Пластическая форма тела при движениях (динамика)

Изучение внешних форм тела, находящегося в движении, является главной задачей пластической анатомии. Однако разрешение этой задачи встречает ряд затруднений, связанных с многообразием движений и их индивидуальным выражением.

Рассмотрим вначале движения тела, связанные с перемещением его в пространстве (локомоторные движения). К ним относятся ходьба, бег и прыжок.

Ходьба представляет собой сложный двигательный акт, при котором одновременно осуществляется опорная и локомоторная функции нижних конечностей, выполняемые попеременно то одной, то другой ногой. В известный момент ходьбы тело опирается только на одну ногу, получившую название опорной, другая же, согнутая в тазобедренном и коленном суставах, в это время качается - свободная, или качающаяся, нога. Тяжесть тела расположена всегда над опорной ногой, - следовательно, в процессе ходьбы она перемещается наподобие маятника. Свободная нога в то же самое время выносится вперед, обусловливая передвижение тела.

Начало ходьбы всегда связано с нарушением устойчивого равновесия тела, которое, наклоняясь, выводит отвесную общего центра тяжести из пределов площади опоры. Тело начинает падать. Для того чтобы воспрепятствовать его падению и восстановить утерянное равновесие, одна нога выносится вперед и получает таким образом новую, дополнительную площадь опоры. Приземление ноги совершается путем переката стопы с пятки на носок.

В анализе механизма ходьбы пользуются двумя понятиями - одиночным и двойным шагом. Одиночным шагом называют перемещение находящейся сзади ноги вперед, мимо опорной, вплоть до приземления на пятку. Часть пути до вертикали, разделяющей шаг пополам, называется задним, а впереди ее - передним шагом. Следовательно, одиночный шаг состоит из переднего и заднего шагов. Двойным шагом называют сумму двух одиночных шагов, следующих один за другим. Двойной шаг является основой ходьбы, так как, только совершив его, обе ноги принимают свое исходное положение. Длительность двойного шага при обычной ходьбе (121 шаг в минуту, каждый шаг - 0,75 м) равна примерно 1 секунде. В двойном шаге можно различать два основных периода: период одиночной опоры (0,85 секунды) и период двойной опоры (0,12 секунды). Первый характеризуется тем, что опорной является только одна нога, в то время как другая качается. Во второй, более короткий период обе ноги касаются почвы одновременно: в то время как опорная находится на месте, качающаяся не успевает еще полностью оторваться от земли.

Рис. 208. Фазы перемещений ног во время ходьбы: 1-5 - периоды качания ноги вперед, 6-11 - период одиночной опоры, 6 - период двойной опоры

Период одиночной опоры. Работа качающейся ноги включает в себя три момента: момент заднего шага, вертикали и переднего шага.

Момент заднего шага - качающаяся нога, находясь в исходном положении, располагается позади воображаемой вертикали. При этом бедро вынесено немного вперед, голень - наоборот, назад, а стопа обращена носком вниз. В этом положении свободная нога удерживается сокращением ряда мышц.

На бедро действуют подвздошно-поясничный и нежный мускулы, на голень - икроножный и короткая головка двуглавого мускула, на стопу - трехглавый мускул. Приближаясь к вертикали, свободная нога находится под влиянием сокращающихся мышц и силы тяжести, которые действуют в одном направлении. Качание ноги ускоряется сокращением указанных мышц, сгибающих тазобедренный и коленный суставы.

Рис. 207. Фазы перемещений ноги во время ходьбы: 1 - периоды качания свободной ноги, 2 - период двойной опоры, 3 - период одиночной опоры ноги

Момент вертикали - качающаяся нога, приближаясь к опорной, устанавливается в вертикальном положении и переключается на другой механизм. Действие тяжести сводится к нулю. Центр тяжести тела находится наиболее высоко. Голень расположена почти вертикально, стопа - горизонтально. Угол коленного сустава уменьшен.

Момент переднего шага - качающаяся нога выносится впереди вертикали, причем различные части ноги участвуют в этом движении неодинаково. Бедро в своем поступательном движении вперед тормозится сокращением большого ягодичного мускула, а голень, наоборот, совершает это движение в быстром темпе под влиянием баллистического сокращения предварительно растянутого прямого мускула бедра. Стопа разгибается сокращением передних мышц голени. Большое значение в моменте переднего шага приобретает сокращение большого ягодичного мускула, препятствующего дальнейшему сгибанию тазобедренного сустава, которое могло бы сильно ослабить действие прямого мускула бедра на голень. Качающаяся нога работает под влиянием действия мышц, направленного на преодоление силы тяжести, стремящейся вернуть ногу обратно.

