Горчанюк Ю.

Харьковская государственная академия физической культуры

Анотацiя. Горчанюк Ю. Теоретичне обґрунтування i перевiрка ефективностi моделей перемiщень i стрибкiв спортсменiв у пляжному волейболi. Кiлькiснi показники перемiщень i стрибкiв у пляжному волейболi можна представити у видi рiвнянь руху ЗЦМТ спортсмена. Це дозволяе розрахувати iдеальнi бiомеханiчнi характеристики руху спортсмена. Тестування спортсменiв високоi квалiфiкацii дозволило визначити модельнi характеристики руху.

Annotation. Gorchanuk U. The idealized substantiation and check of efficiency of models of movings and jumps of the sportsmen in beach volleyball. The quantity indicators of movings and jumps in beach volleyball can be presented by the way of equations of motion CCMD of the sportsman. It allows to calculate the ideal biomechanical characteristics of motion of the sportsman. The testing of the sportsmen of high proficiency has allowed to define the model characteristics of motion.

Постановка проблемы. Соревновательная деятельность спортсменов в пляжном волейболе проходит при изменяющихся состояниях биомеханической системы "игрок-внешняя предметная среда". И, если биомеханические параметры движений спортсмена являются величиной регулируемой, то характеристики внешней среды могут изменяться в зависимости от целого ряда факторов: климатических условий, географического места проведения соревнований, состояния игровой площадки, а также ее ориентации и механических характеристик. Последний фактор является одним из доминирующих в соревновательной деятельности в пляжном волейболе, изменить характеристики которого достаточно трудно и часто практически невозможно. Поэтому техническая подготовка волейболистов и должна проходить в условиях адаптации биомеханических параметров движений спортсмена к изменяющимся состояниям игровой площадки. В особенности это относится к прыжкам и перемещениям спортсмена в пляжном волейболе.

Анализ последних исследований и публикаций. Несмотря на значительное количество работ, связанных с биомеханикой спортивной техники, тренерский состав в своем большинстве узко понимает эту проблему, что привело к разнообразию во взглядах, связанных с оценкой технического мастерства спортсмена. Отсюда - различия в содержании и методах обучения и совершенствовании технического мастерства, а технические погрешности зачастую оправдываются особенностями спортсменов [6]. Поэтому цель технической подготовки спортсмена сводится к биомеханическому анализу ситуаций, встречающихся в соревновательных условиях, формированию пакета двигательных теоретических представлений и пакета двигательных программ, адекватных соревновательным условиям [7]. Установка на познание законов эволюции движений через изучение моделей ее естественного развития является центральным звеном и главным инструментом в методологическом арсенале эволюционной биомеханики [1].

В общем виде биомеханическое взаимодействие системы "человек-машина" представлено в работе [4] и может быть использовано при проектировании спортивных движений на площадках.

Изучение закономерностей технических действий спортсмена целесообразно вести путем построения биомеханических моделей и последующим анализом. Об этом свидетельствуют исследования многих авторов.

В биомеханических исследованиях существуют различные подходы к построению моделей. Соответственно и биомеханические модели имеют свойственные исследуемому процессу названия.

Работа выполнена в соответствии со сводным планом научно-исследовательских работ Государственного комитета по физической культуре и спорту Украины на 2001-2005гг. по теме "Оптимизация учебно-тренировочного процесса спортсменов разного возраста и квалификации в спортивных играх" (номер государственной регистрации 01010006471).

Целью работы является разработка и обоснование биомеханических критериев качества технической подготовки спортсменов 17-18 лет на основе моделей прыжков и перемещений, позволяющих оптимизировать тренировочную и соревновательную деятельность в пляжном волейболе.

В эксперименте принимали участие 2 группы испытуемых (контрольная и экспериментальная) по 10 человек в каждой (табл. 1), а также 2 опытных спортсмена высокой квалификации со стажем занятий пляжным волейболом 10 лет (мастера спорта по классическому и пляжному волейболу, неоднократные чемпионы и обладатели Кубка Украины), (табл. 2).

