Все силы, которые приложены к телу человека, делят на внешние и внутренние относительного него. Внешние силы вызваны действием внешних для человека тел( опора, снаряды, другие люди и т.п.).
Только при их наличии возможно изменение траектории и скорости ЦМ; без них движение ЦМ не изменяется.
Внутренние силы возникают при взаимодействии частей тела человека друг с другом. Сами по себе они не могут изменить движения ЦМ, не могут привести все части системы в одинаковые движения. Но только внутренними силами тяги мышц человек управляет непосредственно, вызывая движения звеньев в суставах.
контактные
Силы инерции внешних тел
Внешние силы изменяют движения человека,вызывают ускорения- тогда- то и возникают силы инерции.
Сила инерции внешнего тела( реальная)- это мера действия на тело человека со стороны внешнего тела, ускоряемого человеком; она равна массе ускоряемого тела, умноженной на его ускорение.
Сила инерции приложена в месте контакта с ускоряемым телом, в рабочей точке человека.
Ускорение может быть положительным; человек увеличивает скорость, например, ядра, толкая его от себя. Тогда сила инерции ядра воспринимается как сопротивление. Ускорение может быть отрицательным; человек уменьшает скорость, например, набивного мяча, когда ловит его движением «на себя».
Во вращательном движении может проявляться сила инерции тангенциальная. Эта сила направлена по касательной противоположно ускоряющей силе.
Сейчас рассматривалась реальная сила инерции внешних тел, когда использовалась инерциальная система отсчёта. В этих случаях сила инерции ускоряемого тела была вызвана ускоряющим телом.
Иногда используют неинерциальную систему отсчёта, в которой законы Ньютона не применимы. Она имеет такую же величину (масса умноженная на ускорение) и направлена так же (в сторону, противоположную ускорению неинерциальной системы), как реальная сила инерции. Но точкой приложения «фиктивной» силы инерции считается центр инерции самого ускоряемого тела.
Применяемые в физических упражнениях отягощения действуют не только своим весом, но и реальной силой инерции, если отягощению придаётся ускорение.
Сила — ы по Физической культуре — ы — Каталог ...
... мышцы должны производить силу, достаточную чтобы двигать кости, к которым они прикреплены. Сила и основы методики ее воспитания. Сила — это способность человека преодолевать внешнее сопротивление ... и относительную силу. Абсолютная сила — это максимальная сила, проявляемая человеком в каком-либо движении, независимо от массы его тела. Относительная сила — это сила, проявляемая человеком в пересчете ...
Силы упругой деформации
Силы, действующие на тело, не только создают его ускорение, но и меняют его форму — создают деформацию.
Сила упругой деформации — это мера действия деформированного тела на другие тела, вызывающие эту деформацию. Упругие силы зависят от свойств деформированного тела, а также вида и величины деформации.
Очень важен процесс восстановления формы деформированного тела. Так, при прыжках в воду используют упругий трамплин, который, распрямляясь, сообщает телу спортсмена дополнительную скорость, и он прыгает выше (сила упругости деформированного трамплина совершает множительную работу).
Искусственные покрытия спортивных сооружений обладают определенной жесткостью, что позволяет использовать силы упругой деформации при амортизации и отталкивании.
Силы реакции опоры
Любое действие веса тела человека на опору встречает противодействие, которое принято называть опорной реакцией (или реакцией опоры).
Опорноя реакция — это мера противодействия опоры действию на нее тела, находящегося с ней в контакте (в покое или движении).
Она равна силе действия тела на опору, направлена в противоположную сторону и приложена к этому телу.
Находясь на горизонтальной опоре, человек испытывает противодействие своему весу, а опорная реакция (нормальная или идеальная), как и вес тела, направлена перпендикулярно к опоре. В том случае, когда поверхность не плоская, опорная реакция перпендикулярна к плоскости, касательной к точке опоры.
Если вес статический, то реакция опоры называется статической, она по величине равна статическому весу. Когда спортсмен на опоре движется с ускорением, направленным вверх, то к статическому весу добавляется сила инерции и возникает динамическая реакция опоры. Реакция опоры представляет собой пассивную (реактивную) силу, она не может сама по себе вызвать положительные ускорения, но без нее человек не может активно перемещаться. Если отталкиваться от горизонтальной опоры не прямо вверх, то и сила давления на опору будет приложена не под прямым углом к ее поверхности. Тогда реакция опоры также не будет перпендикулярна к поверхности, ее можно разложить на нормальную и касательную составляющие. Когда соприкасающиеся поверхности ровные, без выступов, шипов и т. п. (асфальт, подошва кроссовка), то касательная составляющая реакции опоры и есть силой трения.