В то время как свободная нога перемещается, вторая нога дает телу опору и передвигает его вперед. В работе опорной ноги можно различать два момента.

Момент полной опоры стопы - в этом моменте ходьбы под влиянием толчка качающейся ноги тяжесть тела переносится на опорную ногу, которая проталкивает ее вперед. Бедро разгибается в тазобедренном суставе сокращением большого ягодичного мускула и отводится постепенно назад, а голень, разогнутая в колене, выносится вперед, сгибаясь в голеностопном суставе вследствие сокращения переднего большеберцового мускула. До указанной вертикали движение голени осуществляется сокращением четырехглавого мускула бедра.

Момент переката ноги с пятки на носок характеризуется отрывом пятки опорной ноги от земли и постепенным переносом нагрузки стопы на носок. Площадь опоры при этом резко уменьшается, тело держится на носке опорной ноги. Нарушенное таким образом равновесие вызывает падение тела вперед, которого, однако, не происходит, так как вынесенная вперед качающаяся нога, приземляясь в этот момент, образует дополнительную опору.

Период двойной опоры. Этот период очень короткий. В это время опорная нога, находящаяся сзади, касается земли носком, а качающаяся нога, находящаяся спереди, касается земли пяткой. Обе ноги имеют двойную площадь опоры, причем каждая площадь в отдельности уменьшена. Падение тела в сторону устраняется сохранением обычной ширины площади опоры. Тяжесть тела переносится на переднюю ногу, которая становится опорной. Период двойной опоры характеризуется наиболее низким расположением центра тяжести тела.

Ритм ходьбы. Обычно в минуту человек делает примерно 100-120 шагов, следовательно, каждый шаг длится ¹/₂ секунды. Ускоряя шаги, можно довести их количество до 170 и даже до 200 в минуту. При дальнейшем ускорении шага ходьба переходит в бег.

Ускорение ритма ходьбы всегда сокращает период двойной опоры и уменьшает размах покачиваний тела.

При ходьбе центр тяжести тела качается наподобие маятника. Размах вертикальных качаний достигает 4 см, боковых - 1,3 еж и сагиттальных - 2,5 см. Боковые качания тела могут в иных случаях резко усилиться в период одиночной опоры, когда нарушаются условия, необходимые для устойчивого равновесия. В одних случаях они уменьшаются благодаря наклону туловища в сторону опорной ноги и фиксации к ней таза. Последнее осуществляется сокращением средней и малой ягодичных мышц той же стороны и крестцово-остистых - противоположной стороны. Таким образом, отвесная центра тяжести уже падает в пределах площади опорной ноги, и таз удерживается от больших боковых качаний. Это обычная "твердая" походка.

Однако в других случаях восстановление равновесия в периоде одиночной опоры совершается иначе. Туловище наклоняется в сторону качающейся ноги, а таз выдвигается, наоборот, в сторону опорной, находящейся в приведении. Последнее движение, сопровождающее каждый шаг, приводит к большим боковым качаниям таза. Это качающаяся, "утиная" походка.

Движения рук при ходьбе совершаются перекрестно с движениями ног, то есть одновременно с вынесением вперед правой ноги выносится левая рука, и наоборот. Качания рук уменьшают повороты туловища вокруг вертикальной оси в сторону опорной ноги, возникающие в результате выбрасывания вперед качающейся ноги. Вот почему, если руки скрещены за спиной, боковые повороты туловища усиливаются.

Различные виды ходьбы. Когда человек несет тяжесть, длина его шага уменьшается вследствие необходимости укоротить период одиночной опоры. Опорная нога не может долгое время удерживать тело от падения вперед при увеличившемся давлении тяжести. Поэтому качающаяся нога должна быстрее достичь опоры. Период двойной опоры, наоборот, удлиняется. Стопа приземляется всей подошвой, без обычного переката с пятки на носок. Вертикальные качания центра тяжести уменьшаются, боковые, наоборот, увеличиваются. В работу вовлекается большее количество мышц, чем при нормальной ходьбе. Особенно нагружаются мышцы передней поверхности бедра, задней и наружной поверхности голени и подошвенной поверхности стопы.

