Адрес e-mail:

Направления исследований в НУЛ

НУЛ располагает оборудованием для проведения исследований функциональных особенностей спортсменов и их телосложения. С помощью этого оборудования можно экспериментально проверять корректность теоретических положений, которые могут быть представлены как в виде умозрительных моделей, так и математических. С учетом возможностей аппаратурного парка и квалификации сотрудников можно проводить научную работу по следующим основным научным направлениям:

На 2010–2013 гг. в НУЛ КФВиС запланирована НИР на тему «Исследование влияния температуры на работоспособность спортсменов». Исследование предполагает построение математической модели дыхательного фосфорилирования в митохондриях для изучения действия температуры на процессы потребления кислорода, терморегуляцию и эффективность мышечной деятельности.


Дипломная работа (бакалавр)

В 2010 году студент Физтеха написал первую дипломную работу на базе нашей лаборатории.

Студент: Буров Александр Борисович (ФОПФ, Кафедра системной интеграции и менеджмента)

Тема диплома: Влияние управляющих моментов в суставах человека
как главного фактора реализации целевого программного движения

Научный руководитель: к. б. н., профессор Селуянов Виктор Николаевич

Тезисы дипломной работы

Актуальность

Одним из главных показателей качества физического развития человека является вопрос о качестве его двигательной активности. Методики и программы, которые помогают освоить эффективную технику выполнения движений, развить необходимые двигательные качества, являются основным источником познания и совершенствования физических возможностей человеческого тела.

В данной работе излагаются основы биомеханики физических движений — дисциплины, позволяющей понять структуру любого двигательного действия. Для биомеханического анализа приведены результаты оригинальных исследований конструктивных возможностей управляющих движений при контакте с твердой опорой, а также описание результатов управляющих движений каждого типа для различных ситуаций, имеющих место при движениях человека, указаны правила сочетания однонаправленных и разнонаправленных суставных движений, взаимодействия управляющих движений и внешних сил.

Совершенствование техники программного управляющего движения (в данном случае — вертикального прыжка) за счет исследования управляющих моментов, подбора оптимальных значений углов в суставах, и распределения сил в сегментах тела, ведет к возможности получения качественно новых результатов в спорте без использования каких-либо внешних стимулирующих факторов.

Цель

Целью работы является вычисление управляющих моментов в суставах человека, исследование зависимости двигательной активности при вариации значений кинетических и антропометрических параметров, а также изучение главных управляющих движений нижнего пояса конечностей человека для выяснения того, какие суставы вносят наибольший вклад в реализацию заданного программно-целевого движения.

Научная новизна

С несколько нетрадиционной точки зрения изложены биомеханические основы двигательных качеств. Также, главенствующее место отводится их связи с управляющими движениями в суставах, что объясняет причинно-следственные зависимости возможностей проявления двигательных качеств.

Практическое применение

Двигательные качества человека представлены через возможности управляющих движений, что заметно упрощает понимание наиболее эффективных путей их развития и совершенствования. Кроме того, результаты данной работы могут лечь в основу решения более сложной трехмерной биомеханической задачи.

Вывод значений управляющих моментов рассматриваемых суставов, основные результаты

При имеющейся полноте всех кинетических параметров и антропометрических данных предоставляется возможность получить значения управляющих моментов, которые помещены в Таблицу 1. Подробные аналитические расчеты находятся в Приложении.

Таблица 1
Значения управляющих моментов плюснефалангового (foot), голеностопного (ankle), коленного (knee) и тазобедренного (hip) суставов.

группавозрастН×мН×мН×мН×м
114288,37381,45461,68311,87
14275,61402,51479,44318,54
15306,44409,19455,35334,98
16313,29416,80463,16326,08
ср. знач.295,95402,48464,90322,86
217328,72419,73471,49327,10
18344,58441,24469,17340,85
18312,69415,53476,64335,76
18361,82442,47480,06362,49
ср. знач.336,95429,74474,34341,55
321352,18428,14503,81376,70
21387,88439,91499,05373,24
21374,31427,11515,16382,52
21382,99472,41501,51389,19
ср. знач.374,43441,89504,88380,41

По завершении вычислений управляющих моментов в суставах можно сделать несколько статистических выводов о том, что:

1. Возрастной показатель исследовавшихся групп молодых людей является значимым фактором, влияющим на итоговый результат. Значения управляющих моментов более возрастных групп превосходят аналогичные показатели своих молодых товарищей, что указывает на прямую зависимость данных величин как от кинетических, так и от антропометрических данных.

2. Максимальные значения управляющих моментов наблюдаются в коленном суставе, что характеризует его наибольших вклад в реализацию рассматриваемого программного управляющего движения — вертикального прыжка.

3. Величина перемещения ОЦМ, его скорость, будут зависеть от значений управляющих моментов, которые, в свою очередь, зависят от суставного угла, угловой скорости и ускорения. Абсолютное значение скорости ОЦМ для различных суставов даже при одинаковой угловой скорости различно, и наибольшие величины указанной скорости могут быть достигнуты при управляющих движениях, выполняемых в большей степени в коленном суставе опорной ноги (ног).

Заключение

Если научиться фиксировать суставы, которые образуют «каркас» двигательного действия, выявить и освоить главные управляющие движения в суставах, приводящие к необходимым перемещениям тела человека в пространстве, можно обеспечить надежное обучение даже без демонстрации образцовых исполнений. Для эффективного обучения любому двигательному действию необходимо соблюдать последовательность освоения всех составляющих успешной (ведущей к поставленной цели) реализации программного управляющего движения. В первую очередь должны осваиваться элементы динамической осанки (ЭДО), затем главные управляющие движения, что на следующем этапе должно привести к их соединению и рассмотрению как единого целого, из которого на заключительном этапе будет выполняться совершенствование исполнения двигательного действия.

D1
Рис. 1. Последовательность освоения двигательного действия.

Для построения эффективного обучения спортивным движениям, а также в процессе их совершенствования необходимо знать, какие из суставных движений являются главными при достижении цели двигательного действия, какие изменения в характере их выполнения способствуют улучшению его эффективности и как управляющие движения в суставах взаимодействуют между собой.

В процессе решения поставленной задачи были найдены и вычислены главные физические характеристики управляющих движений с суставах, обоснована их важность и необходимость. Задача решалась путем сбора кинетических и антропометрических данных, на основе которых были получены результаты. Научный интерес данной задачи заключается также в возможности ее обратного решения, целью которого будет являться получение оптимальных значений кинетических данных (угловых скоростей, ускорений) при имеющихся значениях таких физических характеристик, как управляющие силы и моменты.

Дальнейшее изучение более сложной трехмерной биомеханической задачи с условиями, максимально приближенными к настоящим, в будущем может быть проведено с помощью использования физического и математического моделирования, перспективой которого может стать разработка прикладных программ движения человека, представленного сложной многозвенной системой. В результате такого моделирования можно достаточно легко исследовать влияние различных управляющих движений в суставах, выяснять, какие из них являются главными и имеют решающее значение в достижении цели двигательного действия, определять причины и следствия двигательных ошибок.

В недалеком будущем такие программы анализа и синтеза двигательных действий, по-видимому, станут неотъемлемым атрибутом учебно-тренировочного процесса спортсменов различного уровня мастерства, людей с ограниченными возможностями, или инвалидов.


Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li soc-yt
Яндекс.Метрика