Контрольна робота за основою біомеханічного контролю. Методи дослідження у біомеханіці

Педагогічне оцінювання

Автоматизація біомеханічного контролю

Тестування рухових якостей

Тестування у біомеханіці

Біомеханічні виміри, шкали вимірів, точність вимірів

Основи біомеханічного контролю

Об'єктом біомеханічного контролю у спорті є моторика людини, тобто. рухові якості та їх прояв.

В результаті біомеханічного контролю одержують відомості про:

1. Про рівень розвитку фізичних якостей (сила, швидкість, витривалість, гнучкість, спритність) та про належний рівень їх розвитку для відбору та оволодіння техніко-тактичними прийомами

Виявити загальну тренованість (оцінка функціонального стану, антропометричні виміри, рівень розвитку фізичних якостей);

Виявити спеціальну тренованість;

Виявити динаміку розвитку фізичних якостей та спортивних результатів;

Вивчити методи відбору здібних спортсменів;

Встановити контрольні нормативи для різних етапів тренування у різних видах спорту.

2. Техніці та тактиці рухової діяльності

Знання про біомеханічні характеристики базуються на первинній інформації, що отримується різними засобами (за допомогою контрольно-педагогічних випробувань, вимірювальних пристроїв).

Вимірюванням називається знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів.

Вимірювання за способом отримання шуканої величини поділяють на: суб'єктивні (інформація від органів чуття), об'єктивні (використовують спеціальні технічні засоби)

За способом отримання числового значеннявимірюваної величини всі виміри ділять на: прямі, непрямі та сумісні.

За кількістю вимірювальної інформаціївимірювання бувають одноразові та багаторазові.

Основою для вимірювання фізичної величини є шкала вимірів - упорядковану сукупність значень величини.

Найбільш поширеними є чотири типи: найменувань (номінальна), порядку, інтервалів та відносин.

Шкали найменувань (номінальна)- Найпростіша, в якій числа, літери та інші умовні позначення служать для наявності, виявлення та відмінності об'єктів, що вивчаються (наприклад, при розборі тактики гри номери польових гравців у тактичній комбінації виступають як найменування).

Шкала порядкувиникає, коли складові шкалу числа впорядковані за рангами, але інтервали між рангами не можна точно виміряти. Шкала порядку дає можливість не лише встановити факт рівності чи нерівності, а й визначити характер нерівності у поняттях «більше – менше», «краще – гірше». З допомогою шкал порядку вимірюють «якісні показники», які мають суворої кількісної заходи (зайняте місце). Шкала порядку нескінченна, у ній немає як нульового рівня, і максимально кращого.

Шкала інтерваліввикористовує чисельні значення розділені певним числом одиниць, її особливість, що точка відліку вибирається довільно (літочислення, температура, кут у суглобі)

Шкала відносиннайточніша. Вона дає можливість визначити не лише краще чи гірше, а й на скільки, має нульовий початковий рівень відліку, числа впорядковані за рангами та розділені рівними інтервалами. Можна виміряти кількісні показники (довжина та маса тіла, швидкість)

Ці види шкали можуть перетворюватися один в одного, залежно, який рівень точності необхідний.

У кожному вимірі отриманий результат неминуче містить похибку – це відхилення результату вимірів від дійсного значення величини.

З причин виникнення похибкиподіляють на інструментальні (викликана недосконалістю засоби вимірювання), методичні (недосконалістю організації процедури вимірювання) та суб'єктивні (викликані індивідуальними особливостями піддослідних та дослідників).

За формоювеличини основний і додаткової похибок можуть бути як абсолютних, і у відносних одиницях.

Абсолютна похибка – величина, що дорівнює різниці результатів вимірювання та істинним значенням вимірюваної величини (Ап = А – А 0). За справжнє значення приймають результат, отриманий точнішим методом. Абсолютна похибка вимірюється у тих самих одиницях, як і сама величина.

У практичній роботі часто зручніше користуватися абсолютною, а відносною величиною похибки.

Відносна похибка – відношення абсолютної похибки до справжнього значення вимірюваної величини.

Похибки виміру бувають систематичними та випадковими.

Систематичноїназивається похибка, величина якої не змінюється від виміру до виміру. У силу своєї особливості систематична похибка часто може бути передбачена заздалегідь або в крайньому випадку виявлена і усунена після закінчення процесу вимірювання.

