Каталог Рефератов - Біомеханіка при контролі фізичного навантаження

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Біомеханіка при контролі фізичного навантаження

атчики біомеханічних процесів -- тензорезистори -- це вимірювальні перетворювачі малих деформацій на електричні сигнали, що дозволяють виміряти зусилля, котрі людина докладає до опори або, наприклад, до спортивного снаряда. Величина механічної деформації проводових елементів цих датчиків є пропорційною величині електричного сигналу та силі впливу, що докладається до них. Таким чином, визначивши механічну деформацію цих датчиків, можна розрахувати докладену силу. Тензодатчики придатні для вимірювання як статичних, так і динамічних навантажень. їхня вхідна величина -- переміщення малих деформацій, вихідна -- зміна опору. Реостатні датчики (гоніометри) використовуються для вимірювання кутів (амплітуд) руху у різних суглобах. Принцип дії реостатного датчика: його вхідна величина -- кутове (лінійне) переміщення, вихідна величина -- зміни електричного опору. Акселерометри -- це датчики для вимірювання прискорень. В основі роботи такого датчика -- зміна сили інерції, що виникає під час руху. Сила інерції, котра впливає на певну масу акселерометра, пропорційна прискоренню, що виникає. Ця величина вимірюється тензодатчиком, наклеєним на пружний сило-вимірювальний елемент, що здатний сприймати деформацію тільки в одній площині. Для реєстрації повного вектора прискорення (у трьох площинах) в одній конструкції монтують три однакових датчики та орієнтують їх перпендикулярно один до одного подібно до осей координат тривимірного простору. Основною перевагою електричних методів вимірювання біомеханічних величин є оперативність отримання вимірюваних характеристик та можливість автоматизації розрахунку характеристик, що безпосередньо не вимірюються з використанням АОМ.

2.2 Біомеханічна діагностика оптимального виконання циклічних вправ

Мета даної роботи - пропозиція кількісного біомеханічного критерію оцінки оптимальності техніки виконання циклічних рухів, заснованого на мінімізації обсягу корекційних рухів при виконанні поставленої задачі. Спочатку на прикладі вивчення найбільш розповсюдженого виду руху - ходьби ми покажемо, що ефективність виконання різних видів руху залежить від функціонального стану м'язів, що приймають особисту участь у досліджуваному русі.

На базі спортивного комплексу була вивчена ходьба 69 здорових, фізично не тренованих людей у віці 20...55 років. На відміну від традиційного методу дослідження динамічних параметрів ходьби, що полягає в однократній реєстрації реакції опори, досліджували вертикальну складові реакції опори в серії з 10 кроків кожного піддослідного. Подібна методика дослідження дозволила виявити статистичні закономірності нормальної ходьби та варіабельність інформативних біомеханічних параметрів у серії кроків піддослідних. Дослідження проводилися з використанням двох динамометричних платформ. Ходьба усіх піддослідних досліджувалася в звичному темпі. У процесі природної ходьби піддослідний послідовно наставав кожною ногою на одну платформу. Відносне навантаження на нижні кінцівки визначалася у відсотках, при цьому ми виходили з того, що сумарне навантаження на обох кінцівок за подвійний крок складає 100%. Інтегрування вертикальної складової реакції опори дозволяє визначити сумарне навантаження на кінцівку за крок при ходьбі.

Всі обстежені були розділені на вікові групи. Для кожної з них були визначені наступні біомеханічні параметри: відносне навантаження на ноги при ходьбі (тобто навантаження на кожну ногу при ходьбі стосовно сумарного навантаження в 100%), величина відношення середнього за крок тиску на поверхню опори (ця величина розраховувалася по теоремі про середнє значення функції на інтервалі) до ваги піддослідного і середня тривалість фаз опори кінцівок. Задача даного дослідження складалася в порівняльному аналізі варіабельності кожного з перерахованих вище параметрів для ведучої і контрольної кінцівок. Отримані дані приведені в таблиці (додаток А).

