Что такое динамическая структура движений
Структура системы движений
Элементы в системе движений находятся во взаимосвязях, которые обусловливают структуру. Объединенные в систему элементы получают новые свойства.
Структура с латыни означает «строение». Структура системы — закономерности взаимодействия упорядоченно расположенных компонентов, определяющих форму системы, ее свойства, поведение и развитие.
В структуре двигательного действия есть стороны, характеризующих различные стороны системы и составляющие отдельные виды структур движения: двигательная и информационная структуры.
Двигательная структура – это закономерности взаимосвязи движений в пространстве и во времени (кинематическая структура), а также силовых и энергетических взаимодействий (динамическая структура) в системе движений.
Кинематическая структура — это закономерности взаимодействия движений (подсистем и их элементов) в пространстве и во времени.
Кинематическую структуру определяют по кинематическим характеристикам (пространственным, временным, а также пространственно-временным), раскрывающим внешнюю картину движения.
Каждая из этих структур имеет свое особое, частное, значение; лишь все вместе во взаимосвязи они образуют общую кинематическую структуру.
Помимо перемещений в пространстве и во времени тела обладают определенной массой, а, следовательно, свойствами инертности и силовыми характеристиками.
Динамическая структура — это закономерности силового (динамического) взаимодействия частей тела человека друг с другом и внешними телами (среда, опора, снаряды, партнеры, противники).
Определяя массы тел и их распределение (инерционные характеристики), а также меры взаимодействия тел (величина, направление и длительность действия сил, моменты сил), можно исследовать силовые взаимодействия и определить силовуюструктуру.
Особый интерес представляет энергетическая структура – закономерности превращения, преобразования, передачи и рассеивания энергии вследствие работы сил.
Обобщенные структуры — это закономерности взаимосвязей изучаемых сторон действия; их выделяют условно при изучении общей структуры системы движений. Наиболее часто при изучении структуры движений используют исследование ритмической, фазовой и координационной структур.
Ритмовая структура — это закономерности временных отношений движений (соотношение их длительностей, временная последовательность и т. п.). В ней раскрывается порядок следования фаз, соотношение их длительностей, расположение во времени силовых акцентов, время и длительность приложения сил, слияние ритмов подсистем в единый ритм системы и др. Ритмическая структура может использоваться в качестве ориентира при овладении системой движений. Для квалифицированных спортсменов служит показателем их технического мастерства.
Фазовая структура — это закономерности взаимодействий фаз, определяющих целостность системы. Изменение фазовой структуры обеспечивает совершенствование системы движений благодаря более точному согласованию всех кинематических и динамических характеристик. В фазовой структуре особенно существенно значение всех деталей движений для общего эффекта действия.
Выявление участия мышц в движении и их группового взаимодействия приводит к установлению анатомической (мышечно-топографической) структуры. Предполагает определение работающих мышц, их режим работы, длительность и величину активности мышц.
Координационная структура – соответствие движений в соответствии с поставленной задачей и действительными условиями. Включает в себя все перечисленные виды структуры движений, внутренние взаимосвязи системы, а также всю внешнюю структуру — совокупность взаимодействий спортсмена с внешним окружением.
При выполнении спортивного упражнения кроме двигательной структуры важную роль играют информационные процессы. Сигналы и команды, поступающие от органов чувств в мозг, представляют собой потоки информации. Они вызваны различными внешними и внутренними раздражителями. Все потоки информации составляют информационную структуру— это закономерности взаимосвязей между элементами информации (сообщениями), несущими сведения как о движениях и условиях действия, так и команды о подготовке к действию и его осуществлению.
В информационной структуре выделяют сенсорную структуру — синтезы чувствительных сигналов, переработанные и обобщенные. Они отражают воздействия внешних факторов и внутреннего состояния организма.
Команды, которые мозг направляет мышцам и другим органам, обеспечивающим выполнение движений, составляютэффекторную структуру.
Все воздействия, отражаясь в сознании человека, сочетаются со следами в его памяти. Так образуется психологическая структура двигательного навыка. В нее входят знания и представления о собственной технике, технике других спортсменов, общих требованиях к ней и т. п.
Система движений. Ее состав и структуры. Виды структур. Привести примеры первичности кинематической или динамической структуры движений
Познание телесно-двигательного упражнения предполагает раскрытие сущности его структуры и ее составляющих.
Кинематическая структура как компонент базовой двигательной структуры представляет собой закономерности взаимодействия, взаимосвязи и взаимовлияния двигательных действий в пространстве и во времени.
Известно, что знание техники упражнения необходимо прежде всего для технологически верного обучения ему, поэтому перед обучением специалист в первую очередь должен установить кинематическую структуру, осознать общую организацию движений, то есть описать их.
Для определения кинематической структуры используются кинематические характеристики движений (пространственные, временные и пространственно-временные).
