Глава IV. Анатомическая характеристика положений и движений спортсмена

Общая характеристика

Значение данной главы для тренеров и педагогов по физическому воспитанию можно рассматривать в двух аспектах - в педагогическом и прикладном, практическом. Педагогический аспект состоит в том, что знания, приобретенные при изучении опорно-двигательного аппарата, не только повторяются и закрепляются, но и систематизируются применительно к задачам спортивной практики. Прикладное значение очевидно: на основе полученных знаний формируются навыки самостоятельного анализа положений и движений спортсмена, что помогает глубже понять движения, оценить качество их выполнения, наметить пути устранения недостатков, определить эффективность влияния упражнений на организм, а в конечном итоге способствует совершенствованию спортивной техники.

Анатомический анализ положений и движений человека как самостоятельный курс был впервые создан П. Ф. Лесгафтом и назывался "Курс теории телесных движений". Он состоял из анализа общих законов строения тела человека, анализа движений в суставах и анализа некоторых положений и движений тела. В последующем этот курс назывался "физическое образование" и преподавался вместе с педагогикой.

Отдельные положения теории телесных движений, многочисленные работы П. Ф. Лесгафта и его учеников послужили научной основой для введения (в системе подготовки кадров по физическому воспитанию) в один из предметов медико-биологического цикла - анатомию - специального раздела, посвященного анализу положений и движений спортсмена. Большая заслуга в создании этого раздела принадлежит М. Ф. Иваницкому, который не только систематизировал его материалы, но и дополнил новыми данными. Он предложил производить анализ положений и движений в определенной последовательности по специальному плану:

I. Морфология положения или движения. На основании визуального ознакомления с выполняемым упражнением, по фотографии или кинограмме описываются поза исполнителя, положение тела и его отдельных частей (туловища, головы, конечностей) в пространстве. При анализе движения даются его общая характеристика, подразделение на фазы соответственно принятой классификации движений, описание отдельных фаз и т. п.

II. Механика положений или движений, т. е. рассмотрение анализируемого упражнения с точки зрения законов механики, что очень важно для последующего понимания работы двигательного аппарата. Здесь рассматриваются:

1) действующие силы,

2) расположение общего центра тяжести (о.ц.т.) тела и центра тяжести (ц.т.) его отдельных звеньев,

3) площадь опоры,

4) вид равновесия,

5) условия равновесия,

6) степень устойчивости,

7) центр объема и удельный вес тела.

При анализе движений тела необходимо обращать внимание на перемещение о.ц.т. тела (траекторию), условия, при которых осуществляется движение по отношению к окружающей среде, к опорной поверхности, роль отдельных сил в выполнении движений (способствует, тормозит, не оказывает существенного влияния) и т. п.

III. Работа двигательного аппарата.

1. Состояние пассивного двигательного аппарата:

а) положение звеньев тела в суставах,

б) величина углов в суставах, амплитуда и направление движения,

в) расположение вертикали о.ц.т. тела по отношению к осям вращения в суставах,

г) моменты силы тяжести отдельных звеньев тела.

2. Состояние активного двигательного аппарата:

а) определение функциональных групп мышц, обеспечивающих данное положение или движение,

б) состояние мышц (напряжена, расслаблена, укорочена, растянута),

в) характер опоры мышцы (проксимальная, дистальная),

г) характер выполняемой работы (удерживающая, уступающая, преодолевающая, баллистическая),

д) направление равнодействующей силы мышцы или группы мышц по отношению к осям вращения в суставах,

е) особенности моментов сил мышечной тяги при данном положении звеньев тела в суставах,

ж) отношение между мышцами-антагонистами и синергистами,

з) роль двухсуставных мышц.

IV. Особенности механизма внешнего дыхания:

1) состояние межреберных мышц,

2) положение и экскурсия диафрагмы,

3) состояние мышц живота,

4) положение грудной клетки (растянута, сдавлена),

5) тип дыхания (грудной, брюшной, смешанный).