Чем выше расположен груз, тем выше лежит центр тяжести и тем менее устойчиво равновесие. Чем ниже груз, тем последнее устойчивее.

Ходьба при подъеме на лестницу отличается от ходьбы по ровному месту прежде всего изменением характера качания свободной ноги, которое в данном случае проводится активным мышечным сокращением. Особое значение приобретают действия подвздошно-поясничного мускула, поднимающего согнутую в колене ногу на вышележащую ступень. Стопа устанавливается на ней всей подошвой. Наиболее затруднено при подъеме по лестнице проталкивание тела, которому нужно дать толчок не только вперед, но и вверх. Это достигается, во-первых, совместным сокращением четырехглавого мускула бедра и большого ягодичного мускула, действующего на ту ногу, которая находится впереди, и, во-вторых, - сокращением трехглавого мускула голени, благодаря которому отталкивается от площади опоры нога, находящаяся сзади. В то же время туловище выносится вперед. Все это действует так, что центр тяжести тела переносится на переднюю ногу, устанавливаемую на вышележащую ступень. При подъеме по лестнице особенно усиливаются боковые качания тела, нарастающие по мере увеличения расстояния между ступенями.

Подъем в гору имеет много общего с подъемом по лестнице, однако осложняется действием силы тяжести в обратном подъему направлении. В связи с этим затрудняется не только проталкивание тела вверх, но также и сохранение его равновесия на наклонной площади опоры. Все это требует более энергичной работы мышц. Особенно большая нагрузка достается большим ягодичным мышцам и четырехглавым мускулам бедра.

При спуске с горы тяжесть тела действует все время в направлении спуска, ускоряя движения и толкая тело к падению. Поэтому при спуске с горы работа мышц направлена не к продвижению тела вперед, а к торможению его движений.

Рис. 209. Мускулатура тела во время бега (передача эстафеты)

Бег. Главным отличием бега от ходьбы является отсутствие периода двойной опоры и замена его фазой полета в воздухе. В последней фазе тело, не имея опоры, подчиняется общим законам полета свободных тел. Кроме того, во время бега изменяется работа мышц. Они сокращаются с большей быстротой и силой. В беге можно различать два периода: период одиночной опоры и период полета; продолжительность первого уменьшается до мере увеличения скорости бега, иногда это только момент, необходимый для удара носка о землю. Период полета увеличивается до мере нарастания скорости бега.

Прыжок представляет собой такое движение, при котором тело, выброшенное вверх резким сокращением мышц, проходит некоторое расстояние в воздухе. При прыжке в длину полет тела совершается вперед и вверх. Прыжки в высоту и длину могут совершаться либо с места, либо с разбега. Во всех видах прыжка можно различать четыре периода: подготовительный период, отталкивание, полет и приземление.

Подготовительный период - разбег - характеризуется прямолинейным ускоренным движением тела вперед. В момент отталкивания инерция разбега используется для движения вверх включением в работу мышц прыжкового механизма. Это переключение бегового механизма в прыжковый совершается на ходу и дает в результате движение по диагонали параллелограмма, построенного на силе инерции и силе толчка. Скорость разбега не должна преобладать над силой толчка, так как конечный результат определяется в основном последним. Разбег поэтому берется обычно короткий (6-11 м).

Толчок проводится обыкновенно в два шага. При первом шаге та нога, которая находится сзади, сгибается в колене, в то время как нога, находящаяся впереди, согнута сравнительно мало. В следующий момент сгибается и она, перекатывая стопу с пятки на носок. Смысл этих движений в том, чтобы опустить центр тяжести тела. Кроме того, сгибатели, сокращаясь, растягивают разгибатели ног, чем достигается сила толчка. В действие вступают такие мощные мышцы, как большая ягодичная, четырехглавая мышца бедра и трехглавая мышца голени.