Результат дослідження дозволив зробити висновок про те, що варіабельність досліджуваних біомеханічних параметрів менше на стороні ведучої кінцівки (з більшою силою відштовхування) у всіх вікових групах випробуваних. Даний результат дозволив нам припустити, що функціональний стан м'язів опорної кінцівки з більшою силою відштовхування трохи вище, ніж контрольної кінцівки.

Для підтвердження даного припущення ми зіставили вертикальні складові реакції опори (додаток Б) тих же кінцівок при ходьбі (також у серії з 10 кроків) чотирьох піддослідних чоловіків: 1 - пацієнта з травмою колінного суглоба - звичним вивихом надколінка (27 років), 2 - фізично здорової нетренованої людини (22 роки), 3 - спортсмена-велосипедиста (27 років) і 4 - літніх чоловік (78 років).

Біль у колінному суглобі приводить до зменшення навантаження на ушкоджену кінцівку в пацієнта зі звичним вивихом надколінка, що видно зі зменшення амплітуд вертикальної складової опори при передньому і задньому поштовхах. Порівняння динамограм вертикальної складової реакції опори хворого зі звичним вивихом надколінка і здорової нетренованої людини свідчить про те, що при підвищенні навантаження на кінцівку варіабельність опорних реакцій знижується. Цей факт може бути пояснений тим, що зі збільшенням навантаження на м'язи варіабельність цих показників зменшується, оскільки підвищується кількість синхронно працюючих м'язів [3]. У результаті цього закономірно знижується варіабельність і динамічних параметрів ходьби.

Для кількісної характеристики розходження форми вертикальної складової реакції опори від кроку до кроку при ходьбі нами запропонований коефіцієнт варіабельності реакції опори Kv, пропорційний площі зони, у якій розташовані всі динамограми вертикальної складової реакції опори. Цей коефіцієнт при нормальній ходьбі складає для лівої ноги 0,16 ± 0,03 і для правої -0,17 + 0,04 (зазначені значення отримані на основі обстеження акта ходьби 69 здорових піддослідних). Даний коефіцієнт відбиває варіабельність процесу навантаження кожної з кінцівок при ходьбі, тому він має своє значення для кожної з них.

Підвищення варіабельності біомеханічних параметрів ходьби при поразці опорно-рухового апарата нижніх кінцівок щодо норми показник недосконалості акта ходьби, оскільки її ріст свідчить про підвищення витрат м'язової енергії на корекцію і підтримку стереотипу ходьби [6]. Вироблення рухової навички, зокрема навички ходьби, полягає не тільки в тім, щоб домогтися правильної координації руху, але і втом, щоб здійснити цей рух з мінімальною витратою м'язової енергії, забезпечивши м'язам максимальну тривалість відпочинку в моменти кроку, коли їхня активність не затребувана [8]. Тому зменшення варіабельності даного параметра (тобто зменшення коефіцієнта Kv) у процесі реабілітації особі травмами й ушкодженнями суглобів і сегментів нижніх кінцівок може бути використане для об'єктивної оцінки його результату.

Звернемося тепер до порівняння стабільності форми вертикальної складової реакції опори при ходьбі фізично не тренованої людини і спортсмена-велосипедиста. Незважаючи на приблизно рівне навантаження на кінцівці в обох випробуваних, варіабельність даного параметра помітно нижче в людини, що займається спортом, чим у людини, що веде в основному сидячий спосіб життя. Можна припустити, що поліпшення функціонального стану м'язів нижніх кінцівок у результаті тренування також супроводжується підвищенням синхронності їх діяльності, що приводить до більш стабільно повторюваній від кроку до кроку формі вертикальної складової реакції опори.