Для усунення систематичної похибки використовується тарування приладу. Таруванням(Від нім. tarieren) називається перевірка показань вимірювальних приладів шляхом порівняння з показаннями зразкових значень заходів (еталонів) у всьому діапазоні можливих значень вимірюваної величини.

Випадкові похибкивиникають через різноманітні причини, які заздалегідь передбачити неможливо. Вони не можна усунути, але, використовуючи методи математичної статистики, можна оцінити величину випадкової похибки і врахувати її при поясненні результатів вимірювання.

Нині біомеханіка має значний арсенал методів дослідження локомоторної функції, як і статиці, і у динаміці, причому вивчається як зовнішня картина руху, а й механізми управління, життєзабезпечення організму, що дозволяє виявити цілий комплекс параметрів, характеризуючих руховий образ. У це поняття включаються як зовнішні (механічні) прояви руху та реакцій довкілля, а й умови організації управління рухами, узгоджена діяльність всіх органів прокуратури та систем організму. Отримана в результаті біомеханічних досліджень інформація служить основою для визначення норми, що дозволяє кількісно визначити ступінь порушення локомоторної функції при різних патологічних станах. Біомеханічні дослідження досить широко використовуються не тільки в клінічній медицині (функціональна діагностика, ортопедія, травматологія, протезування), а й у спорті, та при розробці різних антропоморфних механізмів (роботи, маніпулятори), та при вирішенні інших прикладних завдань. Методична база біомеханічних досліджень постійно вдосконалюється, використовуючи нові досягнення науки.

Методи дослідження, що набули найбільшого поширення в даний час, у клінічній біомеханіці можуть бути класифіковані таким чином:

I. Соматометричні: антропометрія, фотограмметрія, рентгенографія.

ІІ. Кінезіологічні: оптичні, потенціометрія, електроподографії, тензометрія, їхнографія.

ІІІ. Клініко-фізіологічні: калориметрія, електроміографія, електроенцефалографія та інші методи функціональної діагностики.

Соматометрія

Анропометрія

При клінічному та біомеханічному обстеженні використовуються методи антропометрії з метою отримання інформації про статеві та вікові особливості випробуваних про особливості будови опорно-рухового апарату в нормі та при патології, важливої інформації про поставу. Зазвичай перед проведенням спеціальних біомеханічних досліджень вимірюють зростання пацієнта стоячи і сидячи, довжину кінцівок, амплітуду рухів у суглобах, визначають масу його тіла. За допомогою схилів роблять замальовку діаграми стояння - проекції на горизонтальну площину осей суглобів нижніх кінцівок та тазу. Це дає можливість скласти уявлення про архітектоніку нижніх кінцівок при зручному стоянні, визначити величину розвороту осей суглобів у проекції на горизонтальну площину, кут розвороту стоп, відстань між внутрішніми поверхнями ніг на різних рівнях тощо.

Фотограмметрія

Поверхня спини щодо методом комп'ютерної топографії. А. – норма; Б. - кіфосколіоз грудного відділу; В. – гіперлордоз поперекового відділу; Р. - виступаючі крилоподібні лопатки.

До антропометричних методів збору та аналізу інформації відноситься спосіб вивчення схеми побудови опорно-рухового апарату у вигляді так званої фотограмметрії. Коротко техніка фотограмметрії полягає в наступному: обстежуваному пропонують прийняти природну, звичну, зручну позу стояння. Перед ним встановлюють кадрову рамку із сантиметровими поділками по горизонтальних та одній з вертикальних сторін. Через середину рамки натягнута нитка, що служить схилом. Фотографують і для графічного аналізу виготовляють фотознімки, на яких вимірюють відстань у сантиметрах між передньоверхніми остями таза, нахил стегон по анатомічних осях щодо вертикалі, відстань між центрами колінних суглобів, нахил гомілок по анатомічних осях, кут фізіологічного опори з голеї. Цей метод дасть можливість визначити вікові особливості схеми побудови опорно-рухового апарату в нормі та за різних патологічних станів.

Метод оптичної комп'ютерної топографії

Стереофоторграмметрія з уявним базисом. Геометричні моделі стереофотографії. Координати фіксованої точки: X = 90, Y = 112, Z = -24 мм.

Важливу інформацію про геометрію тіла людини, про особливості та порушення постави можна отримати при дослідженні спеціальним методом комп'ютерної топографії. Цей сучасний та найточніший метод дозволяє кількісно з високою точністю визначити координати будь-якої анатомічної точки поверхні тіла. Тривалість обстеження становить 1 - 2 хвилини, тому цей метод успішно застосовується для масових досліджень.

