Текст книги "Гимнастика. Секреты эффективного движения. Биомеханика. Структура. Техника"

Глава 6. БЕЗОПОРНЫЕ ДВИЖЕНИЯ

6.1.1. Безопорные перемещения

Безопорные перемещения или переместительные движения тела спортсмена в безопорных положениях – элемент множества упражнений, включая, например, безопорную фазу бега. Рассмотрим вначале ряд кинематических закономерностей таких движений, тривиальных с точки зрения общей кинематики, но не всегда очевидных в спортивной работе.

Начальная скорость полета обусловливается динамикой предшествующих действий – отталкиванием, разбегом, спадом под действием тяготения, вращением на опоре, часто – комбинацией таких действий.

На рис. 6.1 показаны моменты перехода в безопорное положение при отталкивании от мостика и после броска из виса на перекладине. В обоих случаях начальная скорость вылета является геометрической суммой скоростей, полученных при разгоне и при финальном выталкивании.

Рис. 6.1. Начальная скорость полета.

Вектор скорости V, с которой прыгун покидает опору (а), представляет собой геометрическую сумму скоростей разбега в момент наскока (V₁) и выталкивания вверх (V₂). Чтобы при той же технике нарастить или вообще изменить величину скорости V, не меняя угла вылета, прыгуну потребуется пропорционально изменить обе ее составляющие. Нарушение этого баланса приводит к трансформации показателя не только быстроты, но и направления исходного движения – угла вылета. Это, в свою очередь, меняет форму траектории и другие важные ее характеристики, включая высоту, дальность и время полета.

Аналогичная картина (б) возникает при сложении скоростей, полученных после вращения на опоре. Выполняя соскок с оборота на перекладине, гимнаст может в момент перехода в полет сильнее выталкиваться (V₁), мощнее «разгонять» оборот (V₂) или вместо отталкивания притягиваться к опоре (V₃), каждый раз получая разные равнодействующие V и, соответственно, весьма различные движения, требующие формирования разных двигательных навыков.

Скорость тела в полете все время меняется по величине и по направлению. Из рис. 6.2 можно видеть, что в начале движения с подлетом над опорой (в любых спортивных прыжках, гимнастических соскоках и пр.) вектор начальной скорости V₀ направлен под углом к горизонту и максимален по величине.

Рис. 6.2. Безопорное движение. Траектория, скорость движения, время в полете.

По мере подъема тела вертикальная составляющая скорости под действием силы тяготения падает, и к высшей точке движения минимальна по модулю и направлена горизонтально (V_гор.). В дальнейшем, при падении тела, вектор скорости ОЦТ поворачивается вниз и все больше нарастает по величине вплоть до момента приземления (V_пад.).

В безопорных положениях все изменения скорости ОЦТ связаны с вертикальной составляющей этой скорости, которая непрерывно меняется под действием силы тяготения с ускорением свободного падения. В то же время горизонтальная составляющая скорости переместительного движения ОЦТ в полете постоянна, а пройденный при этом путь изменяется пропорционально времени безопорного движения.

Это, в частности, означает, что даже в момент наиболее медленного движения в высшей точке траектории (рис. 6.2, V_гор.) тело спортсмена продолжает смещаться по горизонтали с неизменной скоростью. Поэтому наивны представления некоторых спортсменов и, особенно, например, артистов балета, убежденных, что при «хорошем» прыжке исполнитель может «зависать» и даже «останавливаться» в полете (что было бы нарушением целого ряда законов природы, в частности, первого закона Ньютона – закона инерции). Следует знать, что «зависание» – это лишь субъективное впечатление; за остановку здесь принимается замедление общего перемещения в апогее полета, а главное – фиксация в этой фазе движения демонстрационной позы прыжка.

