Сила реакции опоры - это сила упругости, действующая на тело со стороны опоры перпендикулярно ее поверхности [108].
Сила реакции опоры возрастает ровно на столько, на сколько увеличиваются силы давящие на поверхность. В соответствии с этим в борцовском поединке в разные промежутки времени сила реакции опоры (далее СРО), не равнозначны и зависят от площади опоры, веса борца, точки приложения сил, техникотактических действий борцов, а также силовых и скоростно-силовых возможностей спортсменов [16, 42, 43, 94, 108].
Сила тяжести и вес
С точки зрения механической теории элементы тела живого организма, обладающие соединениями с подвижными свойствами, обычно называют звеньями тела, которые в совокупности составляют биодинамические цепи и пары. Элементы биодинамической цепи, а также их соединения подвержены действием направленных к ним или от них сил (нагрузок). В данном случае на первый план выходят индивидуальные свойства функции и строения (механические особенности) тела живого организма, которые воздействуют на структуру двигательных действий. Нагрузками называют силы, которые воздействуют на звенья или все тело и в общем вызывают одну или другую форму его деформации [43, 56].
Опорно-двигательный аппарат человека под действием приложенных сил при деформации противодействуют данным нагрузкам. Деформация - это изменение формы и размеров. Различают нагрузки, вызывающие сжатие, растяжение, изгиб и кручение [16, 42, 47].
Силы, вызывающие сжатие костей и мягких тканей организма, как правило возникают при вертикальном положении тела. В данном случае на тело действуют силы, направленные вертикально вниз это - вес внешних отягощений и силы тяжести собственного тела и, и силы противоположные им, то есть направленные вертикально вверх - силы реакции опоры.
Вес тела - эта та сила, с которой тело притягивается к центру Земли, в разные промежутки времени оно не равнозначно, так как при суточном вращении Земли происходит то увеличение, то уменьшение этой силы. Вес тела равен векторной (геометрической) сумме центробежной (инерционной) и гравитационной сил и приложена как равнодействующая всех сил звеньев тела к его центру [41].
В поле земного тяготения находятся все тела на Земле. Земля вращается вокруг своей оси. Поэтому на точку А на ее поверхности кроме силы тяготения (F'bn) приложенной в направлении к центру Земли, действует еще центробежная сила инерции (F ин). Сила инерции обусловлена центростремительным ускорением (вдоль радиуса вращения r). По этой причине на экваторе тело прижимается к Земле с силой, на 0,3% меньшей, чем на полюсах [41, 43].
Равнодействующая сила тяготения (гравитационной) и центробежной (инерционной), действующая на тело на поверхности Земли, и есть сила тяжести тела (G), приложенная как внешняя (дистантная) к нему самому.
Для выявления значений силы тяжести используется статическое измерение - по воздействию звеньев всего тела на площадь тензоплатформы. Тело само оказывает давление на опору под воздействием силы тяжести - по величине веса тела [108, 201].
Вес тела (статический) - это величина с которой тело воздействует на покоящуюся опору в покое, как на препятствие, мешающее падению к центру. Вес тела соответствует его силе тяжести, но вес - величина контактная, воздействующая не на тело, а на опору тела, при этом сила тяжести - это дистантная сила, воздействующая на само тело. С целью выявить величины сил используют в том числе и динамические измерения, по ускорению свободного падения. Ускорение свободного падения - константа, которая равна - 9,8 м/с2). Однако необходимо заметить, что с учетом формы земной поверхности в разных точках Земли данная величина колеблется в небольших пределах, но, как правило, в практических задачах данным различием пренебрегают, вследствие ее незначительности. Иногда в некоторых приблизительных расчетах принимают даже число 10,0 м/ с2 [41, 201].
Вес человека и вес удерживаемых им предметов (например, гантелей) обусловлены наличием земного тяготения. Так как сила тяжести (как и вес тела) варьируются в определенных пределах в зависимости от ускорения, различают динамический и статический вес. Динамический вес - это векторная сумма сил инерции, возникающих при ускорении и статического веса тела. К примеру, приседание или отталкивание, где инерционные силы векторно противоположны ускорению. Они или уменьшают, или увеличивают динамический вес тела (суммарную силу, с которой происходит давление на опору). Вес тела действует: а) как статический вес - на опору в покое; б) как динамический вес - на опору при вертикальном ускорении; в) как причина ускорения свободного падения - вне опоры [41, 44].
