При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

грамма: отдельные дистанции, командные гонки).

13.  Классификационные соревнования в группах (программа: отдельные дистанции, многоборье).

14.  Первенство школы по эстафетам (II тур).

15.  Матчевая встреча двух-трех спортивных школ (программа: отдельные дистанции, многоборье) .

16.  Первенство города среди спортивных школ (программа: отдельные дистанции, многоборье, эстафеты).

17.  Классификационные соревнования внутри групп (программа: отдельные дистанции).

18.  Городские соревнования на приз героя, ветерана конькобежного спорта и т. п.)

19.  Первенство школы по стайерскому бегу, III тур (программа: отдельные дистанции, групповые забеги).

Февраль

20.  Первенство области (республики, ЦС ДСО и ведомств).

21.  Соревнования школы на приз шефов или приз катка (программа: отдельные дистанции, многоборье, эстафеты).

22.  Контрольные соревнования внутри групп (программа: отдельные дистанции).

23.  Первенство школы по командным гон-

кам, IV тур (программа: командные гонки).

24.  Участие сильнейших конькобежцев в матчевой встрече двух-трех спортивных школ (программа: многоборье, эстафеты, командные гонки).

25.  Классификационные соревнования — открытые старты школы (программа: отдельные дистанции — по выбору).

26.  Республиканские и всесоюзные соревнования.

27.  Классификационные соревнования внутри групп (программа: отдельные дистанции).

Март

28.  Первенство спортивной школы по многоборьям (V тур).

29.  Классификационные соревнования школы по спортивным разрядам (программа: отдельные дистанции).

30.  Матчевая встреча сильнейших конькобежцев двух-трех школ (программа: отдельные дистанции, эстафеты, групповые и командные гонки).

31.  Приз закрытия зимнего спортивного сезона (программа: отдельные дистанции, многоборье).

32.  Классификационные групповые соревнования (программа: отдельные дистанции).

33.  Всесоюзные соревнования.

НАУКА — ПРАКТИКЕ

МЕХАНОМАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕГА НА КОНЬКАХ СО СКОРОСТЬЮ 15 М/С

На современном уровне развития конькобежного спорта возникает ряд проблем, связанных с обеспечением достижения высоких спортивных результатов. К одной из них относится проблема скоростно-силовой подготовленности конькобежца экстракласса для обеспечения скорости бега 15 м/с.

Эмпирические наблюдения за высококвалифицированными конькобежцами дают возможность оценить уровень развития физических качеств — силы и быстроты как фотографию сегодняшнего дня. Такие исследования только путем экстраполяции показывают дальнейшую дорогу к совершенствованию.

Есть и другой путь решения вопроса, который позволяет заглянуть в завтрашний день на основе механоматематического моделирования

предполагаемого движения. В частности, в ближайшем будущем скорости бега на коньках вплотную подойдут к рубежу 15 м/с, что обеспечит рекордные результаты в беге на 500 и 1000 м.

В настоящей работе на основании анализа общих закономерностей бега скорохода рассматривается механоматематическая модель с позиций его силового обеспечения. В качестве оценки силовой подготовленности предлагается определение скорости выпрямления ног при отягощении в 2,5 веса тела спортсмена.

I. Общие закономерности динамики скоростного бега на коньках. Основной задачей конькобежца в соревновании является прохождение дистанции за минимальное время или, что то же самое, с максимальной скоростью V. Во

время бега на спортсмена действуют внешние силы, тормозящие движение: 1) F_в — сила лобового сопротивления воздуха; 2) F_тр — сила трения конька о лед.

Следовательно, для поддержания скорости спортсмену необходимо прикладывать силу, компенсирующую F_в и F_тр.

В данном разделе мы пытаемся определить необходимое усилие и характер его развития для достижения заданной скорости V.

Рассмотрим сначала характер внешних сил, тормозящих движение:

V ²
  1)     F_в = ———— S ,      (I.1)
2

где — плотность воздуха; S — площадь спортсмена во фронтальной плоскости в посадке; V — средняя продольная скорость спортсмена.

Из формулы (I.1) следует, что F_в в основном зависит от V², т. е. лобовое сопротивление возрастает в квадрате от скорости, так как посадка, а следовательно, S — величина постоянная при стабильной технике для данного спортсмена.

Плотность воздуха зависит от высоты катка над уровнем моря и для определенного места является величиной стабильной.

