Биомеханическая характеристика плавания

17

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева» филиал в городе Норильске

Специальность 050720

Кафедра Физической культуры

РЕФЕРАт

По дисциплине: Биомеханика

Тема: «Биомеханическая характеристика плавания»

Выполнил:

студент группы Ф/11- 3

Евтихова Н.Н.

Преподаватель:

Коротынская М.А.

Оценка

Подпись преподавателя

Норильск, 2009

Содержание

Введение

1. Основные группы мышц, которые развивает плавание

2.Внешние силы, влияющие на движение спортсмена

2.1 Вертикально-направленные силы

2.2 Горизонтально-направленные силы

2.3 Энергетика плавания

2.4 Оптимизация плавания

3. Биомеханическая характеристика основного двигательного качества, которое развивает плавание

Заключение

Список литературы

Введение

Плавание (наряду с греблей) относится к циклическим локомоциям, осуществляемым по принципу отталкивания от жидкой среды. Плавание является важной частью двигательной культуры человека. Ведь еще в Древней Греции о некультурном человеке говорили: «Он не умеет ни плавать, ни читать».

Не менее велико оздоровительное значение плавания. Вода очищает кожу человека, способствует улучшению кожного дыхания и укреплению самой кожи. Она вызывает усиление деятельности различных внутренних органов: учащается дыхание, увеличивается частота сердечных сокращений, изменяется тонус периферических кровеносных сосудов, усиливается обмен веществ. Это объясняется тем, что вода по сравнению с воздухом имеет увеличенную теплопроводность и теплоемкость, а также значительную плотность, в результате чего теплоотдача и давление воды на поверхность тела человека резко возрастают.

Плавание является таким физическим упражнением, которое способствует росту тела подростков, так как во время плавания человек находится в условиях частичной невесомости и в горизонтальном положении, вследствие чего позвоночник временно разгружается от обычных гравитационных нагрузок.

При плавании любым способом спортсмен приспосабливает ритм дыхания к ритму движений: на каждый цикл движения он делает один энергичный вдох и один выдох в воду.

Плавание оказывает положительное влияние на состояние центральной нервной системы: устраняется излишняя возбудимость и раздражительность, появляется уверенность в своих силах.

Плавание закаливает организм. Частая смена температур внешней среды вырабатывает в организме защитные реакции. В результате этого повышается сопротивляемость организма к простудным заболеваниям.

Следует помнить о том, что однажды приобретенный навык плавания сохраняется у человека на всю жизнь. Умение плавать необходимо каждому человеку.

Таким образом, плавание как физическое упражнение, гармонично развивающее и укрепляющее организм человека, способствует увеличению его двигательных возможностей и улучшению качества ряда движений, необходимых ему в повседневной жизни.

1. Основные группы мышц, которые развивает плавание

Давление воды увеличивает нагрузку на грудную клетку при вдохе и на дыхательные мышцы при форсированном выдохе в воду. Один цикл движений выполняется, как правило, не больше, чем за один вдох и выдох. Большая затрата энергии способствует большей потребности в кислороде. Поэтому пловец стремится использовать каждый вдох с максимальной полнотой. Давление воды на грудную клетку способствует более полному выдоху и одновременно способствует развитию мышц, расширяющих грудную клетку. Это стимулирует развитие дыхательных мышц, подвижность грудной клетки, способствует увеличению ее размеров и жизненной емкости легких (ЖЕЛ), вырабатывает правильный ритм дыхания. Все это приводит к повышению функциональных возможностей дыхательной системы.

Эффективное использование гребков руками и ногами возможно в том случае, если туловище пловца представляет собой достаточно жесткую конструкцию, которая находится в обтекаемом и уравновешенном положении. Обеспечивается это за счет напряжения мышц живота и спины. Остальные же мышцы туловища должны быть расслаблены.

При плавании кролем наиболее активны мышцы, осуществляющие сгибание кисти. В брассе высока активность мышц ног, но значительная нагрузка приходится и на руки (особенно в спортивном плавании).

С учетом способа плавания мы можем определить мышечные группы, несущие основную нагрузку:

-в кроле на груди: большая грудная, двуглавая плеча, треглавая плеча, дельтовидная (задняя часть, широчайшая спины);

-в кроле на спине: широчайшая спины, дельтовидная ( задняя часть), большая грудная, трехглавая плеча, большая круглая, двуглавая плеча, четырехглавая бедра;

-в баттерфляе: трапециевидная, прямая мышца живота, дельтовидная (задняя часть), большая грудная, двуглавая плеча, трехглавая плеча, большая круглая;

-в брассе: дельтовидная(передняя часть), широчайшая спины, двуглавая плеча, большая грудная, большая круглая, четырехглавая бедра, икроножная, ягодичная, разгибатели голени, а также коленный и голеностопный суставы.