Последний шаг начинается с энергичного разгибания отталкивающейся ноги. Другая нога тоже разгибается и, отрываясь от опоры, выносится вперед. Разгибается все тело, и предварительно опущенный центр тяжести, получая толчок, перемещается кверху. В этот момент реализуется вся сила толчка, и после отрыва стопы от опоры увеличить ее уже невозможно. Интересно, что разгибание тела при прыжке совершается не с одинаковой скоростью в различных суставах. Чем выше расположен сустав, тем быстрее он разгибается. Раньше всего выбрасываются вверх руки, чем увеличивается сила прыжка. Далее разгибается спина (крестцово-остистый мускул), потом - тазобедренные суставы (большой ягодичный мускул), затем - коленные суставы (четырехглавый мускул бедра), и, наконец, суставы стопы (трехглавый мускул голени). Последний момент завершается отрывом тела от земли. Таким образом, скорость уменьшается книзу, от одного сустава к другому.

Об этом знал уже Леонардо да Винчи, писавший, что "голова при прыжке двигается в три раза быстрее, чем происходит отрыв от земли стоп".

Период полета является наиболее индивидуально изменчивым моментом в прыжке. Центр тяжести прыгающего тела проносится над планкой, при этом необходимо, чтобы он, во-первых, лежал к ней наиболее близко и, во-вторых, чтобы он достиг наивысшей точки траектории полета именно в тот момент, когда он находится над планкой. В различных стилях прыжка положение центра тяжести тела над планкой неодинаково: при боковом прыжке он проносится высоко над ней, при других прыжках, наоборот, близко.

Период приземления - приземление совершается одновременно на обе ноги, которые должны быть согнуты. Этим полностью используются их рессорные свойства. Особенно важно, быстро останавливая при приземлении поступательное движение тела вперед, сохранить его равновесие. Для этого прыгун совершает целый ряд балансирующих движений головой, туловищем и конечностями.

Толкание и метание являются наиболее характерными движениями большого размаха, в которых принимает непосредственное участие все тело. Основной задачей этих движений является придание наибольшей скорости толкаемому предмету. Это может быть какой-либо легкоатлетический снаряд (ядро, диск, копье, молот) или просто камень, мяч и т. п. Все баллистические движения имеют много общего, поэтому достаточно изучить одно из них, наиболее типичное.

Толкание ядра. Весь сложный двигательный акт толкания ядра может быть разбит на пять фаз: исходное положение, замах, прыжок, толчок и балансирование. Способ передачи движения ядру неодинаков в отдельные фазы толкания. В начальные фазы, до толчка, ядро и тело толкающего представляют собой одно целое и ускорение движения сообщается телу и ядру одновременно. С этой целью используется прыжок. Опорой для прыгающего является земля.

Во время же толчка в работу включаются рука и плечевой пояс, для которых опорой служит тело толкающего. Эти фазы ускорения движения ядра должны переходить друг в друга без какого-либо перерыва, в противном случае теряется эффект прыжка.

Рис. 210. Мускулатура тела при толкании ядра

Отрыв ядра должен совершиться в тот момент, когда толкающая кисть достигает максимальной скорости движения. Этот момент наступает для кисти до окончания разгибания в конечных ее суставах. Особенно важно придать наибольшую скорость движению ядра в первые фазы толкания, так как после отрыва снаряда вся сила толчка тела не может ускорить полета ядра.

Исходное положение характеризуется поворотом верхнего отдела туловища вправо и наклоном его вниз. Ось таза расположена в направлении толчка. Голова выдвинута вперед. Правая, нагруженная тяжестью тела и ядра нога согнута в коленном суставе. Левая, разгруженная нога отставлена влево на ширину плеч и касается носком площади опоры. Правая, согнутая в локте рука отведена назад под углом полета ядра по отношению к туловищу (45°). Ядро лежит в правой большой надключичной ямке. Интересно положение кисти: она разогнута и повернута ладонью в наружную сторону. Предплечье находится в полной пронации. Ядро придерживается только концевыми фалангами пальцев. Левая рука выброшена вперед и вверх в направлении толчка.

Замах - подготовительное движение к скачку - совершается левой ногой, которая выносится вначале высоко вправо, впереди тела, а затем - в направлении будущего полета ядра. В первый момент замаха равновесие тела еще сохранено, во второй - оно теряется и тело начинает падать внутрь круга, ограничивающего движение толкающего.