Пример 1. = 1,3 кг/м³; S = 0,5 м²;

S                    0,5                    
F_в = —— V ² = 1,3 • —— V² = 0,33V ² (Н)
2                      2                   

Пусть V = 15 м/с, т. е. 27 с/круг, тогда F_в  = 0,33•225 = 74,25 Н = 7,4 кгс, т. е. для любого спортсмена на максимальной в данный период скорости сила лобового сопротивления не превысит 8 кгс, или 80 Н;

2)         F_тр = k_трP = k_трMg ,           (I.2)

где k_тр = 0,004 ÷ 0,01 — коэффициент трения; М — масса спортсмена; g = 9,81 м/с² — ускорение силы тяжести.

Сила трения в основном зависит от качества и температуры льда и массы спортсмена.

Пример 2. М = 80 кг; k_тр = 0,01; F_тр = 0,01 • 80 • 9,81 = 8 Н = 0,8 кгс.

Следовательно, суммарное максимальное тормозящее усилие не превышает 90 Н (9 кгс) даже на рекордных скоростях.

Для того чтобы поддерживать скорость за t_ш — время шага, импульс тормозящей силы должен быть равен импульсу усилия отталкивания:

(I.3)

где Qy — усилие отталкивания спортсмена в направлении движения.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Графически это соответствует равенству площадей под кривыми F_в + F_тр (рис. 1).

Данное усилие Q_y= F_в + F_тр = 100 H = 10 кгс в продольном направлении в чистом виде развить не удается, так как для этого нужно отталкиваться только назад коньком, стоящим перпендикулярно движению, и разгибать ногу со скоростью V = 12 — 15 м/с. Поэтому приходится спортсмену прикладывать усилие не в направлении движения, а в сторону-вперед (от скользящего конька, а не от неподвижной опоры) и с силой Q_т, значительно большей Q_у

На рис. 2 видно, что Q_т >> Q_y , так как без проскальзывания можно толкаться только перпендикулярно направлению движения конька. Следовательно, в движении конькобежца необходимо присутствие поперечного смещения под действием силы Q_x.

Перемещения (продольное и поперечное) под действием сил Q_x и Q_y являются необходимыми для поддержания заданной скорости. Предположим, что они также являются и достаточными, т. е. высота посадки конькобежца

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

стабильна и отсутствуют вращения таза (рис. 3):

          (I.4)

Условия (I.4) будут выполняться, если направление усилия отталкивания будет всегда проходить через общий центр масс (ОЦМ).

Все вышесказанное относится как к бегу на прямой, так и на повороте.

II. Динамика бега на прямой. Исходными данными для расчета усилия отталкивания являются: V — заданная скорость прохождения прямой; L — длина конечности спортсмена; Z — высота посадки спортсмена; М — масса спортсмена; — плотность воздуха; S — площадь спортсмена во фронтальной плоскости; К_тр — коэффициент трения конька о лед.

На рис. 4 представлена проекция ОЦМ на горизонтальную плоскость, а также следы коньков К₁ и К₂. Усилие отталкивания без проскальзывания возможно только препендикулярно направлению движения, а также, учитывая условия (I.4), находим геометрическое место ОЦМ в каждый момент времени t_i, т. е. определяем направление горизонтальной составляющей усилия отталкивания Q_T. Величина вертикальной составляющей усилий отталкивания R₁ и R₂ определяется из уравнения (I.4)

Чтобы определить величину Q_T , нужно составить и решить систему дифференциальных уравнений движения спортсмена (II.1). Для этого представим смещения х и у как функцию от t.

На рис. 5 представлены графики перемещений ОЦМ и коньков К₁ и К₂ отдельно по осям х и у; t₁ — время одноопорного скольжения; t₂ — время шага.

     (II.1)

В системе уравнений (II.1) уравнения 1 — 4 получены непосредственно сложением всех сил, приложенных к спортсмену (рис. 6), а уравнение 5 получено из решения треугольника сил (см. рис. 4).

В системе приняты следующие обозначения: x₁ — смещение конька в поперечном направлении; x_ц — смещение ОЦМ в поперечном направлении; у₁ — смещение конька в продольном направлении; y_ц — смещение ОЦМ в продольном
                             .             .             .             .
направлении; x₁ , y₁ , х_ц , y_ц — соответствующие скорости перемещений;
..    ..     ..     ..  
x₁ , y₁ , х_ц , y_ц — соответствующие ускорения.

Предполагая, что вариация скорости V << V, принимая траекторию конька К₁ за
                            .      .                  .             .
линейную, т. е. x_i= x_i(0), и что x_ц(0) = –x_ц(t₂),
т. е. траектория ОЦМ симметрична в цикле шага, получим решение системы (II.1) в общем виде.