2. Внешние силы, влияющие на движения спортсмена

2.1 Вертикально-направленные силы

Сила тяжести G=mg, где m -масса тела, кг; g - ускорение свободно падающего тела, м/с².

Выталкивающая (архимедова) сила Fa=Q-pB, где Q - объем тела, см³; pВ - удельный вес воды, r/c^MJ.

Эта сила приложена к центру объема тела пловца. Центр объема, как правило, не совпадает с центром масс. Поэтому возникает вращающий момент и ноги человека, неподвижно лежащего в воде опускаются.

Подъемная сила появляется при обтекании тела потоком воды. Она пропорциональна площади горизонтального сечения тела и скорости набегающего потока и зависит от угла атаки.

2.2 Горизонтально направленные силы

Продвигающая сила (или сила тяги). Она возникает в результате действий руками и ногами, о технике которых даже среди специалистов по плаванию нет единого мнения. Например, лишь малоквалифицированные пловцы-кролисты выполняют гребок прямой рукой. Значительно больший эффект дает гребок по зигзагообразной траектории, вид которой зависит от особенностей телосложения и двигательных качеств.

Сила сопротивления вихреобразования, зависящая от формы и характера поверхности тела. В тех местах, где струи воды, отрываются от поверхности тела, образуются завихрения и по закону Бернулли давление понижается. Из-за разности давлений возникает сила, которая как бы отбрасывает тело назад. Она и называется силой сопротивления вихреобразования. Незначительные изменения положения тела, не увеличивающие или почти не увеличивающие мидель тела, могут ухудшить его обтекаемость. Во время скольжения опускание головы пловца вниз увеличивает сопротивление на 8-12%, а ее отклонение от оптимального положения верх на 10-20%.

Сила трения о воду: устья пор и складки кожи, волоски на коже, рыхлый или ворсистый материал костюма пловца способствуют увеличению сопротивления.

Сила сопротивления волнообразования: пловец, находящийся у грани водной и воздушной среды, поднимает частицы воды выше среднего уровня водной поверхности. Они уже не удерживаются давлением среды, и пловцу приходится преодолевать еще и силу тяжести смещенных частиц воды.

Сила инерции ускоряемых и тормозимых звеньев и всего тела стоят особняком. Их не отнесешь к горизонтальным или вертикальным силам, поскольку сила инерции направлена противоположно ускорению и равна произведению массы на ускорение.

2.3 Энергетика плавания

Кода человек плывет, он сообщает некоторое количество энергии воде, чтобы продвинуться (проплыть) в ней. Это создает волну, которая, в конечном счете, потеряет всю сообщенную ей энергию в виде тепла, и поверхность воды снова станет спокойной. Затраченная таким образом при плавании энергия представляет собой совершенную работу, плюс тепло, потерянное телом пловца.

Силы, от которых зависит сопротивление воды, являются основными из тех, что приходится преодолевать пловцу. Поскольку плотность воды в 800 раз больше плотности воздуха, плавание требует больших затрат энергии и является наименее экономичным видом локомоций человека. Коэффициент механической эффективности (аналогичный коэффициенту полезного действия) составляет у пловцов 1-5 % и увеличивается по мере повышения квалификации. Это намного ниже, чем при наземных локомоциях человека (20-40%), и ниже, чем у рыб и морских животных. При плавании в ластах коэффициент механической эффективности выше, чем без ласт, - около 17%.Эти факты говорят о неиспользуемых резервах экономизации техники передвижения человека в водной среде.

Энергетическая стоимость метра пути у пловцов международного класса примерно на 40% ниже, по сравнению с пловцами невысокой квалификации.

2.4 Оптимизация плавания

Основные требования к технике и тактике пловца вытекают из закономерностей динамики и энергетики плавания. Наиболее общим является требование максимизировать силу тяги и минимизировать сумму тормозящих сил. Максимизация силы тяги достигается предельным повышением силы взаимодействия пловца с водой при гребковых действиях руками и отталкивании ногами (в брассе). На всем протяжении гребка рука должна перемещаться в воде с ускорением, благодаря чему хороший пловец непрерывно ощущает «опору на воду».

Поддерживать высокую силу тяги на всей дистанции человек может только в том случае, если до самого финиша сохранит достаточно энергии. Но плавание весьма энергоемкий вид двигательной деятельности. Поэтому здесь особенно важно исключить непроизводительные затраты энергии. С этой целью:

1) устраняют лишние движения;

2) выбирают оптимальный (наиболее экономичный) темп движений, причем каждой скорости плавания у данного человека соответствует свой оптимальный темп;

3) стараются снизить величины тормозящих сил;

4) устраняют непроизводительные мышечные напряжения.

