Для роста спортивного мастерства необходима прогрессивная методика обучения и тренировки. Она, в первую очередь, предусматривает знание теорий, законов, которые помогают правильно разобраться в сложных кинематических и динамических характеристиках движений. Владея основами биомеханического анализа, используя ряд законов и формул, их выражающих, тренер, спортсмен смогут разложить движение на ряд его составляющих, разобраться в его структуре, увидеть ошибки, наметить перспективу развития движения, подобрать валидные методы и средства обучения (Болобан В.Н. Спортивная акробатика С. 22 : ил. ; Менхин Ю.В. Физическая подготовка в гимнастике. М. : Физкультура и спорт, 1989. 224 с. ; Овчинникова Н.А. Комплексный подход к устранению ошибок движений при выполнении упражнений с предметами у гимнасток высших разрядов : автореф. дис. ... канд. пед. наук. Киев, 1985. 23 с.).

По мнению В.Б. Коренберга (1979) трудность сохранения суставных углов объясняется в основном адаптивным повышением абсолютных и дифференциальных порогов проприорецепторов.

Способность тонко дифференцировать изменения взаимного расположения звеньев тела позволяет обнаруживать и выправлять искажения позы. Если при сохранении ее главная двигательная задача заключается в сохранении взаимного расположения двух-трех звеньев тела, расположение других звеньев может быть вариативным (при изменении одних суставных углов компенсаторно изменяются другие) (Коренберг В.Б. Основы качественного биомеханического анализа. М. : Физкультура и спорт, 1979. С. 83-84: ил. - (Наука спорту)).

Таким искусством спортсмен овладевает по мере совершенствования навыка. Трудность сохранения позы усугубляется необходимостью совершать дыхательные движения: из- за них приходится все время менять напряжение мышц, «ответственных» за позу. Другая трудность сохранения розы — утомление при ее фиксации, вызванное большими усилиями. Сохранять позу достаточно долгое время можно только при значительном функциональном резерве. На схеме 1 показана система механизмов регуляции позы.

Со статическим напряжением приходится сталкиваться, естественно, не только при фиксации взаимного расположения всех звеньев тела, но и тогда, когда необходимо сохранять неизменным хотя бы один суставной угол (Коренберг В.Б. Основы качественного биомеханического анализа С.83-84 ; Коркин В.П. Групповая акробатика. М. : Физкультура и спорт, 1970. С. 120-122).

При неизменных или медленно меняющихся нагрузках на суставы суставные углы сохраняются неизменными благодаря автоматическим механизмам тонических рефлексов (с участием мышечных веретен: например, уменьшение угла влечет за собой удлинение мышц - разгибателей веретена которых реагируют на это усилением афферентных импульсов; в результате напряжение мышц- разгибателей возрастает, а напряжение мышц-сгибателей падает; это вызывает увеличение угла, влекущее за собой противоположные тонические изменения).

Регуляция позы

1 — автоматизированные тонические регуляции, 2 — осознаваемые коррекции угла но его «установочной» величине, 3 — взаимокомпенсаторные регуляции, 4 — регуляции но пространственному расположению контрольных точек и звеньев тела. 5 — регуляции по пространственной ориентации звеньев тела и взаимной ориентации его контрольных точек, 6 — регуляции но изменению нагрузки на звенья рабочих динамических цепей, 7 — неосознаваемые коррекции позы, 8 — осознаваемые коррекции позы, 9 — предваряющие тонические коррекции, 10 — предваряющие коррекции позы.

Рисунок1 - Классификация статических поз

Сохранение величины суставного угла достигается за счет его поочередного увеличения и уменьшения: величина угла колеблется около среднего (должного) значения. Здесь очень наглядно выступает принцип регуляции по рассогласованию (или «по отклонению», «по ошибке»). Чем сильнее напряжены группы мышц-антагонистов, тем строже работает этот механизм. Однако мышцы быстрее утомляются, а это снижает точность регуляций (Там же С. 83-84 ; Коренберг В.Б. Двигательные задачи в гимнастике и их решение : лекция. Малаховка, 1983. 56 с. ; Arata A. W. Kinematic and Kinetic Evalution of High Speed Backward Running, 2000 (USA). - Режим доступа : http://darkwing.uoregon.edu/~btbates/ backward/alan. htm. - (дата обращения: 10.05.2016)).

Во время движения с достаточно большим размахом изменяется состав работающих мышц, не говоря уже об их длине и силовых плечах. Если движения происходят сразу в нескольких суставах, длина некоторых двухсуставных мышц может меняться довольно быстро, невзирая на малую скорость изменения суставных углов. Удлинение мышцы мало влияет на ее предельное напряжение. В случае же укорочения мышцы состояние ее может приблизиться к ретракции (такое укорочение, при котором она уже не может развить силу тяги), в связи с чем другим мышцам приходится работать за нее.

От распределения скоростей суставных движений обычно в той или иной мере зависят внешние суставные моменты (чаще всего моменты сил тяжести). Поэтому спортсмен должен так соотносить эти скорости, чтобы моменты сопротивлений относительно осей всех суставов рабочей

кинематической цепи были преодолимы, соответствовали функциональным возможностям звеньев соответствующей динамической цепи. При этом, конечно, надо учитывать и текущее изменение этих возможностей в связи с зависимостью «сила — скорость».

При уступающих движениях спортсмен может подбором скоростей суставных движений поддерживать соответствие своих силовых

возможностей силовому запрос упражнения. С другой стороны, увеличив силовые возможности, он может развивать туже силу в заданных уступающих движениях, выполняемых с меньшей скоростью, либо в преодолевающих движениях, выполняемых с большей скоростью (Коренберг В.Б. Основы качественного биомеханического анализа С. 83-84 ; Keer B. Task factors that influence selection and preparation of voluntary movement // Information proessing in motor control and learning/Ed. G.E. Stelmach. New York; San Francisco ; London : Academic Press, 1978. P. 5569).