Таблица 1.

(в начале эксперимента).

Примечание. спортсмены КМС и 1 разряда по классическому волейболу.

В графе "стаж" - указан стаж занятий пляжным волейболом.

Тест1: челночный бег 2х4м; Тест2: челночный бег 2х8м; Тест3 - примечание

В качестве модельных характеристик перемещений и прыжков были использованы данные двух спортсменов высокой квалификации.

Тест 1: перемещение 2 х 4 метра с касанием волейбольного мяча или стойки и тест 2 - перемещение 2 х 8м. На граничных значениях перемещений выполнено по два видеокадра с минимальными промежутками времени. Это необходимо для определения положения тела спортсмена в том случае, если он переходит за 4-х (8-ми) метровую зону выполнения теста. Переход спортсмена за линию при выполнении теста свидетельствует о нерациональном перемещении и возврате в исходную позицию. При выявлении таких моментов со спортсменом необходима дополнительная работа по устранению указанного недостатка.

Таблица 2

Результаты выполнения тестов (2х4м. и 2х8м.) (фрагменты).

Полученные данные тестирования спортсменов были использованы для определения модельных характеристик движений и анализа структуры.

Перемещения спортсмена по песчаным площадкам

Техника перемещений спортсмена по песчаной площадке имеет свои особенности, которые обусловлены условиями игры, количеством игроков, целевым заданием и др.

Неровная мягкая песчаная поверхность создает дополнительные трудности при перемещениях и сохранении равновесия во всех моментах игры. Сбивающим фактором в пляжном волейболе являются также структура песка. Игрок в пляжном волейболе вынужден больше перемещаться в разных направлениях, перемещения выполняются в основном быстрыми короткими шагами, с максимальной стартовой скоростью [3]. Поэтому рассматривать технику перемещений спортсмена по песчаной площадке в пляжном волейболе необходимо именно с вышеизложенных позиций.

Наибольшую сложность представляют перемещения, обусловленные целевым заданием возврата в исходную или другую позицию к месту предстоящей встречи с мячом после его обработки. Это в основном защитные действия спортсмена, когда, обработав мяч, спортсмен должен как можно быстрее занять требуемую игровой ситуацией позицию - выход для выполнения нападающего удара, блокирования, выполнения защитных действий, приема мяча. Основным условием успешного перемещения является правильное распределение своих скоростных возможностей на отрезке от исходной стартовой позиции до мяча. В этом случае, спортсмен большую часть расстояния до мяча преодолевает на максимальной скорости, а на остальном промежутке снижает скорость до нуля и заранее готовится принять стартовую стойку для движения в обратном направлении.

Теоретический график движения спортсмена при таком перемещении может иметь вид (рис. 2):

Рассмотрим результаты решения модели перемещения. В качестве исходных данных были использованы характеристики движения спортсменов высокой квалификации. Моделирование движения спортсмена производилось по программе и методике, представленной в работе [5]. В программе были произведены изменения входных данных по результатам эксперимента и простым геометрическим расчетам мест расположения спортсмена на площадке и условной неподвижной точки слежения за его движением. В качестве такой точки выбрано место расположения цифровой видеокамеры. Расположение условной линии перемещения спортсмена соответствует реальной при выполнении тестов челночного бега 2х4 м и 2х8м.

Моделируем перемещения спортсмена при выполнении теста 2х4м. Внесем изменения в исходные данные программы Gorch-2.pas: расстояние между видеокамерой и линией движения спортсмена - dm=9м; промежутки времени - tu=0.24с; w1=2 - угловая скорость движения условной линии, соединяющей видеокамеру и ОЦТ спортсмена. Результаты расчетов записываются программой в файл под любым именем. Мы использовали условные обозначения в имени файла: D9T024W2, где жирным шрифтом выделены переменные D=dm, T=t, W=w1, а за ними - их численные значения 9, 0.24, 2 соответственно. Это облегчает чтение информации, когда по названию файла можно судить о содержащейся в нем информации. В полученных данных изменяем начальные параметры: S=-4.00; V=0.

