Анализ техники прыжков

Роль прыжковой подготовки фигуриста в последние годы значительно возросла. Именно многооборотные прыжки, подчеркиваающие атлетические возможности спортсмена, стали главным техническим компонентом современного произвольного катания. Яркое подтверждение тому —чемпионаты СССР, Европы и мира, на которых высокие места в произвольном катании занимают фигуристы, владеющие высокой техникой выполнения многооборотных прыжков. Обязательная программа произвольного катания включает семь элементов, четыре из которых имеют прыжковый характер. Состав элементов короткой программы демонстрирует тенденцию к возрастанию значения прыжков.

Все прыжки в фигурном катании могут быть классифи-цирозаны по группам. По способу отталкивания их можно разделить на реберные, в которых толчковую ногу ставят на лед ребром конька, и носковые—в них толчковую ногу ставят на лед передней частью, в основном на зубцы.

Толчок в реберных прыжках осуществляется одной ногой, в носковых— двумя, причем опорная нога скользит на ребре, а толчковая ставится на носок конька. В носковых прыжках фигурист отрывается ото льда сначала опорной ногой, которая таким образом становится маховой, а затем — толчковой.

Если в прыжках направление вращения тела в полете совпадает с направлением закривления дуги, на которой выполняется подготовка к толчку и толчок, такое направление условно называют положительным. В прыжках с так называемым отрицательным направлением тело в полете вращается в сторону, противоположную направлению закривления толчковой дуги.

Прыжки, в которых фигурист приземляется на толчковую ногу, называют прыжками без смены ноги, а те, в которых приземление происходит на маховую ногу, принято называть прыжками со сменой ноги.

По числу оборотов различают прыжки без вращения в полете, а также с поворотом тела на 0,5; 1,5; 2; 3; 3,5 и т. д. оборотов.

Прыжок в фигурном катании на коньках состоит из взаимосвязанных движений отдельных частей тела. Поскольку характеристики частей прыжка непрерывно изменяются, то возможны и различные варианты разделения прыжка. Исходя из общепринятой схемы анализа спортивных прыжков и специфических особенностей их в фигурном катании, прыжок можно разделить на периоды и фазы:

1. Период разбега. Он включает фазу приобретения скорости и фазу подготовки к толчку.

2. Период толчка. В него входит фаза амортизации и фаза активного отталкивания.

3. Период полета. Он состоит из фазы группировки и фазы разгруппировки.

4. Период приземления. В него входит фаза амортизации и фаза выезда.

Какие же движения выполняет фигурист в этих периодах и фазах и какие двигательные задачи решает?

Период разбега. В фазе приобретения скорости спортсмен разбегается до скорости, необходимой для выполнения прыжка, чтобы придать телу кинетическую энергию поступательного движения.

В фазе подготовки к толчку он прекращает увеличивать скорость движения, переходит к скольжению по инерции, чтобы четко определить направление своего движения и, исходя из этого, должным образом направить траекторию толчковой дуги, далее —уравнять скорости движения отдельных звеньев и придать телу положение, обеспечиваюшее оптимальное выполнение толчка.

Период толчка. В фазе амортизации происходит сгибание опорной ноги в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах и одновременно отведение маховой ноги и рук в положение, из которого выполняют маховые движения.

В фазе активного отталкивания в результате энергичного разгибания в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах, сопровождающегося маховыми движениями рук и ноги, тело фигуриста приобретает вертикальную скорость, достаточную, чтобы оторваться от поверхности льда. Эта фаза наиболее ответственна: в ней спортсмен сообщает телу поступательное и вращательное движение, создает условия для устойчивого движения продольной оси тела в полете.

Период полета. Приближая звенья тела к оси вращения, фигурист в фазе группировки увеличивает приобретенную в толчке угловую скорость, чтобы за время полета совершить необходимое число оборотов.

В фазе разгруппировки, удаляя звенья тела от оси вращения, он уменьшает угловую скорость, чтобы предотвратить чрезмерное вращение тела вокруг продольной оси в момент приземления.

Период приземления. Сгибая опорную ногу, фигурист в фазе амортизации переходит к скольжению по дуге так, чтобы погасить вертикальную скорость, преобразовать остаточное вращение вокруг продольной оси в скольжение по дуге приземления и не допустить чрезмерного уменьшения горизонтальной скорости движения.

В фазе выезда спортсмен разгибает опорную ногу, добивается устойчивого скольжения в требуемой позе.

