Меню

Центр тяжести в мышцах

II.Центр тяжести тела человека.

Следует различать общий центр тяжести тела (ОЦТ тела) человека и центры тяжести отдельных частей тела.

Чем выше расположен ОЦТ тела, тем масса верхней половины тела больше. Например, у гимнастов он расположен выше, чем у легкоатле­тов-бегунов, так как большие физические нагрузки у гимнастов прихо­дятся на мышцы верхних конечностей, а у бегунов — на мышцы нижних конечностей. Возникают различия в распределении мышечных масс.

Когда говорят «центр тяжести человеческого тела» и имеют в виду живого человека, то подразумевают не точку, а сферу, в которой эта точка расположена. В зависимости от осо­бенностей кровообращения, дыхания, пищеварения и пр. в каждый момент времени внутри тела происходит перераспределение его мас­сы, что сказывается и на положении ОЦТ: он постоянно несколько перемещается в ту или иную сторону. Ориентировочно можно счи­тать, что диаметр сферы, внутри которой происходит перемещение ОЦТ тела при спокойном положении тела, равняется 5—10 мм.

Для установления местоположения ОЦТ тела необходимо опре­делять его в трех плоскостях: фронтальной, горизонтальной и сагит­тальной. При любом симметричном положении тела его ОЦТ распо­ложен в медианной плоскости, поскольку правая и левая половины тела весят приблизительно одинаково (хотя масса внутренних органов, расположенных справа, примерно на 500 г больше, чем располо­женных слева, в связи с тем что в правой половине находится боль­шая часть такого массивного органа, как печень).

Впервые положение ОЦТ тела определил Борелли в 1679 г., отме­тив, что в выпрямленном состоянии тела он находится между ягоди­цами и лобком. Для определения ОЦТ тела использовался метод уравновешивания лежащего на доске человека.

М.Ф. Иваницкий опреде­лил местоположение ОЦТ тела в горизонтальной плос­кости у 650 испытуемых. От­носительно продольной оси тела положение его обозна­чено индексом: отношением расстояния от центра тяжес­ти до подошвенной поверх­ности стопы к длине тела, умноженным на тысячу. Наиболее часто значение ин­декса составляет 555—565, т.е. ОЦТ тела находится не­сколько выше середины тела. Другим показателем положения ОЦТ тела являет­ся его проекция на позвоноч­ный столб и на брюшную стенку. Наблюдения показывают, что ОЦТ тела может находиться в пределах 1—5-го кре­стцового позвонков. Положение его относительно продольной оси тела и позвоночного столба зависит от многих факторов: пола, возра­ста, развития мускулатуры, массивности скелета, выраженности жи­роотложения и пр. Возможны и суточные колебания положения ОЦТ тела, связанные с деформациями, которые тело испытывает при больших физических нагрузках. Индивидуальные колебания его положения относительно позвоночного столба более заметны, чем относительно длины тела. На переднюю поверхность тела ОЦТ про­ецируется выше лобкового симфиза.

У новорожденных ОЦТ тела располагается на уровне 5—6-го груд­ных позвонков, к двум годам он опускается до уровня 1-го поясничного позвонка и продолжает опускаться до 16—18 лет, постепенно перемеща­ясь не только вниз, но и кзади. У мужчин ОЦТ тела находится на уровне 3-го поясничного—5-го крестцового позвонка, ау женщин — на уровне 5-го поясничного до 1-го копчикового (рис. 161). Средняя относитель­ная высота ОЦТ тела (по отношению к длине тела) у мужчин составляет 572

Особенности пропорций тела и распреде­ления мышечной массы у спортсменов различных специализаций также обусловливают различия в положении ОЦТ тела. У пловцов более высокое расположение его, чем у теннисистов, а у велосипеди­стов более низкое; у хоккеистов более низкое, чем у баскетболистов.

При анализе движений важно знать траекторию центра тяжести. Без этого невозможно определить ни скорость, ни ускорение, ни усилие, испытываемые телом или его отдельными зве­ньями при выполнении движения.