Результаты. Идеальные (расчетные) характеристики движения спортсмена представлены в таблице 3 и рис. 3.

Таблица 3

Результаты расчетов модели перемещения спортсмена

Примечание. Знак "-" означает перемещение в противоположном направлении.

Полученные уравнения движения ОЦТ спортсмена имеют вид:

S=-2,8537+20,5802t-19,042t²+4,3152t³;
V=-0,8148+1,0899t-0,1715t²-0,0833t³;
A=0,2157-1,4160t+1,2953t²-0,2958t³;

S=f(t)

V=f(t)

A=f(t).

Аналогично можно получать и другие решения в зависимости от исходных данных спортсмена. Полученные графики движения ОЦТ спортсмена дают наглядное представление об идеальном распределении величин скорости, ускорения и пути за время выполнения перемещения и возврата в исходную позицию.

Реальный график перемещения высококвалифицированного спортсмена при выполнении теста 2х4м представлен в табл. 4 и на рис. 4.

Таблица 4.

Примечание. * - положение впереди стоящей ноги: упор в площадку с возможностью старта в обратном направлении. Дальнейшее движение в сторону мяча осуществляется за счет наклона туловища и вытягивания руки к мячу, а в противоположную сторону - за счет отталкивания ногой.

Уравнение движения: S = -0,4770 + 3,7460t - 1,0648t² - 0,0586t³.

Из графика видно, что ОЦМТ спортсмена в граничных положениях не пересекает линию старта и финиша. В момент первого касания мяча рукой ОЦМТ спортсмена находится на расстоянии 0,88м от мяча и в момент второго касания - соответственно на 0,54м. ОЦМТ спортсмена в момент касания к мячу имеет нулевую скорость, т.е. не перемещается.

Спортсмены более низкой квалификации выполняют перемещения за больший промежуток времени и в момент касания мяча рукой ОЦМТ все еще продолжает движение к мячу (рис. 5).

Прыжковые движения спортсмена по неустойчивым поверхностям площадок.

Как показывает практика, выполнение прыжков на песчаной площадке имеет свои особенности. Отталкивание от неустойчивой поверхности повышает вероятность неправильных последующих технических действий и требует более детального изучения.

Исследования прыжков на жесткой и мягкой опоре показали, что при приземлении на мягкую опору силы реакции распределены наиболее оптимально в соответствии с функциональными особенностями мышечно-связочного аппарата нижней конечности. Установлено, что время фазы опоры на мягкой поверхности возрастает в среднем на 59,6%; время фазы полета на мягкой опоре уменьшается в среднем на 64,3%; увеличивается время работы мышечных групп; усилие воздействия на мягкую опору по сравнению с жесткой уменьшается в среднем на 49,4% [2]. Использование высокоточных информационных технологий в условиях соревнований и тренировок создает новые возможности для оценки эффективности выполнения упражнений. С изменением интенсивности их выполнения проявляются тонкие, недоступные анализу обычным способом взаимосвязи состава двигательных действий во всех фазах прыжков [10].

В педагогическом эксперименте были проведены тесты на определение биомеханических характеристик прыжка при нападающем ударе и блокировании. С этой целью был использован метод видеосъемки. Спортсмены контрольной и экспериментальной группы выполняли оба теста. Также испытуемые выполняли тест на определение высоты прыжка с разбега.

Сравнительный анализ выполнения тестов 2-мя спортсменами показывает, что техника отталкивания волейболиста более низкой квалификации от песчаной площадки визуально похожа на технику отталкивания от жесткой опоры: постановка ног (стопорящий шаг), приземление на линию. В результате ОЦМТ волейболиста смещается вперед, что свидетельствует о неправильной технике отталкивания.

