Данная статья исследует разнообразные подходы к конструированию биомеханических моделей, которые используются в контексте спортивных единоборств. В данной статье представлена разработанная расчетная схема, которая предназначена для определения опорных реакций организма спортсмена дзюдоиста. В ходе исследования были исследованы показания внешних нагрузок, которые могут воздействовать на организм спортсмена на соревнованиях. В статье производится исследование биомеханических аспектов, связанных с техническими и тактическими действиями в дзюдо. Производится анализ влияние биомеханических принципов на успешное выполнение различных техник и тактических решений в данной сфере, также авторы акцентируют внимание на важность точности движений, положения тела, а также оптимального использования физических законов для эффективной борьбы в дзюдо. Данное исследование способствует более глубокому пониманию воздействия физических параметров на результативность спортивных действий и может служить основой для дальнейших научных и практических исследований в области биомеханических аспектов технико-тактических действий при подготовке дзюдоистов.
Ключевые слова: биомеханические аспекты, технико-тактические действия, дзюдо, суставной момент, тяга мышц, нагрузки.
This article explores a variety of approaches to the construction of biomechanical models that are used in the context of martial arts. This article presents the developed calculation scheme, which is designed to determine the reference reactions of the body of a judoka athlete. In the course of the study, the indications of external loads that can affect the athlete's body at competitions were investigated. The article investigates biomechanical aspects related to technical and tactical actions in judo. The influence of biomechanical principles on the successful implementation of various techniques and tactical decisions in this area is analyzed, and the authors also focus on the importance of precision of movements, body position, as well as the optimal use of physical laws for effective wrestling in judo. This study contributes to a deeper understanding of the impact of physical parameters on the effectiveness of sports actions and can serve as a basis for further scientific and practical research in the field of biomechanical aspects of technical and tactical actions in the training of judoists.
Keywords: biomechanical aspects, technical and tactical actions, judo, joint moment, muscle traction, loads.
В современном спорте, включая дзюдо, эффективная технико-тактическая подготовка играет ключевую роль в достижении высоких результатов. Биомеханический анализ этих действий дает возможность глубоко понять физические аспекты, определяющие успешное выполнение техник и тактических приемов. Данное исследование позволяет более полно разобраться в механизмах выполнения различных техник, от определения оптимальных углов и силовых воздействий до анализа влияния различных параметров на результативность, что в перспективе может способствовать разработке более эффективных методик тренировок и подготовки спортсменов, а также способно быть полезным инструментом для тренеров и спортсменов при разработке индивидуальных стратегий и тактик в соревнованиях. Понимание того, какие биомеханические факторы могут влиять на успешное выполнение той или иной техники, позволяет более осознанно подходить к планированию и адаптации своей игры. Современные технологии моделирования и симуляции могут облегчить анализ биомеханических данных и создание виртуальных сред для тренировок, что позволяет спортсменам более углубленно изучать динамику и влияние своих движений на конечный результат.
На современном этапе тренеры, работающие с боевыми единоборствами, включая дзюдо, уделяют основное внимание изучению пространственно-временных и силовых параметров, которые оказывают влияние на успешное выполнение боевых приемов [1], что особенно важно для предсказания и адекватного реагирования на реакцию организма в различных ситуациях. Данное направление детально рассмотрено в исследованиях [4]. Таким образом, помимо анализа технических и физических аспектов, важно уделять внимание сами действиям в бою, которые формируют ход соревнования.
В исследованиях автора Дебердеева М. П. была проведена аналитическая работа, направленная на влияние эмоционального и психологического напряжения на адаптивные механизмы юных спортсменов в процессе различной неопределенности. Также анализируется воздействие тренировок и соревнований на функционирование вегетативной нервной системы и двигательные механизмы организма.
Результаты исследования имеют важное значение для понимания того, как физическая и психологическая нагрузка влияют на адаптацию организма юных спортсменов, и какие механизмы реакции на нагрузку могут быть оптимизированы. [4].
Исследование В. Г. Пашинцева имеет значительное теоретическое и практическое значение в области подготовки дзюдоистов разного уровня и возраста.
Методика, разработанная им, включает в себя обучение мыслительным операциям, таким как анализ, синтез, оценка ситуации и принятие решений, что дает возможность дзюдоистам более эффективно формировать стратегии решения двигательных задач на соревнованиях. Экспериментальные результаты подтверждают эффективность этого метода, способствуя наиболее глубокому пониманию ситуаций и способности принимать быстрые и обоснованные решения во время поединка дзюдо [3]. Но, наряду с уже проведенными исследованиями, остаются некоторые проблемы и затруднительные моменты в технической подготовке юных спортсменов.
Цель данного исследования является определение уровня и динамики статических нагрузок на нижнюю конечность при выполнении приема «подсечка» в технике «дзюдо».
Результаты этого исследования способны помочь в разработке наиболее эффективного метода обучения приему, а также предоставить рекомендации по техническому исполнению с целью уменьшения риска травм и повышения успешности его выполнения.