Для определения траектории ОЦТ тела при движении необходимо, пользуясь фотоотпечатками или рисунками с кинограммы человеческой фигуры, определить последовательно положения ОЦТ тела в каждый момент данного движения. Линия, соединившая полученные точки, и будет траекторией ОЦТ при выполнении данного движения. Более под­робно методы оценки траектории ОЦТ изучаются в курсе биомеханики.

Площадь опоры. Площадь опоры определяется площадью опор­ных поверхностей тела и величиной пространства, заключенного между ними. Площадь опоры всегда учитывается при анализе физических упражнений. От нее зависит устойчивость тела: она тем больше, чем больше площадь опоры. Так, устойчивость тела в стойке ноги врозь больше, чем в стойке ноги вместе; в стойке на двух ногах — чем в стойке на одной ноге; на лыжах — чем на коньках; в стойке фехтовальщика или боксера при расставленных ногах чем в обычном положении стоя (поэтому и маневренность движений без потери равновесия в спортивном поединке достаточно велика).

Виды равновесия. Вид равновесия определяется по соотношению площади опоры с положением ОЦТ тела. Если площадь опоры распо­ложена ниже ОЦТ тела, то равновесие неустойчивое или, по опреде­лению Д. Д. Донского, ограниченно устойчивое. Если площадь опо­ры находится выше ОЦТ тела, равновесие устойчивое (тело, выве­денное из этого положения, может без участия внутренних сил прий­ти в исходное).

Читайте также:  Гироскутер работают ли мышцы

В зависимости от вида равновесия действующие силы ведут себя различно. Так, сила тяжести при неустойчивом или ограниченно ус­тойчивом равновесии оказывает сдавливающее влияние на отдель­ные звенья тела, при устойчивом – растягивающее (на разрыв).

Условия сохранения равновесия тела и степень его устойчивости. Равновесие тела в том или ином положении сохраняется при усло­вии, если вертикаль ОЦТ тела проходит внутри площади опоры. Если же она выходит за пределы границ площади опоры, равновесие нарушается—тело падает. Степень устойчивости тела при выполне­нии упражнения зависит от высоты расположения ОЦТ тела и от величины площади опоры. Чем ниже расположен ОЦТ тела и больше площадь опоры, тем устойчивость больше. Количественной характе­ристикой степени устойчивости тела является угол устойчивости. Он образован вертикалью, опущенной из ОЦТ тела, и линией, прове­денной из него к краю площади опоры. Чем больше угол устойчиво­сти, тем устойчивость тела больше. Величина угла устойчивости оп­ределяет возможности перемещения тела без потери равновесия.

Источник

ОБЩИЙ ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ И ЕГО РОЛЬ В МЕХАНИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЛА

Под общим центром тяжести (ОЦТ) понимают точку приложения равнодействующей силы тяжести всех частей тела. Определение положения ОЦТ тела играет важную роль при решении различных вопросов механики движений. Дело в том, что равновесие и устойчивость тела определяются положением ОЦТ тела по отношению к опорной поверхности.

Под общей площадью опоры подразумевается площадь, заключенная между крайними точками опорных поверхностей тела, иными словами, площадь опорных поверхностей и площадь пространства между ними. Однако не вся площадь опоры может быть действующей, так как мягкие ткани не принимают участия в передаче силы реакции опоры. Величина площади опоры при различных положениях тела спортсмена очень варьирует: в стойке на фигурном коньке она очень мала, при обычном положении стоя она больше, при выставлении ноги вперед или в сторону еще больше. С увеличением площади опоры увеличивается и общая устойчивость тела.

Применительно к телу человека различают два вида равновесия: устойчивое и неустойчивое. Безразличное равновесие встречается крайне редко.

Устойчивым равновесием тела называется такое равновесие, при котором ОЦТ тела расположен ниже площади опоры. В этих случаях тело, выведенное из состояния равновесия и предоставленное самому себе, без влияния других сил, а лишь под действием собственной силы тяжести возвращается в исходное положение. Примерами устойчивого равновесия является вис на выпрямленных руках, угол в висе и т. п.