По данным Коркина В.П. (1968) балансирование - это действие партнеров, направленные на сохранение собственного равновесия и уравновешивание партнеров в различных положениях.

Сложность балансирования зависит от высоты общего центра тяжести, площади опоры, естественности или необычности положения, возможности передвижения нижнего для сохранения равновесия.

Повышение общего центра тяжести верхнего усложняет сохранение равновесия при одинаковой площади опоры.

С уменьшением площади опоры балансирование усложняется. Так, даже несложные пирамиды втроем, построенные на бедрах нижнего, выполнить труднее, если нижний соединит ноги и тем самым уменьшит площадь опоры (Коркин В.П., Коркина А.В. Акробатика на уроках и внеклассных занятиях : учебнометодическое пособие. Минск : [б. и.], 1997. 56 с. : ил. ; Jaques-Dalcroze E. Rhythm, Music & Education. London, 1980. P. 3-18 ; Contakos J., Thompson B., Suddaby R., Carlton L.G. The modeling of a gymnastics flight element on the women’s uneven parallel bars // Sport Biomechanics, 2008. May.40 (5) Supplemeny 1. P. 80-81).

Сохранение равновесия во многом зависит от положения тела верхнего в стойке: наиболее удобна для балансирования прямая стойка без прогибания и сгибания. Особенно важно следить за этим в темповых упражнениях с бросками и ловлей. Если нижний толчком поднимает вверх партнера, стоящего в согнутой стойке, то в результате толчка, направленного вертикально снизу вдоль оси, тело верхнего еще больше согнется или склонится в сторону опущенных ног. Если же верхний будет в прогнутой стойке, то при толчке он еще больше прогнется. Поэтому, прежде чем приступать к изучению темповых элементов (поворотов, курбетов), необходимо научить верхнего выполнять стойку с прямым телом.

На точность выполнения движений, в которых заняты 2 — 3 человека, помимо указанных выше компонентов влияет также умение нижнего балансировать. Так, например, верхний уверенно стоит в стойке у одного партнера, а с другим делает ее плохо. В дальнейшем при разборе техники балансирования больше всего будет говориться о движениях нижнего. Это объясняется тем, что его усилия, направленные на сохранение равновесия, будут намного эффективнее таких же усилий верхнего, так как движения верхнего ограничены, а нижний (особенно в темповых упражнениях) может двигаться в любом направлении (Коркин В.П. Групповая акробатика С.120-122; Irwin G. Biomechanics similarities of progressions for the long swing omhigt bar // Sports Biomechanics, 2005. Jul.4 (2). P. 163-178).

Кроме быстрых выравнивающих движений на сохранение равновесий оказывает влияние балансирование нижнего кистями или двух партнеров соединенными руками. Балансирование движением кистей без шагов намного улучшает впечатление и говорит о высокой технике балансирования.

Устойчивость зависит и от положения ног нижнего: в темповых упражнениях удобнее и прочнее стойка ноги врозь, одна впереди на расстоянии полушага (причем ноги нижнего не на одной линии, а несколько разведены в стороны). При выполнении силовых упражнений и в балансировании нижнему легче сохранять устойчивость в стойке ноги врозь на ширине плеч.

Обычно нижний видит движения партнера и останавливает его отклонениев самом начале. Определить начало потери равновесия легче, ориентируясь по наивысшей точке верхнего (носки ног — в стойке, голова или плечи - в стойке ногами).

В заключение следует сказать, что при изучении различных способов балансирования и в парных, и в групповых упражнениях нельзя отдавать предпочтение одному из них: в зависимости от характера упражнения, площади опоры, силы и веса верхнего нижний должен мгновенно реагировать соответствующим образом, применяя чаще всего несколько способов балансирования одновременно (Коркин В.П.

Групповая акробатика С. 120-122 ; Тишлер А.В. Совершенствование функции балансирования как феномена координации движений при выполнении упражнений парной акробатики : автореф. дис. ... канд. пед. наук ; Киев. гос. ин-т физ. культуры. Киев, 1975. 33 с. ; Шулико Н.М. Специально-подготовительные упражнения для овладения юными гимнастками техникой сложных упражнений с мячом : автореф. дис. ... канд. пед. наук. Ленинград, 1984. 18 с.).

Биомеханика как естественная наука в значительной мере базируется на экспериментальном исследовании изучаемых явлений.

Требование к точности измерений в биомеханике спорта прежде всего определяется целями и задачами обучения, а также особенностями самого движения (Практикум по биомеханике : пособие для институтов физической культуры /

А.Ф. Бочаров [и др.]. М. : Физкультура и спорт, 1980. 120 с. : ил. ; Dutoit C.L. Music, Movement, Therapy. London, 1977. P. 14-32).

Опорно-двигательный аппарат (ОДА) человека состоит из следующих элементов:

Жесткого скелета - 206 костей (86 парных и 36 непарных), соединенных суставами и связками. Это пассивная часть двигательного аппарата.

Поперечно - полосатых скелетных мышц (более 600). Это активная часть двигательного аппарата. Мышцы производят в движение костные звенья.

Двигательных нервных клеток (мотонейронов). Мотонейроны расположены в сером веществе спинного и продолговатого мозга. По длинным отросткам (аксонам) этих клеток сигналы (команды) поступают к исполнительным элементам (эффекторам) - мышцам.

Управление аппаратом движения осуществляется центральной нервной системой. Для понимания необыкновенной сложности управления ОДА со стороны центральной нервной системы требуются детальные представления о биомеханических особенностях строения и функционирования аппарата движения. С точки зрения биомеханики, аппарат движения человека представляет собой управляемую систему подвижно соединенных тел, обладающих определенными размерами, массами, моментами инерции и снабженных мышечными двигателями. Анатомическими структурами, образующими эти тела и соединения тел, являются кости, сухожилия, мышцы и фасции, фиброзные и синовиальные соединения костей и т.д. (Биомеханика физических упражнений : учебно-методическое пособие; Адыгейский гос. ун-т. Майкоп : [Изд-во Адыгейского гос. ун-та], 2000. 113 с. : ил.).