В плавании, как ни в одном другом виде спорта, важно умение расслаблять те мышцы, которые в данный момент не участвуют в выполнении продвигающей работы. Поэтому, например, в кроле при проносе над водой рука должна двигаться с минимальным напряжением. Также и при плавании брассом, в фазе скольжения (которая в спортивном плавании сокращается до минимума), большинство мышц расслаблено. Из тормозящих сил наиболее велика сила лобового сопротивления воды и сила сопротивления вихреобразования. Обе они снижаются с уменьшением угла атаки, т.е. угла между продольной осью тела и направлением движения. Чем меньше угол атаки, тем меньше:

1) мидель тела и, следовательно, сила лобового сопротивления;

2) поверхность отрыва струй и, следовательно, сила сопротивления вихреобразования.

Таким образом, пловец должен выбирать положение тела по возможности горизонтальное и вытянутое в направлении передвижения. При этом, говоря словами Д. Каун-силмена, «лобовое сопротивление и сопротивление вихреобразования обмениваются на сопротивление трения тела пловца о воду», которое сравнительно невелико. Пловцы низкой квалификации показывают невысокую скорость, в частности, потому, что их тело находится в плохо обтекаемом положении, увлекает за собой большую массу воды и образует позади себя водяные вихри.

Для снижения непроизводительных затрат энергии следует уменьшать внутрицикловые колебания скорости. В кроле они меньше, чем в брассе. Это достигается непрерывной работой ног кролиста и тем, что одна рука начинает гребок захватом в тот момент, когда другая рука еще не завершила отталкивание.

Все сказанное объясняет, почему кроль является более скоростным стилем, чем брасс. Принятая при плавании кролем кинематика двигательных действий обеспечивает меньшие величины сил лобового сопротивления, сопротивления вихреобразования и сил инерции разгоняемых и тормозимых звеньев тела.

3. Биомеханическая характеристика основного двигательного качества, которое развивает плавание

При плавании все части тела включаются в движение. Поэтому выделить только одно двигательное качество сложно. Мы рассмотрим все.

Общая физическая подготовка (ОФП) является необходимым звеном спортивной тренировки пловца. Она решает следующие задачи: укрепление здоровья и гармоническое физическое развитие пловца; развитие и совершенствование силы, гибкости, быстроты, выносливости и ловкости; расширение круга двигательных навыков и повышение функциональных возможностей организма; использование физических упражнений с целью активного отдыха и профилактического лечения.

Основными средствами ОФП являются физические упражнения, которые выполняются на суше и в воде. Все упражнения, выполняемые в воде, включены в раздел ОФП, который получил название общей плавательной подготовки.

Выносливость - это способность человека в течение продолжительного времени выполнять интенсивную физическую работу. Эту способность обычно определяют по двум показателям: скорости передвижения и времени, в течение которого эта скорость сохранялась. В свою очередь уровень этих показателей зависит от развития силы, быстроты и гибкости, от степени технической и функциональной подготовленности человека.

В настоящее время в спортивной тренировке различают общую и специальную выносливость. Общая выносливость характеризуется длительной работоспособностью пловца при выполнении любой работы (любых физических упражнений), а специальная выносливость -- длительной работоспособностью при выполнении определенной работы (специфических физических упражнений).

Специальная выносливость в плавании на длинные дистанции является ведущим качеством, которое обеспечивает поддержание необходимой скорости передвижения на протяжении всей дистанции. Поскольку биологические механизмы проявления разновидностей выносливости в зависимости от длительности и интенсивности выполнения упражнения принципиально или существенно - различны, то и выбор средств и методов должен быть соответствующим. Так, в скоростно-силовых видах выносливость заключается в способности нервных клеток и мышц активно работать в условиях недостатка кислорода в основном за счет накопленных внутренних энергоресурсов - анаэробная выносливость. По мере увеличения продолжительности непрерывного выполнения упражнений выносливость все более зависит от согласованной работы двигательного аппарата, внутренних органов и от "производительности" сердечнососудистой и дыхательной систем организма спортсмена в условиях постоянной и необходимой доставки кислорода тканям и экономном его использовании - расходовании - аэробная выносливость.

В свою очередь специальная выносливость разделяется на силовую и скоростную. Силовой выносливостью называется та, которая обеспечивает длительное выполнение силовых упражнений. Силовая выносливость пловца в достаточной степени обеспечивается упражнениями для развития силы. Выполнение этих упражнений предусматривается как в общей, так и в специальной физической подготовке пловца. Скоростная выносливость -- способность пловца проплывать основную дистанцию с максимальной, равномерной скоростью и показывать при этом наиболее высокий личный результат.