Такое деление прыжка имеет много общего с делением, принятым в других видах спортивных прыжков: в гимнастических и акробатических прыжках, в прыжках в воду, на лыжах с трамплина и т. д., отражая при этом специфику фигурного катания. При внешней схожести, заключающейся в наличии безопорной фазы, обращает внимание принципиальное отличие прыжка фигуриста от подобных упражнений в других видах спорта. Главной особенностью прыжков в фигурном катании является накопление кинетической энергии при скольжении по льду и использование ее при скольжении по дуге. Роль мышц при этом заключается в точнейшем управлении процессов преобразования энергии скольжения в энергию полета, в создании и управлении вращательным движением вокруг продольной оси.

Анализ техники прыжков

Одним из наиболее важных показателей сложности прыжков является число оборотов, которое совершает фигурист за время полета. В связи с этим важно знать механизм создания вращения тела вокруг продольной оси при выполнении прыжков.

Итак, в полете тело фигуриста вращается вокруг продольной оси. Вращательное движений вокруг продольной оси тела возникает во время толчка. Поскольку в полете на фигуриста действует лишь одна внешняя сила—сила тяжести, момент которой относительно о.ц.т. тела равен нулю, сообщить телу вращательное движение спортсмен может только в опорных условиях, т. е. в толчке. В полете нет ни круговых движений конечностями, ни изгибаний туловища, ни значительных скручиваний и раскручиваний тела относительно каких-либо осей. Другими словами, характер перемещений звеньев тела в полете говорит о том, что вращательное движение создается в толчке. Выполняя группировку или разгруппировку, фигурист лишь увеличивает или уменьшает угловую скорость вращения, а момент количества движения, или, говоря упрощенно, запас вращательного движения тела, практически остается неизменным.

Создание начального вращения

Изучение движений частей тела при выполнении толчка я различных прыжках позволило выявить несколько способов создания начального вращательного движения вокруг продольной оси.

Рис. 27. Создание начального вращения скольжением по дуге

Способ первый — скольжение по дуге. На рис. 27 даны схема поворота тела при скольжении по толчковой дуге в прыжке сальхов.

При перемещении по толчковой дуге линия плеч совершила поворот на определенный угол . Приближенно можно считать, что на этот же угол совершило поворот и тело фигуриста. Зная, что указанный поворот произошел за определенное время , можно определить среднюю угловую скорость вращения тела:

Если во время отталкивания момент инерции тела относительно оси вращения был в среднем равен I, то момент количества движения, которым будет обладать тело, равен

Угол поворота тела зависит от кривизны толчковой дуги (чем она больше, тем больше угол поворота). Таким образом, во время движения по толчковой дуге тело спортсмена приобретает начальное вращение, количество которого определяется кривизной толчковой дуги, временем скольжения по этой дуге и положением звеньев тела относительно оси вращения (моментом инерции тела относительно этой оси).

Способ второй —вращение верхней части тела. На рис. 28 дана кинограмма отталкивания. Видно, что толста, плечи и руки фигуриста энергично поворачиваются относительно таза. В результате верхняя часть тела приобретает вращательное движение, момент количества которого K, равен произведению момента инерции верхней части тела I на угловую скорость ее вращения

Рис. 28. Создание начального вращения вращением верхней части тела

Из-за ограниченной подвижности плеч относительно таза верхняя часть тела увлекает нижнюю; таким образом, все тело приобретает вращательное движение. Величина кинетического момента остается прежней, но происходит увеличение момента инерции, а угловая скорость, обусловленная вращением верхней части тела, уменьшается:

Итак, благодаря вращению верхней части тела во время отталкивания фигурист приобретает вращательное движение, момент количества которого зависит от угловой скорости вращения верхней части тела и отношения момента инерции верхней части тела ко всему моменту инерции тела относительно продольной оси.

Способ третий — стопорящее движение. В легкой атлетике, акробатике, и в ряде других видов спорта толчок в прыжках, как правило, сопровождается стопорящей постановкой толчковой ноги. Это приводит к потерям горизонтальной скорости, но помогает созданию вертикальной. Одна из специфических особенностей прыжка в фигурном катании состоит в том, что потери горизонтальной скорости правой и левой частями тела в результате стопорящего движения неодинаковы, а это равносильно возникновению вращения вокруг продольной оси тела.

На рис. 29, а дана схема стопорящего движения зубцами конька. В результате тормозящего действия правой ноги, тело фигуриста приобретает вращательное движение вокруг оси, проходящей через точку опоры зубцов конька толчкопой ноги.

Количество вращательного движения, полученного телом при стопорящем движении, определяется главным образом скоростью разбега, эффективностью стопорящего движения и положением тела в момент толчка.