Общим центром тяжести (ОЦТ) твердого тела называется точка, через которую проходит линия действия равнодействующей элементарных сил тяжести при любом повороте тела в пространстве, являющаяся центром параллельных сил тяжести. Так как тело человека не является твердым неизменяемым телом, а представляет собой систему взаимоподвижных звеньев, то положение ОЦТ будет определяться, главным образом, позой тела человека (то есть взаимным относительным расположением звеньев тела) и изменяться с изменением позы.

Знание положения ОЦТ тела человека важно для биомеханического анализа и для решения многих самостоятельных задач механики спортивных движений. Часто по движению ОЦТ мы судим о движении тела человека в целом, оценивая, как бы результат движения. По характеристикам движения ОЦТ (траектории, скорости, ускорению) можно судить о технике выполнения движения. В безопорном положении движения всех звеньев тела человека происходят вокруг осей, проходящих через ОЦТ. На характеристики же самого ОЦТ во время безопорного положения мы повлиять не можем, так как программа движения ОЦТ в полетной фазе задается в процессе взаимодействия спортсмена с опорой.

По положению ОЦТ тела спортсмена мы оцениваем статические положения (стартовые, промежуточные, конечные), так как положение ОЦТ характеризует степень устойчивости равновесия. Степень напряжения тех или иных мышечных групп в статическом положении зависит от положения ЦТ звена и вышележащих звеньев. Положение ОЦТ зависит от распределения масс тела (от конституционных особенностей) и этим определяет двигательные возможности человека (Биомеханика физических упражнений - 113 с.; Bruggemann G.P., Nelson R., Zatsiorsky V. Biomechanics of gymnastic techniques //Sport Science Review, 1994. Vol. 3. P. 79-120).

Общий центр тяжести тела располагается в зависимости от телосложения человека. У людей с более развитыми ногами ОЦТ относительно ниже, чем у людей с мощной мускулатурой туловища и рук. У людей с длинными ногами он анатомически расположен ниже; но так как у них ноги длинные, то ОЦТ дальше от земли, чем у коротконогих.

В симметричном положении человека стоя с опущенными руками ОЦТ находится на уровне от 1 до 5-го крестцового позвонка, примерно на 4-5 см выше поперечной оси тазобедренных суставов. Передне-задняя плоскость, проходящая через ОЦТ, делит тело почти симметрично. Она несколько смещена вправо от срединной плоскости, т.к. правая половина тела человека тяжелее левой на 400-500 г в связи с несимметричным расположением внутренних органов и неравномерным развитием двигательного аппарата; у правшей правая половина тела имеет большую массу. В передне - заднем направлении ОЦТ располагается между крестцом и лобком, в зависимости от положения тела при стоянии (Болобан В.Н. Спортивная акробатика 167 с. ; Верхошанский Ю.Ф. Влияние силовых нагрузок на организм. М. : Физкультура и спорт, 1989. 264 с.).

С изменением формы тела за счет иного расположения его частей изменяет свое положение и ОЦТ. При перемещении какой-либо части тела и ОЦТ смещается в том же направлении. В некоторых положениях тела ОЦТ может быть за пределами тела. Это еще раз подчеркивает, что ОЦТ не точка тела, а воображаемая точка приложения равнодействующей силы, не существующей как одна сила в действительности. Центры тяжести частей тела (частные центры тяжести) имеют почти постоянное расположение в каждой части тела, поскольку при движениях масса существенно не перемещается внутри каждого звена. Чтобы определить, как будет смещаться ОЦТ при движениях человека, надо определить массы частей тела и расположение их центров тяжести.

Массы частей тела определяли по средствам распилов замороженных трупов, а также уравновешивая живых людей в различных позах. Средние данные, полученные различными методами на разных контингентах, оказались близкими друг другу.

Массы отдельных частей тела не остаются постоянными. В связи с тренировкой здесь могут происходить немалые изменения. У спортсменов меньше отложения жира на туловище и лучше развиты мышцы конечностей. Поэтому у них соотношение масс может быть несколько иным, чем у людей, не занимающихся физическим трудом или спортом. Массы тела могут измениться и в течении коротких промежутков времени (Донской Д.Д., Зациорский В.М. Биомеханика : учебник для институтов физической культуры. М. : Физкультура и спорт, 1979. С. 154-158 : ил. ; Моделирование управления движениями человека : сборник научных трудов /Рос. гос. ун-т физ. культуры, спорта и туризма ; Под ред. М.П. Шестакова, А.Н. Аверкина. М. : СпортАкадемПресс, 2003. С. 102 : ил.).

Таким образом, тело человека представляет собой сложную биомеханическую структуру. Управления движениями осуществляется ЦНС. Устойчивость тела, удержание позы, динамической осанки при выполнении движений и элементов зависит от правильного расположения ОЦМт.

Тело человека есть система звеньев, не отвердевшая и динамически регулируемая мышечно-суставными связками. В теле человека происходят биологические процессы, связанные с перемещением значительных масс тела при дыхании и кровообращении. По этой причине ОЦТ тела в неподвижной форме постоянно колеблется над опорой, конец вектора силы тяжести описывает в плоскости опоры траекторию (Бочаров А.Ф., Иванова Г.П., Муравьев

В.П. Биомеханика : учебное пособие для высших и средних учебных заведений физической культуры ; С.-Петерб. гос. акад. физ. культуры им. П.Ф. Лесгафта. СПб : [б. и.], 1999. С. 10-12. ; Бочаров А.Ф., Иванова Г.П., Муравьев В.П. Биомеханика : учебное пособие для студентов высших и средних учебных заведений физической культуры ; С.-Петерб. гос. акад. физ. культуры им. П.Ф. Лесгафта. СПб : [б. и.], 2000. С.12 : ил.).