Ловкость - это собирательное двигательное качество человека, которое зависит от уровня развития всех других двигательных качеств. Уровень развития ловкости выражается способностью пловца быстро осваивать различные по сложности новые движения, умением правильно координировать свои действия, т. е. быстро находить наилучшую зависимость между формой, характером и временем выполнения отдельных частей двигательного действия. У пловца ловкость проявляется в умении быстро осваивать элементы старта, новые повороты, новые варианты отдельных движений и способов плавания в целом. В процессе спортивной тренировки ловкость проявляется во всех новых тренировочных упражнениях.

Сила- как физическое качество представляет собой способность человека преодолевать различные сопротивления за счет необходимого уровня напряжения отдельных мышц или группы мышц. Когда спортсменов характеризуют по силовым качествам, то обычно называют максимальные показатели силы у каждого из них. Эта сила является результатом разносторонней силовой подготовки, осуществляемой средствами ОФП пловца и направленной на повышение силовых возможностей его мускулатуры.

Основными средствами для развития силы являются силовые упражнения. Все они делятся на две группы. К первой группе относятся упражнения, способствующие развитию только силы. Они получили названия собственно силовых упражнений (например, выжимание штанги). Ко второй группе принадлежат упражнения, которые выполняются в скоростно-силовом режиме, т. е. развивают как силу, так и быстроту (например, толкание ядра). Собственно силовые упражнения вызывают значительные напряжения мышц, в то время как скоростно-силовые--быстроту их сокращения.

Гибкость - это способность пловца выполнять различные движения с максимальной амплитудой. Эта способность зависит от развития подвижности в суставах, которая в свою очередь определяется эластичностью мышц, сухожилий и связок. Таким образом, упражнения для развития гибкости должны быть направлены на увеличение подвижности в суставах, которая обеспечивается растягиванием мышц, сухожилий и связок. Для этого необходимо, чтобы средства ОФП обеспечили пловцу выполнение движений головой, руками, туловищем и ногами с большей амплитудой, чем при обычном плавании. Эти движения должны осуществляться в основном по таким же направлениям, по которым выполняются движения пловца в воде.

Для того чтобы увеличить подвижность в суставах и обеспечить выполнение движений большой амплитуды, необходимо длительное время выполнять упражнения на растягивание.

Быстрота - характеризуется способностью человека выполнить то или иное движение с наименьшей затратой времени, т. е. с максимальной скоростью, которая зависит от величины сопротивления этому движению и силовых характеристик групп мышц, участвующих в движениях. Кроме этого, скорость зависит от быстроты нервно-мышечных реакций, эластичности мышц и технической совершенности движений. Поскольку скорость движения спортсмена зависит от величины сопротивления этим движениям, то в условиях водной среды пловец не может эффективно развивать быстроту и повышать скорость. Поэтому основными средствами развития быстроты являются упражнения на суше. Они создают фундамент для повышения скоростных возможностей пловца в воде. Чтобы повысить уровень развития быстроты, необходимо овладеть всеми ее проявлениями, а именно: быстротой реакции на внешний раздражитель (стартовый сигнал, мяч в подвижных и спортивных играх, касание финишной стенки при смене этапов в эстафетном плавании и др.), скоростью выполнения отдельного движения и максимальным темпом мышечных сокращений.

Заключение

Занятия плаванием устраняют нарушения осанки, плоскостопие, гармонично развивают почти все группы мышц - особенно плечевого пояса, рук, груди, живота, спины и ног. Плавание отлично тренирует деятельность сердечно - сосудистой и дыхательной систем, укрепляет нервную систему, улучшает сон, аппетит. Занятия плаванием широко применяются в лечебной физкультуре и медицине.

На основании выше изложенных материалов, можно сделать вывод, что, знания биомеханики, нужны для разработки рекомендаций для работы тренера, учителя физкультуры, методиста лечебной физкультуры и др., с учетом возраста, пола, массы и телосложения человека, а так же от его физических возможностей.

Список литературы

1.Булгакова Н.Ж. Плавание / М: Физкультура и спорт 1984

2. Бирюков А.А., Васильева В.Е. Спортивный массаж: Учебн. для ин-тов физ. культ., 2-е изд., доп. и перераб. - М.: ФиС, 1981.

3.Вайцеховский С. М. Физическая подготовка пловца. М., « Физкультура и спорт», 1978.

4.Гордон С. М. Техника спортивного плавания. М., « Физкультура и спорт»,1978.

5. Дубровский В.И., Фёдорова В.Н. Биомеханика, учебник для ВУЗов, 2004г.

6. Уткин В. Л.Биомеханика физических упражнений / М.: Просвещение, 1989.

7.Хоменков Л.С. К вопросу о разминке //Теория и практика физической культуры, 1952, № 8.

8.Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://lib.sportedu.ru/