V. Особенности расположения и функции внутренних органов, состояние сердечно-сосудистой системы при выполнении физических упражнений.

VI. Влияние данного упражнения на организм:

а) на скелет,

6) на мышцы,

в) на другие органы и системы,

г) на координацию движений,

д)на осанку тела и т. п.

При этом анализируется не только положительное влияние упражнения на организм, но и отрицательное, если оно имеет место: неравномерное развитие мышц, сколиозы, плоскостопие, необычные условия для функционирования внутренних органов и т. д.

VII. Выводы и рекомендации.

Соответственно произведенному анализу даются практические советы по применению упражнений лицами различного пола и возраста, разрабатываются комплексы упражнений для развития недостающих физических качеств: силы отдельных групп мышц, гибкости звеньев тела, предложения по усовершенствованию техники выполнения упражнения и т. п.

Действующие силы. Каждое движение, производимое человеком, любое положение, которое он занимает, упражнение, выполняемое им, обусловлены взаимодействием внешних и внутренних сил.

Внешние силы - это силы, действующие на человека извне или возникающие при взаимодействии его с внешними телами (землей, противником, любыми предметами). Из этих сил наибольшее значение имеют сила тяжести, сила реакции опоры, сила инерции и сила сопротивления среды. Каждая из них характеризуется величиной, направлением и точкой приложения.

Сила тяжести - это сила, с которой тело человека притягивается к земле. Она равна весу тела, приложена в его центре тяжести и направлена вниз.

Сила реакции опоры - это сила, действующая на тело человека со стороны площади опоры при давлении на нее. При вертикальном положении тела сила реакции опоры равна силе тяжести, но противоположна по направлению. При ходьбе, беге, прыжках в длину с места она направлена под некоторым углом от площади опоры и может быть разложена на две составляющие: вертикальную и горизонтальную. Вертикальная составляющая силы реакции опоры (сила нормального давления) направлена вверх и взаимодействует с силой тяжести, горизонтальная (сила трения) - является силой, способствующей перемещению тела. Если бы не было трения, человек не мог бы ходить, бегать: нога, которой производится отталкивание, скользила бы назад, и перемещение тела было бы невозможно. Особенно важную роль эта сила играет при движениях с большой скоростью, при подъеме на высоту. Для создания лучших условий трения - упора при отталкивании - легкоатлеты применяют специальную обувь с шипами, а альпинисты прикрепляют к обуви специальные пластинки с острыми гребешками или скобы с длинными острыми выступами (при передвижении по ледникам).

Сила инерции, или сила сопротивления массы тела силам, стремящимся изменить его положение, проявляется преимущественно при поступательных и вращательных движениях.

Сила сопротивления среды может быть тормозящей движение или способствующей ему. Уменьшение тормозящего влияния сопротивления среды достигается созданием наиболее выгодной позы (обтекаемой). Для увеличения силы сопротивления, способствующей движению, наоборот, увеличивают поверхность, которой производят отталкивание (кисть пловца, ласты и т. п.).

Внутренние силы - это силы, возникающие внутри организма. Они разделяются на пассивные и активные. К внутренним пассивным силам относятся: сила эластической тяги мягких тканей (связок, суставных сумок, фасций, мышц и т. п.), сила сопротивления хрящей, костей, связанная с их физико-химическими свойствами, а также сила молекулярного сцепления синовиальной жидкости, находящейся в полости суставов.

Одной из основных активных внутренних сил является сила тяги мышц (скелетных). Как и всякая другая сила, она имеет величину, направление и точку приложения. Величина проявляемой силы мышц зависит от анатомических и физиологических условий (см. раздел "Общая миология"), направление ее определяется ходом равнодействующей, а точкой приложения является центр фиксации ее на подвижном (перемещаемом) звене.

Если внешние силы способны изменить положение тела в пространстве, то внутренние силы могут изменить лишь позу человека и вызвать перемещение отдельных частей тела относительно друг друга.