В носковых прыжках стопорящее движение в основном осуществляется зубцами конька; в реберных же торможение в стопоре выполняется ребром конька, и лишь в заключительный момент толчка в нем участвует нижний зубец. На рис. 29,б хорошо видно, как возникает начальное вращение в прыжке двойной аксель. Стопорящее движение здесь осуществляется ребром.

Наблюдения за выполнением прыжков и анализ кинограмм показали, что указанные три способа создания начального вращения в прыжках встречаются в различных сочетаниях. Каждому прыжку соответствует свой способ или совокупность способов. В табл. 2 приведены способы создания вращательного движения в наиболее распространенных прыжках. Под основным подразумевается способ, с помощью которого приобретается большая часть вращательного движения, под вспомогательным — дополняющий основной.

В тех прыжках, где вращение создается несколькими способами, существует определенный порядок следования основного и вспомогательного способов.

В прыжке петля вращение возникает вначале вследствие скольжения по дуге, несмотря на то, что этот способ создания начального вращения является вспомогательным.Затем начинается вращение верхней части тела (основной способ), и лишь непосредственно перед отрывом конька ото льда выполняется стопорящее движение.

Следует отметить, что стопорящее движение коньком толчковой ноги в большей или меньшей степени встречается во всех прыжках. Однако в прыжках сальхов и петля такое движение служит главным образом для обеспечения устойчивости оси вращения в толчке, а не для создания вращательного движения. Вот почему для этих двух прыжков данный способ создания движения является сопутствующим.

В ряде прыжков (сальхов, тулуп, флип) некоторое количество вращательного движения создается при переходе от разбега к толчку. Практика показывает, что акцентированное вращение в этот момент часто вызывает потерю равновесия при скольжении по толчковой дуге. Поэтому предпочтительнее создавать вращательное движение при скольжении по толчковой дуге.

Движение тела в полете

Анализ кинограмм показывает, что в хорошо выполненном прыжке движение оси вращения тела близко к поступательному. В результате сложное движение тела в полете можно рассматривать как движение поступательное вместе с осью вращения и вращательное вокруг этой оси. Известно, что при поступательном движении все точки тела в определенный момент имеют одинаковые векторы скоростей и ускорений. Следовательно, исследование движения оси вращения можно заменить исследованием движения точки. В качестве такой точки удобно выбрать о. ц. т., через который на протяжении всего безопорного периода проходит ось вращения.

Рис 29. Создание начального вращения стопорящим движением: а — зубцами конька, б — ребром конька

Следует отметить, что разложение сложного движения на поступательное и вращательное является исследовательским приемом, в то время как в действительности оба движения тесно в заимосвя заны и являются двумя сторонами единого движения.

Поступательное движение тела

Уравнение движения центра тяжести тела, брошенного под углом к горизонту, в проекциях на оси координат х и у без учета сопротивления воздушной среды выглядит следующим образом:

, где аo —угол вылета; Vo— начальная скорость вылета; g—ускорение свободного падения.

Уравнение показывает, что форма траектории, а следовательно, и максимальная высота и дальность прыжка зависят лишь от начальных параметров движения о. ц. т. тела: начальной скорости вылета и угла вылета при постоянном ускорении свободного падения.

Таким образом, траектория движения о. ц. т. тела в безопорном периоде определяется лишь начальными условиями — по форме это парабола. Никакими вращениями конечностей, перемещениями и т. п. изменить ее в полете нельзя.

Отсюда вытекает важный практический вывод: характер движения о. ц. т. тела в безопорном периоде целиком определяется толчком.

На рис. 30 приведена траектория движения о. ц. т. тела в полете при выполнении прыжка двойной лутц. Как видим, после выполнения стопорящего движения в начале полета горизонтальная составляющая скорости о. ц. т. тела равна 4,58 м/с, а возникшая в результате толчка и стопора вертикальная составляющая скорости —3,21 м/с, что обеспечило польем о. ц. т. тела в наивысшей точке на 0,525 м.

Угол вылета при этом составил 35°. В безопорном периоде, двигаясь с постоянной горизонтальной скоростью, равной 4,58 м/с, фигурист пролетел 2,86 м, находясь в полете около 0,626 с. При этом вертикальная составляющая скорости уменьшалась с 3,21 м/с при вылете до нуля в верхней точке полета и затем к приземлению вновь стала 3,31 м с, но уже направлена вниз.

