Одноопорное скольжение

При изучении техники фигурного катания в первую очередь необходимо исследовать кинематическую структуру важнейших движений фигуриста. Наиболее распространенное движение - одноопорное скольжение, техника которого лежит в основе успешного овладения элементами обязательной и произвольной программы. Особенно важно одноопорное скольжение в прыжках - там оно предваряет и завершает все движение. При разбеге фигурист попеременно скользит то на одной, то на другой ноге. При подготовке к толчку имеет место непрерывное одноопорное скольжение; оно длится одну-две секунды. Толчок, приземление и выезд из любого прыжка также выполняют в условиях одноопорного скольжения. Осуществление перечисленных действий сопряжено с разнообразными перемещениями звеньев тела. При малой величине площади опоры, определяемой лезвием конька, сохранение равновесия и выполнение необходимых движений весьма сложная задача, решение которой возможно только на основе изучения структуры этого движения.

Рис. 1. Кинематическая цепь тела при одноопорном скольжении с опорой на зубцы конька: α — угол сгибания в коленном суставе опорной ноги; β — угол между туловищем и бедром опорной ноги; γ — угол сгибания в голеностопном суставе опорной ноги; φ — угол наклона туловища к поверхности льда; ψ — угол между полозом конька и плоскостью льда

При одноопорном скольжении опорная нога сгибается и разгибается, остальные звенья тела (свободная нога, руки и голова) в большинстве случаев закреплены относительно туловища. Поэтому тело фигуриста можно приближенно рассматривать как механическую систему, состоящую из четырех звеньев: три звена опорной ноги (стопа, голень, бедро) и звено, составленное туловищем и всеми остальными частями тела.

Рис. 2. Кинематическая цепь тела при одпоопорном скольжении на всей плоскости конька

Рассмотрим одноопорное скольжение по прямой. На рис. 1 изображена кинематическая цепь, отражающая положение тела при скольжении на одном коньке. Главную роль в движении здесь играет звено с наибольшей массой - туловище. Чтобы выяснить связь между положением продольной оси туловища и величинами углов в суставах опорной ноги, рассмотрим кинематическую цепь (ABCDE). Звено АВ — стопа, ВС — голень, CD — бедро, DE — продольная ось туловища, АЕ — прямая на плоскости льда. Известно, что в любой системе движения одних звеньев влияют на движения других. Движения стопы, заключенной в жесткий ботинок с коньком, весьма ограничены, поэтому они не учтены. Величины углов α, β, γ, ψи φ важны (зная угловые перемещения звеньев тела, можно определить скорости и ускорения точек любого звена системы). Измерение этих углов позволяет установить, что в любой момент при любом положении звеньев тела существует определенная зависимость между величинами углов: α- β—γ + ψ+φ = 0.

Полученное соотношение выражает связь между величинами углов сгибания в суставах опорной ноги, наклона туловища к плоскости льда и полоза конька к той же плоскости. Углы изменяются при сгибании и разгибании опорной ноги. Дифференцируя по времени это соотношение между углами, получаем соотношение между скоростями изменений этих углов:

ω_α — ω_β — ω_γ + ω_ψ + ω_φ = 0,

где ω_α, ω_β, ω_γ, ω_ψ, ω_φ, - скорости изменения соответствующих углов.

Дальнейшим дифференцированием можно получить соотношение для соответствующих угловых ускорений, что позволит перейти к анализу динамической структуры исследуемой системы.

Изображенная на рис. 1 кинематическая цепь отражает положение тела при одноопорном скольжении с касанием льда зубцами конька. Такой режим скольжения имеет место в конечные моменты толчка и в начальные моменты приземления, когда полоз конька составляет определенный угол (φ) с плоскостью. Однако большая часть разбега, толчка и приземления выполняется без касания льда зубцами, когда конек скользит на средней части полоза (рис. 2). Вэтом случае угол между полозом конька и плоскостью льда можно считать равным нулю, в результате соотношение между величинами углов упрощается:

α —β —γ + φ = 0.

Можно представить данное соотношение и таким образом:

α —β = γ — φ.

Иными словами, разность между величинами углов в коленном итазобедренном суставах равна разности величин угла в голеностопном суставе и угла наклона продольной оси туловища к поверхности льда. Соответственно упрощается соотношение для скоростей изменения углов:

ω_α — ω_β = ω_γ — ω_φ.

Данное соотношение позволяет, проанализировать характер движения звена, обладающего наибольшей массой, - туловища в зависимости от изменений углов в суставах опорной ноги.

Исследования прыжков квалифицированных фигуристов позволили установить, что в конце толчка, в полете и в начальные моменты приземления движение продольной оси туловища близко к поступательному. Это позволяет сделать предположение, что переход от сложного движения к поступательному, как наиболее простому, делает двигательный акт более экономичным.

Особенно ярко проявляется целесообразность поступательного движения продольной оси тела в полете. Непоступательное движение ее вызывает увеличение необходимой для совершения прыжка механической энергии. Непрерывно меняющиеся по величине и направлению ускорения, возникающие при этом, действуют на рецепторы анализаторных систем, и прежде всего проприоцептивной и вестибулярной, значительно усложняя управление движением. Наблюдения показывают, что при заметно выраженном непоступательном движении оси вращения тела в полете фигуристы не могут четко управлять собственными движениями и прыжок обычно заканчивается преждевременной разгруппировкой.

В силу анатомических особенностей строения тела человека поступательное движение продольной оси или всего туловища реализуется вращательными движениями звеньев опорной ноги. Соотношение между скоростями изменения рассматриваемых углов позволяет выявить условие поступательного движения туловища в толчке и приземлении. Если туловище движется поступательно, то угол наклона продольной оси туловища не меняется. Это значит, что величина скорости изменения угла φ равна нулю (ωφ = 0). Втаком случае формула для соотношения между скоростями изменения углов приобретает следующий вид:

ω_α — ω_β = ω_τ — ω_ψ.

Полученное соотношение выражает условие поступательного движения продольной оси туловища. Измерение скоростей изменения углов в коленном и тазобедренном суставах показало, что в ис-

11 следуемые моменты эти скорости приблизительно равны, а следовательно, и скорости изменения угла в голеностопном суставе и угла наклона полоза конька к поверхности льда также равны. Отсюда определяем, что поступательное движение продольной оси туловища достигается согласованным разгибанием или сгибанием в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах опорной ноги. Согласованность выражается в равенстве по величине и противоположности по направлению соответствующих угловых скоростей.