 |
Определение ОЦТ расчетной модели аналитическим способом
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО «Удмуртский государственный университет»
Факультет физической культуры и спорта
Кафедра теории и методики гимнастики и информационных
технологий в физической культуре и спорте
Контрольная работа по биомеханике:
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ БИОСИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК» И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЕГО СТАТИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ
Выполнил: студент
Группы О-034300-21
Имя Фамилия
Проверил: Дмитриев Олег Борисович
Ижевск, 2013
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Фотография спортсмена, название и краткое описание позы
Структурный анализ биосистемы «Человек»
2.1 Обоснования выбора и построение расчетной модели
2.2 Определение масс-геометрических параметров звеньев модели
2.3 Определение ОЦТ модели графическим способом
2.4 Определение ОЦТ модели аналитическим способом
Анализ работы мышц по удержанию статического положения
Исследование устойчивости и определения типа равновесия
Тип дыхания
Качество выполнения двигательного действия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение
Биомеханика – это наука, изучающая механическое движение в живых системах
Предмет биомеханики (по Донскому): предмет биомеханики определяется кругом явлений, процессов, закономерностей присущих и связанных с изучаемым объектом познания данной науки.
Объект познания биомеханики – двигательные действия человека как системы взаимосвязанных активных движений и положений его тела.
Предмет учебного курса биомеханики – система активных движений, сохранение положений тела при двигательных действиях.
|
|
|
Движение частей тела человека представляет собой перемещение в пространстве и времени, которые выполняются во многих суставах одновременно и (или) последовательно.
Все движения закономерно объединены в целостное организованное действие, которым человек управляет при помощи мышц.
Задачи биомеханики: общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели. Всякое изучение движений в конечном счете направлено на то, чтобы помочь лучше выполнить их.
Частные задачи:
1)изучить и понять закономерности, лежащие в основе выполнения разных способов движений и действий
2) изучение результатов решения двигательной задачи. Сопоставление движений с их результатами позволяет найти движения, наиболее рациональные для решения поставленной задачи.
3) изучение влияния условий выполнения двигательного действия на способ и результат движения.
ФОТО СПОРТСМЕНА, НАЗВАНИЕ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПОЗЫ
Нафотографии спортсмен позирует на камеру. Масса тела на правой ноге, руки прижаты к телу, голова чуть наклонена к левому плечу
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ БИОСИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК»
Обоснованность выбора и построение расчетной модели
Выбор модели исходит из задач курса «биомеханики» и объясняется тем, что поза статическая и для ее удержания задействованы различные мышцы.
Расчетная модель состоит из 14 звеньев. Кости составляют основу стержневого звена. Название и нумерация звеньев соответствует названию частей тела в таблице 1.
Звено определяется от центра одного сустава до центра другого сустава. Звено представляется в виде стержня и обозначается прямой линией. Точки – подвижные соединения. Туловище представляется в виде жесткой стержневой рамы, определяет центры плечевых, тазобедренных суставов. Голову представляем в виде окружности произвольного радиуса. Голова не соединяется с туловищем. Кисти представлены в виде одного звена и изображают в виде стержня или треугольника. Стопа изображена в виде треугольника. Вершина треугольника в центре голеностопного сустава, 2-я вершина – крайняя точка пяточного бугра, 3-я точка – крайняя пальцев стопы.
|
|
|
Определение масс-геометрических параметров звеньев модели.
Алгоритм:
1. Определение абсолютного веса звеньев модели.
2. Измерить длины звеньев моделей.
3. Определить и отмерить центры тяжести звеньев модели.
Общий центр тяжести человека – точка приложения равнодействующей всех сил тяжести всех звеньев тела.
Центр тяжести звена – точка приложения равнодействующей всех сил тяжести каждой элементарной массы этого звена.
1. Определение абсолютного веса звеньев модели (Рис.2). Абсолютный вес звена определяется по среднестатистическим данным относительных весов (таблица 1, колонка 3). Результаты занесены в таблицу
Протокол графических построений:
Pспортсмена=54кг
P1=54*7/100=3,8
P2=54*43/100=23,2
P3=P4=54*3/100=1,6
2. Определение длин звеньев. Измеряется с помощью линейки в мм.
3. Определение центров тяжести звена. Центр тяжести звена (ЦТ) - это точка, к которой приложена сила тяжести и в которой данное тело уравновешивается. Характеризует распределение массы по телу. Центр тяжести – это постоянная величина, может находиться как внутри тела, так и вне тела. Для определения ЦТ звеньев модели человека используются среднестатистические денные относительных величин (таблица 1, колонка 6).
h2=l2*0,44=61*0,44=27
h3=l3*0,47=35*0,47=16,5
h4=l4*0,47=34*0,47=16
ЦТ головы определяется по внешним антропным признакам человека – между бровями над слуховым отверстием.