В позиции на тензоплатформе силы тяжести действуют либо на плече силы тяжести (d) и имеют момент силы относительно оси сустава - Mb(G), либо проходят в соответствии с осями суставов тела и направляют силы частей тела вниз. Тот же механизм воздействия на тело спортсмена имеет место и при положении штанги на его плечах [36, 201].
При опоре (стоя на платформе) сила тяжести утяжелений и вес звеньев тела всегда имеет влияние на динамику движения и расположения звеньев тела. Изменять неподвижный вес штанги и собственных частей тела борец не может, но изменить моменты сил тяжести, а также динамический вес может, в зависимости от задачи движения и конкретных условий.
В механике гравитация (тяготение) и инерция (ускорение) по принципу эквивалентности практически не различимы по действию. Силы тяготения сходятся по направлению к центру Земли, а силы инерции при поступательном движении параллельны между собой. Первые зависят от расположения тел, а вторые - только от ускорения [41, 187].
Инерционные характеристики
В инерциальной подсистеме отсчета сила инерции внешнего тела - это величина, с которой действия противника (тело со стороны), влияют (ускоряют или замедляют) на тело спортсмена. Она является результатом произведению веса соперника на ускорение, и действует в противоположную сторону от ускорения, а также векторно направлена к активной точке тела спортсмена (то есть участку тела, где осуществлен контакт с внешним телом или опорой) [41, 45].
Во время движений борец, изменяя скорость тела противника, сообщает ему ускорение. Как противоположное ускоряющей силе действия борца возникает внешняя сила инерции ускоряемого тела. Сила инерции тела противника, действующая на тело борца, - это реакция, испытываемая телом борца со стороны ускоряемого тела противника, которому он, сообщает ускорение.
При полутолчке штанги со стоек, лежащей на плечах спортсмена из положения полуприседа возникает ее ускорение, направленное вверх. Сила инерции штанги, приложенная к спине борца, обусловлена ускоряющей силой Буск, равна ей по значению, но векторно противоположна (направлена вниз); она суммируется с силой тяжести штанги.
Реакции опоры - это мера противодействия опоры (тензоплатформы) при давлении на нее тела борца. Реакция опоры равна по величине силе, с которой те- ло+штанга действует на опору, направлена в противоположную этой силе сторону.
Нормальная сила реакции опоры направлена вертикально вверх при статическом воздействии веса штанги + собственного веса борца на горизонтальной опоре. В любом случае данная сила прямо перпендикулярна плоскости, которая является опорной в точке приложения сил.
Спортсмен со штангой на плечах, находящийся на площади тензоплатформы, действует на нее статическим весом своим и штанги. В этом случае реакция опоры статическая и равна весу тела + весу штанги. При движении с ускорением частей тела борца, опирающегося на опору, возникает сила инерции тела спортсмена, которая векторно складывается с его весом. Уменьшающуюся или увеличивающуюся силу опорной реакции как правило принято называть динамической. Но корректнее отметить в данном случае о прибавлении к имеющемуся обездвиженному еще и динамический элемент опорной реакции, определяемый благодаря усилиям, которые вызывает ускорение тела [41, 56, 197].
При больших ускорениях и массах силы инерции очень значительны. При этом в двигательном аппарате спортсмена при движении существует большое многообразие неподвластных инерционных сил. Их роль в координации движений очень существенна.
Упругие силы возникают также из-за некоторой деформаций звеньев тела спортсмена в относительно неактивной части скелетно-мышечного аппарата. В данном случае имеется ввиду, конечно, упругие силы в соединениях различных кинематических цепей, например, позвоночник или связочно-хрящевой аппарат различных суставов. В биомеханике усилиями именуют только силы мышечной тяги [41, 77, 191].
Инерционные характеристики тела борца — это масса и момент инерции. У борцов, различающихся размерами, весом и телосложением они различны. Это зависит от величины и распределения масс звеньев тела. Относительный вес звеньев тела позволяет судить о соотношении их масс. У мужчин и женщин относительные веса несколько различаются, но средние данные довольно близки [16, 43, 83].
Массы звеньев изменяются с возрастом и под влиянием тренировки. Возможны также кратковременные изменения из-за перераспределения крови, приема пищи и воды, но они невелики и при анализе движений обычно совершенно не принимаются во внимание.