У спортсменів різної кваліфікації спостерігається розходження варіабельності ряду біомеханічних параметрів циклічних рухів. Так, наприклад, при порівнянні ступеня варіабельності кінематичних і електрофізіологічних параметрів при бігу на дистанцію 400 м виявлено, що в спортсменів високої кваліфікації спостерігається відносна стабільність кінематичних характеристик руху до кінця дистанції, в той час як у новачків на останніх метрах дистанції різко збільшується варіабельність обох груп показників. Цей факт указує на те, що з підвищенням кваліфікації спортсменів варіабельність показників зовнішньої структури рухового акта різко знижується [4]. Дослідження коефіцієнта варіації тривалості електричної активності ряду м'язів нижніх кінцівок у спортсменів-бігунів високої кваліфікації також показало його зменшення при бігу з максимальною швидкістю [1].

Висновок

У практиці вивчення рухових дій людини використовуються візуальні та інструментальні методи контролю.

Інструментальні методи контролю є більш об'єктивними. За їх допомогою отримують кількісну оцінку характеристик та показників рухових дій людини, а також можливих змін, що відбуваються у її організмі під час тієї чи іншої рухової діяльності.

На базі спортивного комплексу нами було проведено дослідження оптимального рівні виконання циклічних рухів, піддослідними були нетреновані люди та проведене порівняння варіабельності біомеханічних параметрів ходьби при ураженні опорно-рухового апарату.

Розділ 3. Аналіз результатів дослідження
Матеріали даного дослідження можуть бути використані для об'єктивної оцінки витривалості людини при тривалому навантаженні на ноги при русі. З двох спортсменів, що займаються одним видом спорту, у якому беруть участь нижні кінцівки, кращого результату може домогтися той спортсмен, варіабельність біомеханічних параметрів руху якого менше, оскільки за інших рівних умов у нього менше витрати м'язової енергії на корекцію стереотипу руху, тобто для нього характерна велика економічність руху.

Таким чином, практичне застосування запропонованої методики оцінки статистичних закономірностей циклічних рухів дозволяє, з одного боку, оцінити функціональний стан м`язів нижніх кінцівок, а з іншого боку - оцінити ступінь досконалості виконання циклічних рухів на основі мінімізації обсягу допоміжних рухів, спрямованих на корекцію основного руху.

Що стосується механізму мінімізації корекційних рухів при поліпшенні функціонального стану м'язів нижніх кінцівок, то, імовірно, у його основі лежить підвищення аферентації з м'язових рецепторів кінцівок. Ріст обсягу аферентної інформації з м'язів кінцівки, посилення внутрішньо сегментарної імпульсації приводять до підвищення точності виконання виробленого руху і до пропорційного зниження варіабельності його характеристик. Особливо наочно це виявляється при порівнянні стабільності біомеханічних параметрів нормальної і патологічної ходьби: внаслідок ушкодження або втрати м'язових рецепторів при різних травмах і ушкодженнях сегментів нижніх кінцівок скорочується приплив аферентної інформації з м`язів даної кінцівки, що приводить до підвищення варіабельності біомеханічних параметрів на стороні ушкодженої кінцівки.

Рецептори м'язових веретен, як і інші рецептори опорно-рухового апарата (наприклад, суглобні), відносяться до механорецепторів і служать для того, щоб інформувати ЦНС про стан і зміни механічних властивостей навколишньої їхньої м'язової тканини [5]. Фізичне навантаження в малотренованих випробуваних викликає більш значне підвищення імпульсації з м'язових рецепторів, чому більш тренованих пацієнтів [2]. Крім того, маються дані про зміну характеру імпульсації з м'язових рецепторів при атрофії м'язів, наприклад зв'язаної з тривалою іммобілізацією кінцівок [7]. Ці факти свідчать про наявний взаємозв'язок функціонального стану м'язів з характером імпульсації з м'язових рецепторів.