Кінезіологічні методи

Цілеспрямовані рухи людини (локомоції) є стійким патерном руху, що характеризується певними кінематичними, динамічними, тимчасовими і просторовими параметрами. Вся сукупність останніх може розглядатися як біомеханічний прояв рухового образу, який складається для кожної конкретної людини в період постнатального онтогенетичного розвитку та зазнає змін у результаті змін на будь-якому рівні рухового аналізатора залежно від віку та умов функціонування життєзабезпечувальних систем організму. Природно, що реєстрація кінезіологічних параметрів руху є необхідною для його характеристики і при порушеннях функції опорно-рухового апарату, і при вивченні локомоції спортсмена. Найбільш достовірні відомості про рух можуть бути отримані за допомогою оптичних методів, які забезпечують комплексну реєстрацію будь-якої кількості точок тіла людини та зовнішньої обстановки щодо просторово-часової координатної сітки та дають інформацію про кінематику досліджуваних точок у формі, зручній для математичного аналізу. Координати ж, як відомо, є той матеріал, з аналізу якого може бути почерпнуто максимальну кількість відомостей про перебіг знятого руху. Циклографія (від циклу… і…графія), метод вивчення рухів людини шляхом послідовного фотографування (до сотень разів на секунду) міток або лампочок, укріплених на частинах тіла, що рухаються. Вперше фотографування фаз руху було запропоновано у 80-х роках. 19 ст. французьким вченим Е. Мареєм. Н.А. Бернштейн у 20-х роках. 20 ст. удосконалив і модифікував Ц., наприклад він запропонував кімоциклографію - зйомку на плівку, що пересувається. На основі аналізу циклограм - циклограмметрії - для низки рухів були отримані дані про траєкторію окремих точок тіла, про швидкості і прискорення рухомих частин тіла, що дало можливість обчислити величини сил, що зумовлюють цей рух. Ці відомості лягли в основу сучасних уявлень про принципи управління рухами людини, використані при вивченні спортивних рухів, рухових порушень та ін. До ц. Найбільш простим видом кінозйомки, що часто застосовується на практиці, є фотограмметрія. Ця зйомка є реєстрацією рухів людини та об'єктів навколишнього середовища в площині, перпендикулярної оптичної осі апарату. При цьому апарат встановлюється так, щоб у його полі зору знаходилося все, що буде піддано вивченню та подальшому аналізу. Отримані з допомогою оптичних методів реєстрації експериментальні дані піддаються математичної обробки. В якості датчиків («точок, що світяться») для отримання кінематичних характеристик рухів кінцівок застосовують мітки або електричні лампочки, які зміцнюють на досліджуваних суглобах. Спорядження випробуваного майже невагоме, тому воно не вносить жодних змін до структури рухового образу. Конвергентна стереофотограмметрична зйомка та дзеркальна циклограмметрія тотожні. Дійсно, дзеркальна циклограмметрична зйомка під кутом а (кут між головною оптичною віссю кіноапарата та площиною дзеркала - кут зйомки) є не що інше, як зйомка двома апаратами, оптичні осі яких конвергують під кутом а. Обчислення просторових координат здійснюється за формулами математичної залежності між просторовими координатами приміщення (у разі, якщо зйомка здійснюється в камеральних умовах) та координатами перспективних зображень. Крім аналітичних методів, в даний час знайшли широке поширення різні номографічні прийоми, що ґрунтуються на відомих положеннях синтетичної геометрії. Номограма, за допомогою якої здійснюється обробка ізоінформації, є функціональною сіткою і служить для отримання реальних (дійсних) координат будь-якої фіксованої точки на сегменті або суглобі кінцівки.

Електромеханічні методи

В даний час у біомеханічних дослідженнях широкого поширення набули, поряд з оптичними, та електричні методи реєстрації. Це можна пояснити насамперед тим, що інформація, подана у вигляді електричних сигналів, є зручною для обробки радіо- та електронними приладами. З іншого боку, більшість процесів, які у живих організмах, супроводжується різними електричними явищами, що полегшує отримання інформації як електричних сигналів.

Кінематичні схеми потенціометричних датчиків вимірювання амплітуди рухів у суглобах нижніх кінцівок. А - у плюснефаланговому; б - у підтаранному; В-в тазостегновому, колінному і гомілковостопному.