1) 0 < t < t₁ — одноопорное скольжение:

где .

Z — высота посадки;

g — ускорение свободного падения;

      t
sh — гиперболический синус.
     т

2) t₁ < t < t₂ — двухопорное скольжение:

 x             
R₁(t) = Mg ——  f (t),           (II.4)
Z            

где f(t) — функция изменения вертикальной составляющей, которая зависит от характера переноса веса с толчковой ноги на опорную.

На рис. 7 представлены возможные варианты изменения f(t).

Траектория конька при t > t₁ отличается от линейной (см. рис. 4) и принимает вид:

.              
x₁ =  x₁(0) t + (t),
 

где (t) — неизвестная функция.

Подставляя формулу (II.4) в (II.3), получим:

     (II.5)

Построим графики изменения Qу — ускоряющей силы для различных R₁ при одинаковых фазах в цикле шага (рис. 8). Ускоряющий импульс-равен площади под кривыми 1 — 4. Максимальная площадь, а следовательно, и скорость V получают в случае 4, т. е. когда отсутствует двухопорное скольжение.

Возвращаясь к рис. 4, можно заметить, что случай ) соответствует мягкому переносу веса с толчковой ноги на опорную, а случай 4 — жесткому переносу или даже прыжку. Варианты 2 — 3 являются переходными от 1 к 4. Поэтому, чтобы максимально использовать усилие отталкивания в шаге, нужно уменьшить фазу двухопорного скольжения, т. е. исключить прокат на внешнем ребре конька.

В дальнейшем при расчете будет рассматриваться только вариант 4 как наиболее экономичный и эффективный.

Чтобы определить численные значения па-

Рис. 7

Рис. 8

раметров траектории х₁ , y₁ и усилий Q_x и Q_y ,
                                           .            .
необходимо определить х₁(0) и х_ц(0). Для этого воспользуемся уравнением (I.3), где t_ш = t₂ = S_ш/V; S_ш — длина шага, величина постоянная с точностью до 5% на любой дистанции для данного спортсмена.

(II.6)

Пример 3. L = l м — длина ноги; Z = 0,7 м — высота посадки; F_в + F_тp = 80 Н — тормозящая сила; S_ш — 5,5 м — длина шага; М = 75 кг — масса спортсмена; V = 15 м/с — скорость бега.

— угол наклона траектории ОЦМ к
                            направлению движения;

Рис. 9

x_ц = 15,5 см — максимальное отклонение ОЦМ от оси симметрии;

2x_ц = 31 см — размах отклонений ОЦМ;

2x₁ = 200 см — размах «елочки» при беге.

Максимальное усилие отталкивания для любых скоростей: Q_max=Mg 2 = 1065 Н = 106,5 кгс.
Среднее усилие в шаге Q_cр=1,21 Мg = 910 Н = 91 кгс.
Различия заключаются в частоте шагов и скорости разгибания ноги в зависимости от скорости (V) прохождения дистанции. Скорость разгибания ноги:

      (II.7)

                             dL
Для примера 3 ——— = 1,37 м/с;
                           dt_max
                                          dL
средняя скорость —— = 0,7 м/с.
                                dt

III. Динамика бега на повороте

На рис. 9 представлены силы, действующие на спортсмена на повороте (сила тяжести условно не показана). Усилие отталкивания, так же как и на прямой, направлено перпендикулярно траектории конька.
 а/t = 0 — угол между следом конька и касательной к траектории ОЦМ, величина, аналогичная х для бега по прямой (см. раздел II);

          S_шt
= ——  — угол поворота; R — радиус
        R
                                                                    V ²M
поворота; S_ш — длина шага; Q_n = F_ц; = —— —
                                                                      R
центробежная сила; Q_т — ускоряющая сила.

Применяя процедуру, аналогичную в разделе II, приходим к результату:

    (III.1)

где — плотность воздуха; S — площадь спортсмена во фронтальной плоскости; R — радиус траектории движения; М — масса спортсмена; L — длина конечности; 2; — высота посадки.

Угол а и S_ш (длина шага) не зависят от скорости V, так как возрастание сопротивления движению компенсируется увеличением наклона спортсмена, а следовательно, и центробежной силы, которая так же как F_в зависит от V².

Пример 4. L — 1 м; Z₁ =0,6 м; S = 1,3 x 0,5 = 0,65; М = 75 кг.

количество шагов Ln₁ = R–10.