Как правило, касательная реакция обусловлена не только трением (например, между лыжей и снегом), но и другими взаимодействиями (например, шипы беговых туфель, вонзившиеся в дорожку).
Равнодействующая нормальной и касательной составляющих называется общей реакцией опоры. Она только при свободном неподвижном положении над опорой (или под опорой) проходит через общий центр масс человека. Во время же движений, отталкивания или амортизации она обычно не проходит через общий центр масс, образуя относительно него момент.
Силы действия среды
Сопротивление жидкой и газообразной среды зависит от многих факторов. Одним из них является природа жидкости или газа. Все спортивные упражнения выполняются в воздушной или водной среде, и поскольку плотность воздуха меньше плотности воды, то и сопротивление воздуха также меньше. Однако некоторые внешние факторы могут повлиять на плотность этих сред. На значительных высотах над уровнем моря плотность воздуха намного меньше, в связи с чем он оказывает и меньшее сопротивление движению. Снижение плотности воздуха в сочетании с меньшей гравитационной силой может способствовать улучшению спортивных результатов. Ярким примером этому может служить феноменальный рекорд Р. Бимона в прыжках в длину на Играх XIX Олимпиады в Мехико в 1968 г., которые проходили на высоте около 2250— 2300 м над уровнем моря.
Зависимость площади опоры и высоты прыжка
... врозь, согнув ноги/. Разбег Длина и скорость разбега зависят от характера прыжка, длины и высоты снаряда, от физической подготовленности занимающихся. ... тело занимает положение близкое к горизонтальному. Одновременно с постановкой рук на опору поднять таз, согнуть ноги в тазобедренных и ... действие внешних сил за счет легкого сгибания ног. В этом положении пятки должны быть вместе, носки и колени ...
Для спортсменов, которые перемещаются с высокой скоростью, сопротивление окружающей среды приобретает особое значение. Необходимо отметить, что сопротивление воздуха и воды возрастает не прямопропорционально увеличению скорости движения спортсмена. На самом деле сопротивление возрастает пропорционально квадрату скорости. Таким образом, при увеличении скорости бега с 16 км-ч»1 до 32 км-ч-1 сопротивление воздуха возрастает в 4 раза. Это не означает, что спортсмену необходимо увеличить общую энергопродукцию в 4 раза, а следует иметь в виду, что часть вырабатываемой организмом энергии расходуется на преодоление возросшего сопротивления воздуха. Хотя количество этой энергии и незначительно при умеренной скорости бега, однако при высоких спринтерских скоростях, как в велосипедном спорте или скоростном беге на коньках, этот фактор приобретает чрезвычайную важность (Уильяме, 1997).
При движении спортсмена в жидкой или газообразной среде сила, действующая на его тело в этом случае, называется силой сопротивления. Если тело не движется относительно среды, то сила сопротивления равна нулю, т.е. аналога силе трения покоя в данном случае нет. Действие среды может быть статическим (выталкивающая сила) и динамическим (лобовое сопротивление).
В воде тело человека находится под действием нескольких сил, которые, суммируясь, обеспечивают его плавучесть в неподвижном состоянии и продвижение вперед при плавании.
Выталкивающая (архимедова) сила — это мера действия среды на погруженное в нее тело. Она измеряется весом вытесненного объема жидкости и направлена вверх.
Если выталкивающая сила больше силы тяжести тела, то тело всплывает. Если же сила тяжести тела больше выталкивающей силы, то оно тонет.
Центр объема, как правило, не совпадает с общим центром масс, поэтому возникает вращающий момент, и ноги человека, неподвижно лежащего в воде, опускаются.
Горизонтально направленные силы:
Лобовое сопротивление — это сила, с которой среда препятствует движению тела относительно нее. Величина лобового сопротивления (Rx) зависит от площади поперечного сечения тела, его обтекаемости, плотности и вязкости среды, а также относительной скорости тела.
Сила трения
Сила трения — это мера противодействия движущемуся телу, направленного по касательной к соприкасающимся поверхностям. Сила трения считается равной произведению нормального давления на коэффициент трения.
Коэффициент трения — это отношение силы трения к силе нормаль¬ного давления, которая прижимает трущиеся тела друг к другу.Это справедливо для трения скольжения, когда одно тело перемещается относительно другого, не теряя контакта с ним, скользит по нему.
Физические качества человека. Средства и методы их воспитания
... на силу и т.д. Однако эффект тренировки этих способностей зависит, кроме того, от индивидуальной нормы реакции на внешние нагрузки. Сила как физическое качество человека Под силой понимается способность человека преодолевать внешнее сопротивление или ...
Сила трения скольжения возникает на границе соприкасающихся тел при их относительном движении.