Интересно отметить, что перед толчком фигурист имел горизонтальную скорость 6,45 м/с, а после толчка, в результате стопорящего движения, горизонтальная составляющая скорости составила 4,58 м/с. Таким образом, потеря горизонтальной скорости в результате толчка составила 1,87 м/с. Такие потери имеют место и при приземлении. Если в полете горизонтальная скорость тела составляла 4,58 м/с, то после приземления скорость скольжения составила 3,75 м/с. Таким образом, потеря горизонтальной составляющей при приземлении—0,83 м/с.

Обшие потери горизонтальной составляющей скорости в толчке и приземлении составили 2,70 м/с, т. е. 41,86% величины скорости, которую фигурист имел перед толчком.

Вращательное движение тела

Характер вращательного движения тела в полете существенно влияет на качество выполнения прыжка. И недостаточный, и чрезмерный поворот тела в полете затрудняет приземление.

Пренебрегая сопротивлением воздушной среды, можно считать, что в полете на тело фигуриста действует лишь одна внешняя сила —сила веса. Момент этой силы относительно о. ц. т. тела равен нулю, поэтому, чтобы проанализировать вращательное движение, можно воспользоваться законом сохранения кинетического момента (см. раздел «Основы механики вращений»).

Как мы уже говорили, этот закон является основным при анализе вращательного движения тела в безопорном периоде.

Рис 30. Траектория движения о.ц.т. тела в полете

Фигурист в полете выполняет группировку и раз-группировку, т. е. определенным образом перемещает звенья тела относительно оси вращения, чем изменяет момент инерции тела. Приближенно минимальный момент инерции тела относительно продольной оси у фигуриста ростом 170 см и весом 60 кг равен 0,12 кГм в 1 с2.

На рис. 31 дан график изменения угловой скорости в прыжке в 2,5 оборота. Точки 1, 2, 3 соответствуют группировке, точка 4 — фиксации группировки, точки 5, 6, 7 и 8 — разгруппировке. Кинетический момент, которым обладало тело фигурист в полете, приблизительно равен 3 кГм в 1 с.

При рассмотрении вращательного движения в полете очень важно определить влияние величины кинетического момента на параметры вращательного движения. На рис. 32 изображены графики зависимости угловой скорости вращения тела в полете для трех различных значений кинетического момента: К, = 1 кГм в 1 с, К2=3 кГм в 1 с, К3=5 кГм в 1 с. Выделим область возможного изменения момента инерции тела фигуриста в прыжке. Сравним, при каком значении кинетического момента достигается наибольшая скорость вращения. Мы видим: чем больше кинетический момент вращательного движения, которым обладает тело, или, другими словами, чем большее вращательное движение приобретено фигуристом в толчке, тем при прочих равных условиях больше угловая скорость вращения. Скорость вращения тела фигуриста в прыжках определяется начальными условиями, т. е. кинетическим моментом, приобретенным в толчке, и движениями в полете —группировкой и разгруппировкой. Обращает на себя внимание тот факт, что часть номинального, т. е. определяемого числом оборотов прыжка, поворота фигурист выполняет в конце толчка и в начале приземления. При этом поворот тела вокруг продольной оси представляет собой единое движение, сопровождающееся группировкой, фиксацией группировки и разгруппировкой, и выполняется в опорных и безопорных фазах прыжка.

Измерения скорости вращения тела показывают, что характер изменения угловой скорости в прыжках различен.

Объясняется это тем, что начало группировки, ее скорость и плотность, длительность фиксации, скорость разгруппировки зависят от числа оборотов прыжка, стиля и манеры исполнения.

Среди разных кривых угловой скорости вращения тела можно выделить две группы, соответствующие двум основным способам выполнения прыжков: с фиксацией группировки и без нее.

В прыжках с максимальным для спортсмена числом оборотов фиксация группировки, как правило, есть. Таким способом выполняют в основном прыжки в 2 и более оборотов,.

Прыжки одинарные и так называемые затяжные выполняют без фиксации группировки.

Прыжок аксель в 1,5 оборота и некоторые двойные прыжки часто выполняют в затяжном варианте. В этом случае фигурист отрывается ото льда в возможно более разгруппированном положении и группируется только пройдя верхнюю точку траектории. Со стороны кажется, что он повисает в воздухе (рис. 33, положения 5—10). Мнение о том, что благодаря наибольшей величине момента инерции этот вариант группировки обеспечивает максимальную угловую скорость, ошибочно.

При постоянном значении кинетического момента максимальная угловая скорость зависит только от минимального значения момента инерции, определяемого положением наиболее плотной группировки.

Отсутствие выраженной группировки делает затяжные прыжки очень эффектными. Однако из-за низкой средней угловой скорости этот вариант группировки неприемлем для прыжков с максимальным числом оборотов.