Траектория ОЦТ. Траектория тела спортсмена в полете определяется перемещением его ОЦТ, всегда двигающимся по параболической кривой. По такой же траектории в поле тяготения движется любой брошенный предмет, включая спортивные снаряды. Все без исключения параметры такой баллистической траектории однозначно определяются начальной скоростью V₀ (рис. 6.2). Поэтому любые попытки изменить в процессе обучения характер перемещения тела в полете должны адресоваться только к действиям опорной части упражнения. И, напротив, любые ухищрения, связанные с действиями непосредственно в полете, и какие бы то ни было поиски «эффективной техники», которые будто бы могут внести коррекцию в траекторию ОЦМ тела спортсмена («взлететь выше», «улететь подальше») относятся к области фантастики и не могут иметь успеха в принципе.

Отметим еще одно характерное свойство параболической траектории: она имеет плоский характер. Это означает, что спортсмен, получивший начальный импульс при отталкивании, в полете может перемещаться только строго в одном горизонтальном направлении и никак иначе.

Максимальная высота безопорного движения определяется вертикальной составляющей начальной скорости V_верт. (рис. 6.2). При прочих равных условиях она тем больше, чем ближе угол вылета α к 90°.

На рис. 6.3 – номограмма, отражающая принципиальную взаимосвязь между высотой и дальностью полета тела гимнаста (по ОЦТ) с учетом начальной скорости движения (на примере полетных движений на перекладине).

С точки зрения обучения движениям важно, в частности, что изменения угла вылета в пределах порядка 75—105°(зона, выделенная на рисунке штриховкой) незначительно влияют на высоту подлета и предоставляют спортсмену относительную свободу действий. А при исполнении перелетов через опору (когда положение возвращения на снаряд регламентировано) всякое изменение величины начальной скорости требует соответствующего изменения и угла вылета или наоборот, что принципиально важно при освоении и совершенствовании движений.

Рис. 6.3. Номограмма, показывающая взаимосвязь величины и направления начальной скорости и высоты полета (по ОЦТ).

Форма траектории меняется в широких пределах в зависимости от модуля и направления начальной скорости движения. При этом изменения того и другого типов дают параболические траектории, существенно различающиеся с точки зрения освоения и исполнения движения (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Разнообразные параболические траектории ОЦТ тела гимнаста при соскоках и перелетах.

На рис. 6.5 показаны параболические траектории, имеющие разную форму в зависимости от изменений величины и направления вектора начальной скорости полета.

Рис. 6.5. Две группы траекторий с различными признаками навыка.

Их можно разделить на две группы, одна из которых образована скоростью, меняющейся только по величине (а), а другая – по направлению вектора (б).

Видно, что в первом случае возникают кривые, подобные по форме, но разные по размерам, как если бы это были фотоотпечатки, сделанные с одного негатива, но с разным увеличением. Такая картина очень характерна для разных исполнений одного и того же движения (на основе одного и того же навыка), но с разной мощностью, например – в разминке и в зачетной попытке.

Вторая группа траекторий (б) – движения, выполненные с одной и той же по величине начальной скоростью, но при разных углах вылета. Такие движения требуют в обучении формирования различных навыков или радикальной переделки ранее освоенного ДД.

Время полета при прочих равных условиях также полностью определяется начальной скоростью движения, конкретно – ее вертикальной составляющей, от которой, в свою очередь, зависит максимальная высота подлета тела спортсмена. В сумме – это время, необходимое для подъема ОЦТ тела к точке апогея плюс время падения из данной точки до остановки в момент приземления или возвращения на снаряд. При движениях, выполняемых на одном горизонтальном уровне, эти компоненты времени полета одинаковы, а, например, при исполнении соскоков с гимнастических снарядов различны настолько, насколько положение тела в начале и в конце движения различается по высоте.

Время полета – характеристика, весьма существенная для спортсмена во многих отношениях. Она прямо говорит о мощности движения и связана с качеством, классом исполнения упражнения, ресурсами управления движением, его надежностью, доступными усложнениями, и наконец – с измеримым спортивным результатом. Анализируя при обучении возможности спортсмена, связанные с этим показателем, нужно учитывать ряд факторов, чтобы не совершить ошибок, встречающихся в практике спортивной работы.