При використанні електричних методів реєстрації неелектричних величин (якими є кінематичні та динамічні складові руху) у практиці біомеханічних досліджень застосовують вимірювання та реєстрацію кінематичних складових руху здійснюються за допомогою лінійних потенціометричних датчиків 2 типів: з вхідною функцією у вигляді кутового та лінійного механічного переміщення. Потенціометричні датчики перетворюють функцію механічного переміщення аналоговий електричний сигнал, який потім реєструється у відповідному масштабі.

Дослідження динамічних складових руху здійснюють за допомогою тензоменричних методів. Як тензочутливий елемент використовують різні тензодатчики - датчики тиску. Тензодатчики застосовуються визначення вертикальних складових реакції опори під час ходьбі (ихнографія) чи реєстрації стабилограмм. Подографія - реєстрація часу опори окремих ділянок стопи під час ходьби з вивчення функції перекату досліджується з допомогою спеціальних датчиків, вмонтованих підошву взуття.

Стабілограма поперемінного стояння на правій та лівій нозі.

Стабілографія – об'єктивний метод реєстрації положення та проекції загального центру мас на площину опори – важливий параметр механізму підтримки вертикальної пози. Зазвичай реєструють площу міграції загального центру мас (ОЦМ) у проекції горизонтальної площини, поєднаний із нарисом стопи.

Клініко-фізіологічні методи

Інформація про функціональну анатомію опорно-рухового апарату людини та біомеханічні параметри руху не може достатньо повно охарактеризувати весь комплекс процесів, що відбуваються в організмі в умовах рухової активності. З метою вивчення механізму управління рухами, їхньої енергозабезпеченості у біомеханічних дослідженнях застосовуються деякі фізіологічні методи. З великого арсеналу методів сучасної фізіології обираються ті засоби функціональної оцінки життєзабезпечених систем організму, які у поєднанні зі спеціальними біомеханічними методами дають можливість глибше вивчити процес формування рухової навички та реакції організму на реалізацію руху. У зв'язку з цим найширше у клініко-біомеханічних дослідженнях використовуються різні варіанти кардіографії, електроенцефалографія, електроміографія, непряма калориметрія та інші методи функціональної діагностики.

Калориметрія.

Енергія, що звільняється організмом у процесі життєдіяльності, переходить безпосередньо в роботу механічну, електричну, фізико-хімічну тощо, при цьому звільняється кілька тепла. Все тепло, яке віддається організмом, дає суму енергетичних перетворень за певний проміжок часу. Кількість тепла, що виділяється, може бути визначено безпосередньо в спеціальній калориметричній камері, в яку поміщають випробуваного. Вперше така камера була побудована у 1880-1886 роках. на кафедрі загальної патології Військово-медичної академії ім. С.М. Кірова В.В. Пашутіним. Проте в даний час застосовується більш простий метод непрямої калориметрії, який полягає в дослідженні легеневого газообміну та подальшому перерахунку кількості споживаного кисню в одиниці теплової енергії. Теоретичні обґрунтування методу непрямої калориметрії базуються на тому, що вся енергія, що звільняється у процесі життєдіяльності людини, є результатом розпаду (окислення) жирів, білків і вуглеводів. Експериментально встановлено середню кількість тепла, що звільняється при окисленні 1 г кожної із зазначених речовин. Встановлено і тепловий еквівалент кисню під час окислення цих речовин. Енергетичні витрати здорової людини складаються з: 1) основного обміну; 2) приросту обміну внаслідок специфічно-динамічної дії прийнятої їжі; 3) приросту обміну в результаті м'язової роботи. Основний обмін становить найменшу інтенсивність обміну речовин, необхідну забезпечення життєздатності. Енергетично він виявляється у величинах теплопродукції у стані спокою. Основний обмін визначається не раніше, ніж через 12-18 год після їди, в умовах повного м'язового та психічного спокою, при температурі навколишнього повітря 18-20 ° С. Найбільш поширеним в даний час методом непрямої калориметрії є метод Дугласа - Холдена. Суть його полягає в тому, що випробуваний дихає атмосферним повітрям, причому повітря, що видихається, збирається в мішок з прогумованої тканини ємністю 100-150 л. Кількість повітря, що видихається, за цей час вимірюється газовим годинником, а якісний склад досліджується в газоаналізаторі Холдена.