Таблица 1
| № | части тела | отн. вес звена | абс. вес звена | дл. звена | hi отн. | hi абс. |
| голова | 3,8 | - | - | - | ||
| туловище | 23,2 | 0,44 | ||||
| плечо правое | 1,6 | 0,47 | 16,5 | |||
| плечо левое | 1,6 | 0,47 | ||||
| предпл. пр. | 1,1 | 0,42 | ||||
| предпл. левое | 1,1 | 0,42 | ||||
| кисть правая | 0,54 | - | - | |||
| кисть левая | 0,54 | - | - | |||
| бедро правое | 6,5 | 0,44 | ||||
| бедро левое | 6,5 | 0,44 | ||||
| голень правая | 2,7 | 0,42 | 17,6 | |||
| голень левая | 2,7 | 0,42 | ||||
| стопа правая | 1,1 | 0,44 | ||||
| стопа левая | 1,1 | 0,44 |
|
|
|
Определение ОЦТ расчетной модели графическим способом
Алгоритм определения ОЦТ графическим способом:
1. Выбрать два любых произвольных звена. Соединить их центры тяжести прямой линией.
2. Отразить данный шаг в протоколе графических построений по относительным весам. Вычислить сумму относительных весов обратных звеньев.
3. Разбить полученные отрезки на части, количество которых равно сумме относительных весов.
4. Для получения части отрезков составляют обратную пропорцию по отношению к относительным весам и в полученной точке отметить новую точку тяжести.
5. К рассматриваемым звеньям еще раз добавить 1 звено или выбрать 2 новых звена и повторить графические построения.
6. Когда сумма относительных весов будет равна 100% графическое изображение прекращаем. Последняя полученная точка является ОЦТ человека.
7. Каждое звено участвует в графических построениях только один раз.
8. Количество шагов графических построений на единицу меньше количества звеньев.
Протокол графического построения по относительным весам:
1. P3,5=P3+P5=3+2=5
2. P3,5,7=P3,5+P7=5+1=6
3. P9,11=P9+P11=12+5=17
4. P9,11,13=P9,11+P13=17+2=19
5. P3,5,7,9,11,13=P3,5,7+P9,11,13=6+19=25
6. P4,6=P4+P6=3+2=5
7. P4,6,8=P4,6+P8=5+1=6
8. P10,12=P10+P12=12+5=17
9. P10,12,14=P10,12+P14=17+2=19
10. P4,6,8,10,12,14=P4,6,8+P10,12,14=6+19=25
11. Р3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14= P3,5,7,9,11,13+ P4,6,8,10,12,14=25+25=50
6. P1,2=P1+P2=7+43=50
13. Р 1-14=Р3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14+Р1,2=50+50=100
Определение ОЦТ расчетной модели аналитическим способом
Алгоритм определения ОЦТ аналитическим способом:
1. Выбрать произвольную точку «О» и провести через нее декартовую систему координат, таким образом чтобы фотография спортсмена или расчетная модель располагалась в первой координатной плоскости полностью.
2. В выбранной системе координат измерить линейкой в миллиметрах координаты центров тяжести звеньев системы человека и результаты свести в таблицу.
3.Вычислить значение в проекции моментов сил тяжести звеньев на координатной оси относительно точки «О», то есть РiХi и PiУi. Результаты свести в таблицу.
|
|
|
4. Вычислить величины суммы PiXi и PiУi. Результаты свести в таблицу.
5. Вычислить координаты ОЦТ.
6. Отложить в системе координат полученные знания и определить точки ОЦТ.
Р1Х1=3,8*42=159,6
Р2Х2=23,2*53=1229,6
Р1У1=3,8*170=646
Р2У2=23,2*118=2737,6
Таблица 2
| № | части тела | Pi | Xi | PiXi | Yi | PiYi |
| голова | 3,8 | 159,6 | ||||
| туловище | 23,2 | 1229,6 | 2737,6 | |||
| плечо правое | 1,6 | 51,2 | ||||
| плечо левое | 1,6 | 102,4 | 212,8 | |||
| предпл. пр. | 1,1 | 52,8 | 106,7 | |||
| предпл. левое | 1,1 | 81,4 | 114,4 | |||
| кисть правая | 0,54 | 32,4 | 42,1 | |||
| кисть левая | 0,54 | 42,7 | 44,8 | |||
| бедро правое | 6,5 | 409,5 | ||||
| бедро левое | 6,5 | 526,5 | 474,5 | |||
| голень правая | 2,7 | 89,1 | 83,7 | |||
| голень левая | 2,7 | 264,6 | 94,5 | |||
| стопа правая | 1,1 | 5,5 | 14,3 | |||
| стопа левая | 1,1 | 119,9 | 7,7 | |||
| 3082,5 | 5188,6 |
Хоцт=⅀ PiXi/Р=3082,5/54=57
Уоцт=⅀ PiУi/Р=5188,6/54=96
|
|
|