Результаты исследования указывают на следующее:
– Исследование выявило, что выполнение приема «подсечка» сопровождается значительными статическими нагрузками на нижнюю конечность, особенно на суставы и мышцы колена и голени, что в результате связано с необходимостью устойчивости и силы во время выполнения приема.
– Измерения показали, что статические нагрузки на нижнюю конечность меняются в зависимости от фаз выполнения приема, к примеру, максимальные нагрузки могут возникнуть в момент контакта соперника и при подсечке.
– Уровень статических нагрузок на нижнюю конечность зависит от технической мастерства спортсмена. Наиболее опытные спортсмены — дзюдоисты способны наиболее эффективно распределять нагрузки, снижая риск травм.
Существует 2 этапа к предпринятому исследованию:
1 этап включает: определение реакций опоры, где проводится анализ и определение реакций опоры, то есть сил, которые возникают на нижние конечности под воздействием приема «подсечка», позволяет выявить, какие именно силы действуют на стопы и ступни дзюдоиста в процессе выполнения приема. Данный этап включает оценку сил реакции, направленных вниз и вбок, и анализ их взаимодействия с поверхностью. [5]
2 этап включает расчет нагрузок на суставы коленей, где производится наиболее детальный подсчет нагрузок, которые способны действовать на суставы коленей при выполнении приема «подсечка». Данный расчет включает оценку моментов, действующих вокруг суставов, и анализ их воздействия на структуры суставов и позволяет точно определить, какие участки коленных суставов подвергаются наибольшим нагрузкам во время выполнения данного приема. [5]
Данные этапы объединяются в комплексный анализ механических аспектов выполнения приема «подсечка» в дзюдо, и позволяют наиболее точно понять, какие нагрузки и силы действуют на нижние конечности и суставы коленей, и на основе этих данных разработать рекомендации для улучшения техники приема и снижения риска травм.
Анализ данных позволяет выявить моменты, когда силовые воздействия со стороны соперника наиболее интенсивны, может быть момент контакта, при котором спортсмен подвергается наибольшим нагрузкам на нижние конечности. С учетом максимальных силовых воздействий спортсмена от соперника выбираются подходящие технические действия, к примеру, можно определить, какие движения и техники могут снизить нагрузку на нижние конечности, обеспечивая устойчивость и контроль в моменты наибольших силовых воздействий, а также на основе анализа данных и выбора подходящих технических действий спортсмен разрабатывает стратегию выполнения приема «подсечка», которая включает в себя определение оптимального момента для выполнения приема, управление движением соперника и моменты перехода из одного движения в другое.
Рис. 1. Расчетная схема для определения опорных реакций
Анализ опорных реакций проводится с использованием рис. 1, который иллюстрирует воздействие нескольких сил на тело спортсмена во время выполнения приема «подсечка». В данной ситуации действуют следующие силы: сила тяжести (G), которая направлена к центру Земли, приложенная в центре масс тела спортсмена (C), обусловлена массой тела и всегда направлена вертикально вниз. Вертикальная реакция опоры (N) — сила реакции поверхности опоры на воздействие тела спортсмена, направлена вверх и компенсирует силу тяжести, обеспечивая устойчивость спортсмена. Сила трения (Ртр) — действует вдоль поверхности опоры и предотвращает скольжение стоп спортсмена, её направление противоположно направлению движения. Момент (М) — создается мышечными группами и применяется вокруг центра масс, обеспечивает вращательное движение и контроль над движениями. Силовое воздействие от противника (P) — сила, приложенная противником способна трансформировать величину и направление, которое может зависеть от определенной тактики и способа захвата, и может воздействовать разносторонне на различные участки тела спортсмена. [3]
Уравнения равновесия тела дзюдоиста в процессе воздействия вышерассмотренных сил в аналитической форме представлены: [5]
Представленные расчеты, дают возможность наглядно наблюдать, какие именно силы могут способны оказать воздействие на юного дзюдоиста. Расчеты представляют наглядно физические воздействия в процессе выполнения приемов в дзюдо.
Анализируя рис. 1, можно отметить, что воздействие переменной силы P, направленной под углом β, представляет внешнюю нагрузку, наносимую соперником, данное воздействие вызывает изменение вертикальной реакции опоры N на тело спортсмена и влечет за собой реакцию, которая может оказать влияние на устойчивость и баланс спортсмена во время выполнения приема «подсечка». Зависимость вертикальной реакции опоры N от величины внешней силы P обусловлена принципом динамического равновесия, когда спортсмену приходится справляться с дополнительной нагрузкой, созданной соперником, это может изменить вертикальную реакцию опоры, к примеру, увеличение силы P может привести к снижению вертикальной реакции опоры N, что в свою очередь может повлиять на устойчивость спортсмена. При этом, спортсмен может производить контроль над величиной реакции вертикальной опоры (N) с использованием перемещения центра тяжести собственного тела (C), при этом, активизировать реакции на трансформацию нагрузок из вне, при этом производя распределительные нагрузки своей тела, так например, производя смещение центра тяжести вперед спортсмен способен добиться максимальных показателей вертикальной реакции опоры, при этом, обеспечить значительную стабилизацию положения, а процесс перемещения тела назад, способно с наибольшей легкостью встречать силовые сопротивления противника.