Електроміграфія

Для вивчення діяльності м'язів у процесі виконання рухового акта використовується електроміогоафія. Ще 1884 р. Н.Є. Введенським описаний досвід телефонічного прослуховування потенціалів дії м'язів людини, а 1907 р. німецький фізіолог Н. Piper вперше зареєстрував їх за допомогою струпного гальванометра. Однак практичну значущість електроміографічні дослідження набули лише з 30-х років після створення спеціалізованих підсилювачів біопотенціалів і концентричних голчастих електродів, що дозволили не тільки досліджувати функцію рухової одиниці, але і розшифрувати значення компонентів електроміограми (ЕМГ), знятої нашкірними. Відведення електроміограми в даний час здійснюється двома способами: нашкірними та голчастими електродами, що дозволяють вибірково реєструвати активність однієї рухової одиниці. Застосування нашкірного біполярного відведення з міжелектродним відстанню 20-25 мм дозволяє реєструвати сумарну активність багатьох рухових одиниць. Розвиток електроміографії призвів до появи спеціальної галузі клінічної електрофізіології - клінічної електроміографії, що знаходить широке застосування в нервовій та хірургічній клініках, в ортопедії та протезуванні, у клінічній та спортивній біомеханіці. В останні роки сфера застосування методу електроміографії істотно розширилася за рахунок використання біопотенціалів м'язів як показник у системах адаптивного регулювання м'язового тонусу.

Історія

Історія біомеханіки нерозривно пов'язана з історією техніки, фізики, біології та медицини, а також з історією фізичної культури та спорту. Багато досягнень цих наук визначали розвиток вчення про рух живих істот. Сучасну біомеханіку не можна уявити без законів механіки, відкритих Архімедом, Галілеєм, Ньютоном, без фізіології Павлова, Сєченова, Анохіна, так як і без сучасних комп'ютерних технологій.

Витоки біомеханіки

Біомеханіка – одна з найстаріших гілок біології. Її витоками були роботи [Аристотель], Галена, Леонардо да Вінчі.

У своїх природничих працях «Частини руху і переміщення тварин», Аристотель заклав основу того, що надалі, через 2300 років назвуть наукою біомеханікою. У своїх наукових трактатах він властивим йому мисленням описує тваринний світ та закономірності руху тварин і людини. Він писав про частини тіла, необхідні для переміщення в просторі (локомоції), про довільні та мимовільні рухи, про мотивацію рухів тварин і людини, про опір навколишнього середовища, про циклічність ходьби та бігу, про здатність живих істот приводити себе в рух…

Найбільшим ученим-медиком античного часу (після Гіппократа) був Клавдій Гален (131-201 рр. н.е.). Відповідно до світогляду античного часу, Гален розумів цілісність організму. Він писав:

«У загальній сукупності елементів, все перебуває у взаємній згоді і … все сприяє діяльності кожної їх».

Вивчення нервів дозволило Галену зробити висновок про те, що нерви за своєю функціональною особливістю діляться на три групи: ті, що йдуть до органів чуття, виконують функцію сприйняття, що йдуть до м'язів відають рухом, а ті, що йдуть до органів, охороняють їх від пошкодження. Основна його праця – про призначення частин людського тіла. Гален експериментально показав, що кінцівка поперемінно згинається то внутрішніми, то розгинається зовнішніми м'язами. Так, описуючи п'ятий м'яз, найбільший, на його думку, з усіх м'язів тіла, що приводить стегно і складається з великого, середнього і малого м'язів, що прикріплюються до внутрішніх і задніх частин стегнової кістки і низходить майже до колінного зчленування, він, аналізуючи її функцію, писав:

«Задні волокна цього м'яза, що йдуть від сідничної кістки, зміцнюють ногу, напружуючи суглоб. Не менш сильно ця дія проводиться нижньою порцією волокон, що йдуть від лобкової кістки, до чого приєднується ще легкий обертальний рух усередину. Вище їх волокна, що лежать, приводять стегно всередину точно так само, як верхні приводять і в той же час дещо піднімають стегно»

На розвиток механіки в середні віки вплинули дослідження Леонардо да Вінчі (1452-1519 р.) з теорії механізмів, тертя та інших питань. Вивчаючи функції органів, він розглядав організм як приклад «природної механіки». Вперше описав ряд кісток і нервів, особливу увагу приділяв проблемам порівняльної анатомії, прагнучи запровадити експериментальний метод і біологію. Цей великий художник, математик, механік та інженер уперше висловив найважливішу для майбутньої біомеханіки думку:

«Наука механіка тому настільки шляхетна і корисна найбільше інших наук, що це живі тіла, які мають здатність до руху, діють за її законам».

