Основы биомеханического анализа спортивных движений на примере оценки техники бега с барьерами

УДК 796.012

ОСНОВЫ БИОМЕХАНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СПОРТИВНЫХ ДВИЖЕНИИ НА ПРИМЕРЕ ОЦЕНКИ ТЕХНИКИ БЕГА С БАРЬЕРАМИ

Е. А. Буданова

Ключевые слова: биомеханический анализ, техника спортивных движений, моделирование движений, техника барьерного бега.

Биомеханический анализ известных физических упражнений в спорте является надежным средством для синтеза более сложных и менее энергозатратных упражнений. Для достижения указанных целей могут использоваться различные исследовательские подходы.

Основой синтеза спортивных движений для совершенствования соревновательных программ могут быть педагогические наблюдения и (или) механико-математическое моделирование спортсмена и его двигательных действий с переносом исследований со спортивных площадок в область компьютерных технологий. Оба подхода имеют очевидные достоинства и недостатки и дополняют друг друга.

Педагогические наблюдения происходят в творческом процессе взаимодействия тренера и спортсмена. Они узко специализируются с учетом многих индивидуальных особенностей спортсмена и тренера. При таком подходе необходим большой объем наблюдений для обобщения выводов, которые можно затем использовать. Педагогические наблюдения субъективны. Они не позволяют ответить на многие вопросы совершенствования мастерства исполнения физических упражнений, выполняемых с большой скоростью.

Механико-математическое моделирование для решения проблем повышения мастерства исполнения спортивных упражнений также наделено недостатками: не позволяет учитывать все особенности живого организма. Однако при таком подходе, на основании антропоморфных механизмов, можно математически в виде формул или с помощью компьютера моделировать двигательные действия спортсмена и исследовать количественное влияние его антропометрических параметров и параметров его двигательных действий на эффективность исполнения физических упражнений. Моделирование, по сути, упрощает объект, сохраняя при этом его важнейшие, с точки зрения исследователя, свойства (Г. И. Попов, 2005).

Таким образом, педагогические наблюдения позволяют построить качественные основы биомеханики спорта, а механико-математическое моделирование закладывает основы количественной биомеханики, основы теоретической биомеханики спорта.

Оценка технического уровня бегунов обычно связывается с рядом биомеханических показателей, определение которых требует наличия специфического оборудования (В. Ф. Таранов и др., 1986; В. В. Балахничев, 1987; Е. А. Разумовский,1996). Это требование хотя и повышает качество получения биомеханической информации, но значительно усложняет проведение подобных исследований.

Возможно, это отчасти и является причиной того, что научные подходы не всегда применяются в практике спортивной деятельности. С этой точки зрения наиболее перспективным путем развития системы управления спортивной деятельностью является внедрение в тренировочный процесс информационных технологий, служащих тренеру инструментом для получения информации. Поэтому в нашей работе была поставлена цель - разработать и апробировать методику оценки техники барьерного бега, доступную в использовании и не требующую особого технического оснащения.

Методы исследования

Определение биомеханических показателей осуществлялось по результатам видеосъемки бега на 110 м с барьерами во время тренировки. Результат преодоления дистанции во время съемки составил 15.1 с. Видеосъемка проводилась по общепринятой методике (И. М. Козлов, 1980; М. А. Годик,

1988). Камера устанавливалась на высоте 1 м, отстояла от линии движения спортсмена на расстоянии 15 м. Определялись рост (185 см) и вес (81 кг) спортсмена.

Полученные видеоматериалы были переведены в цифровой формат и обработаны программами Pinnacle STUDIO version 9 и Adobe Photoshop 7.0.

В результате обработки видеоматериалов была получена кинограмма линейного движения (58 кадров), по которой определялись кинематические характеристики барьерного бега. Методика определения биомеханических показателей была основана на общепринятой методике анализа фото- и видеоматериалов (В. Р. Дановский, Г. А. Коновалов,

1989).

По полученной кинограмме определялись и оценивались две группы основных кинематических характеристик техники барьерного бега: пространственные и временные. Из пространственных характеристик определялись расстояние от места отталкивания до барьера, расстояние от барьера до места приземления, длина «барьерного шага», угол наклона туловища при атаке барьера, угол наклона туловища относительно вертикали в положении над барьером, угол разгибания. Из временных характеристик определялись: время преодоления барьера, время преодоления межбарьерного расстояния, время выполнения первого, второго, третьего беговых шагов.

Техника барьерного бега оценивалась с помощью метода регрессионных остатков и с помощью номограммы (Л.С. Зайцева, 1982).

Результаты исследования

Результаты исследования показали следующие характерные черты техники бега изучаемого спорт-

смена. При изучении кинематических характеристик выявлено, что большинство технически важных показателей у изучаемого спортсмена соответствовали требованиям техники бега с барьерами (табл. 1). Так, величины расстояния от места отталкивания до барьера (192 см), угол наклона туловища при атаке барьера (74°) находятся в границах данных, имеющихся в литературе. Расстояние от барьера до места приземления (123 см) и длина барьерного шага (315 см) были меньше по сравнению с техническими требованиями, согласно которым эти показатели должны составлять 130 - 160 см и 320 - 375 см соответственно. Это может являться причиной низкого темпа движений между барьерами.

Изучение временных характеристик дало следующие результаты: время преодоления барьера -

0,48 с, время преодоления межбарьерного расстояния - 1,16 с, время выполнения первого, второго, третьего беговых шагов - 0,20 с, 0,28 с, и 0,20 с соответственно (табл. 1). Они также согласуются с литературными данными.