Моделирование прыжка с песчаной площадки предусматривает такое условие, как строго горизонтальное положение стоп на протяжении всей фазы взаимодействия с опорой. Невыполнение этого условия на практике приводит к тому, что после отталкивания ОЦТ спортсмена отклоняется от расчетного иногда на значительное расстояние. В дальнейшем спортсмену приходится корректировать свои действия, что значительно снижает эффективность выполнения технического приема.

Известно, что, несмотря на различия силовых и временных параметров взаимодействия с опорой, ее динамическая структура остается неизменной в различных видов спорта. Большинство исследователей едины во мнении, что в прыжковых упражнениях ведущим является отталкивание, а мощность его выполнения зависит от силы и быстроты сокращения мышц. 90% успеха (в прыжках в высоту) зависит от толчка [8]. Используя это положение, количественные характеристики прыжков на жесткой опоре будут иметь вид (рис. 6):

1. Время достижения максимальной величины воздействия на опору составляет в среднем 70% от времени всего отталкивания и равно 213,562 мс.

2. интервал 1 - длительность 141,238 - 215,083 мс.

3. скорость подъема о.ц.м.т. не более 0,4 - 0,6 м/с.

4. интервал О-G - длительность 546,674 - 731,012 мс;

5. интервал Т-Q - длительность 244,676 - 342, 881 мс;

6. максимальная сила воздействия на опору (высота зубца Q) - 3,541-2,887кг на 1 кг веса спортсмена.

7. интервал Q- G - длительность 95,595 - 173,133 мс (у волейболистов).

а)

б)

Учитывая тот факт, что время фазы опоры на мягкой поверхности возрастает в среднем на 59,6%; время фазы полета на мягкой опоре уменьшается в среднем на 64,3%; увеличивается время работы мышечных групп; усилие воздействия на мягкую опору по сравнению с жесткой уменьшается в среднем на 49,4% [2] можно определить их примерные величины (табл.5).

Таблица 5.

Характеристики взаимодействия спортсмена с жесткой и мягкой опорой [2, 8, 9]

Для получения модельных характеристик прыжка спортсмена используем программу расчета модельных характеристик движения волейболистов [5]. В программе изменяем входные данные. Уравнения движения ОЦМТ спортсмена имеют вид (рис. 7):

Скорость движения V = - 1,0081 + 4,3024t - 2,9882t² + 0,0069t³;

Ускорение движения A = 1,8483 - 29,658t + 57,34 t² - 26,805 t³.

Учитывая пиковый характер нагрузок, который выражен возрастанием величины скорости и ускорения за малый промежуток времени, имеет смысл провести эксперимент на модели и растянуть во времени процесс отталкивания спортсмена от опоры. Результаты представлены на рис. 8. Уравнения движения будут иметь следующий вид:

1. скорость движения ОЦМ от нуля до максимального значения

V_0max=-,0753 +19,0294t-591,01 t² +7772,90t³.

2) скорость движения ОЦМ от максимального значения до нуля

v_max0=8,0875-232,14t +2301,78t²-7742,5t³.

3) ускорение движения

A= -37,563 +3688,91t -83829t² +389403t³.

Рис. 8. Идеальные расчетные характеристики отталкивания волейболиста от опоры.

Динамические характеристики также влияют на качество и эффективность выполнения прыжков (табл. 6).

Таблица 6

Динамические характеристики спортсменов контрольной и экспериментальной группы

Примечание. У.Д. - удельное давление на опору в кг/см² определяется из расчета, что 46 размер обуви занимает площадь 220см² х 2 = 440см².

Глубина погружения стоп спортсмена в песок зависит от механических характеристик песка и удельного давления на опорную поверхность стоп. Его величина составляет по данным видеосъемки 5-10 см.