Рис. 31. Изменение угловой скорости вращения тела в полете

Рис. 32. Угловая скорость вращения тела в полете при различных значениях кинетического момента

Рис. 33. Затяжной вариант выполнения прыжка аксель

Амортизационная перегрузка при приземлении

В полете тело фигуриста обладает некоторой величиной кинетической энергии. В конце амортизации величина кине-тической энергии вертикального движения равна нулю. Определим приближенно среднюю величину силы, действующей в этот момент на тело фигуриста в вертикальном направлении. Назовем эту силу амортизационной перегрузкой. Величина ее может быть определена по формуле:

Определим вертикальное перемещение о. ц. т. при амортизации. Выполняя приземление, фигурист в первый момент касается льда зубцами конька. Поэтому здесь следует учитывать переход конька с зубцов на плоскость, значительно увеличивающий вертикальное перемещение о. ц. т. тела при амортизации.

Расчеты показывают, что величина,амортизационной перегрузки, испытываемой фигуристом при приземлении, превышает 100 кг.

В практике встречаются приземления, выполняемые не на зубцы, а сразу на всю плоскость конька. В таких случаях величина амортизационной перегрузки резко увеличивается, что объясняется уменьшением пути амортизации.

Поэтому для более мягкого приземления необходимо выполнять амортизацию, используя переход конька с зубцов на плоскость.

Кривизна дуги и положение продольной оси при приземлении В момент приземления фигурист скользит по дуге. Замечено, что движение при этом зависит от того, какой был полет. Определение связи между параметрами движения тела в полете и приземлении очень важно для практики, так как облегчает работу над ошибками в приземлении.

Мы уже говорили, что в фазе, непосредственно предшествующей приземлению, тело фигуриста совершает сложное движение, состоящее из поступательного вместе с осью вращения и вращательного вокруг этой оси. При приземлении фигурист скользит на коньке опорной ноги, что в определенной степени ограничивает движение о. и. т. тела. Это ограничение выражается, в частности, в том, что при приземлении, (да и вообще при скольжении) о. ц. т. фигуриста может двигаться в направлении, параллельном полозу конька или близком к нему (рис. 34).

Приближенно считая, что траектории о. ц. т. тела и конька опорной ноги тождественны, можно сделать вывод, что радиус дуги приземления R зависит от скорости поступательного и вращательного движения тела в полете следующим образом: , где: Vx — горизонтальная составляющая скорости движения о. ц. т. тела перед приземлением; — угловая скорость вращения тела вокруг продольной оси перед приземлением.

С учетом сил трения величина радиуса кривизны будет переменной —уменьшаться в зависимости от характера сил сопротивления. Данное соотношение выражает связь между параметрами движения тела в полете и во время приземления. Чем больше радиус дуги приземления, тем более качественно приземление.

Таким образом, качественное выполнение приземления зависит от того, насколько хорошо была выполнена предыдущая фаза прыжка— полет. В данном случае для улучшения качества приземления следует увеличивать горизонтальную составляющую скорости и уменьшать остаточную угловую скорость.

Поскольку при приземлении тело фигуриста движется по дуге, возникает центробежная сила инерции Sn, приложенная к центру тяжести тела. Она рассчитывается по формуле: , где m — масса тела, V— горизонтальная скорость движения о. ц. т. тела, R —радиус кривизны дуги приземления в данной точке.

Центробежная сила инерции действует в плоскости, перпендикулярной к направлению движения, и стремится опрокинуть тело фигуриста в направлении выпуклости дуги приземления. Именно возникновением центробежной силы инерции объясняется одна из наиболее распространенных ошибок в многооборотных прыжках — падение в сторону выпуклости дуги приземления. Для нейтрализации этой силы фигурист должен придать продольной оси тела наклон в сторону вогнутости дуги приземления. Причем сделать это нужно в толчке и сохранять наклон в полете.

Величина наклона продольной оси тела в плоскости льда имеет решающее значение. Если она недостаточна, то верхнюю часть тела фигуриста как бы выбрасывает наружу дуги приземления. Чрезмерный наклон встречается реже. Он вызывает падение внутрь дуги приземления. Наиболее целесообразен угол наклона 70—72°.

Для хорошего выезда после приземления очень важен наклон тела в переднезаднем направлении. В момент приземления зубцы опорного конька создают торможение, из-за чего фигуриста нередко опрокидывает назад. Для предотвращения этой ошибки нужно, чтобы к моменту приземления продольная ось тела имела наклон вперед в пределах 75—77°.