Його успіх як великого художника також чимало залежить від біомеханічної спрямованості його картин, – у них детально промальована техніка руху. Його спостереження, очевидні в наші дні, у середні віки були революційними. Наприклад,

«М'язи починаються і закінчуються завжди в кістках, що дотикаються, і ніколи вони не починаються і не закінчуються на одній і тій же кістці, так як вони нічого не могли б рухати, хіба тільки самих себе»

Леонардо, безперечно, є основоположником функціональної анатомії, складової біомеханіки. Він не тільки описав топографію м'язів, а й значення кожного м'яза для руху тіла.

Для точної оцінки рухів людини використовують вимірювальну апаратуру. Вимірювальні прилади повинні відповідати вимогам точності, стабільності, стійкості, ізоляції струмопровідних частин та механічної добротності.

Всі вимірювальні системи включають датчики біомеханічних характеристик з підсилювачами і перетворювачами, канали зв'язку і реєструючий пристрій (що запам'ятовує і відтворює).

Рис.2. Схема складу вимірювальної системи.

Датчик- Перша ланка вимірювальної системи, що сприймає зміни показника. Закріплюється на тілі людини або поза нею.

Датчик, закріплений на тілі людини, повинен мати мінімальну вагу та не обмежувати рухи. Це, наприклад, маркери суглобів, електроміографічні електроди, датчики суглобового кута чи прискорення. Датчики також розміщують на інвентарі, снарядах, покриттях, на яких виконується вправа

Підсилювачхарактеризується коефіцієнтом посилення.

Інформація від датчиків передається по телеметричному каналу.

Зареєструвати інформаціюможна (результат реєстрації – графік, магнітна стрічка):

а) індикатори (теплові, світлові, хімічні);

б) лічильники (механічні, електронні та ін.);

в) самописці (пір'яні, струменеві, теплові);

г) осцилографи (шлейфні та електронні).

Метод тензодинамометрії(Сконструйований А.Б. Абалаковим) дозволяє зареєструвати та виміряти зусилля, що розвиваються спортсменом при виконанні різних фізичних вправ. Спортсмен має механічний вплив на снаряди та покриття, які в результаті цього деформуються. Величину деформації можна зареєструвати за допомогою тензодатчиків наклеєних на пружний елемент.

Використовують дротяні, фольгові та напівпровідникові тензодатчики. Для вимірювання трьох складових зусилля їх наклеюють на три перпендикулярні взаємно площині. Як вимірювальний і реєструючий пристрій використовують осцилограф. Найбільш поширені динамографічна платформа для трикомпонентного запису опорного тиску.

Метод акселерометріїдозволяє зареєструвати прискорення руху тіла та його ланок. Складається з датчиків прискорення, наклеєних на тіло людини або на снаряд, підсилювальної апаратури та апаратури, що реєструє (осцилограф або магнітофон). Для орієнтації вектора прискорення використовується синхронізована дво- або триплощинна відеозйомка.

Метод електрогоніометріїпризначений для вимірювання величини суглобових кутів під час руху тіла людини. Він призначений для вимірювання рухливості та зміни кутів у часі.

Гоніометр складається з двох тонких стрижнів, кінці яких з'єднані шарніром. Між планками закріплений електричний перетворювач. Через провідний зв'язок інформація надходить на підсилювач, перетворювач та реєстратор. Запис зміни кутів називається гоніограмою. Запис інформації від кількох кутів називається полігоніометрією.

Близькими до цього методу є ангулографія (запис кутів згинання та розгинання нижніх кінцівок), їхнографії та подографії (запис слідів при ходьбі та бігу)

Рентгенографічний метод дозволяє визначити теоретично допустиму амплітуду руху, розрахувавши її виходячи з рентгенологічного аналізу будови суглоба.

Метод електроміографії– спосіб реєстрації та аналізу біологічної активності м'язів. Дозволяє вивчити активність окремих м'язів, тривалість роботи та узгодженість у роботі м'язів за допомогою реєстрації різниці потенціалів. Установка складається з електродів, накладених на шкіру над відповідним м'язом, підсилювача біопотенціалів та реєструючого пристрою.

Метод стабілогрфіївикористовується визначення коливання ОЦТ тіла при спробі збереження рівноваги.

Електромеханічний спідограф або фото-(лазеро-) електрична установкавизначення швидкості одиночних рухів.

Найпростішим з них є електромеханічний спідограф, Що складається з стрічкопротяжного механізму з відмітниками часу та відстані. До них приєднана через котушку з гальмом волосінь, інший кінець якої кріпиться до пояса спортсмена. Під час бігу (або плавання, веслування тощо) витягування волосіні призводить до замикання контактів, і писачі відзначають на стрічці час (через кожні 0,02 с) та відстань (через 1 м).