Понятие о центре тяжести и центре объема тела человека. Общим центром тяжести (о.ц.т.) тела человека называется точка приложения равнодействующей всех сил тяжести составляющих его частей (звеньев тела). Каждая часть тела человека, имея определенный вес (массу), специфическое расположение массы, имеет и свою точку приложения действия этой массы, т. е. действия силы тяжести, - свой центр тяжести. Так, центр тяжести головы расположен на 7 мм сзади турецкого седла, центр тяжести туловища отстоит от головного конца на ³/₅ его длины и находится спереди верхнего края 1-го поясничного позвонка. Центр тяжести бедра, голени, плеча и предплечья находится в точке, которая делит длину каждого из этих участков тела на части, относящиеся как 4:5, т. е. несколько ближе к их проксимальному концу. Центр тяжести кисти находится на 1 см проксимальнее головки 3-й пястной кости, а центр тяжести стопы на 0,43 части дистальнее ее заднего края.

Зная центр тяжести звена, можно определить плечо этой силы по отношению к суставам и вычислить момент вращения. Величина массы отдельных звеньев тела составляет: головы - 7% от веса тела, туловища - 46,4, плеча - 2,6, предплечья - 1,8, кисти - 0,7, бедра - 12,2, голени - 4,6, стопы - 1,4%. Так, при общем весе тела 70 кг голова, например, весит 70×7/100=49/10= 4,9 кг.

Звенья человеческого тела даже при обычном его положении (а особенно при движениях) не располагаются вертикально друг над другом, между ними в области соединений (суставов) образуются углы. В связи с этим вертикаль их центра тяжести, а также вертикаль о.ц.т. тела проходят на некотором расстоянии от центра сустава, поэтому возникает момент вращения силы тяжести.

Моментом вращения силы тяжести называется произведение Beличины силы тяжести на длину плеча ее действия. Чем больше момент силы тяжести, тем большее напряжение испытывает противоположная действию этой силы группа мышц. Таким образом, о.ц.т. тела является показателем распределения массы тела, определяющим в определенной мере телосложение человека. Он позволяет установить вид равновесия и получить представление о степени устойчивости тела в том или ином положении. Траектория о.ц.т. тела при движениях позволяет изучить скорости, ускорения, усилия, испытываемые телом и составляющими его звеньями. И, наконец, по расположению вертикали, опущенной из о.ц.т. тела или центра тяжести отдельного звена, можно получить представление о степени напряжения мышц, противодействующих силе тяжести.

Вместе с тем следует помнить, что о.ц.т. тела живого человека определяется не геометрической точкой, а сферой, в которой о.ц.т. перемещается в диапазоне 5-10 мм в зависимости от фаз дыхания, состояния органов пищеварения и других факторов.

Определение о.ц.т. тела очень сложно. Впервые его определил Борелли в 1679 г. Он использовал принцип рычага 1-го рода, положив человека на доску и уравновесив ее на остром клине. Борелли указал, что о.ц.т. тела человека, находящегося в горизонтальном положении, расположен между ягодицами и лобком. В последующем Гарлес с помощью метода Борелли определил центры тяжести отдельных частей тела на замороженных трупах.

Наиболее точным методом определения о.ц.т. тела является метод, основанный на использовании рычага 2-го рода (Шейдт), позволяющий установить расположение о.ц.т. тела от подошвенной поверхности стоп. При этом испытуемого кладут на доску, один конец которой закреплен, а второй опирается на десятичные весы (рис. 68). Рычаг находится в равновесии, когда произведение длины тела (плечо рычага) на показатель десятичных весов равно произведению отстояния о.ц.т. тела от стоп на вес тела.

Рис. 68. Определение общего центра тяжести тела

М. Ф. Иваницкий определил о.ц.т. тела у людей также по методу Борелли, но с проекцией (путем рентгенографии) на позвоночный столб. Он установил, что о.ц.т. тела находится несколько выше середины длины тела, его проекция на позвоночный столб колеблется от 1-го до 5-го крестцового позвонка.