Известно, что все виды двигательной деятельности делятся на пять групп: равновесие, движение на месте, переместительные действия, локомоции и движения вокруг осей (Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений : учебное пособие для студентов факультетов Физ. воспитания пед. институтов и для институтов физической культуры : По спец. № 2114 «Физическое воспитание». М. : Просвещение, 1989. 179 с.).

Поза - это взаимоотношение отдельных частей (звеньев) тела между собой и с генеральной осью. Неверно, когда слово «поза» называют «положением тела» т.к. поза является одной из составляющих понятия «положение тела». В ряде видов спорта поза именуется качественно «согнувшись», «прогнувшись» что бы подчеркнуть не совпадение данной позы с ос - новной стойкой (Дорофеева Т.С. Анатомический анализ положений, поз и движений тела спортсмена как метод динамической анатомии : методическое пособие для студентов академий и институтов физической культуры. Смоленск : СГИФК, 1998. С. 13 ; Коркин В.П. Групповая акробатика 192 с.).

Так же есть и другое определение позы. Поза - это в определенной мере врожденные, но больше приобретенные организмом рефлекс и установка, и их количественно - качественные характеристики зависят от накопленных наукой и практикой знаний о позе тела, ее статодинамической устойчивости, умений и навыков педагогического воздействия адекватными средствами и методами на ее развитие и совершенствование.

Устойчивость равновесия зависит от особенностей площади опоры. Ограниченна, подвижная, высокая площадь опоры затрудняет сохранение равновесия (Артемьева Ж.С. Соревновательная надежность в художественной гимнастике;

С.-Петерб. гос. акад. физ. культуры им. П.Ф. Лесгафта // Проблемы физкультурноспортивной деятельности и подготовки физкультурных кадров : сб. науч. тр. каф. педагогики. Вып. 5 /Подред. М.В. Прохоровой ; С.-Петерб. гос. акад. физ. культуры им. П.Ф. Лесгафта. СПб, 2002. С. 14-21 ; Гавердовский Ю.К. Сложные гимнастические упражнения и обучение им : автореф. дис. ... д-ра пед. наук. М., 1986. 33 с. ; Дьячков В.М. Проблемы спортивной тренировки. М. : Физкультура и спорт, 1961. 168 с.).

В этой связи необходимо учитывать функциональные возможности спортсмена в сохранении равновесий различных типов и сложности. В частности, В.Б. Коренберг (1967) показывает, что площадь опоры - это геометрическая характеристика устойчивости. Функциональной характеристикой устойчивости он предлагает считать поле равновесия. На примере выполнения стойки на руках на стойках показано, что спортсмены при определенных условиях добиваются повышения размеров поля равновесия над соответствующими размерами площади опоры. Поле равновесия как функциональная характеристика устойчивости тела имеет определенную структуру. Оно содержит область, включающую все положения вертикальной проекции ОЦТ тела, при которых сохранение равновесия не сопряжено с заметными (существенными) неудобствами. Эту область В.Б. Коренберг назвал «удобной позой». Внутри удобной позы выделена особая точка - проекция такого положения ОЦТ тела, которое субъективно воспринимается

человеком в качестве оптимального для сохранения равновесия. Обозначена она как «удобная точка». Гимнасты, акробаты, которые хорошо владеют равновесиями различной сложности, как правило, воспринимают положение удобной точки посередине поля равновесия, практически рядом с идеальной моделью равновесия. Это позволяет говорить о резервных функциональных возможностях двигательного аппарата, т.е. о чем-то родственном понятию «функциональная избыточность». Видимо, эти резервные функциональные возможности организм спортсмена ищет в функциональных отношениях элементов устойчивости (Болобан В.Н. Спортивная акробатика С. 75-76 ; Лях В.И. Двигательные способности // Физическая культура в школе, 1996. № 2. С.2).

Сложность управления позой, особенно у человека, связана с тем, что тело представляет собой многосуставную биомеханическую цепь из нескольких перевернутых маятников, поставленных друг на друга. Сегменты тела имеют значительно различающиеся массы и связаны мышцами со значительно различающимися вязко-эластичными свойствами. Движение каждого индивидуального сегмента определяется мышечными усилиями, распределенными по всем сегментам, и движение любого сегмента создает динамические возмущения во всех суставах. При этом наиболее массивное звено (корпус) находится сверху, в результате чего общий центр тяжести системы располагается на значительной высоте по отношению к опоре. Для сохранения равновесия в такой связанной биомеханической системе необходима достаточно сложная двигательная стратегия, причем сложность задачи усугубляется еще и тем, что движение комплексной биомеханической системы происходит на относительно малой опоре, размеры которой ограничены длинной стопы. Таким образом, перед системой управления позой стоят две задачи: преодоление кинематической избыточности и поддержание равновесия при выполнении движений (Бернштейн Н.А. Биомеханика и физиология движений : избранные психологические труды ; Рос. акад. образования; Моск. психол.-соц. ин-т ; под ред. В.П. Зинченко. 2-е изд. М. ; Воронеж : МПСИ : НПО МОДЭК, 2004. С. 3233 : ил. ; Матвеев Л.П. Теория и методика физической культуры. Введение в предмет : учебник для высших специальных физкультурных учебных заведение. М. : Физкультура и спорт, 1991. 543 с.).