Неустойчивым равновесием тела называется такое равновесие, при котором ОЦТ тела расположен выше площади опоры. Если тело выведено из этого равновесия и предоставлено самому себе, то оно не возвращается в исходное положение, а падает под действием собственной силы тяжести (веса тела). К такому виду равновесия относятся все положения стоя, упор лежа, стойка на кистях и г. п.

Устойчивость тела сохраняется до тех пор, пока вертикаль, опущенная из ОЦТ, не выходит за границы площади опоры. Как только эта вертикаль выходит за пределы площади опоры, равновесие нарушается и тело падает.

В живом организме человека проекция ОЦТ не является строго фиксированной точкой. В зависимости от процессов кровообращения, дыхания, пищеварения в каждый момент времени положение отдельных элементов тела изменяется, что сказывается и на положении его ОЦТ. Например, при состоянии относительного покоя (скажем, в положении стоя или лежа) удельный вес грудного отдела туловища зависит от фазы дыхания. При вдохе он меньше, при выдохе, наоборот, больше.

Для установления проекции ОЦТ тела необходимо определить его в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: фронтальной, горизонтальной и сагиттальной. Однако в большинстве случаев обычно определяют высоту положения ОЦТ тела над опорной поверхностью. Дело в том, что при симметричном стоянии ОЦТ находится в срединной плоскости, так как правая и левая половины тела имеют примерно одинаковый вес. Правда, более точные расчеты показывают, что в связи с асимметричным расположением внутренних органов правая половина тела приблизительно на 500 г тяжелее левой (в правой половине тела находится такой массивный орган, как печень; кроме того, у большинства людей мышцы правой половины тела развиты лучше и имеют больший вес, чем мышцы левой половины). Однако в стандартных расчетах эти различия во внимание не принимаются.

Обычно считают, что ОЦТ тела человека в положении стоя расположен в срединной плоскости в среднем на 2,5 см ниже мыса крестца и на 4 — 5 см выше поперечной оси тазобедренных суставов примерно на середине расстояния между крестцом и лобковым симфизом.

У детей раннего возраста ОЦТ тела расположен выше, чем у взрослых. Так, у новорожденных он лежит на уровне пятого—шестого грудных позвонков, к двум годам — на уровне первого поясничного позвонка, к 16—18 годам он постепенно перемещается не только вниз, но и кзади.

Читайте также:  Сводит мышцы в паховой области

Высота положения ОЦТ тела зависит и от спортивной специализации. Так, у футболистов он расположен в среднем ниже, чем у гимнастов. Индивидуальные колебания высоты положения ОЦТ тела значительно больше и более заметны, чем колебания общей длины тела.

Для ускорения процесса определения

При изменении взаимного расположения частей тела проекция его ОЦТ также меняется. Меняется при этом и устойчивость тела.

Устойчивость тела определяется величиной площади опоры, высотой расположения ОЦТ тела и местом прохождения вертикали, опущенной из ОЦТ, внутри площади опоры. Чем больше площадь опоры и чем ниже расположен ОЦТ тела, тем больше устойчивость тела. Так, в положении стоя с сомкнутыми стопами равновесие сохранять труднее, чем в положении, когда стопы находятся на ширине плеч. Если из положения стоя присесть, то высота расположения ОЦТ тела уменьшится, а устойчивость тела станет больше. Чем ближе к краю опоры проходит вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, тем меньше возможностей для перемещения тела в этом направлении и тем легче нарушается равновесие в эту сторону.

Количественным выражением степени устойчивости тела в том или ином направлении является угол устойчивости. Углом устойчивости называется угол, образованный вертикалью, опущенной из ОЦТ тела, и прямой, проведенной из ОЦТ тела к краю площади опоры. Чем больше угол устойчивости, тем больше степень устойчивости тела. При симметричном положении тела вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, проходит через центр площади опоры. При стоянии на лыжах угол устойчивости, а следовательно, и устойчивость тела вперед будет больше, чем назад, а в правую и левую стороны углы устойчивости будут одинаковыми и небольшими.

Вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, проходит на некотором расстоянии от осей вращения в суставах. В связи с этим сила тяжести в любом положении тела имеет по отношению к каждому суставу определенный момент вращения, равный произведению величины силы тяжести на ее плечо. Плечом силы тяжести является перпендикуляр, проведенный из центра сустава к вертикали, опущенной из ОЦТ тела. Чем больше плечо силы тяжести, тем больший момент вращения она имеет по отношению к суставу.

За счет активного напряжения отдельных групп скелетных мышц можно изменить расположение звеньев тела, что приведет к перемещению вертикали, опущенной из ОЦТ тела, внутри площади опоры. Приближение этой вертикали к краю площади опоры уменьшает устойчивость тела в соответствующем направлении, что способствует началу движения. Работа мышц определяется взаимным расположением костных звеньев в суставах, а также положением ОЦТ тела. Поэтому при анатомической характеристике положения или движения тела необходимо определить:

1) направление равнодействующей мышцы или группы мышц относительно той или другой оси вращения сустава;

2) при какой опоре действует мышца или группа мышц (дистальной или проксимальной);

3) взаимоотношение между мышцами-антагонистами и синергистами;

4) плечо и момент вращения силы мышечной тяги, силу тяжести отдельных костных звеньев и условия, способствующие их изменению;

5) режим работы мышц (динамический, статический, преодолевающий, уступающий, удерживающий или баллистический).

Каждое положение или движение тела человека имеет определенную структуру с точки зрения участия в нем компонентов двигательного аппарата. Выявление сил, действующих на организм, позволяет определить условия и особенности работы мышц, степень использования силы тяжести, инерции и других сил в движениях.

Следует еще отметить, что работа двигательного аппарата неизбежно сказывается на особенностях функционирования внутренних органов. Особый интерес представляет состояние механизма внешнего дыхания, так как значительная часть мышц туловища самым непосредственным образом участвует в акте дыхания.

На основе анализа работы двигательного аппарата можно сделать заключение о том, какое влияние с биологической и педагогической точек зрения оказывает то или иное движение на организм: на строение скелета, на подвижность в соединениях, на осанку тела, на развитие отдельных функциональных групп мышц и т. д. Причем необходимо отмечать не только положительные изменения, происходящие в организме под влиянием упражнений или движений, но и отрицательные, если они имеют место.

Дата добавления: 2017-01-29 ; просмотров: 5388 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

ОБЩИЙ ЦЕНТР МАСС (ОЦМ) ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Центр масс – геометрическая точка, характеризующая движение тела или системы частиц как целого.

Центром масс называется точка, где пересекаются линии действия всех сил, приводящих тело к поступательному движению и не вызывающих вращения тела.

Геометрия масс тела (распределение масс тела) характеризуется такими показателями, как вес (масса) отдельных звеньев тела, положение центров масс отдельных звеньев и всего тела, моменты инерции и др.

Вес отдельных звеньев тела зависит от веса тела в целом.

В биомеханике различают центры масс отдельных звеньев тела (например, голени или предплечья) и центр масс всего тела. У человека, стоящего в основной стойке, горизонтальная плоскость, проходящая через ОЦМ, находится примерно на уровне второго крестцового позвонка. В положении лежа ОЦМ смещается в сторону головы примерно на 1%; у женщин он расположен в среднем на 1-2% ниже, чем у мужчин; у детей-дошкольников он существенно выше, чем у взрослых (например, у годовалых детей в среднем на 15%).

Читайте также:  Мышцы в тонусе как расслабиться

При изменении позы ОЦМ тела, естественно, смещается и в некоторых случаях, в частности при наклонах вперед и назад, может находиться вне тела человека.

К основным факторам, влияющим на местоположение ОЦМ, относятся:

— пол – в среднем относительная высота центров у женщин на 0,5-2% ниже, чем у мужчин;

— возраст – в первые годы жизни у ребенка относительная высота центра масс значительно выше, чем у взрослых (до 10-15%), к пяти годам она достигает величин, сравнимых с высотой у взрослых;

— спортивная специализация – у спортсменов со значительной гипертрофией мышц нижних конечностей (конькобежцы, футболисты) положение центра масс ниже;

— конституция – различия между людьми с различными типами телосложения значительны.