Прыжок. Задача прыжка - придать наибольшую скорость падающему внутрь круга вместе с ядром телу. Это достигается прыжком влево, над самой поверхностью земли, осуществляемым резким толчком правой, согнутой в колене ноги и рывком вперед бедра левой ноги. Во время скачка туловище сильно вращается вправо, согнутая в локте правая рука резко заносится назад. Этим движениям сопутствует растяжение грудных мышц, трехглавого мускула плеча и сгибателей правой кисти. Кроме того, растягивается и четырехглавый мускул бедра правой ноги, которая приземляется в центре круга на носок, будучи слегка согнутой в коленном и тазобедренном суставах. Все растянутые мышцы в момент толчка дают баллистическое сокращение.

Толчок ядра является непосредственным продолжением скачка. Правая нога дает толчок, разгибаясь в коленном суставе и сгибаясь в стопном. Возникающее в результате горизонтальное вращение тела влево усиливается разгибанием левой ноги. Туловище разгибается и совершает резкое вращение влево. Правая рука выбрасывается вперед и вверх баллистическим сокращением указанных выше мышц. Левая рука, будучи согнута в локте, плечом делает рывок влево вместе с туловищем. Ядро отрывается от тела толкающего.

Балансирование тела после отрыва ядра сопровождается затихающими движениями основных суставов, участвовавших в толчке.

Метание диска является весьма сложным двигательным актом, в котором участвует все тело метателя. Этот акт можно разделить на несколько сменяющих друг друга фаз: исходное положение, замах диска, вращение (повороты) и метание.

Рис. 211. Метание диска

Исходное положение характеризуется наклоном туловища в сторону той руки, которая держит диск, следовательно, вправо. Слегка согнутая правая нога нагружена тяжестью тела. Левая, наоборот, освобождена и только касается площади опоры. Правая рука с диском находится около бедра, причем кисть не держит диск, он свободно прилегает к ладони. Если диск держать с напряжением, это вызовет преждевременное сокращение мышц и свяжет метательные движения. Левая рука поднята вперед и вверх в направлении будущего полета диска.

Замах представляет собой подготовку к метанию, переход из состояния покоя в равномерно протекающее движение. Замах совершается медленно, легко и мягко - в плоскости броска. В зависимости от стиля метания движение замаха бывает либо параллельным земле, либо косо-вертикальным. В первом случае после нескольких маятникообразных покачиваний диска у бедра делается резкое движение назад правым плечом, и рука с диском пассивно отбрасывается назад. Во втором случае рука с диском сильным взмахом выносится вперед и вверх над левым плечом - в плоскости полета снаряда. Левая рука свободно придерживает диск. Далее следует рывок правого плеча, и рука с диском пассивно отбрасывается назад.

Вращение является самым сложным моментом метания и представляет собой нечто напоминающее разбег при прыжке. Однако между вращением и разбегом имеется большая разница. При вращении тело метателя и находящийся в его руке диск придают не простое ускорение движению, как при беге, а еще и центробежное ускорение.

Рис. 212. Скелет при метании диска

Само вращение совершается в два периода. В течение первого правая нога, разгруженная, не подымаясь высоко над опорой, описывает дугу 180° малого радиуса. Левая же, нагружаясь, вращается на большом пальце стопы. Правая рука с диском пассивно следует за поворотом ноги, находясь все время позади тела. Вслед за этим без какого-либо перерыва следует второй этап вращения: левая нога в свою очередь так же низко описывает дугу на 180° большого радиуса, а правая следует этому вращению, будучи фиксирована на большом пальце стопы. Рука с диском по-прежнему находится сзади. В результате быстрого вращения резко усиливается центробежная скорость. Метатель уже не управляет диском, а, наоборот, последний определяет движения метателя. А так как центробежная сила прямо пропорциональна массе тела и квадрату скорости и обратно пропорциональна радиусу кривизны пути, то используется она с большим успехом тяжелыми метателями, быстро вращающими диск.

Рис. 213. Мускулатура тела при метании диска

Метание диска осуществляется сильным вращением туловища влево с одновременным наклоном его в ту же сторону, выбрасыванием вперед правого бедра и полным разгибанием левой ноги. Правое плечо и рука с диском резко выбрасываются справа налево снизу вверх баллистическим сокращением мышц. Это единственная фаза в метании, где используется сила самого метателя, причем главную силу все броски получают от ног. Вот почему важно включать метательный механизм только со второго этапа вращения, а не раньше.