Точное и подробное установление динамической структуры движений в упражнении позволяет расширить представление о сущности движений, если при этом устанавливается взаимодействие внутренних, то есть мышечных, сил. Такой подход дает возможность изучить движение «изнутри», но это сфера очень точных биомеханических аппаратурных исследований спортивных или других движений. Например, внутренними силами тяг мышц ног исполнитель осуществляет отталкивание в кувырке вперед. В этом случае реально действующими внешними силами являются сила тяжести тела, сила гравитации и сила трения, которые не позволяют стопам ног проскальзывать на опоре при отталкивании и способствуют качению тела за счет его хорошего сцепления с поверхностью опоры.
Информационные структуры, их простейшие элементы, также целесообразно применять при анализе техники выполнения упражнений. При этом можно использовать и простейшие элементы информационных структур, под которыми понимаются основные закономерности взаимосвязей между элементами информации. Осознанное выполнение упражнения базируется на передаче и восприятии организмом определенных сведений посредством нервной системы.
К центрам головного мозга идет информация о качестве выполняемых движений, а обратно к мышцам поступают сигналы-команды для подготовки к последующим двигательным действиям. Сигналы прямой и обратной связи порождаются взаимодействием систем и функций организма, а также факторами внешнего окружения. В педагогическом биомеханическом анализе техники возможно использование понятия так называемых чувств, появляющихся в результате действия множества сигналов. Примерами может быть чувство полного и неполного выпрямления ног при толчке на кувырок вперед, чувство плотной или неплотной группировки, достаточной или недостаточной скорости вращения и т.д. Такие чувства являются основанием для срочной оценки качества выполнения двигательных действий, упражнения в целом, определения ошибочных действий и последующих коррекций.
В понятие структур системы двигательных действий входят и так называемые обобщенные структуры, к ним относятся: ритмическая, фазовая и координационная.
Ритмическая структура представляет собой закономерности соотношений, прежде всего, во времени двигательных действий в упражнении. Представление о ритмической структуре в процессе познания телесно-двигательного упражнения основывается на установленном ранее фазовом составе упражнения, анализе соотношения длительности фаз, расположения силовых акцентов в двигательных действиях в хронограмме упражнения, то есть в его временной фазовой картине.
Фазовая структура упражнения основывается на закономерностях взаимосвязи и взаимозависимости фаз упражнения. Это значит, что познание фазовой структуры практически уже осуществляется в процессе установления фазового состава и ритмической структуры упражнения. Например, эффективность двигательных действий в фазе отталкивания в кувырке вперед создает предпосылки энергетического обеспечения упражнения, способствует реализации механизма качения тела в фазе переката и группирования, а завершение упражнения посредством стопорящей постановки рук на опору приводит к гашению кинетической энергии.
Двигательная структура
Двигательная структура— это закономерности взаимосвязи движений в пространстве и во времени (кинематическая структура), а также силовых и энергетических взаимодействий (динамическая структура) в системе движений.
Движения в спорте отличаются своей слаженностью, согласованностью. При наблюдении определяются:
1.внешняя картина — форма траекторий (в пространстве) движений.
2.Чтобы изучить кинематическую структуру, используют кинематические характеристики.
3.По пространственным характеристикам определяют, как взаимно связаны траектории движений, каковы позы — исходные, промежуточные, конечные, т. е. выявляют пространственный рисунок движений, согласованность движений в пространстве.
4.По временным характеристикам устанавливают, как движения взаимосвязаны и согласованы во времени (раньше, позже), как долго длятся, когда сменяют одно другое, каковы их очередность, ритм, темп и т. п.
5.Скорости и ускорения как пространственно-временные характеристики вместе с временными определяют характер движения.
Изучая взаимосвязи скоростей, можно представить их модель. Движения при более или менее сходной пространственной форме могут иметь разный характер выполнения: быстрее, медленнее, в том или ином ритме и т. п. Итак, все соотношения движений в пространстве и времени определяются их общей кинематической структурой, тем, как они внешне организованы. Каждый из видов кинематической структуры (пространственная, временная, пространственно-временная) раскрывает только ту или иную сторону кинематики системы. Лишь все вместе они раскрывают внешнюю картину движений в целом.
При обучении физическим упражнениям в первую очередь стараются установить кинематическую структуру движений как их общую видимую организацию, т. е. описать их.
Но этого мало: все движения человека непрерывно изменяются, т. е. скорости звеньев изменяют свою величину (разгон и торможение) и направление. Части тела человека обладают инертными свойствами (масса, момент инерции). Поэтому наращивание скорости, торможение движения и изменение его направления происходят только при приложении сил. Силы, действуя совместно, могут помогать или мешать друг другу. От того, как они согласованы, и зависит совершенство движения. Динамические структуры и есть такие основные закономерности согласования сил.