Для управления, как позой, так и движением в общем случае требуются два типа моделей. Один тип моделей соответствует внутреннему представлению схемы тела. Она связывает положение рабочей точки, т.е. точки, движение которой составляет двигательную задачу (например, движение пальца руки при необходимости нажать на кнопку), с величинами суставных углов, обеспечивающими это положение. Модели второго типа (динамические модели) необходимы для преобразования кинематического плана движения в мышечные усилия. Например, при движении руки к цели можно выделить несколько процессов управления, которые зависят от механизмов внутреннего представления руки и цели. Это процессы кодирования положения цели относительно головы и корпуса, планирования желаемой траектории, а также преобразования планируемой траектории в моторную команду (Горелов А.А., Румба О.Г., Кондаков В.Л. Теоретические основы физической культуры : курс лекций ; Белгородский гос. ун-т. Белгород : ЛитКараВан, 2009. 123 с. Библиогр.: С. 116-117).

Двигательная задача при сохранении и изменении положения тела заключается в обеспечении равновесия без перемены опоры, как при постоянной позе, так при ее изменении (движения на месте).

В физических упражнениях человеку не редко бывает необходимо сохранять неподвижное положение тела: исходные (стартовые и др.), конечные (фиксирование штанги после ее поднятия и т. п.), промежуточные (упор углом на кольцах и др.). во всех таких случаях тело человека как биомеханическая система находится в равновесии. В равновесии могут находиться и внешние тела, связанные с человеком, сохраняющим положение, например, штанга или партнер в акробатике (Донской Д.Д. Биомеханика С. 154-158 ; Матвеев Л.П. Общая теория спорта : учебник для завершающих уровень высшего физкультурного образования. М. :[4-й фил. Воениздата], 1977. 280 с.).

При выполнении целенаправленных движений в условиях гравитации основное движение, непосредственно связанное с выполнением кинематической задачи, часто предваряется сопутствующим позным движением, которое сопутствует поддержанию равновесия (Александров А.В. Фролов А.А., Масьон Ж. Стратегия поддержания равновесия при наклонах корпуса // V Всероссийская конференция по биомеханике : Тезисы докладов. Нижний Новгород : ИПФ РАН, 2000. С. 29 ; Озолин Н.Г. Современная система спортивной тренировки. М. : Физкультура и спорт, 1970. 478 с.).

Вид равновесия тела определяется по действию силы тяжести в случае сколь угодно малого отклонения в положении тела.

Устойчивым называется состояние, при котором заданный закон движения (или равновесия) не изменяется в течение некоторого заданного промежутка времени. Существуют и динамически устойчивые процессы.

Устойчивым называется равновесие, при нарушении которого ОЦТ тела повышается, то есть увеличивается запас потенциальной энергии тела. В устойчивом равновесии будет находиться гимнаст в висе на кольцах или руках, свободно висящая в плечевом суставе. При сколь угодно малом отклонении положения равновесия в этом случае возникает момент силы тяжести (момент устойчивости Муст = Р * h), возвращающей тело в прежнее положение.

Неустойчивым называется равновесие, при нарушении которого ОЦТ тела понижается, то есть запас потенциальной энергии тела уменьшается. При сколь угодно малом отклонении от положения равновесия в этом случае тоже возникает момент силы тяжести М = Р *h, но это будет уже не удерживающий, а опрокидывающий момент, который все дальше будет отклонять тело от положения равновесия.

Безразличное равновесие характеризуется тем, что при любом положении тела состояние равновесия не нарушается, а высота положения ОЦТ над площадью опоры остается постоянной, то есть остается постоянным запас потенциальной энергии тела (Бойко В.В. Целенаправленное развитие двигательных способностей человека. М. : Физическая культура и спорт, 1987. 144 с. ; Кичайкина Н.Б., Дъяченко Н.А., Синюхин Б.Д. Биомеханика физических упражнений : учебно-методическое пособие по педагогике физического воспитания. СПб : ЛИЭИ, 1991. С. 4-5, 51).

Чтобы сохранить равновесие при выполнении целого ряда сложных движений и положений, связанных с уменьшением площади опоры, непривычностью позы, быстротой сменяемости положений и т.д., нужен специальный навык. Для его формирования применяют упражнения связанные с сохранением равновесия. При выполнении этих упражнений ясно ощущается перемещение общего центра тяжести тела, благодаря чему движения, способствующие развитию умение сохранить равновесие, выделяются в сознании спортсмена более отчетливо. После многократного выполнения таких упражнений возникают стойкие временные связи, которые, в свою очередь, способствуют формированию навыка устойчивого равновесия (Бирюк Е.В. Развитие статической и динамической устойчивости у акробатов //Методические разработки по акробатике / под. ред. В.Н. Болобана ; Киев. гос. ин-т физ. культуры. Киев, 1975. С. 52 ; Платонов В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и её практические приложения. Киев : Олимпийская литература, 2004. 808 с.).

К биомеханической системе могут быть приложены силы тяжести, реакции опоры, веса, мышечные тяги, а также усилия партнера или противника и др. Все силы могут действовать как возмущающие (нарушающие положение) и как уравновешивающие (сохраняющие положение), в зависимости от положения звеньев тела относительно их опоры.

Силы тяжести (дистальные) приложены к ЦМ звеньев и ЦМ тела. В зависимости от конкретных особенностей положения тела они могут либо быть направленными на изменение положения, либо уравновешивать другие возмущающие (отклоняющие, опрокидывающие) силы.

Реакции опоры как противодействие опоры действию на нее тела, чаще всего совместно с другими силами, уравновешивают опорные звенья, закрепляют их неподвижно.

Вес звеньев тела (контактные силы) приложен внутри тела человека к соседним звеньям, как следствие земного тяготения, действия сил тяжести.

Силы мышечной тяги при сохранении положения обычно уравновешивают своими моментами моменты силы тяжести соответствующих звеньев и веса, связанных с ними других звеньев.

Эти силы могут и изменять положение тела, и восстанавливать его. Силы тяги мышц сохраняют позы, фиксируя положение звеньев в суставах. Именно управляя мышечными силами, человек сохраняет положение своего тела.