Представленные на рис. 2 и 3 зависимости позволяют произвести анализ трансформаций опорных параметров силы и вывести корреляционную зависимость в отношении процессов воздействия данной силы противника. Данные характеристики показанных зависимостей дают возможность наиболее детально и уточнено выявить наиболее оптимальные тактические и технические маневры. Данные техники позволяют спортсмену применять их в процессе спортивных состязаний. Показанные зависимости позволяют определить самые эффективные спортивные решения.
Рис. 2. Зависимость вертикальной реакции опоры от направленной силы противодействия противника
Рис. 3. Зависимость общего момента сил тяги мышц от направления силы противодействия противника
Использование биокинематической цепи для определения нагрузок, действующих на коленный сустав, представляет важный аспект в анализе биомеханических аспектов движений в дзюдо. Рис. 5 показывает биокинематическую цепь, которая состоит из голени с опорной стопой, где коленный сустав можно наблюдать в виде шарнира цилиндрической формы. Для того, чтобы произвести вычисление сил и моментов, которые оказывают действие в коленном суставе (К), требуется учитывать воздействующие силы — XK и YK, а также момент силовой тяги мышц Mк, передаваемых от других частей тела, включая оставшуюся часть тела.
Подход позволяет более точно оценить нагрузки на коленный сустав, учитывая влияние как внешних сил, так и внутренних механизмов мышечной активности. Опорные реакции и сила тяжести звеньев биокинематической цепи также учитываются, что позволяет создать комплексную модель, отражающую взаимодействие различных факторов во время выполнения приемов и технических действий в дзюдо, что обеспечивает более реалистичное представление о нагрузках на коленный сустав и позволяет анализировать их в контексте реальных соревновательных условий.
Представим уравнения, характеризующие равновесие цепи: [5]
Рис. 4. Зависимость силы трения в опоре от направления силы , с которой действует противник
Рис. 5. Расчетная схема для расчета нагрузок, воздействующих на сустав в колене юного дзюдоиста
Таким образом, можно сделать следующие выводы: наибольшая вертикальная нагрузка, равная 1300 Н, наблюдается как для голеностопного, так и для коленного сустава, что указывает на значительную нагрузку, которую испытывают оба сустава во время выполнения данного приема. Горизонтальная нагрузка составляет 500 Н для обоих суставов, что в свою очередь, представляет собой существенную нагрузку, которая может оказывать влияние на стабильность и устойчивость суставов во время приема. Для голеностопного сустава суставной момент составляет 400 Нм, в то время как для коленного сустава он составляет 210 Нм. Данные моменты указывают на вращательные силы, которые действуют на суставы во время выполнения приема. Техническая отработка, уклонение на подготовку суставов и оптимизация техники приема могут снизить нагрузку и риск травмирования.
Биомеханические модели, соответствующие кинематическим и динамическим параметрам движений, позволяют систематизировать и обосновать элементы техники борьбы, что особенно важно для борцов с схожими антропометрическими характеристиками, так как позволяет разработать наиболее эффективные действия на основе их физических особенностей. Осознанное использование знаний о возможностях улучшения технических приемов дает возможность выбирать наиболее эффективные действия в реальном времени. С развитием технологий становится доступно использование более точных методов контроля биомеханических параметров движений. В случае борьбы, где взаимодействие борцов ограничено спецификой схватки, применение современных методов позволяет получать более точную информацию о двигательной активности спортсменов.
Литература:
- Баев И. А. Начальное обучение технике дзюдо в стойке с использованием базовых круговых движений: Дис.... канд. пед. наук: 13.00.04: / Баев Игорь Анатольевич. — Санкт-Петербург, 2019. — 235 c.
- Гальцев А. И. Формирование способов решения двигательных задач в условиях поединка у дзюдоистов высших разрядов: диссертация... кандидата педагогических наук: 13.00.04. / Гальцев Александр Иванович. — Москва, 2019. — 164 c.
- Дебердеев М. П. Методика тренировки юных дзюдоистов на основе моделирования двигательной деятельности в вероятностных условиях: Дис.... канд. пед. наук: 13.00.04. / Дебердеев Мурат Петрович. — Таганрог, 2018. — 143 с
- Шулика Ю. А., Коблев Я. К., Схаляхо Ю. М., Подоруев Ю. В. Дзюдо. Базовая технико-тактическая подготовка для начинающих: Феникс; Ростов-на-Дону; 2019. — 543с.
5. Адашевский В. М. и др. Биомеханические аспекты технико-тактических действий в дзюдо. https://cyberleninka.ru/article/n/biomehanicheskie-aspekty-tehniko-takticheskih-deystviy-v-dzyudo (дата обращения: 09.08.2023)