Оценка техники барьерного бега по методу регрессионных остатков показала, что теоретически

ожидаемый результат изучаемого спортсмена в беге на 110 м с барьерами при данных кинематических параметрах должен составлять 14,2 с. В действительности данный барьерист показал результат 15,1 с. Разница между теоретически ожидаемым и фактическим результатами составила 0,9 с. Это означает, что данный спортсмен, имея вышеуказанные биомеханические показатели, способен проявлять гораздо более высокий результат, чем он показывает в действительности. Поскольку большинство показателей его техники бега соответствуют техническим требованиям, то можно предположить, что часть времени спортсмен теряет из-за недостаточно развитых скоростных качеств. Это подтвердилось результатами оценки техники бега по номограмме. Она показала, что результат бега на 110 м

- «очень слабой» оценке за быстроту. Следовательно, данный спортсмен характеризуется хорошей технической подготовленностью, но обладает недостаточно развитыми скоростными качествами.

Таблица 1

Кинематические характеристики барьерного бега

Показатели Полученные в исследовании Полученные по литературным данным

1 Расстояние от места отталкивания до барьера (см) 192 190 - 215

2 Расстояние от барьера до места приземления (см) 123 130 - 160

3 Длина барьерного шага (см) 315 320 - 375

4 Угол наклона туловища при «атаке» барьера (град) 74 68 - 74

5 Угол наклона туловища относительно вертикали в положении «над барьером» (град) 46 45 - 55

6 Угол разгибания маховой ноги в коленном суставе при переходе через барьер (град) 168 168 - 145

7 Время преодоления барьера (с) 0.48 0.455 - 0.57

8 Время преодоления межбарьерного расстояния (с) 1.16 1.02 - 1.3

9 Время выполнения первого шага (с) 0.20 0.16 - 0.22

10 Время выполнения второго шага (с) 0.28 0.235 - 0.3

11 Время выполнения третьего шага (с) 0.20 0.18 - 0.22

На основании полученных результатов, изучаемому спортсмену были сделаны следующие рекомендации:

а) при отработке техники барьерного бега увеличить расстояние от барьера до места приземления и вместе с этим длину барьерного шага;

б) в тренировочном процессе больше внимания уделять развитию скоростных качеств, нацелить спортсмена на улучшение результата в беге на 100 м.

Таким образом, разработанный способ оценки техники барьерного бега на основании материалов видеосъемки позволил установить некоторые недостатки в технике бега изучаемого спортсмена, такие как низкие, по сравнению с техническими требованиями, расстояние от барьера до места приземления

и длина барьерного шага, а также недостаточно раз-развитые скоростные способности. На основании этого спортсмену была предложена программа тренировок, направленная на устранение выявленных недостатков.

Заключение

Очевидно, что биомеханический анализ является основой для оценки эффективности тех или иных вариантов техники выполнения спортивных движений и разработки рекомендаций по их формированию и совершенствованию. И в этом плане биомеханические методы в методологической цепочке взаимосвязи теории и практики применяются ограниченно: первоначально спортсмены осваива-

ют какое-либо движение, а лишь потом оно подвергается биомеханическому анализу. Это свидетельствует о неполном использовании возможностей биомеханики как науки. В этой связи необходимо разрабатывать новый подход в области теории и практики построения движений: в дополнение к уже известным формам движений необходимо разрабатывать технику упражнений с заранее планируемыми качествами и требуемыми свойствами. В этом случае, кроме констатирующей функции, биомеханическое исследование будет выполнять и функцию прогноза техники выполнения упражнений в ряде видов спорта, что даст при реализации результатов преимущество в конкурентной спортивной борьбе.

В соответствии с вышесказанным, повышение эффективности тренировочного процесса предполагает использование новых информационных технологий. Примером этого является разработанный подход оценки техники барьерного бега. Эффективность использования техники бега с барьерами зависит от ряда факторов, к которым, помимо прочего, относятся и биомеханические показатели. По ним можно определить правильность выполнения техники.

Полученные результаты могут быть использованы в практике тренерской работы, поскольку изучение биомеханических показателей позволяет ин-

дивидуализировать организацию тренировочного процесса, сделать ее более рациональной для достижения высокого технического мастерства спортсменов.

Литература

1. Балахничев, В. В. Бег на 110 м с барьерами / В. В. Балахничев. - М.: ФиС, 1987. - 80 с.

2. Годик, М. А. Спортивная метрология / М. А. Годик. - М., 1988. - 192 с.

3. Дановский, В. Р. Биомеханика / В. Р. Да-новский, Г. А. Коновалов. - Омск, 1989. - 24 с.

4. Зайцева, Л. С. Биомеханика: методические указания к выполнению расчетно-графических работ / Л. С. Зайцева. - М., 1982 - 36 с.

5. Попов, Г. И. Биомеханика / Г. И. Попов. -М.: Академия, 2005. - 256 с.

6. Практикум по биомеханике / под ред. И. М. Козлова. - М., 1980. - 120 с.

7. Разумовский, Е. А. Факторы прогресса / Е. А. Разумовский // Легкая атлетика. - 1996. - № 7.

- С. 17 - 19.

8. Таранов, В. Ф. Становление и совершенствование спортивного мастерства в барьерном беге: учебное пособие / В. Ф. Таранов, В. П. Черкашин, В. Д. Фискалов и др. - Волгоград, 1986. - 144 с.