Устойчивость определяют для ограниченно - устойчивого вида равновесия. При этом не следует смешивать вид равновесия со степенью устойчивости. Вид равновесия определяет лишь основы сохранения положения (Боген М.М. Физическое воспитание и спортивная тренировка. Обучение двигательным действиям. Теория и методика. М. : Либроком, 2010. 200 с. ; Гавердовский Ю.К. Обучение спортивным упражнениям. Биомеханика, методология, дидактика. М. : Физкультура и спорт, 2007. 930 с.).

Статический показатель устойчивости определяется отношением двух моментов силы: момента устойчивости к моменту опрокидывания. Это соотношение называется коэффициентом устойчивости. Момент устойчивости (предельный) равен произведению силы тяжести тела на ее плечо относительно линии опрокидывания в самом начале отклонения от положения покоя. По мере отклонения плечо силы тяжести укорачивается и момент устойчивости становится меньше. Момент опрокидывания равен произведению опрокидывающей силы на ее плечо относительно той же линии опрокидывания. Когда коэффициент устойчивости больше единицы, тело не опрокинуть. Он характеризует способность тела своей силой тяжести сопротивляться опрокидыванию в данных условиях (Аксенов М.О., Гаськов А.В. Принципы спортивной тренировки. Улан-Удэ : Изд-во Бурятского гос. ун-та, 2009. 80 с. ; ЗациорскийВ.М., Аруин А.С., СелуяновВ.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека ; под ред. В.М. Зациорского. М. : Физкультура и спорт, 1981. 143 с.).

Динамический показатель устойчивости определяется углом устойчивости. Угол устойчивости образован линией действия силы тяжести и прямой, соединяющей центр тяжести с соответствующим краем площади опоры. Физический смысл угла устойчивости заключается в следующем. Чтобы отклонить тело до положения, когда его ЦМ окажется над линией опрокидывания (граничное положение тела над вершиной потенциального барьера) и возникнет неустойчивое равновесие, нужно повернуть его в соответствующей вертикальной плоскости на определенный угол. Если ЦМ тела расположен ниже, а его проекция дальше от края опоры, то момент устойчивости восстановит положение на большом пути отклонения, запас возможностей для восстановления положения больше, степень устойчивости больше. Угол устойчивости показывает, в каких пределах еще действует момент устойчивости (Козлов И.М. Биомеханические факторы организации спортивных движений С.94 ; Матвеев Л.П. Теория и методика физической культуры. Введение в предмет : учебник для высших специальных физкультурных учебных заведение. М. : Физкультура и спорт, 1991. - 543 с.).

Как указывает В.Н., Болобан (1988), одна из функциональных задач, которая должна решаться двигательным аппаратом спортсмена для эффективного поддержания устойчивости тела и системы тел, связана с управлением функциональной асимметрией регуляции позы. Координация вертикального положения тела человека при стоянии носит асимметричный характер. Зарегистрирован феномен функциональной асимметрии регуляции позы тела и системы тел групповых акробатов. Ее субстратом являются акцентированные крутильные колебания тела налево (левосторонняя функциональная асимметрия колебаний тела и системы тел) (Болобан В.Н. Спортивная акробатика С. 75-76 ; Фарфель В.С. Управление движениями в спорте. М. : Физкультура и спорт, 1975. С. 187).

Балансирование в спортивной акробатике - действие партнеров, направленные на сохранение собственного равновесия и уравновешивание партнеров в различных положениях.

Сложность балансирования зависит от высоты общего центра тяжести тела, площади опоры, естественности или необычности положения, возможности передвижения нижнего для сохранения равновесия.

Повышение общего центра тяжести верхнего усложняет сохранение равновесия при одинаковой площади опоры (Коркин В.П. Групповая акробатика С. 120-122 ; Wilfore J., Purr R.B., Girandola R.N., Vodak P. A., Pipes T.V., Romeron G.P., Leslie P. Physiological alterations consequent to circuit weight training // Medicine and science in sport, 1978. № 10 (2). P. 79-84).

Важно так же отметить, что биомеханическая система тела человека состоит из биомеханических цепей. Множество частей тела, соединенных под - вижно, образует биокинематические цепи. К ним приложены силы (нагрузки), которые вызывают деформации звеньев тела и изменение их движений (Гавердовский Ю.К. Техника гимнастических упражнений : популярное учебное пособие. М.

: Терра-Спорт, 2002. 512 с. ; Зациорский В.М. Физические качества спортсмена : (Основы теории и методики воспитания). 2-е изд. М. : Физкультура и спорт, 1970. 199 с. : ил. Библиогр.: С. 182-199).

Два костных звена, соединенные подвижно (кинематически) суставом, образуют биокинематическую пару, в которой возможности движения определяются строением (формой, геометрией) сустава и управляющим воздействием обслуживающих данный сустав мышц. Соединенные последовательно биокинематические пары образуют биокинематическую цепь. Кинематическая цепь, конечное звено которой свободно, называется незамкнутой или открытой. Кинематическая цепь, в которой нет свободного конечного звена, называется замкнутой. Свободные кинематические могут замыкаться через опору. В незамкнутой цепи возможны изолированные движения в каждом отдельном суставе. В замкнутой цепи изолированные движения в одном суставе невозможны, движение в одном суставе неизбежно вызывает движение в остальных. Возможностей движения в незамкнутых цепях больше, но управление движением незамкнутой цепью сложнее.

Каждый сустав, как подвижное образование, представляет, соединяемым костным звеньям определенные возможности движения. Эти возможности движения характеризуются степенями свободы, а ограничения в возможностях движения - степенями связей (Биомеханика физических упражнений : учебно-методическое пособие С.41-42 ; MсNeal J.R., Sands W.A., Shultz B.B. Modeling activation characteristics of tumbling take-offs // Sport Biomechanics, 2007. Rep. (293), 6 (3). P. 375-390).