Сила трения скольжения всегда мешает движению, а роль силы трения покоя во многих случаях позитивна. Именно благодаря этой силе возможно передвижение человека, животных и наземного транспорта.
Сила трения снижает спортивные результаты, поэтому ведутся непрерывные исследования по ее уменьшению. Одним из направлений повышения результатов в лыжном спорте является совершенствование мазей.
Первоначально в качестве мазей для лыж использовались пчелиный воск, смола деревьев, растительные масла. В настоящее время появились новые мази— научно разработанные составы для обработки скользящей поверхности.
Силы внутренние относительно тела человека
В результате взаимодействия различных частей биомеханической системы тела возникают силы притяжения и отталкивания внутри тела человека. Например, в абсолютно твердом теле такие силы взаимно уравновешены, деформации и напряжения не возникают. Внутренние силы в теле человека могут действовать как статически, вызывая только напряжения в деформированных тканях, так и динамически, вызывая движение биозвеньев и изменяя позу.
Различают внутренние силы активного действия (мышечная работа) и пассивные механические силы (пассивного взаимодействия).
Человек сохраняет необходимые позы, управляет движениями, изменяет взаимодействие тела с окружающими физическими объектами (опора, среда, снаряды и др.) благодаря силам мышечной тяги.
В отличие от сил мышечной тяги, силы пассивного взаимодействия не вызваны непосредственно физиологической активностью, биологическими процессами, хотя в некоторой степени и зависят от них. Звенья тела человека при наличии опоры всегда своим весом действуют на удерживающие их соседние звенья. При ускорениях биозвеньев к статическому весу прибавляются (или вычитаются из него) силы инерции звеньев. Как противодействие статическому и динамическому весу имеются соответствующие реакции опоры. Вследствие упругих деформаций возникают упругие силы, преимущественно в мягких тканях. Наконец, имеются и силы трения, обусловленные взаимным смещением органов и тканей в местах их контакта, в суставах, между мышцами, внутри мышц и т.п.
Все перечисленные силы, кроме сил инерции, встречаются в статике В движениях силы инерции обусловливают увеличение упругих сил, трения, динамического веса и реакций опоры.
Движения звеньев происходят с ускорениями центростремительными (неизбежны при суставных движениях) и тангенциальными (при разгоне звена — положительные, при торможении — отрицательные).
Поэтому силы инерции имеются при движениях всегда. Это самая многочисленная группа сил внутреннего пассивного взаимодействия.
Поскольку в любом движении, тормозя биозвено и останавливая его, растягиваются мышцы-антагонисты, то всегда возникают упругие силы (деформация соединительнотканных и мышечных элементов).
При больших ускорениях инерционные и упругие силы особенно велики. При так называемой «упругой отдаче» роль этих двух групп сил становится ведущей.
Внутренние силы пассивного (в биологическом смысле) взаимодействия играют роль не только связей, ограничивающих движение, в определенных условиях они используются как движущие силы, эффективность мышечной работы.
Человек и его тело
... этой подчиненности. Человек и его тело Само по себе тело может быть представлено как текст, как реализация знаковой деятельности. Мы можем читать тела как книгу. Не только характер людей той или ... иной эпохи, но сами телесные качества сформированы соответствующими стилями жизни, а потому неподражаемы и не воспроизводимы. ...
Роль сил в движениях человека
Все силы, приложены двигательному аппарату человека, составляют систему сил внешних и внутренних. Система внешних сил проявляется чаще в виде силы сопротивления. Для преодоления сопротивления затрачивается энергии напряжения мышц человека. Различают рабочие и вредны сопротивления. Преодоление рабочих сопротивлений нередко оставляют главную задачу движений спортсмена (например, в преодолении веса включается цель движений со штангой).
Вредные сопротивления поглощают положительную работу.
Внешние силы используются человеком в его движениях как движущие. Для совершения необходимой работы для преодоления сил сопротивления могут использоваться вес, упругие силы и др. Внешние силы являются в этом случае «даровыми» источниками энергии, поскольку человек расходует меньше внутренних запасов энергии мышц.
Силы, действующие на спортсмена в момент прыжка в длину
В момент прыжка в длину на спортсмена действуют следующие силы: 1) сила реакции опоры, которая направлена перпендикулярно к опоре, 2) сила инерции движения, приобретённая от разбега и отталкивания, направленная под углом к горизонту, 3)сила тяжести( масса тела спортсмена), направленная вниз ,4) сила сопротивления воздушной среды, направленная в сторону, противоположную движению прыгуна,а так же действуют внутренние силы- это сила мышечной тяги, упругие силы, которые деформируют соединительнотканные и мышечные соединения).