Так, весьма характерно заблуждение, согласно которому длительность полета зависит не только от вертикальных параметров траектории, но и от ее протяженности. Действительно, на первый взгляд кажется вполне естественным, что, если тело спортсмена летит дальше, то, соответственно, и дольше. Но это не совсем так.

На рис. 6.6 можно видеть три траектории, полученные при разных углах вылета и различающиеся дальностью полета.

Рис. 6.6. К парадоксу времени полета.

«Здравый смысл» подсказывает, что время безопорного движения должно быть наибольшим при самой растянутой по горизонтали траектории (в), а самым маленьким – в случае (а). На самом же деле время полета во всех трех случаях одинаковое, так как высота подъема здесь везде одна и та же. Различна лишь горизонтальная составляющая начальной скорости, поэтому за одно и то же время тело успевает пролететь от точки отталкивания до места окончания движения разное расстояние.

Связанные с этим заблуждения объясняются тем, что, как правило, нарастание дальности полета обусловливается (при неизменной технике) увеличением именно высоты, а, значит, и времени безопорного движения (г). Иначе говоря, чем дольше полет, тем он и дальше, но не наоборот.

Эта взаимосвязь, кажущаяся игрой слов, на самом деле имеет принципиальный кинематический смысл и ее верное понимание помогает более правильно осмыслить направленность обучения полетным движениям.

Как уже отмечалось, скорость движения тела по параболе пофазно меняется. Поэтому время, необходимое для реализации программы движения, в полете «расходуется» неравномерно. Наиболее подходящая для этого фаза располагается в верхней зоне движения.

На рис. 6.2 была показана модельная траектория движения типа соскока или прыжка с опоры, приподнятой над местом приземления. По ординате этого рисунка-графика – высотные показатели движения (h), по абсциссе – не только смещение тела (l), но и время полета (t), поскольку оно изменяется пропорционально неизменной горизонтальной составляющей движения.

Можно видеть, что до 70—80% всего времени полета здесь уходит на движение над исходным уровнем опоры, и лишь оставшаяся часть падает на окончание траектории.

Для обучения это чрезвычайно важно понимать, так как все важнейшие действия спортсмена, обусловливающие «фигуру полета» и основной спортивный смысл упражнения, должны выполняться именно на взлете, а не откладываться на фазу ускоренного падения. На это должна быть направлена вся стратегия освоения и совершенствования движений такого типа, включая не только обучение, но и узко локализованную физическую подготовку.

На рис. 6.2 показано также, что прирост времени полета в результате преднамеренного понижения уровня приземления после соскока очень незначителен и обычно измеряется сотыми долями секунды. По этой причине методические «хитрости», связанные в обучении с умышленным увеличением высоты снаряда или понижением уровня приземления (например – в яме с поролоном), остаются малодейственными. Гораздо эффективнее хотя бы небольшое, но активное, за счет мощности действий, увеличение высоты подлета (см. пунктирную траекторию).

6.1.2. Безопорные вращения

Безопорные вращения наиболее яркая характеристика технико-эстетических видов спорта. В процессе обучения упражнениям, связанным с вращением в полете, особенно важно верное понимание их основных физических закономерностей, так как механика безопорных вращений особенно сложна. В практической работе это очень часто провоцирует ошибочные действия и решения как со стороны спортсмена, так и со стороны тренера.

Оси и плоскости вращения – одна из основных характеристик этой формы движения. Различия в этом признаке могут – при совершенно одинаковом физическом механизме – давать абсолютно разные координационные построения и требовать в обучении соответственно различных навыков.

Оси безопорного вращательного движения различаются по двум решающим признакам, важным для понимания техники движения и подходов к обучению. Это ориентация осей в системе координат, связанных с телом спортсмена и с внешними неподвижными ориентирами.

Наиболее традиционно выделение трех «анатомических» осей (рис. 6.7) – фронтальной X, сагиттальной Y и вертикальной Z (или продольной).

Рис. 6.7. Оси и плоскости безопорного вращения.