Примечание: 10 м от поворота вычтены, так как спортсмены входят в поворот на 1 шаг позже и выходят на шаг раньше, используя ширину дорожки:

шагов;

Максимальное усилие отталкивания:

Q_max = Mg 2 = 106 5 Н= 106,5 кгс;

среднее усилие отталкивания:

Q_cр = 980 Н = 98 кг;

скорость разгибания ноги:

Выводы

1. Во время бега на коньках на спортсмена действуют внешние силы: сила лобового сопротивления F_в, сила трения о лед F_тр, поэтому для поддержания скорости бега V необходимо прикладывать ускоряющую силу, равную импульсу тормозящих сил.

2.  Максимальное усилие в беге по прямой и на повороте не превышает 1,21 Mg (массы тела) — Q_max = l,21 Mg.

3.  В беге по прямой для полного использования усилия отталкивания необходимо свести к минимуму двухопорное скольжение и исключить постановку конька на внешнее ребро.

4.  Бег на повороте является наиболее динамичным участком дистанции. Для поддержания

скорости бега на повороте траектория конька должна иметь угол а = 3 — 4° (см. рис. 9), a скорость разгибания ноги .

5. Готовность мышечной системы может быть оценена в тесте по скорости выпрямления ног (отягощение в 2,5 веса спортсмена), которая должна составлять 1,3 — 1,5 м/с.

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ЭХОКАРДИОГРАФИЯ В КОНТРОЛЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СПОРТСМЕНОК

Общеизвестно, что правильная оценка функционального состояния спортсменов имеет огромное значение в тренировочном процессе. Тренер на основе врачебных данных корректирует тренировочный режим с учетом индивидуальных особенностей организма каждого из своих учеников.

Своевременная и точная оценка функционального состояния очень важна для молодых спортсменов, организм которых еще полностью не сформировался, и поэтому влияние на него предельных физических нагрузок, характерных для современного спорта, особенно велико.

Нами были обследованы 22 спортсменки (I разряд, кандидаты в мастера спорта и мастера спорта) в возрасте 15 — 18 лет со стажем занятий конькобежным спортом 3 — 5 лет.

Углубленное комплексное обследование проводилось в начале подготовительного и в конце основного (соревновательного) периодов. Обследование состояло из врачебного осмотра, электрокардиографических (ЭКГ), поликардиографических (ПКГ) исследований, выполнения спортсменами велоэргометрических нагрузок, изучения показателей ультразвуковой эхокардиографии (УЭКГ) до и после нагрузок и педагогических исследований.

В настоящей работе мы остановились на обсуждении результатов исследований, полученных методом ультразвуковой эхокардиографии. Эти исследования проводились на ультразвуковом эхокардиографе SSD-80 японской фирмы "aloha" по общепринятой методике (Ю. Н. Беленков, 1975, Н. М. Мухарлямов с соавт., 1976, Feigenbaum, 1973).

Все спортсменки в момент обследования жалоб не предъявляли, были здоровы. Это заключение базировалось на основе изучения пульса, артериального давления, результатов функциональных проб, данных ЭКГ и ПГК и педагоги-

ческой оценки состояния спортсменок тренерами.

Особый интерес представляют данные, полученные в покое методом ультразвуковой эхо-кардиографии. Этот метод не нашел еще широкого применения в спортивной медицине, и в специальной литературе мы не встретили ни одной работы, выполненной на женщинах-спортсменках (кроме работы Н. Д. Граевской с соавт., 1976). Мы сравнили эхокардиографические показатели конькобежек, использовав результаты исследований В. Н. Демидова, Л. С. Персианинова, М. А. Фукса, проведенных на здоровых женщинах (не спортсменках) 18 — 42 лет и опубликованных в 1976 г. Исследования проводились авторами на аппарате той же фирмы.

Полученные нами и указанными авторами данные приведены в табл. 1 и 2.

Прежде всего следует отметить (табл. 1) несколько меньшие величины в экспериментальной группе таких показателей, как диаметр устья аорты, диаметр предсердия, передне-задний диаметр левого желудочка в сисголу и диастолу. Одновременно в экспериментальной группе отмечается и меньшая толщина миокарда задней стенки левого желудочка как в систолу, так и в диастолу. На наш взгляд, эти различия могут быть объяснены возрастом спортсменок (еще не сформировавшимся окончательно сердцем и отсутствием у них гипертрофии миокарда). Особое внимание следует обратить на значительно сниженные в экспериментальной группе величины минутного объема.

В то же время из табл. 2 видно, что эхо-кардиографические показатели, характеризующие сократительную способность сердца, в экспериментальной группе несколько выше, что подтверждается, например, таким показателем, как скорость движения миокарда задней стен-