Динамические структуры движений изучают по динамическим характеристикам с использованием также и кинематических характеристик: какие силы, какой величины, куда и в каком направлении, когда и как долго приложены и как в результате изменяются движения.
Учесть каждую из сотен (если не тысяч) сил практически невозможно, да и не нужно. Обычно изучают согласование наиболее значительных сил и групп сил. Так, в гимнастических упражнениях на снарядах рассматривают силы тяжести, инерции, упругости снарядов, реакции опоры, но не учитывают сопротивление воздуха, трение.
Особый интерес представляют энергетические структуры — закономерности превращения, преобразования, передачи, подвода и рассеяния энергии вследствие работы сил. Уменьшить потери, повысить экономичность, использовать «даровую» энергию — таковы задачи совершенствования энергетической структуры в спортивном действии.
Установить динамическую структуру, найти закономерности согласования сил и их результат — это значит раскрыть причины изменения движений под действием сил, т.е. объяснить механизмы движений.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Структура системы движения
Движения согласованы в пространстве и во времени; силы, приложенные к кинематическим цепям тела, находятся в известных соотношениях.
Объединенные в систему элементы получают новые свойства. Так, например, из усилий многих мышц складывается общая сила действия человека. Совместное участие мышц в наращивании скорости в биокинематической цепи создает новые скоростные возможности. По мере совершенствования системы движений все больше проявляются ее системные свойства. Каждый элемент в отдельности не обладает такими свойствами. Они проявляются в системе благодаря взаимодействиям в ней.
При изучении системы движений выявляют следующие основные виды ее структуры.
Двигательная структура — это закономерности взаимосвязи движений в пространстве и времени (кинематическая структура), а также силовых и энергетических взаимодействий (динамическая структура) в системе движений.
В первую очередь поддаются наблюдению форма и характер движений, внешняя их картина. По кинематическим характеристикам (пространственным, временным, пространственно-временным) устанавливают кинематическую структуру.
При обучении физическим упражнениям в первую очередь стараются установить кинематическую структуру, найти общую организацию движений, т.е. описать их.
Динамическая структура — это закономерности силового (динамического) взаимодействия частей тела человека друг с другом и внешними телами (среда, опора, снаряды, партнеры, противники).
Изучая динамические характеристики движений, определяя приложенные силы, инерционные сопротивления, исследуют причины той или иной картины движений. По динамическим характеристикам устанавливают динамическую структуру.
Определяя массы тел и их распределение (инерционные характеристики), а также меры взаимодействия тел (силы и момент силы), можно исследовать силовые взаимодействия. Это значит, что можно определить источники сил, их величину, направление, место приложения, меру их действия (импульс силы и работу), результат их действия.
Когда рассматривают совместное приложение ряда сил к звеньям тела, оценивают их взаимное влияние, эффект совместного воздействия, то определяют силовую структуру.При изучении мышечных сил, их совместного действия, сложных отношений, возникающих внутри групп мышц и между их группами, определяют анатомическую структуру. Особое внимание уделяется тому, как посредством мышечных сил согласовать действие остальных сил и использовать их.
Информационные структуры — это закономерности взаимосвязей между элементами информации (сообщениями об условиях и ходе действия и командами), без которых невозможно управление движениями.
Кинематические и динамические структуры сами имеют определенное информационное значение и связаны между собой соответствующими информационными структурами.
Все воздействия, отражаясь в сознании человека, сочетаются со следами в его памяти. Так образуется психологическая структура двигательного навыка. В нее входят знания и представления о собственной технике, технике других спортсменов, общих требований к ней и т.п.
Команды, которые мозг направляет мышцам и другим органам, обеспечивающим выполнение движений, составляют эффекторную структуру.Она во многом зависит от соотношения произвольного и автоматического управления в системе движений.
Обобщенные структуры — это закономерности взаимосвязей разных сторон действия; обобщенные структуры обусловлены сочетанием разных видов структур (чаще всего ритмических, фазовых и координационных).
Ритмические структуры — это закономерности взаимосвязей движений во времени, соотношение длительностей частей движений, всего двигательного акта или действий. От того, как размещены во времени акценты усилий,зависит скорость и длительность последующих движений. Части движений различаются по направлению, скорости, ускорению, усилию. Ритмические же соотношения измеряются только показателями времени. Ритмические структуры служат особо отчетливыми показателями совершенства упражнений.
Динамические характеристики движения
К ранее рассмотренным кинематическим мерам изменения движения (скорости и ускорению) добавляются динамические меры изменения движения (количество движения и кинетический момент). Совместно с мерами действия сил они отражают взаимосвязь сил и движения. Изучение их помогает понять физические основы двигательных действий человека.
Инерционные характеристики раскрывают особенности тела человека и движимых им тел в их взаимодействиях. От инерционных характеристик зависит сохранение и изменение скорости.
