И основные механизмы маховых движений

Маховые упражнения на снарядах занимают ведущее место в спортивной гимнастике. Это объясняется широким диапазоном их сложности, трудности и бесконечным разнообразием форм. Стук-тура маховых движений на гимнастических снарядах зависит от ряда причин. Наиболее общие черты маховых упражнений опре­деляются конструктивными особенностями гимнастических сна­рядов. Их устройство в значительной мере предопределяет вид маховых движений, так как всегда обуславливает известное ог­раничение подвижности тела гимнаста.

При исполнении гимнастических упражнений встречаются три типа движения физических тел: переместительное, враща­тельное и сложное. Например, гимнаст, разбегающийся перед прыжком, совершает в целом переместительное движение. Боль­шой оборот на перекладине — это прежде всего вращение тела гимнаста. А полеты при исполнении различных сальто, переле­тов и других аналогичных упражнений относятся к сложным пространственным движениям, т. к. в них перемещение тела со­четается с одновременным вращением вокруг определенной оси. Для гимнастических упражнений особенно характерно вращение, с точки зрения механики тело гимнаста может вращаться вокруг трех взаимно-перпендикулярных осей в соответствующих плос­костях движения. Большинство упражнений на перекладине, брусьях, кольцах и брусьях разной высоты выполняется с вра­щением вокруг фронтальной оси. При этом тело перемещается в передне-задней (сагитальной) плоскости. С вращением вокруг передне-задней оси связаны преимущественно упражнения на ко­не — махи, совершаемые во фронтальной плоскости. Вокруг про­дольной (вертикальной) оси исполняются различные повороты. При этом вращение происходит в горизонтальной плоскости. Од­нако в гимнастике существуют упражнения, при которых тело перемещается в промежуточных плоскостях. К, ним относятся упражнения, связанные с поворотами и перелетами, а также круговые махи ногами на коне с ручками, при которых тело, дви­гаясь по кривой, перемещается во всех плоскостях и практически имеет не ось вращения, а центр вращения, размещающийся в области плечевого пояса. Ось вращения может быть постоянной, закрепленной или перемещающейся, свободной. Размахивания обороты на перекладине исполняются с вращением вокруг зак­репленной оси, проходящей через точки хвата. А упражнения ти­па сальто характеризуются вращательным движением вокруг свободной оси, которая проходит через ОЦТ и перемещается вместе с ним.

Характер движений, исполняемых гимнастом, зависит от дей­ствия на него совокупности сил, которые можно подразделить на силы внешние и внутренние. Внешними относительно тела че­ловека являются такие силы, как сила тяжести сила трения, си­лы реакции опоры и др.

Сила тяжести — один из наиболее существенных факторов исполнения гимнастических упражнений. Благодаря ей тело гим­наста ускоренно перемещается в пространстве, или, наоборот теряет свое движение. Чем дальше ОЦТ тела расположен по горезонтали от оси вращения тем существеннее сила тяжести вли­яет или замедляет его. Поэтому для получения полноценного меха необходимо в первой его половине как можно дальше удалить ОЦТ от оси вращения. Сила тяжести влияет не только на вра­щательное движение тела гимнаста. В зависимости от его рас­положения по отношению к опоре она прижимает тело к снаря­ду или, напротив оттягивает его от точек хвата. Максимальная величина оттягивающего или сжимающего воздействия силы тя­жести равна весу тела гимнаста. Известно, однако, что при быст­рых маховых движениях, гимнаст испытывает сильные перегруз­ки, которые стремятся сорвать его с опоры. Это явление объяс­няется действием центробежной силы, которая возникает толь­ко при вращении и в первую очередь зависит от его скорости. Центробежная сила всегда направлена по радиусу, наружу от оси вращения. Таким образом, на тело гимнаста действуют две силы, направленные по радиусу: сила тяжести сжимает или от­тягивает его от опоры, а центробежная сила только оттягивает тело от оси вращения. Окончательный эффект от воздействия данных сил на тело гимнаста зависит от их одновременного сум­марного действия. При исполнении большого оборота на пере­кладине объединение этих двух -сил приводит к тому, что лишь в положениях близких к стойке на руках гимнаста несколько при­жимает к опоре за счет силы тяжести и он должен фиксировать выпрямленное положение тела. Во всех остальных фазах дви­жения гимнаста оттягивает от опоры, т. к. возросшая (благода­ря увеличению скорости) центробежная сила здесь доминирует,