Більш кращою в цьому сенсі є фотоелектронна установка. Вона складається з фотоелементів, підсилювача та реєструючого пристрою (електронного годинника, осцилографа, самописця тощо). Фотоелектронні датчики розташовуються у певних точках дистанції (наприклад, через кожні 3 м для бігу на 30 м або через кожні 5 м для бігу на 100 м); при перетині лінії датчиків змінюється їхня освітленість, і ВІУ спрацьовує.

Мал. 4. Визначення об'єму рухів у суглобах: 1 вимір об'єму рухів у плечовому суглобі (а вимір кута відведення, б вимір кута згинання); 2 вимірювання рухливості в ліктьовому суглобі, 3 вимірювання кута приведення кисті, 4 вимірювання рухливості в тазостегновому суглобі, 5 вимірювання рухливості в тазостегновому суглобі при згинальній контрактурі, 6 вимірювання величини відведення стегна, 7 вимірювання кута згинання в колінному суглобі

Мал. 9. Розташування умовної осі гомілковостопного суглоба (а): 1 нормальне положення стопи; 2 відхилення стопи назовні; 3 відхилення стопи всередині. Нормальні та патофізіологічні зміни стопи (чорним позначені зони контакту стопи з поверхнею) (б): 1 нормальне; 2 плоскостопість; 3 клишоногість

Співвідношення маси до тіла дитини залежно від віку. Слайд 16 Таблиця 1. Вік Маса тіла, кг Поверхня тіла, м 2 % до середніх показників дорослих маса тілаповерхня тіла Новонароджені 3,50, міс 5,00, » 7.50, рік 10,00, року 15,00, років 23, 00, » -27,01, » , » * Дорослі 651,73100

Середні значення ізометричної сили деяких м'язових груп в залежності від віку (за Е. Азтіззеп, 1968). Слайд 17. Таблиця 2. Показник (кг) Вік, років 20 "2535" 4555 мужжен.муж.жен.муж.жен.г^жжен.мужжен. Сила кисті (±16%)* 55,937,559,938,558,838,055,635,651,632,7 Сила розгиначів тулуба (±16%) 81,656,6 -87,458,390,759,9 а (±17%) 60,640,964,242,266,742,466,041,563,033,6 Сила розгиначів ніг сидячи (±18,5% ) 295" *. " * Коефіцієнт варіації

Розглянемо один напівцикл ходьби, тому що в другому напівциклі фази і граничні пози ті самі, тільки в їх назвах праву ногу потрібно замінити лівою, а ліву - правою: 1. - відрив стопи правої ноги від опори; I - підсідання на лівій (опорній) нозі, її згинання в колінному суглобі 2 - початок розгинання лівої ноги; II – випрямлення лівої ноги, її розгинання у колінному суглобі; 3. – момент, коли права нога у процесі перенесення почала випереджати ліву ногу; III - винос правої ноги з опорою на всю стопу лівої ноги; 4 – відрив п'яти лівої ноги від опори; IV - винос правої ноги з опорою на носок лівої ноги; 5 - постановка правої ноги на опору; V – подвійна опора, перехід опори з лівої ноги на праву; Слайд 18.

У разі, якщо йдеться про фазовий склад рухової дії, мають на увазі рухи всього тіла. Під час розгляду фазового складу ходьби чи бігу мають на увазі руху ніг, що потрібно з'ясування механізмів цих локомоций, тобто. як і від чого людину рухається. У бігу є чотири фази (римські цифри) та чотири, відокремлених один від одного граничними позами: 1. - відрив лівої стопи від опори; I. – розведення стоп; 2. - початок виносу лівої ноги вперед; II – зведення стоп із виносом лівої ноги вперед; 3. - Постановка правої стопи на опору; ІІІ. - Амортизація, або підсідання зі згинанням правої (опорної ноги); 4. - початок розгинання правої ноги; IV. - Відштовхування з випрямленням правої ноги до відриву від опори. слайд 18

Розділ 3. Основи біомеханічного контролю

Наука починається з того часу, як починають вимірювати.

Точне знання немислимо без міри.

Д. І. Менделєєв

Від інтуїції – до точного знання!

