Биомеханика. Двигательная активность

точек относительно друг друга с течением времени относительно неподвижной системы отсчета.
В кинематике изучается движение материальных объектов (тело человека, его отдельные части, приводимые в движение спортивные снаряды) без рассмотрения причин, вызывающих или изменяющих это движение.
Кинематические характеристики раскрывают суть движений во времени и в пространстве.
Они подразделяются на пространственные, временные и пространственно-временные.
Основными единицами измерения кинематических характеристик в системе СИ (международная система единиц) являются метр, килограмм, секунда, градус.

горизонтальная плоскость;
4 – поперечная ось;
5 – сагиттальная (лат. sagitta – стрела) ось;
6 – сагиттальная плоскость

Положение тела человека в пространстве определяется:
Место тела характеризуется, в какой части пространства находится в данный момент человек. Чтобы определить место тела, достаточно указать три координаты какой-либо точки тела (например, ОЦТ – общий центр тяжести) в неподвижной системе координат.
Ориентация тела характеризует его поворот относительно неподвижной системы координат (вверх головой, вниз головой, горизонтально и т.п.).
Поза тела характеризует взаимное расположение звеньев тела относительно друг друга

это пространственная мера местоположения точки относительно системы отсчета.
2. Траектория точки – геометрическое место ее последовательных положений в пространстве с течением времени относительно рассматриваемой системы отсчета.
3. Перемещение – это не само движение, а лишь его окончательный результата, расстояние по прямой от начального до конечного положения.

Временные характеристики движения
1. Момент времени – это временная мера положения точки тела и системы.
2. Длительность движения (с) – это разность между началом и окончанием движения.
Δt = tкон – tнач
3. Темп (1/с) – это временная повторность движения. Темп определяют как количество движений в единицу времени (частота движений):
N = 1/t
4. Ритм (1/с) – это характеристика движений определяет временное соотношение его частей.

Пространственно-временные характеристики
1. Скорость – это отношение пройденного пути ко времени, за который он пройден. V = S/t (м/с) ω = φ/t (град/с)
2. Ускорение – это величина, равная отношению изменения скорости движения тела к длительности промежутка времени, за которое это изменение произошло. а = ΔV/Δt (м/с2)
ε = Δω /Δt (град/с2)

связи с силами, приложенными к движущимся объектам.
Группа динамических характеристик подразделяется на три подгруппы:
инерционные, позволяющие изучать особенности перемещения тела исполнителя и звеньев, которые он приводит в движение;
силовые, которые применяются для познания особенностей взаимодействия частей и звеньев тела человека как биомеханической системы и ее взаимодействия с внешними телами;
энергетические, посредством которых представляется возможным изучать особенности энергообеспечения работы человека как биомеханической системы, обмена энергией между нею и средой

Fc- сила сопротивления среды (воздуха);
Fp- равнодействующая сила; mg - сила тяжести

R - сила тяжести; F1 - сила, создающая линейное ускорение;
F2 - сила, создающая центростремительное ускорение совместно с реакцией опоры (грифа перекладины).

Рис. Силы, действующие на тело спортсмена.

люди, среда и т.п.).
1. Сила инерции внешнего тела – это мера действия на тело человека со стороны внешнего ускоряемого тела. Численно она равна массе ускоряемого тела, умноженная на его ускорение: Fин. = - ma
Знак минус указывает, что инерция внешнего тела направлена в сторону противоположную ускорению. Она приложена в месте контакта с ускоряемым телом, в рабочей точке тела человека.
2. Сила упругой деформации – мера действия деформированного тела на другие тела, вызывающие эту деформацию, она равна: Fупр. = μ Δl
где Δl – величина деформации тела, μ – коэффициент жесткости или упругости.
3. Силы тяжести и вес.
Сила тяжести – это мера притяжения тела к Земле, которая приложена к центру тяжести тела; она равна: G = mg
Вес тела – это мера воздействия тела в покое на опору (или подвесу), которая мешает его падению. Р = mg
4. Сила реакции опоры – мера противодействия опоры действию на нее тела, находящегося с ней в контакте. Она равна (по третьему закону Ньютона) силе действия на опору, направлена в противоположную сторону и приложена к этому телу.
5. Сила трения – сопротивление, возникающее при перемещение одного тела по поверхности другого. Различают трение скольжения (лыжи) и терние качения (колеса велосипеда, подшипники).
T = Nkтр, где N- величина нормального давления (прижимающая сила), kтр – коэффициент трения.
6. Сила действия среды.
При выполнении движений человеку приходится преодолевать сопротивление воздуха и воды.
R = Sm Cx ρ V, где Sm – площадь наибольшего поперечного сечения тела (мидель), Cx – коэффициент лобового сопротивления, зависящий от формы тела, ρ – плотность среды (воды или воздуха), V – относительная скорость среды и тела.

Силы внутренние относительно тела человека возникают при взаимодействии частей тела человека друг с другом.
Выделяют внутренние силы активного действия (мышечная работа) и пассивные механические силы (пассивное взаимодействие).

это работа, выполняемая в единицу времени: N = A / Δt
Можно дать другую формулу мощности:
N = F · ΔS / Δt = F ·v

3. Кинетическая и потенциальная энергия
Энергия – это способность совершать работу, это некоторая мера имеющегося в механической системе «ресурса» для ее выполнения. Кроме того, энергия – это мера перехода одного вида движения в другой.
В биомеханике рассматривают следующие основные виды энергии:
- потенциальная, зависящая от взаимного расположения элементов механической системы тела человека: Еп = mgh;
- кинетическая поступательного движения: Екпост = ½ m v2;
- кинетическая вращательного движения: Еквр = ½ Jω2,
где m, J – масса и момент инерции системы; v, ω – линейная и угловая скорости.
Т.о., полная энергия движущегося тела: Еполн = mgh + ½ mv2 + ½ J ω2