Борец одолевает сопротивления силами костно-мышечного аппарат и выполняет по сути два вида работы: а) работу, по преодолению всех внешних сопротивлений (и вредных и рабочих), и б) работу, которая направлена на передачу ускорения звеньям цепи собственного тела и передвигаемого предмета. В биомеханике сила действия спортсмена - это сила влияния на внешнее физическое пространство, передаваемого посредством рабочих точек тела [41].
Рабочие точки, контактируя с внешним окружением, передают ускорение (кинетический момент, количество движения) и кинетическую энергию (вращательного и поступательного движения) внешним предметам. Сила, проявляемая спортсменом, будет статической, если она уравновешена внешними силами, и динамической, если она создает определенное ускорение (тангенциальное, положительное, отрицательное, нормальное) [41, 48].
В движениях на тензоплатформе опора неизменна. Существует опорные звенья, имеющие связь с опорой. Опорные звенья обычно неподвижны относительно опоры (например: стопы при стоянии на тензоплатформе). Другие звенья тела движутся относительно опорных звеньев тела и опоры; это подвижные звенья. Они могут быть связаны с перемещаемыми телами (например, гантелями, штангой, противником).
Реактивные внешние силы (нормальные опорные реакции, силы трения) при движениях на месте уравновешивают действие подвижных звеньев. Эти силы сами изменяются соответственно ускорениям подвижных звеньев и перемещаемых тел [16, 41, 201].
Силу тяжести тела борца, стоящего на тензоплатформе уравновешивает реакция опоры. Опорные звенья неподвижны: они уравновешены относительно опоры реактивными внешними силами - нормальными реакциями опоры. При движениях подвижных звеньев и перемещаемых тел возникают их ускорения, а, следовательно, и силы инерции противоположного направления. Перемещаемые тела, как и подвижные звенья, при своих ускорениях тоже вызывают изменения реактивных сил опоры.
Таким образом, движения на тензоплатформе сопровождаются изменениями внешних реактивных сил вследствие действия на опору сил инерции ускоряемых звеньев. Для изменения скорости системы внешняя сила должна действовать в течение некоторого времени; скорость изменяется не силой, а ее импульсом [41, 176].
Силы реакции опоры в спортивной деятельности борца
Выполняя какое-либо технико-тактическое действие, борец сообщает опоре определённую силу, воздействующую на нее так, что опора реагирует упругим сопротивлением в виде СРО. Выполнение тех или иных технико- тактических действий требует определенного уровня физической подготовки от спортсмена. Чем выше уровень требуемых физических данных для определенного приема, тем эффективнее будет выполняться прием. Выполняя прием, борец взаимодействует с опорой, и чем сложнее, с точки зрения физической подготовки, прием тем большие усилия требуются для его выполнения, соответственно тем большие силы сообщаются опоре.
При выполнении бросков СРО очевидно будет выше, чем при обычном маневрировании без отрыва соперника от ковра. Выполняя бросок, борец поднимает соперника, тем самым сообщает своей опоре дополнительные силы, включающие в себя и вес соперника. При выполнении же броска, высокие требования предъявляются для его скоростно-силовой подготовки. Следовательно, имея высокий уровень скоростно-силовой подготовленности борец, более эффективно выполнит данный прием [36, 43].
Под термином «сила-» обобщенно подразумевают любую способность напряжением мышц преодолевать механические и биомеханические силы, препятствующие действию, противодействовать им, обеспечивать тем самым эффект действия (вопреки препятствующим силам тяжести, инерции, сопротивления внешней среды и т.д.) [81]. В последние десятилетия вместо термина «сила» в указанном смысле все чаще пользуются выражением «силовые способности».
В теории и методике физической культуры с силой обычно отождествляют способность человека преодолевать внешнее сопротивление, путем мышечных сокращений. Так как сила мышцы ограничивается в конечном счете силой сопротивления, то «сила» часто характеризуют как способность организма преодолевать n-ое сопротивление (измеряемое в килограммах, ньютонах или других принятых в физике величинах).
Влияние на проявление силовых способностей оказывают разные факторы, вклад которых в каждом конкретном случае меняется в зависимости конкретных двигательных действий и условий их осуществления вида силовых способностей, возрастных, половых и индивидуальных особенностей человека. Среди них выделяют: 1) собственно мышечные; 2) центрально-нервные; 3) личностнопсихические; 4) биомеханические; 5) биохимические; 6) физиологические факторы, а также различные условия внешней среды, в которых осуществляется двигательная деятельность. К собственно мышечным факторам относят: сократительные свойства мышц, которые зависят от соотношения белых (относительно быстро сокращающихся) и красных (относительно ленно сокращающихся) мышечных волокон; активность ферментов мышечного сокращения; мощность механизмов анаэробного энергообеспечения мышечной работы; физиологический поперечник и массу мышц; качество межмышечной координации. Определенное влияние на проявление силовых способностей оказывают биомеханические (расположение тела и его частей в пространстве, прочность звеньев опорно-двигательного аппарата, величина перемещаемых масс и др.), биохимические (гормональные) и физиологические (особенности функционирования периферического и центрального кровообращения, дыхания и др.) факторы [26, 81].