Чтобы определить положение ОЦМ тела, используют либо экспериментальные, либо расчетные методы. Одним из наиболее простых экспериментальных методов является взвешивание человека в избранной позе на специальной платформе, имеющей три точки опоры.

Гораздо чаще, чем экспериментальные, используют расчетные методы. Чтобы определить расчетным путем координаты ЦМ тела в любой позе, надо знать: 1) положение отдельных звеньев тела; 2) вес отдельных звеньев тела; 3) положение ЦМ отдельных звеньев тела.

Распределение массы в теле человека:

темные кружки, обозначенные буквами, показывают соединения суставов;

светлые квадраты, отмеченные номерами, показывают центры масс различных частей тела;

темные квадраты показывают положение центра масс всего тела

ОЦМ не является тождественным понятию центра тяжести (ОЦТ) (хотя чаще всего совпадает).

Центром тяжести тела называется точка, относительно которой суммарный момент сил тяжести, действующих на все частицы тела, равен нулю. Если поле тяжести однородно, то центр тяжести совпадает с центром масс.

Центр тяжести — точка, к которой приложена равнодействующая сила тяжести всех частей тела. Положение общего центра массы тела определяется тем, где находятся центры масс отдельных звеньев. А это зависит от позы, т.е. от того, как части тела расположены друг относительно друга в пространстве.

Расположение центров тяжести отдельных частей тела

Положение ОЦТ тела: А – у мужчин одинакового роста, но различного телосложения; Б – у мужчин разного роста; В – у мужчин и женщин

Положение ОЦТ при различных положениях тела

Факторы, влияющие на положение ОЦТ:

· время суток (утром человек выше на 2-3 см, а значит ОЦТ несколько выше).

· спортивная специализация (например, у пловцов ОЦТ расположен выше, чем у теннисистов).

Виды равновесия

Вид равновесия тела определяется по действию силы тяжести при случае малого отклонения тела относительно опоры.

Различают следующие виды равновесия: безразличное, устойчивое, ограниченно устойчивое, неустойчивое.

1. Безразличное равновесие характеризуется тем, что при любых отклонениях сохраняется равновесие. Положение ОЦТ не меняется. В спортивной практике этот вид равновесия практически не встречается.

2. Устойчивое равновесие. Это такое равновесие, при котором ОЦТ находится ниже площади опоры и тело, выведенное из данного положения, возвращается в него под действием собственной силы (например, гимнаст в висе на кольцах). Причины возврата тела спортсмена в исходное положение: 1) ОЦТ поднимается выше, повышается потенциальная энергия; 2) линия силы тяжести не проходит через опору, возникает момент силы (момент устойчивости), возвращающий тело в исходное положение.

3. Неустойчивое равновесие характеризуется тем, что сколь угодно малое отклонение вызывает еще большее отклонение и тело само не может вернуться в прежнее положение. Нижней опорой служит точка или линия опоры. Причины возникновения неустойчивого равновесия: ОЦТ опускается ниже, убывает потенциальная энергия; линия силы тяжести удаляется от точки опоры, возникает момент опрокидывания. Неустойчивое равновесие в природе практически неосуществимо. Пример: жонглеры, цирковые гимнасты, эквилибристы только благодаря быстроте реакции способны удержать свое тело в этом положении очень короткий промежуток времени. В процессе спортивной тренировки часто используется это положение.

4. Ограниченно устойчивое равновесие. Чаще всего встречается в спортивной практике. Здесь имеется нижняя площадь опоры. Это равновесие, при котором ОЦТ находится выше площади опоры и тело, выведенное из состояния равновесия, без действия внешних или внутренних сил, не может вернуться в исходное положение. Причины ограниченно устойчивого равновесия: при незначительном отклонении тела ОЦТ поднимается; возникает момент устойчивости, но это продолжается лишь до момента, когда линия силы тяжести не дойдет до края площади опоры.

Равновесие тела при выполнении стойки на кистях на параллельных брусьях

Практическая работа 1

Дата добавления: 2019-08-31 ; просмотров: 1055 ;

Источник

Adblock
detector