Особенно сильно спортсмена оттягивает при прохождении ниж­ней вертикали. В этот момент сумма силы тяжести и центробеж­ной силы становится наибольшей и достигает 300-320 кг. Особый интерес представляют моменты движения, когда сжимающее и оттягивающее воздействия уравновешиваются по величине и спортсмен вообще не нажимает на опору. В эти моменты «неве­сомости» гимнаст может легко выпрямиться, выполнять различ­ные перехваты, повороты и другие усложняющие действия. Важ­ное значение для исполнения гимнастических упражнений имеет силу реакций опоры. По своей природе это сила противодейст­вия. Наиболее показательна роль реакции опоры при выполне­нии действий типа отталкивания. В этих случаях реакция опоры становится той внешней силой, которая позволяет спортсмену реализовать его мышечные усилия и привести тело в целом в дви­жение. Очень важно, как направлена сила реакции опоры по от­ношению к ОЦТ тела. Если она проходит через ОЦТ — движение будет только переместительное, например, прыжок вверх. Если вектор опорной реакции проходит в стороне от ОЦТ, то движе­ние будет вращательным и оно будет тем больше, чем дальше проходит вектор опорной реакции от ОЦТ тела.

Внутренние силы всегда возникают в самом теле человека и обуславливаются взаимодействием его отдельных частей. К ним относятся сила тяги мышц, сила пассивного сопротивления тка­ней тела, внутренние реактивные силы. Внутренние силы, и в пер­вую очередь единственно активная из них—сила тяги мышц, могут обеспечить перемещение звеньев тела относительно друг друга, однако не в состоянии сообщить движение телу в целом без вме­шательства внешних сил. Взаимодействие внешних и внутренних сил, действующих на тело гимнаста, определяет не только харак­тер, ко и сам факт исполнения гимнастических упражнений. Ха­рактерной особенностью маховых упражнений на гимнастических снарядах является использование в них движения тела по инер­ции. При этом, как правило, тело перемещается с ускорением. Так, тело гимнаста, исполняющего мах на перекладине, вначале перемещается вниз, увеличивая скорость движения (положи­тельное ускорение), а затем во второй половине маха — подни­мается, двигаясь замедленно (отрицательное ускорение). Уско­рение, получаемое телом в ходе движения зависит как от вели­чины сил, действующих на тело, так и от его массы. Масса — это мера инерции тела при его линейном перемещении. Мера инер­ции при вращательных движениях называется моментом инерции, Масса, как правило сохраняет постоянное значение. Момент инер­ции может легко изменяться, т. к. его величина зависит от расстояния между центром тяжести и осью вращения. Численно он ра­вен J=m. r². Примером изменения момента инерции от величины «r» может служить сгибание и выпрямление тела гимнаста при выполнении маха. Сгибание (а следовательно и уменьшение «r») ведет к уменьшению «J» и наоборот выпрямление тела ведет к увеличению «J».