Расположение о.ц.т. тела зависит от ряда факторов, в том числе от пола, возраста, развития и локализации мускулатуры и др. У мужчин о.ц.т. тела находится выше, чем у женщин, так как верхняя половина тела у них массивнее; расположение о.ц.т. тела колеблется от 3-го поясничного позвонка до 5-го крестцового позвонка, в среднем располагаясь на уровне 5-го поясничного позвонка, а у женщин - на уровне 1-го крестцового позвонка, при колебании от 5-го поясничного до 1-го копчикового. По отношению к длине тела расположение о.ц.т. от нижнего конца (стоп) составляет у мужчин 0,572, а у женщин 0,559. По той же причине о.ц.т. тела у детей выше, Чем у взрослых. У новорожденных о.ц.т. тела проецируется на уровне 5-6-го грудных позвонков, к 2 годам (с развитием мускулатуры и скелета нижних конечностей) он опускается на уровень 1-го поясничного позвонка и лишь к 16-18 годам достигает области крестцовых позвонков. У гимнастов, естественно, о.ц.т. тела расположен выше, чем у футболистов.

Рекомендуется определять проекцию о.ц.т. тела в трех плоскостях: фронтальной, вертикальной и передне-задней. Не следует пренебрегать этим, считая, что в сагиттальной плоскости о.ц.т. тела занимает срединное положение, так как правая и левая половины тела почти одинаковы. Известно, что вес правой половины тела на 500 г больше веса левой половины (справа массивная печень и лучше развита мускулатура).

Площадь опоры. При установлении степени устойчивости тела важное значение имеет площадь его опоры. Площадью опоры тела называется площадь опорных поверхностей тела и площадь пространства, заключенного между ними. Чем больше площадь опоры тела, тем больше его устойчивость. Так, устойчивость в положении стоя больше, если ноги находятся на ширине плеч, чем если они сомкнуты; в положении стоя на одной ноге площадь опоры меньше, чем в положении стоя на двух ногах; на лыже - больше, чем на коньке. В стойке фехтовальщика, боксера площадь опоры больше, чем в обычном положении стоя, отсюда и маневренность без потери равновесия также больше.

Виды равновесия. По соотношению о.ц.т. тела и площади опоры можно определить вид равновесия тела. Различают три вида равновесия: устойчивое, неустойчивое и безразличное. Устойчивым равновесием называется такое, при котором о.ц.т. тела расположен ниже площади опоры, причем тело, выведенное из данного положения, без действия внешних сил вновь возвращается в него (можно качаться наподобие маятника). Примером могут служить висы на выпрямленных руках, на голенях (подколенках) и др.

Неустойчивое равновесие - это такое равновесие, когда о.ц.т. тела находится выше площади опоры и тело, выведенное из занимаемого положения и предоставленное самому себе, без действия внешних сил в него не возвращается. К неустойчивому виду равновесия относятся все виды стояния, положение "мост", упоры лежа и др.

Безразличным равновесием называется такое, когда тело при любом его перемещении остается в том же положении (например, колесо, надетое на ось). У человека этот вид равновесия встречается редко.

Условия равновесия. Равновесие тела в том или ином положении сохраняется при условии, если вертикаль о.ц.т. тела проходит внутри площади опоры. Если же эта вертикаль выходит за ее границы, то равновесие нарушается. Таким образом, степень устойчивости тела при различных упражнениях неодинакова. Она зависит от высоты расположения о.ц.т. тела и от величины площади опоры. Чем ниже расположен о.ц.т. тела и чем больше площадь опоры, тем устойчивость тела больше.

Степень устойчивости. Количественным выражением степени устойчивости тела является угол устойчивости - угол, образованный вертикалью, опущенной из о.ц.т. тела, и касательной, проведенной из о.ц.т. тела к краю площади опоры Чем больше угол устойчивости, тем степень устойчивости тела в данном положении будет больше. При увеличении площади опоры, более низком расположении о.ц.т. тела угол устойчивости увеличивается, и, следовательно, увеличивается и устойчивость тела.

Величина угла устойчивости определяет возможности перемещения тела в данном положении без потери равновесия.