Для определения тесноты взаимосвязи размеров стопы и веса тела спортсмена на величину давление (удельного давления) на опору данные таблицы по п.п. 7-13 были рассчитаны с помощью программы SSPS. Результаты представлены в таблице. Результаты расчетов показывают, что коэффициент корреляции между весом тела спортсмена и удельным давлением составляет r=0,860, между весом тела спортсмена и размером ноги r=0,456, между весом тела спортсмена и силой давления на опору r=0,860 (табл. 7). Наиболее значимой является величина удельного давления спортсмена на опору.

Таблица 7

Результаты расчетов коэффициентов корреляции для характеристик испытуемых контрольной и экспериментальной группы (n=20)

** уровень значимости p<0.01.

* уровень значимости p<0.05.

Количественные показатели перемещений и прыжков в пляжном волейболе можно представить в виде уравнений движения ОЦМТ спортсмена. Это позволяет рассчитать идеальные биомеханические характеристики движения спортсмена. Тестирование спортсменов высокой квалификации позволило определить модельные характеристики движения. Установлено, что спортсмены более низкой квалификации при выполнении перемещений за мячом неравномерно распределяют свои усилия, что приводит к более длительной задержке в месте обработки мяча. Соответственно, это сказывается на эффективности технических действий в целом.

Установлено, что обязательным условием правильного выполнения прыжка является отталкивание от опоры (песчаной площадки). Положение стоп спортсмена в этом случае является строго горизонтальным, что предполагает равномерное распределение давления на площадку. При соблюдении такого условия спортсмен выполняет точный прыжок и занимает удобное положение для атаки. В случае несоблюдения условия равномерности распределения давления на опору, спортсмен после отталкивания оказывается в стороне от расчетного места обработки мяча, что в свою очередь снижает разнообразие технических действий и эффективность выполнения движения в целом.

Дальнейшие исследования предполагается провести в направлении изучения проблем использования полученных результатов в практике подготовки женских команд по пляжному волейболу.

Литература

1. Бальсевич В.К. Эволюционная биомеханика: теория и практические приложения /ТПФК, 1996. - №11. - С. 15-19.

2. Брянчина Е.Б. Прыжковые упражнения на мягкой опоре как одно из средств снижения ударной нагрузки на стопу и общего укрепления организма /TПФК, 1996. - №2. - С. 43-44.

3. Волейбол: учебник для высших учебных заведений физической культуры. Под редакцией Беляева А.В., Савина М.В., М.: Физкультура, образование, наука, 2000. - 368 с. (С.306)]

4. Голобородько В.М. Вибранi глави проективноi ергономiки. Антропоморфний фактор: навчальний посiбник. - К.: IЗМН, 1999. - 200 с.]

5. Ермаков С.С. Компьютерные программы в спортивных играх. - Харьков: ХХПИ, 1996. - 140 с.]

6. Медведев А.С., Денискин В.Н., Каневский В.Б., Скотников В.Ф., Смирнов В.Е. Результаты приоритетных научных исследований, проведенных сотрудниками кафедры тяжелой атлетики РГАФК за 90-е годы / TПФК, 1998/ - №5. - С. 41-43.

7. Селуянов В.Н., Шестаков М.П. Физиология активности Н.А. Бернштейна как основа теории технической подготовки в спорте / TПФК, 1996. - №11. - С. 58-62.

8. Стеблецов Е.А. Аналитическая унификация динамической структуры взаимодействия с опорой при выполнении отталкивания неударного характера //ТПФК, 2000. - №3. - С. 42-45.

9. Шубин М.С. Вариативность кинематической структуры последних шагов разбега и отталкивания квалифицированных прыгунов в высоту в условиях соревнований // TПФК, 1999. - №3. - С. 33-37.

10. Шульгатый Л.П., Шпитальный В.Б., Фомиченко Н.Г. Повышение эффективности движений в прыжках в длину на основе использования современных информационных технологий // TПФК, 1999. - №3. - С. 40-42.

.Поступила в редакцию 21.07.2003г.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!