Каждой из них соответствует вращение тела и его звеньев в «своей» плоскости, соответственно – сагиттальной (переднезадней), фронтальной (или лицевой) и, так называемой, трансверсальной (перпендикулярной продольной оси тела). Каждая из названных осей может быть, в свою очередь, по-разному (вместе с телом) ориентирована относительно внешней системы координат, т.е., может быть вертикальной, горизонтальной или наклонной к горизонту.

Все оси безопорного вращения, показанные на рис. 6.7, являются свободными центральными осями, т.е. проходят через ОЦТ тела спортсмена и перемещаются вместе с ним в пространстве, какую бы форму выполняемое движение ни имело.

Это обстоятельство имеет принципиальное значение, так как в спортивной практике иногда звучит мнение, согласно которому спортсмен будто бы может в полете изменять ось вращения, смещая ее относительно ОЦМ. Однако, это всего лишь заблуждение, основанное на определенных визуальных эффектах, иногда сопровождающих исполнение спортивных движений. На самом деле, с динамической точки зрения, вращение любого свободного тела происходит исключительно вокруг центральных осей и никак иначе. Нарушение этого свойства попросту означало бы невыполнение фундаментальных физических законов, то есть – «чудо».

Аксиальная типология вращения. Как уже было отмечено, различия в осях вращения кардинальным образом предопределяют технику соответствующих спортивных упражнений, а, следовательно, и конкретную методику их освоения, подбор учебных упражнений, приемы коррекции двигательных действий.

Сопоставим несколько акробатических упражнений, выполняемых с вращением тела спортсмена в полете (рис. 6.8). Это движения, выполняемые на основе одного и того же принципиального механизма отталкивания и идентичных приемов управления скоростью вращения тела в полете, но с вращением тела акробата вокруг различных центральных осей в одном из двух возможных направлений (вперед-назад, влево-вправо).

Рис. 6.8. Три основных центральных оси вращения.

На рис. 6.8, а – наиболее расхожий случай, когда возникает вращение вокруг горизонтальной фронтальной оси тела. Такое вращение достигается, чаще всего, симметричными или биомеханически равноценными и толчково-маховыми движениями в переднезадней плоскости, что и является в этом случае основным предметом обучения.

На фиг. б вертикальный прыжок вверх, в котором спортсмен имеет в полете вращение вокруг вертикальной продольной оси. Координационно (в том числе, в обучении) создание такого вращения не имеет ничего общего с описанным выше вращением в сальто. Независимо от технического способа исполнения такого «поворота», спортсмен использует здесь асимметричные «пусковые» движения руками и телом.

На фиг. в – акробатическое сальто боком. Оно связано, в свою очередь, с вращением тела вокруг переднезадней горизонтальной оси и требует совершенно своеобразной асимметричной техники, при которой отталкивание осуществляется за счет опоры ногой, одноименной вращению, и, соответственно, маха разноименной ему ногой при сопутствующих движениях туловища и рук во фронтальной плоскости.

Если же делать аналогичное безопорное вращение вокруг переднезадней, но в вертикальной оси (т.н. «бедуинское сальто», выглядящее как вращение над полом, лицом вниз), то техника вновь резко меняется. Здесь на первый план выходит маховая работа туловищем и ногами в горизонтальной плоскости.

Еще причудливее структура и техника таких вращений как, например, безопорный переворот на 360°, выполняемый акробатами, фигуристами, артистами цирка вокруг продольной горизонтальной оси, в котором особенно важна маховая работа руками и свободной ногой.

Наконец, отметим, что техника, а с нею и весь требующийся навык полностью перестраиваются вместе с изменением направления вращения. Если ось вращения является для тела спортсмена осью симметрии (продольная, переднезадняя), то техника исполнения упражнения в направлениях влево-вправо идентична в описании, но, тем не менее, в каждом случае требует отдельного обучения, практически не дающего эффективного положительного переноса.

Впрочем, в гимнастике, акробатике и аналогичных видах спорта изредка используется прием обучения, предполагающий умышленный переход от одного направления вращения тела (как правило, в движениях с поворотами, допускающими их латеральную перестройку) к другому, противоположному.