Аналогічний підхід може бути застосований для оцінки ступеня досконалості різного роду циклічних рухів кінцівок (у тому числі і верхніх). У цьому випадку може бути застосований статистичний аналіз інших біомеханічних кривих, що відбивають домінуючі рухи в конкретному виді спорту (наприклад, гоніограм колінного суглоба при ударі по м'ячу). У процесі тренування удосконалюється техніка виконання вправи, а обсяг рухів, що коректують хід виконання вправ, скорочується, кінцевий результат досягається з меншими витратами м'язової енергії. Запропонований критерій дозволяє шляхом зіставлення циклограм у серії однотипних рухів спортсмена об'єктивно оцінити результат тренувального процесу, простежити його динамікові в ході підготовки до змагань, визначити в конкретний момент спортсмена, що знаходиться в кращій спортивній формі.

Висновки
1. Біомеханіка як наука вивчає просторові рухи біологічних об`єктів. Біомеханіка використовується для медичної діагностики, створення методів аналізу та корекції рухових дій тощо. Велике значення біомеханіка має для фізичної культури та спорту.

2. Біомеханіка фізичних вправ вивчає рухову систему людини та її рухові акти (вправи) під час занять фізичною культурою і спортом з метою забезпечити раціональні методи фізичного виховання населення і створити міцні наукові основи сучасної системи підготовки спортсменів високої кваліфікації.

3. Кожний вид спорту об'єднує цілі комплекси фізичних вправ, котрі мають спеціальну рухову спрямованість і становлять його спортивну техніку. Біомеханіка розглядає спортивну техніку як складну динамічну систему дій, що ґрунтується на раціональному використанні рухових можливостей людини і спрямована на розв'язання конкретного завдання у тому або іншому виді спорту, зокрема на досягнення високих спортивних показників.

4. Біомеханічний аналіз спортивної техніки є важливою передумовою для наукового обґрунтування та раціоналізації самого процесу навчання рухів у спорті, а також для профілактичного, оздоровчого та лікувального застосування фізичних вправ у лікувальній фізичній культурі.

5. Для розв'язання поставлених завдань біомеханіка використовує різні методи дослідження, запозичені з анатомії, фізіології, педагогіки, механіки, математики та інших наук. Разом з тим вона розробила власні оригінальні способи вивчення рухів, котрі сформувалися у самостійні методичні прийоми, що визначають так званий біомеханічний метод дослідження.

Список використаної літератури
1. Агашин Ф.К. Биомеханика ударных движений. -- М.: Физкультура и спорт, 1977. - С.188-190.

2. Бернштейн Н.А. О построении движений. -- М.: Медиздат, 1947. -- 436 с.

3. Бернштейн Н.А. Очередные проблемы физиологии активности //Проблемы кибернетики. -- М.: Физматгиз, 1961. -- С.101--160.

4. Біомеханіка спорту. / За заг. ред. А.М. Лапутіна - К.: Олімпійська література, 2005. - 320 с.

5. Биомеханика физических упражнений /Под общ. ред. Е.А. Котиковой. -- М.: Физкультура и спорт, 1939. -- С.47 -- 138.

6. Болобан В.Н. Методика стабилографии в исследованиях устойчивости тела спортсмена и системы тел при выполнении гимнастических и акробатических упражнений: Метод, рекомендации. -- Киев: КГИФК, 1990. -- 24 с.

7. Бранков Г. Основы биомеханики. -- М.: Мир, 1981. -- С.20--21.

8. Гернет М.М., Тихонов В.Н. Экспериментальное определение момента инерции человеческого тела и его верхних и нижних конечностей //Теория и практика физической культуры. -- 1967. -- № 11. -- С 79--80.

9. Годик М.А. Спортивная метрология. -- М.: Физкультура и спорт, 1988.

10. Гримм Г. Основы конституциональной биологии и антропометрии. -- М.: Медицина, 1967. - С.72-251.

11. Гросс Х.Х. Педагогическая кинезиология -- новое направление в спортивной педагогике и биомеханике //Теория и практика физ. культуры. - 1979. - № 9. - С.7-10.