Бернштейн Н.А. (2004), пишет, что для того, чтобы статически зафиксировать позу сложной кинематической цепи, необходимо закрепить каждую из имеющихся у нее степеней свободы независимыми друг от друга связями, по одной на каждую степень. Роль этих связей в организме позвоночного большей частью исполняют мышцы, реже в известном проценте - внешние силы. Совершенно аналогичное положение создается и в динамике.

Таким образом, при как угодно обусловленном движении любой кинематической цепи равнодействующие всех приложенных к ней сил и моментов фактически свяжут все степени свободы ее элементов, кроме данной для каждого, той, по которой в действительности совершалось подвергшееся наблюдению движение. Таким образом, можно трактовать любое движение какой угодно цепи как динамически вынужденное, причем место недостающих связей для закрепления избыточных степеней свободы занимают динамические силы, внутренние и внешние.

Сложность выполнения акробатических элементов в парно-групповой акробатике состоит в том, что приходится управлять не только собственным телом, но и телом партнера (Бернштейн Н.А. Физиология движений и активность; под ред. О. Г. Газенко. М. : Наука, 1990. 495 с. ; McCaulley G.O. Mechnical efficiency during repetitive verticaljumping //European Journal of Applied Physiology, 2007. 101 (1) Sep. P. 115123).

По данным Донского и Зациорского (1979) в зависимости от выбираемых в соответствии с двигательной задачей критериев удобно делить опорные взаимодействия на группы. Вот некоторые из таких классификаций:

По характеру связи с опорой: 1) с сильной удерживающей связью (например, хват за гриф перекладины, за ручки коня); 2) со слабой удерживающей связью (упоры на бревне, на теле коня, на кольцах); 3) с сильной неудерживающей связью (опора ногами, статическая опора руками о пол и т.д.); 4) со слабой неудерживающей связью (при приземлении на руки после длительной фазы полета и др.

По характеру опоры: 1) с твердой неограниченной опорой; 2) с мягкой неограниченной опорой; 3) с ограниченной опорой; 4) с упругой опорой; 5) с подвижной опорой; 6) с активной опорой (Гавердовский Ю.К., Мамзин В.И. Адаптация обучающегося упражнениям в гимнастике // Актуальные проблемы физической культуры и спорта: тез. докл. обл. науч.-практ. конф. Волгоград, 1996. С. 56; Зациорский В.М. Воспитание физических качеств. М. : Физкультура и спорт, 2003. 258 с.).

Следует отметить, что перечисленные свойства опор могут сочетаться (например, упругая подвижная опора, активная ограниченная опора). В таких случаях нужно учитывать все сочетающиеся особенности.

По нагрузочным характеристикам: 1) максимальные взаимодействия; 2) умеренные; 3) слабые.

По решаемым задачам (по назначению): 1) увеличение линейной скорости тела; 2) направление поступательного перемещения тела; 3) коррекция поступательного перемещения тела; 4) сообщение телу вращательного импульса; 5) остановка тел; 6) обеспечение устойчивости тела.

По локализации контакта с опорой: 1) опора ногами (ногой); 2) опора руками (рукой); 3) опора туловищем; 4) комбинированная опора; 5) опосредованная снарядом опора.

По направлению ускорения относительно опоры: 1) отталкивание; 2) притягивание; 3) касательное взаимодействие (Коренберг В.Б. Основы качественного биомеханического анализа С. 83-84 ; Моделирование управления движениями человека : сборник научных трудов / Рос. гос. ун-т физ. культуры, спорта и туризма ; Под ред. М.П. Шестакова, А.Н. Аверкина. М. : СпортАкадемПресс, 2003 С. 102 : ил.).

Управление движениями и совершенствование в них основано на поступающей в системы управления информации о совершаемых движениях и их эффективности (Фарфель В.С. Управление движениями в спорте С. 187 ; Laszlo J.I., Livesey J.P. Task complexity, accuracy and reaction time, 1977. V. 9, № 2. P. 171-177).

Биомеханика движений человека граничит с физиологией двигательной активности Н.А. Бернштейна, динамической морфологией и теоретической механикой. Естественной и важной частью функционирования организма является управление произвольным движением, в котором участвуют все отделы центральной нервной системы - от спинного мозга до высших корковых проекций двигательного аппарата. Управление заключается в корректировке движений на основе постоянного обмена информацией между мышцами (исполнительными элементами) и пусковым аппаратом нервной системы. Корректировочные импульсы возникают в двигательных центрах регуляции движений при поступлении сигналов от рецепторов мышц. Однако в организме отсутствует непосредственная морфологическая связь между окончанием двигательного нерва в мышце и аппаратом проприорецепции. Эта связь - только функциональная. Причем она может совершенствоваться при повторении двигательных действий (Болобан В.Н. Спортивная акробатика С. 75-76 ; Гавердовский Ю.К. Обучение спортивным упражнениям. Биомеханика, методология, дидактика. М. : Физкультура и спорт, 2007. 930 с.).

Структура системы движений представляет собой биомеханические и психосемантические закономерности объединения отдельных операционных систем и подсистем в целостное двигательное действие (взаимодействия в форме связей и отношений) (Налетов Д.Л., Налетов Л.П., Налетов М.Ю. Основные понятия к анализу спортивной техники // V всероссийская конференция по биомеханике : Тезисы докладов. Нижний Новгород : ИПФ РАН, 2000. С. 187 ; Jewel B.R., Wilkie D.R. Flexibility // Physiology, 1958. Vol. 143. P. 515-540).