Это, как правило, вынужденная мера, вызванная необходимостью преодоления ранее приобретенного дефектного навыка, образовавшегося при освоении и (или) эксплуатации первичного движения. При этом буквального переноса навыка все равно не происходит, а можно рассчитывать лишь на использование ранее приобретенных представлений, связанных не столько с двигательной координацией, сколько с осознанием техники движения, возможных причин ошибок и т. п.

Если же вращение выполняется вокруг фронтальной оси, то функциональная асимметрия тела требует еще бóльших изменений. Достаточно сравнить, например, технику «отхода» на акробатическое сальто назад и вперед.

Мгновенная ось вращения – именно то явление, которое порой побуждает спортсменов и тренеров думать, будто оси вращения могут в полете перемещаться относительно ОЦМ тела в зависимости от техники, а значит, и воли исполнителя.

На самом деле иллюзия смещения оси вращения в полете обязана своим происхождением специфическому сложению линейных скоростей, полученных отдельными точками тела, с одной стороны, благодаря перемещению ОЦМ по его параболической траектории, а с другой – за счет вращения тела вокруг оси, проходящей через ОЦМ. На рис. 6.9 показано как это может происходить.

Рис. 6.9. Возникновение «мгновенной оси вращения».

Представим себе, что гимнаст выполняет сальто с прямым телом и оно, таким образом, вращается вокруг собственной центральной оси. Благодаря этому звенья тела, располагающиеся по разные стороны от ОЦМ, в каждый данный момент времени имеют окружные линейные скорости, направленные противоположно друг другу. Одновременно с этим все тело получает также переменную линейную скорость, которую в данный момент имеет ОЦМ, движущийся по параболе. Видимая картина перемещения каждого звена тела гимнаста (или его избранной точки) в конечном итоге определяется геометрической суммой названных скоростей.

В примере с сальто выпрямившись обычно наиболее показателен момент движения в высшей фазе полета, когда точки тела в зоне плечевых суставов, в результате описанного сложения скоростей, на какое-то время практически останавливаются (скорость движения плеч вправо за счет вращения равна скорости смещения ОЦМ влево), а противоположные звенья (здесь – стопы), напротив, удваивают скорость перемещения. В результате движение спортсмена выглядит в этой фазе как вращение всего тела вокруг неподвижных плечевых суставов или головы.

Мгновенная ось вращения, как показывает само ее название, постоянно изменяет свое местоположение в пространстве, образуясь и двигаясь, в том числе, за пределами тела спортсмена. В этом случае связанный с нею зрительный эффект исчезает, поскольку точки с нулевой скоростью, возникающие в системе движущегося тела спортсмена, перестают на него проецироваться. Так бывает, в частности, в фазах ускоренного перемещения ОЦМ тела, например, в начале вылета или перед приземлением2424
  Яркий пример пространственного перемещения мгновенной оси вращения – при спаде из стоек на руках в вис на кольцах (см.)


[Закрыть].

Таким образом, обучая полетным упражнениям, следует помнить, что мгновенная ось вращения – это мнимая «ось», которая представляет собой всего лишь кинематический эффект, являющийся характеристикой распределения скоростей движения тела спортсмена2525
  В аналитической механике определение мгновенной оси вращения тела рассматривается также как способ приведения сложного пространственного движения (перемещение плюс вращение) к задаче «чистого» вращения.


[Закрыть], но никак не свидетельством произвольного «переноса» действительной оси вращения.

Отметим также, что визуальный эффект появления мгновенной оси вращения вовсе не является характеристикой качества исполнения упражнения. Например, несовершенное сальто прогнувшись (типа, т.н. «темповое»), как правило, сопровождается появлением мгновенной оси с видимым эффектом «вращения вокруг плеч». Тогда как при исполнении высококлассного двойного сальто прогнувшись или любых прыжков на батуте (без ухода от центра сетки) ничего подобного никогда не наблюдается.