Для количественной оценки силовых способностей пользуются как динамометрическими показателями, которые характеризуют величину силы, внешне проявляемой при напряжении тех или иных мышц, так и целостными показателями внешнего эффекта силовых упражнений, выполняемых чаще всего с отягощением (например, оценивают реальные силовые возможности по весу поднятой штанги, гири). Динамометрические показатели, получаемые с помощью различного рода современных специальных аппаратурно-измерительных устройств — динамометров и динамометрических стендов, позволяют довольно точно количественно оценить ряд параметров проявляемой силы в механическом смысле этого слова, в частности максимальное и минимальное ее значение в тот или иной момент мышечного напряжения
Таким образом, в основе силовых способностей лежит целая совокупность факторов. Их вклад во внешне проявляемую механическую силу меняется в зависимости от конкретных особенностей двигательных действий и условий их выполнения.
Механизм отталкивания
Отталкивание - способ совершения мышцами положительной работы. Связь опорных звеньев с нижней опорой бывает неудерживающая; стопы, например, прижимает к поверхности тензоплатформы только вес верхних звеньев тела. Общий механизм отталкивания при нижней опоре следующий. Мышцы своим напряжением не позволяют весу верхних звеньев согнуть систему рычагов. Сила поддерживает верхние звенья, уравновешивает их вес. Сила через опорные звенья давит на опору и уравновешена противодействием опоры, приложенным к ним [16, 41, 190].
Чтобы вызвать отталкивание подвижных звеньев от нижней опоры, необходимо увеличить напряжение мышц. Тогда сила напряжения мышц вызовет ускорение подвижных звеньев тела, направленное вверх; появится сила инерции как не уравновешивающее сопротивление, направленная вниз, приложенная к верхней точке рычагов. Это обусловит появление динамической составляющей опорной реакции и есть ускоряющая сила, под действием которой начнется отталкивание [41, 72, 176].
Борец при отталкивании - самодвижущаяся система. Источник энергии движения внутренний. Тело человека - не твердое тело, которое может перемещаться только под действием внешней силы; оно представляет собой систему тел, каждое из которых изменяет положение под действием всех приложенных к нему сил. Таким образом, при активных движениях человека не существует одной единственной силы, движущей все его звенья как систему тел.
Движение по способу отталкивания происходит благодаря увеличению напряжения мышц: они, сближая свои концы, отдаляют подвижные звенья от опорных. Одновременно возникают силы инерции ускоряемых звеньев. В результате увеличивается опорная реакция, противодействующая весу подвижных звеньев и их силе инерции, передаваемой через рычаги на опорные звенья. При этом изменяются свойства мышц [41, 48].
Ускоряющими силами для звеньев и всего тела человека как самодвижущейся системы служат внутренние силы напряжения мышц - их результирующая Р"м (вызванная мышечными тягами), при обязательном условии - наличии внешней силы [176].
Внутренняя сила системы, приложена к подвижным звеньям в направлении движения и совершает положительную работу, увеличивает кинетическую энергию системы. Это движущая сила. Сила опорной реакции приложена к неподвижной точке, следовательно, работы не совершает, кинетическую энергию не увеличивает и не является движущей силой. Кроме того, опорная реакция - сила реактивная и сама по себе вызвать движения не может. Она только уравновешивает часть усилия (внутренних сил), обеспечивая этим - возможность динамического действия второй части усилий [44, 176].
Рассматривая отталкивание вверх, следует принимать в расчет значительную тормозящую силу - силу тяжести. Необходимо учитывать силу тяжести. Чтобы уравновесить ее действие, приходится увеличить усилие, создаваемое мышцами. Приращение силы F1 направлено вверх и приложено к подвижным частям тела, а приращение силы F2 направлено вниз и приложено к стопе. Одно приращение силы F1 уравновешивает силу тяжести. А другое - сила F2 - само уравновешивается увеличением реакции опоры [41, 176].
| 
0%