некоторое время и расстояние преодолевает по воздуху до момента постановки другой ноги на грунт. Эти периодически повторяющиеся опорные и безопорные положения дали основание называть бег циклическим упражнением.

Под циклом в беге следует понимать всю совокупность движений звеньев тела и тела в целом, начиная с любого положения (выбранного произвольно) и заканчивая возвращением их в исходное положение.

При анализе беговых движений достаточно рассмотреть один цикл бегового движения (характер и последовательность движений отдельных звеньев и всего тела), включающий в себя двойной шаг (шаг с правой и с левой ноги).

В двойном шаге содержатся два периода опоры и два периода полета. В каждом периоде различают две фазы. Период опоры включает в себя фазы торможения и отталкивания. А в периоде полета – фазы подъема и снижения ОЦМТ. Каждый период и каждая фаза имеют условные границы, которыми служат моменты движения.

Таким образом, последовательность фаз в цикле движений ноги следующая:

Период опоры – момент постановки ноги

                             фаза торможения

                             момент вертикали (наинизшая точка траектории ОЦМТ)

                             фаза отталкивания

                             момент отрыва ноги

Период полета – фаза подъема ОЦМТ

                               момент наивысшей точки траектории ОЦМТ

                               фаза снижения ОЦМТ

Согласно первому закону динамики, движение тела происходит в результате взаимодействия сил. Источником движущих сил в беге является работа мышц. Но одной мышечной силы для передвижения недостаточно. Для движения требуются внешние силы, которые взаимодействуя с внутренними силами (силы, возникающие при работе мышц) создают возможность передвижения. Внешними силами при движении человека являются: сила тяжести (Р), сила сопротивления среды (Q), сила реакции опоры (R).

Сила тяжести действует постоянно вниз и играет различную роль: при движении тела вниз она является движущей силой, а при движении вверх – тормозящей. Сила тяжести не может увеличить или уменьшить горизонтальную скорость движения. Она только изменяет его направление.

Сопротивление среды является тормозной силой, которая всегда противоположна направлению движения тела по горизонтали, и возрастает пропорционально квадрату скорости бегуна. Она весьма существенна в беге с максимальной скоростью. Так, в марафонском беге V = 5 м/с (сила сопротивления среды равна около 8,8 Н), а в спринте – 10 м/с (сила сопротивления колеблется в пределах 21 – 41 Н и зависит от размеров тела бегуна).

Сила реакции опоры в беге является переменной и по величине и по направлению. Она равна по величине и направлена противоположно силе отталкивания от грунта. Сила эта зависит от массы тела бегуна, от скорости бега и от мышечных усилий, развиваемых спортсменом. Направление силы реакции опоры в беге непрерывно изменяется в различные моменты и фазы опорного периода.

 Когда тело бегуна находится прямо над центром давления на площадь опоры, то реакция опоры под действием массы тела бегуна направлена вертикально вверх (вертикальная составляющая реакции опоры). Но ОЦМТ не всегда находится над центром давления на опору. В этом случае опорная реакция будет направлена под острым углом. Поэтому силу давления (F) и силу реакции опоры (R) можно разложить на две составляющие: вертикальную (Fy, Ry) и горизонтальную (Fx, Rx). Равнодействующая этих величин и будет определять движение бегуна. Вертикальная составляющая реакции опоры противодействует силе тяжести. В том случае, когда Fy больше веса тела бегуна, движение ОЦМТ направлено вверх, и наоборот. Горизонтальная составляющая реакции опоры зависит от общей силы давления на грунт (F общ) и от угла, под которым производится давление и играет первостепенное значение в поступательном движении. Угол этот называют углом отталкивания. Он определяет направление равнодействующей. В спринтерском беге величина (F общ) намного больше, чем в беге на средние и длинные дистанции, и направлено под более острым углом.

 Опорная реакция в момент постановки ноги на грунт направлена назад – вверх, этим создается торможение или замедление скорости бега в фазе передней опоры.