Программы движений, образы граничных поз являются идеальными представлениями. В природе нет идеального, однако человек тренирует органы своего тела на предметах окружающей среды, поэтому среда, его тело, способы управления закодированы в виде нервно-мозговых структур. Идеальное есть, следовательно, субъективное бытие предмета, или инобытие предмета в другом (мозг человека). На основе этих гносеологических положений можно утверждать, что человек представляет себя как часть про - странства и мыслит перемещения своего тела в модели внешнего пространства. Он не знает анатомии и не может сознательно управлять определенными мышцами ради достижения поставленной цели (Ашмарин Б.А. Теория и методика педагогических исследований в физическом воспитании. М. : Физкультура и спорт, 1978. 223 с. ; Моделирование управления движениями человека : сборник научных трудов /Рос. гос. ун-т физ. культуры, спорта и туризма ; Под ред. М.П. Шестакова, А.Н. Аверкина. М. : СпортАкадемПресс, 2003. С. 102 : ил.).

Управление движениями осуществляется по замкнутому кольцу регулирования, которое включает как центральные, так и периферические механизмы; последние, на ряду с исполнительными функциями, обеспечивает согласование между управляющими сигналами и конечным результатом движения. Категорию явлений и процессов, которые обеспечивают на периферии двигательного аппарата преобразование мышечного сокращения в перемещении звеньев тела, можно обозначить как биомеханические факторы организации движений (Практикум по биомеханике : пособие для институтов физической культуры /А.Ф. Бочаров [и др.]. М. : Физкультура и спорт, 1980. С. 16-17 : ил.).

Широкое развитие спортивной науки вызвало ряд вопросов, решение которых является обязательным условием плодотворного изучения проблемы управления движениями вообще и в спортивной деятельности - в частности и является, на наш взгляд, актуальной темой. При этом один из главных вопросов связан с правомерностью использования в основе понятийного аппарата по проблеме управления двигательными действиями понятий, определяющих ее суть: координация движений, координационные способности, ловкость (Теория и методика физической культуры : учебник для студентов вузов / под ред. Ю.Ф. Курамшина. 2-е изд., испр. М. : Советский спорт, 2004. С. 149 : ил. - Гриф: Доп. Гос. ком. РФ по физ. культуре и спорту ; Матвеев Л.П. К теории построения спортивной тренировки // Теория и практика физической культуры, 1991. № 12. С. 11-21 ; Менхин Ю.В. Физическая подготовка в гимнастике 224 с. ; Платонов В.Н.

Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и её практические приложения 808 с.).

Координация - особая группа физиологических механизмов, создающих непрерывное организационное циклическое взаимодействие между рецепторным (афферентным) и эфферентным процессом;

Координация движений - преодоление избыточных степеней свободы движущегося объекта и превращение его в управляемую систему;

По мнению В.М. Зациорского (2003), ловкость - это во-первых, способность быстро овладевать новыми движениями (способность быстро обучаться) и, во-вторых, способность быстро перестраивать двигательную деятельность в соответствии с требованиями меняющейся обстановки.

В.И. Лях (1983) дал определение ловкости - качество управления движениями, обеспечивающее правильное, быстрое (своевременное), рациональное (целесообразное и экономичное) и находчивое (стабильное и инициативное) решение двигательной задачи.

Следует отметить, что координацию движений (двигательную координацию) можно рассматривать как результат согласованного сочетания функциональной деятельности различных органов и систем организма в тесной связи между собой, т.е. как единое целое (системный уровень) либо как результат согласованного функционирования какой-то одной или нескольких систем организма (местный, локальный согласованный).

Координация движений как качественная характеристика двигательной деятельности может быть в одних случаях более, в других менее совершенной. В связи с чем следует говорить о координированности человека как одной из характеристик его двигательно - координационных возможностей (Теория и методика физической культуры : учебник для студентов вузов 464 с. ; Платонов В.Н. Теория спорта. Киев : Выща школа, 1987. 490 с.).

В целенаправленном двигательном акте обычно можно выделить целую группу различных одновременно решаемых двигательных «подзадач». Центральная нервная система обеспечивает множество параллельных управляющих команд, каждая из которых направлена на решение своей «подзадачи», причем все команды так скоординированы, что движение осуществляется как единый целостный акт. Характерным примером одновременного решения двух подзадач в одном двигательном акте является координация между позой и движением. Проблема координации и взаимодействия между позой и движением остается весьма дискуссионной до настоящего времени. Для того, чтобы понять почему и как такая координация происходит, важно точно определить понятие «позы», и чем «поза» отличается от «движения». По нашему представлению поза выполняет следующие функции: 1) ориентацию сегментов тела относительно направления гравитации и 2) их стабилизацию в условиях гравитации и динамических возмущений, возникающих при совершении движения. Это функциональное определение позы подразумевает наличие в любом двигательном акте двух составляющих: основной, непосредственно направленной на выполнение двигательной задачи (например, движение рук при схватывании) и вспомогательной позой (стабилизация корпуса), обеспечивающей выполнение основного движения (Выдрин В.М. Теория физической культуры: (Культуроведческий аспект) :учебное пособие ; Гос. ин-т физ. культуры им. П. Ф. Лесгафта. Ленинград : [б.и.], 1988. 43 с. ; Моделирование управления движениями человека С. 128-129).

По мнению ряда авторов: А.А. Фролова, А.В. Александрова, Ж. Масьона (2003), наличие внутренней модели тела и динамических моделей само по себе не подразумевает раздельного управления позой и движением. Действительно, с помощью этих моделей заранее могут быть учтены динамические взаимодействия всех звеньев тела, вязко эластичные свойства всех мышц и действие всех внешних сил. В этом случае понятия динамических возмущений и возмущений равновесия теряют смысл, и движение может быть спланировано как целостный двигательный акт без его разделения на позную и двигательную составляющую. Однако преобладает другая концепция, в которой предполагается, что управление позой и движением являются двумя независимыми, хотя и скоординированными процессами.

Таким образом, выполнение акробатических упражнений сложно тем, что происходит много перестроений, смен статических поз и режимов движений (статических, динамических). Все это повышает требования к координационным способностям, функции равновесия, устойчивости и, соответственно, механизму управления движениями спортсменов.