12. Донской Д.Д. Биомеханика с основами спортивной техники. -- М.: Физкультура и спорт, 1971. - С.12-18, 159-161.

13. Донской Д.Д., Зациорский В.М. Биомеханика. -- М.: Физкультура и спорт, 1979. - 263 с.

14. Жуков Е.К., Котельникова Е.Г., Семенов Д.А. Биомеханика физических упражнений. -- М.: Физкультура и спорт, 1963. -- 260 с.

15. Зациорский В.М. и др. Биомеханические основы выносливости. -- М.: Физкультура и спорт, 1982. -- С.79--84.

16. Зациорский В.М. Спортивная метрология: Учебник для ИФК. -- М.: Физкультура и спорт, 1982. -- С.19--120.

17. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека. - М.: Физкультура и спорт, 1981. - 141 с.

18. Иваницкий М.Ф. Движения человеческого тела. - М.: Физкультура и спорт, 1938. - С.13-48.

19. Иваницкий М.Ф. Анатомия человеческого тела. - М.: Физкультура и спорт, 1965. - С.12-58.

20. Иванов В.В. Комплексный контроль в подготовке спортсменов. - М.: Физкультура и спорт, 1987. -- 256 с.

21. Короткое В.П., Тайц Б.А. Основы метрологии и теории точности измерительных устройств. -- М.: Изд-во стандартов, 1978. -- С. 30 - 53.

22. Лапутин А.Н. Гравитационная тренировка. -- К.: Знання, 1999. - 315 с.

23. Лапутин А.Н., Хапко В.Е. Биомеханика физических упражнений. -- К.: Рад. шк, 1986. - 131 с.

24. Лапутін А.М. Зміни в координаційній структурі довільних рухів людини в різних умовах гравітаційних взаємодій //Тези доповідей XIV з'їзду укр. фізіолог, товариства ім. І.П. Павлова. -- Київ, 1994. -- С.312 -- 313.

Додатки

Додаток А

Таблиця 1. Силові та часові параметри нормальної ходи

Вікові групи

20 - 24

25 - 29

30 - 34

35 - 39

40 - 44

45 - 49

50 - 54

Кількість піддослідних

кінцівка

ведуча

контрольна

ведуча

контрольна

ведуча

контрольна

ведуча

контрольна

ведуча

контрольна

ведуча

контрольна

ведуча

контрольна

Відносне навантаження, %

50,80 ±0,55

49,20 ±0,55

50,98 ±0,60

49,02 ±0,6

50,58 ±0,51

49,42 ±0,51

50,85 ±0,445

49,15 ±0,44

50,75 ±0,53

49,25 ±0,53

50,56 ±0,48

49,44 ±0,48

50,73 ±0,63

49,27 ±0,635

Середній тиск/вага

0,82 ± 1,53 %

0,79 ± 2,31 %

0,82 ± 1,61 %

0,79 ± 1,98 %

0,82 ± 1,55 %

0,80 ±2,07 %

0,83 ± 1,36 %

0,80 ± 2,07 %

0,83 ± 1,67 %

0,79 ± 2,09 %

0,82 ± 1,32 %

0,79 ± 1,97 %

0,84 ± 1,35 %

0,79 ± 2,10 %

Середній час опори, с

0,73 ± 2,98 %

0,73 ± 3,63 %

0,74 ± 2,34 %

0,74 ± 2,86 %

0,76 ± 2,47 %

0,76 ± 3,27 %

0,78 ± 2,48 %

0,79 ± 3,35 %

0,77 ± 2,42 %

0,78 ± 3,17 %

0,75 ± 2,78 %

0,76 ± 3,57 %

0,76 ± 2,10 %

0,77 ± 2,83 %

Додаток Б
Кількість кроків = 10

ліва нога

Варіабельність вертикальні складові реакції опори: 1 - пацієнта зі звичним вивихом надколінка, 2 - фізично не тренованої людини, 3 - спортсмена-велосипедиста, 4 - літніх чоловіків

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.