 Уменьшение этой величины обеспечивается за счет амортизации ноги и постановки ее ближе к проекции ОЦМТ на дорожку. Однако полностью исключить действие тормозящих сил невозможно, и поэтому ставится задача сделать ее минимальной.

Рассмотрим некоторые особенности беговых движений относительно тех условных обозначений (периоды, фазы и т.д.).

Период опоры для поступательного движения является основным и длится от момента постановки ноги на грунт до момента отрыва. Нога в этот период принимает на себя тяжесть падающего тела, амортизирует и затем производит отталкивание от грунта, создавая этим поступательное давление вперед (фаза отталкивания).

Кривая вертикальных усилий может иметь различную конфигурацию (однопиковую, двухпиковую). Ее величина и продолжительность зависят от: скорости бега, массы тела спортсмена, степени согласованности движений отдельных звеньев тела, напряжения мышц опорной ноги, расстояния между проекцией ОЦМТ и стопой ноги в момент постановки ее на опору.

Горизонтальные усилия бегуна с момента постановки ноги и до начала фазы отталкивания направлены вперед и создают торможение (отрицательное ускорение). Затем в фазе отталкивания давление на опору направлено назад, при этом создается положительное ускорение большинству звеньев тела и ОЦМТ.

Отрицательное ускорение длится с момента постановки ноги и постепенно уменьшается до нуля к моменту наименьшей траектории ОЦМТ. Опорная нога в этой фазе, амортизируя, замедляет и приостанавливает опускание тела бегуна вниз. После того, как отрицательное ускорение достигло нуля, наступает фаза отталкивания, которая заканчивается к моменту отрыва ноги от опоры. Положительное ускорение в фазе отталкивания достигается преимущественно за счет энергичного выпрямления опорной ноги.

Период полета характеризуется движением тела по инерции, а траектория ОЦМТ имеет форму параболы. Сила тяжести тела бегуна изменяет направление движения книзу, а сопротивление воздуха снижает скорость движения.

Движения ОЦМТ. Внешние силы, действуя на тело спортсмена, препятствуют прямолинейности и равномерности поступательного движения ОЦМТ. Кроме продвижения вперед ОЦМТ совершает вертикальные и боковые колебания. Боковые перемещения в основном происходят за счет переноса тяжести тела с одной ноги на другую. В сравнении с вертикальными колебаниями они незначительны. Размах вертикальных колебаний ОЦМТ в опорном периоде достигает 6,6 см, причем величина его снижения в фазе торможения равна 1,8 см, а подъем в фазе отталкивания (до момента вылета) составляет 3,9 см при скорости 8,31 м/с.

Траекторию движения ОЦМТ можно представить в виде синусоидальной кривой с одновременным перемещением в боковой плоскости. Путь ОЦМТ бегуна в отдельные фазы движения неодинаков. Отмечается тенденция к сокращению пути торможения и увеличение перемещения ОЦМТ в фазе отталкивания (табл. 1).

Скорость поступательного движения ОЦМТ в отдельных фазах движения различна. Наибольшая скорость наблюдается в момент отрыва ноги от грунта, а самая низкая – к моменту вертикали в опорном периоде.

Движения ног. Постановка ноги на грунт происходит несколько впереди проекции ОЦМТ на опору (в зависимости от скорости бега и индивидуальных особенностей техники бегуна). Последующая фаза торможения происходит за счет сгибания ноги в тазобедренном, коленном и разгибания в голеностопном суставе. Так, в спринте в момент вертикали угол в коленном суставе опорной ноги составляет 130 – 140 гр, в тазобедренном – 63 – 67 гр.

В фазе отталкивания происходит резкое разгибание ноги в тазобедренном и коленном суставах и активное сгибание голеностопного сустава, что обеспечивает положительное ускорение и продвижение тела вперед.

После отрыва ноги от опоры начинается перенос ноги из крайнезаднего положения вперед. Движение ноги последовательно характеризуется подъемом, разгоном, торможением и опусканием ее на опору.