Все физические тела обладают свойством инертности (или инерции), которое проявляется в сохранении движения, а также в особенностях изменения его под действием сил.
Понятие инерции раскрывается в первом законе Ньютона: «Всякое тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока внешние приложенные силы не заставят его изменить это состояние».
Масса — это мера инертности тела при поступательном движении. Она измеряется отношением величины приложенной силы к вызываемому ею ускорению. Масса (m) — это количество вещества (в килограммах), содержащееся в теле или отдельном звене.
Масса тела характеризует, как именно приложенная сила может изменить движение тела. Одна и та же сила вызовет большее ускорение у тела с меньшей массой, чем у тела с большей массой.
Вес тела — это сила, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на горизонтальную опору.
Отсюда видно, что момент инерции тела больше, когда его частицы дальше от оси вращения, а значит угловое ускорение тела под действием того же момента силы меньше; если частицы ближе к оси, то угловое ускорение больше, а момент инерции меньше. Значит, если приблизить тело к оси, то легче вызвать угловое ускорение, легче разогнать тело во вращении, легче и остановить его. Этим пользуются при движении вокруг оси.
Силовые характеристики. Известно, что движение тела может происходить как под действием приложенной к нему движущей силы, так и без движущей силы (по инерции), когда приложена только тормозящая сила. Движущие силы приложены не всегда; без тормозящих же сил движения не бывает. Изменение движений происходит под действием сил. Сила не причина движения, а причина изменения движения; силовые характеристики раскрывают связь действия силы с изменением движения.
Сила — это мера механического воздействия одного тела на другое в данный момент времени. Численно она определяется произведением массы тела и его ускорения, вызванного данной силой.
Чаще всего говорят про силу и результат ее действия, но это применимо только к простейшему поступательному движению тела. В движениях человека как системы тел, где все движения частей тела вращательные, изменение вращательного движения зависит не от силы, а от момента силы.
Момент силы обычно считают положительным, когда сила вызывает поворот тела против часовой стрелки, и отрицательным при повороте по часовой стрелке.
Чтобы сила могла проявить свое вращающее действие, она должна иметь плечо. Иначе говоря, она не должна проходить через ось вращения.
Определение силы или момента силы, если известна масса или момент инерции, позволяет узнать только ускорение, т.е. как быстро изменяется скорость. Надо еще узнать, насколько именно изменится скорость. Для этого должно быть известно, как долго была приложена сила. Иначе говоря, следует определить импульс силы (или ее момента).
Во вращательном движении момент силы, действуя в течение определенного времени, создает импульс момента силы.
Импульс момента силы — это мера воздействия момента силы относительно данной оси за данный промежуток времени (во вращательном движении).
Вследствие импульса, как силы, так и момента силы возникают изменения движения, зависящие от инерционных свойств тела и проявляющиеся в изменении скорости (количество движения, кинетический момент).
Количество движения — это мера поступательного движения тела, характеризующая его способность передаваться другому телу в виде механического движения. Количество движения тела измеряется произведением массы тела на его скорость.
Кинетический момент (момент количества движения)— это мера вращательного движения тела, характеризующая его способность передаваться другому телу в виде механического движения. Кинетический момент равен произведению момента инерции относительно оси вращения на угловую скорость тела.
Соответствующее изменение количества движения происходит под действием импульса силы, а под действием импульса момента силы происходит определенное изменение кинетического момента (момента количества движения).
При движениях человека силы, приложенные к его телу на некотором пути, совершают работу и изменяют положение и скорость звеньев тела, что изменяет его энергию. Работа характеризует процесс, при котором меняется энергия системы. Энергия же характеризует состояние системы, изменяющейся вследствие работы. Энергетические характеристики показывают, как меняются виды энергии при движении, и протекает сам процесс изменения энергии.
Если сила направлена в сторону движения (или под острым углом к этому направлению), то она совершает положительную работу, увеличивая энергию движения тела. Когда же сила направлена навстречу движению (или под тупым углом к его направлению), то работа силы отрицательная и энергия движения тела уменьшается.
Работа момента силы — это мера воздействия момента силы на тело на данном пути (во вращательном движении). Она равна произведению модуля момента силы и угла поворота.
Понятие работы представляет собой меру внешних воздействий, приложенных к телу на определенном пути, вызывающих изменения механического состояния тела.
Энергия как мера движения материи переходит из одного вида в другой. Так, химическая энергия в мышцах превращается в механическую (внутреннюю потенциальную упруго-деформированных мышц). Порожденная последней сила тяги мышц совершает работу и преобразует потенциальную энергию в кинетическую энергию движущихся звеньев тела и внешних тел. Механическая энергия внешних тел (кинетическая), передаваясь при их действии на тело человека его звеньям, преобразуется в потенциальную энергию растягиваемых мышц-антаганистов, а также в рассеивающуюся тепловую энергию.