Между моментом инерции тела и угловой скоростью сущест­вует тесная связь. Подтверждением этого может служить резкое изменение скорости вращательного движения, которого можно добиться в исполнении сальто за счет группировки, чем плотнее группировка, тем больше скорость вращения, и наоборот, рас­крываясь перед приземлением гимнаст замедляет вращение. С физической точки зрения это означает, что произведение, полу­ченное от умножения угловой скорости (w) на момент инерции (J) величина постоянная M=w.J — const,, где М — Момент ко­личества движения. «Для изолированной системы, на которую не действуют внешние силы, момент количества движения вес время остается постоянным, хотя моменты количества движений отдельных частей системы могут изменяться». Данная физичес­кая закономерность называется законом сохранения момента количества движения широко используется в практике спортивной гимнастики. Например, при группировке или сгиба­нии преднамеренно уменьшается момент инерции тела, что при неизменном моменте количества движения приводит, по закону его сохранения, к увеличению его скорости. Часто это требуется при исполнении сальто. Момент количества движения тела гим­наста — это сумма моментов количества движения его звеньев. Моменты количества движения отдельных звеньев могут менять­ся, что при неизменном моменте количества движения всей сис­темы тела гимнаста приводит к уменьшению или увеличению мо­мента количества движения смежного звена. Это следствие зако­на сохранения момента количества движения также часто нахо­дит свое выражение в практике спортивной гимнастики. При ис­полнении большинства упражнений гимнаст в определенные мо­менты изменяет характер усилий и перераспределяет скорости перемещения звеньев относительно друг друга и снаряда. Этим и достигается необходимый характер движения. Тело гимнаста, перемещается в пространстве обладает, определенным количест­вом механического движения. Его мерой в механике является ки­нетическая энергия — энергия движения, В первой половине большого оборота при движении вниз кинетическая энергия на­растает и в нижней вертикальной точке достигает максимальных величин. Во второй половине оборота при движении вверх кинетическая энергия падает. Она расходуется на движение против силы тяжести, на преодоление трения и сопротивление воздуха. Поэтому если гимнаст не прибегает к определенным действиям, компенсирующим вынужденные потери энергии, он не сможет выполнить полный оборот на перекладине. Такие активные дей­ствия, предназначенные для получения вращательного движения нужного характера и обеспечивающие движение тела в целом против силы тяжести составляют основной механизм исполне­ния упражнения.

Одним из наиболее распространенных механизмов исполне­ния маховых упражнений является изменение момента инерции тела, за счет чего гимнаст в известных пределах увеличивает или уменьшает скорость его вращения. Так при выполнении большо­го маха гимнаст действует следующим образом: в первой полови­не маха, при перемещении вниз максимально выпрямляет тело, добиваясь предельного увеличения его момента инерции относи­тельно главной оси вращения. Такое положение тела выгодно сохранить до пересечения телом нижней вертикали, тогда момент количества движения, приобретаемый телом под действием си­лы тяжести, оказывается наибольшим. Если вслед за этим гим­наст начинает сгибаться, то его момент инерции уменьшается, а угловая скорость движения тела увеличится. Выпрямив тело в верхней точке гимнаст вновь может увеличить момент инерции. Такие действия позволяют не только сохранить, но и увеличить амплитуду маха, чем широко пользуются гимнасты. Увеличение угловой скорости за счет уменьшения момента инерции тела воз­можна лишь в тех случаях, когда в упражнении используется предварительно приобретенный мах. Однако среди гимнастичес­ких элементов есть и такие, для исполнения которых необходимо получить вращательное или переместительное движение из ста­тического положения, например: движения разгибом. В этих случаях гимнасты используют иной механизм движения. Характер­ным примером могут служить действия гимнаста исполняющего подъем разгибом на брусьях из упора на руках, согнувшись. В первой части упражнения гимнаст ускоренно направляет ноги вперед-вверх, и тем самым сообщает им, а следовательно, и телу в целом определенный момент количества движения. Во второй части подъема он напрягает мышцы брюшного пресса и стре­мится согнуться. Это приводит к уменьшению скорости движения ног и как следствие их момента количества движения. Однако момент вращения (по закону его сохранения) не может пропасть бесследно, и поэтому вращение, потерянное ногами, передается на смежные звенья — туловище, руки, которые после торможения ног начинают ускоренно двигаться в том же направлении, в котором первоначально разгонялись ноги. Таким образом, ско­рость перераспределилась между звеньями тела, что позволило гимнасту подняться в упор и выполнить упражнение в целом.