Оторвавшись от грунта, нога резко движется вперед – вверх, сгибаясь при этом в коленном и тазобедренном суставах. Это движение вызывает резкое укорочение рычага ноги и уменьшение ее момента инерции, что позволяет ей намного быстрее продвинуться вперед – вверх. Это создает возможность повысить частоту шагов в беге. Скорость дистальных частей ног в период переноса в беге с максимальной скоростью достигает 25 м/с.

В период полета происходит разведение и сведение ног. Разведение ног продолжается и после отрыва опорной ноги от грунта. Сведение ног в полетном периоде начинается в момент наивысшей точки траектории ОЦМТ. Это движение не изменяет скорости в полете, но создает благоприятные предпосылки для увеличение частоты шагов в беге.

Движения таза, рук и туловища в беге. Движение таза характеризуется не только поступательным, но и вращательным движением. Наиболее выраженное вращение таза вокруг продольной оси – повороты в сторону опорной ноги. К моменту отрыва ноги от грунта угол поворота достигает максимума  – до 45 гр. В момент вертикали угол поворота равен нулю. Кроме этого, в беге происходит вращение вокруг сагиттальной оси (наклон в сторону). Наибольший наклон таза в сторону маховой ноги наблюдается в момент вертикали. Вследствие этого колено маховой ноги оказывается несколько ниже колена опорной ноги. В фазе заднего отталкивания происходит наклон таза в сторону толчковой ноги. Движения таза в сагиттальной плоскости больше выражены в медленном беге, чем в спринте. Все эти вращательные движения таза увеличивают поступательное движение тела спортсмена. Поворот таза вокруг продольной оси ведет к увеличению длины шагов, помогает отталкиванию и выносу маховой ноги вперед, т.к. при этом включаются в работу дополнительные группы мышц.

     Движения рук в беге с максимальной скоростью происходят в переднезаднем направлении с большой амплитудой в плечевых суставах и изменением угла в локтевом суставе. При движении руки вперед угол в локтевом суставе уменьшается, а при движении руки назад увеличивается.

 В беге на средние и длинные дистанции амплитуда движения рук намного меньше и направление их несколько изменено. При выносе руки вперед она несколько приводится вовнутрь, а с движением назад – отводится наружу.

В беге положение туловища также непостоянно. В фазе отталкивания туловище несколько наклонено вперед, а в полетной фазе стремится к вертикальному положению. В беге на длинные дистанции колебание туловища меньше, чем в спринте.

В беге на разные дистанции сохраняется общая структура бегового шага (периоды, фазы, моменты). Но в зависимости от скорости движения изменяются кинематические и динамические характеристики бегового шага. В спринте они достигают максимальных величин. С увеличением длины дистанции уменьшаются основные слагающие скорости – длина и частота шагов, изменяется длительность опорных и полетных периодов, их соотношение.

Таблица 1. Кинематические характеристики движения ОЦМТ в горизонтальном направлении за время одного бегового шага (n = 65)

Таблица 2. Кинематические характеристики бега на различные дистанции

Литература

1. Гайс И.А. Учитесь ходить быстро. – М.: ФиС, 1986.
2. Движения спортсмена // Под ред. Д.Донского – М.: ФиС, 1965.
3. Легкая атлетика. Учебник для ИФК // Под ред. Н.Г. Озолина, Воронкина, Примакова. – М.: ФиС, 1989; с. 37 – 47.
4. Легкая атлетика. Учебник для ИФК // Под ред. А.Н. Макарова. – М.: Просвещение, 1987; с. 61 – 68.
5. Основы легкой атлетики. – Сост. А.Ф. Бойко. – М.: ФиС, 1976; с.30 – 41.
6. Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений. Учебное пособие для студентов факультета физкультуры педагогических институтов. – М.: Просвещение, 1989.
7. Ходить надо умеючи // Под ред. В. Ухова. – Лениздат, 1985; с.12 – 18.
8. Юный легкоатлет // Под ред. В.Попова – М.: ФиС, 1984; с.75 – 90.