Двигуна майстерність людини, її вміння за будь-яких умов рухатися швидко, точно і красиво, залежить від рівня фізичної, технічної, тактичної, психологічної та теоретичної підготовленості. Ці п'ять чинників культури рухів є провідними і у спорті, і у фізичному вихованні школярів, і під час занять масовими формами фізкультури. Для вдосконалення рухової майстерності і навіть для збереження його на колишньому рівні необхідний контроль за кожним із названих факторів.

Об'єктом біомеханічного контролю є моторика людини, т. е. рухові (фізичні) якості та його прояви. Це означає, що в результаті біомеханічного контролю ми отримуємо відомості:

1) про техніку рухових дій та тактику рухової діяльності;

2) про витривалість, силу, швидкість, спритність і гнучкість, належний рівень яких є необхідною умовою високої техніко-тактичної майстерності. т. д.).

Можна сказати ще простіше: біомеханічний контроль дає у відповідь три питання:

1) Що робить людина?

2) Наскільки добре він це робить?

3) Завдяки чому він це робить?

Процедура біомеханічного контролю відповідає наступній схемі:

Вимірювання у біомеханіці

Людина стає об'єктом виміру з раннього дитинства. У новонародженого вимірюють зростання, вагу, температуру тіла, тривалість сну і т. д. Пізніше, у шкільному віці, до числа змінних змінних включаються знання та вміння. Чим доросліша людина, чим ширше коло її інтересів, тим чисельніше і різноманітніше показники, що характеризують його. І тим важче здійснити точні виміри. Як, наприклад, виміряти технічну та тактичну підготовленість, красу рухів, геометрію мас людського тіла, силу, гнучкість тощо? Про це розповідається у цьому розділі.

Шкали вимірів та одиниці вимірів

Шкалою вимірювання називається послідовність величин, що дозволяє встановити відповідність між характеристиками об'єктів, що вивчаються, і числами. При біомеханічному контролі найчастіше використовують шкали найменувань, стосунків та порядку.

Шкала найменувань – найпростіша з усіх. У цій шкалі числа, літери, слова або інші умовні позначення виконують роль ярликів і служать для виявлення та розрізнення об'єктів, що вивчаються. Наприклад, під час контролю за тактикою гри футбольної команди польові номери допомагають упізнати кожного гравця.

Числа чи слова, що становлять шкалу найменувань, дозволяється міняти місцями. І якщо їх без шкоди для точності значення змінної змінної можна змінювати місцями, то цю змінну слід вимірювати за шкалою найменувань. Наприклад, шкала найменувань використовується щодо обсягу техніки і тактики (про це розповідається в наступному розділі).

Шкала порядку виникає, коли складові шкалу числа впорядковані за рангами, але інтервали між рангами не можна точно виміряти. Наприклад, знання з біомеханіки або навички та вміння на уроках фізкультури оцінюються за шкалою: "погано" - "задовільно" - "добре" - "відмінно". Шкала порядку дає можливість не тільки встановити факт рівності або нерівності об'єктів, що вимірюваються, але й визначити характер нерівності в якісних поняттях: "більше - менше", "краще - гірше". Однак на запитання: "На скільки більше?", "На скільки краще?" - шкали порядку відповіді не дають.

За допомогою шкал порядку вимірюють "якісні" показники, що не мають суворої кількісної міри (знання, здібності, артистизм, красу та виразність рухів тощо).

Шкала порядку нескінченна, і в ній немає нульового рівня. Це зрозуміло. Якою б неправильною не була, наприклад, хода чи постава людини, завжди можна зустріти ще найгірший варіант. І з іншого боку, якими б красивими та виразними не були рухові дії гімнастки, завжди знайдуться шляхи зробити їх ще прекраснішими.

Шкала відносин найточніша. У ній числа не лише впорядковані за рангами, а й розділені рівними інтервалами – одиницями виміру 1 . Особливість шкали відносин у тому, що у ній визначено становище нульової точки.

За шкалою відносин вимірюють розміри та масу тіла та його частин, положення тіла у просторі, швидкість і прискорення, силу, тривалість часових інтервалів та багато інших біомеханічних характеристик. Наочними прикладами шкали відносин є: шкала терезів, шкала секундоміра, шкала спідометра.

Шкала відносин точніша за шкалу порядку. Вона дозволяє не тільки дізнатися, що один об'єкт вимірювання (технічний прийом, тактичний варіант тощо) краще або гірше іншого, але й дає відповіді на питання, на скільки краще і в скільки разів краще. Тому в біомеханіці намагаються застосовувати саме шкали стосунків та з цією метою реєструють біомеханічні характеристики.