Скорость вращения – чрезвычайно важный фактор освоения и исполнения упражнений.

Угловая скорость тела спортсмена в полете становится все более существенным фактором обучения и исполнения упражнений, начиная со значений порядка 4—6 рад/с. В акробатических двойных сальто, выполняемых с вращением вокруг фронтальной оси, она имеет величину около 10—11 рад/с, в тройных – доходит до значений 16 рад/сек.

Еще выше могут быть значения угловой скорости, необходимой для выполнения наиболее сложных (например, четверных) прыжковых оборотов с вращением вокруг продольной оси в фигурном катании. В этих условиях действия спортсмена по временным реакциям, ориентировке в пространстве, управлению движением тем сложнее, чем выше скорость вращения тела.

Обучение таким упражнениям невозможно без углубленной вращательной подготовки, позволяющей спортсмену достичь необходимых в данном случае функциональных возможностей.

Сложение угловых скоростей, которыми обладают тело спортсмена и его звенья в полете, обусловливает характерные кинематические признаки движения, которые необходимо верно отслеживать и истолковывать в обучении.

Основные визуальные эффекты, наблюдаемые во время безопорных вращений, связаны с особенностями геометрической суммы угловых скоростей, получаемых звеньями тела спортсмена за счет базовой скорости вращения, полученной от опоры одновременно всем телом, и скорости звеньев, являющейся следствием изменения позы (суставных углов) в полете с вращением звеньев в той же плоскости, что и все тело.

На рис. 6.10 показано, что в результате сложения скоростей, получаемых звеньями тела при движениях по программам ориентации и позы, видимый эффект действий спортсмена в целом может быть совершенно различным несмотря на то, что в полете спортсмен стремится делать «одно и то же».

Рис. 6.10. Сложение вращений.

Так, при чисто поступательном отходе от опоры (а) сгибание в тазобедренных суставах даст встречное движение звеньев с угловыми скоростями, обратно пропорциональными моментам инерции этих звеньев относительно оси кинематической пары. При этом туловище непременно будет «наклоняться» вперед к ногам, а ноги – навстречу туловищу, желает этого исполнитель или нет.

В данном случае скорости, полученные звеньями по причине сгибания, представлены «в чистом виде», так как вращение всей системы равно нулю. Если такое же сгибание будет выполняться на фоне вращения всем телом, полученного от опоры, картина движения выстраивается иначе. При исходном вращении назад ноги получают «двойную порцию» угловой скорости этого направления, тогда как туловище склонно вообще остановиться. Такое движение может выглядеть как прыжок вверх в положение «угла» с вертикально расположенным туловищем, то есть как движение «ногами к плечам» (б).

И, напротив, точно такое же сгибание на фоне начальной «подкрутки» вперед (в) приведет прыгуна в положение с сильным «наклоном» туловища вперед при относительно неподвижных ногах с движением «плечами к ногам».

В процессе обучения важно помнить, что внешняя картина вращательного движения в полете – всегда следствие суммы действий спортсмена, начинающихся от опоры и продолженных в безопорном положении.

Грубо, ошибочно, неграмотно и практически вредно суждение, согласно которому спортсмен должен, будто бы, при прочих равных условиях, «научиться выбирать» именно в полете характер вращения звеньев («плечами к ногам», «ногами к плечам» и пр.). На самом деле возможности таких движений полностью предопределяются к моменту перехода в полет. Если же действия в полете неудовлетворительны, то причину ошибки следует искать не столько в них, сколько в энергообеспечивающих действиях, выполняемых в предшествующем опорном положении.

Например, желая выполнить движение углом, как в случае на рис. 6.10, (б), было бы бессмысленно пытаться делать его на основе простого вертикального прыжка вверх, так как неизбежно получится движение, показанное на фиг. а. Чтобы этого не произошло, необходимо еще на опоре обеспечить некоторую заблаговременную «подкрутку» всем телом назад (хотя к моменту приземления после такого прыжка некоторый «завал» назад неизбежен).