При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

(вертикальная составляющая) на конек и увеличения горизонтальной составляющей, которую считают основной при достижении высокой скорости бега.

Все изложенное выше позволяет заключить, что морфологические показатели существенно

влияют на ведущие параметры техники бега на коньках спортсменов старших разрядов.

Индивидуальная коррекция техники с учетом морфологических показателей позволит повысить эффективность тренировочного процесса.

ТЕХНИКА ДВИЖЕНИЯ РУК КОНЬКОБЕЖЦА ПРИ БЕГЕ

В современном конькобежном спорте, когда счет идет на сотые доли секунды, когда первое место отделяется от четвертого реально не воспринимаемым мгновением, когда разработаны основные закономерности биомеханики движения ног — техника движений рук, этот несомненный резерв скорости, остается вне поля зрения специалистов.

Берем на себя смелость утверждать это, поскольку, кроме нескольких весьма беглых замечаний в вузовских учебниках, теория конькобежного спорта и методика обучения здесь ничем практически не располагают. Во всех пособиях техника бега описывается «с точки зрения ног». Это можно понять. Но оправдать никак нельзя. Практика показывает, что недооценка целого крупного раздела техники порождает массовые ошибки, снижает мастерство огромного числа спортсменов, включая ведущих конькобежцев страны.

До сих пор среди тренеров и спортсменов бытует мнение, что интенсивная работа рук уже сама по себе, независимо от ее биомеханических характеристик, магическим образом увеличивает скорость бега. Да, руки могут давать значительный полезный эффект, но только тогда, когда их работа правильно «организована». В противном случае эффект будет отрицательный и координированная работа ног и туловища нарушится.

Сначала следует определить само назначение движений рук.

Анализ биомеханики локомоций свидетельствует, что встречное движение руки и одноименной ноги при ходьбе и естественном беге (перекрестная координация) предотвращает «закручивание» туловища вокруг вертикальной оси. При невысоком темпе ходьбы и бега стабилизирующее действие рук не слишком заметно. Но стоит увеличить темп движений, прижав руки «по швам», как эта их функция немедленно обнаруживается. По этой причине непроизвольно «выпадают» из-за спины руки у конькобежца, страдающего «закручиванием» туловища при беге по прямой. Данная ошибка в то же время свидетельствует о том, что и

у конькобежца, туловище которого, в отличие от естественных локомоций, расположено почти горизонтально, а направление отталкивания резко отличается от направления отталкивания при ходьбе и беге, попеременная работа ног порождает пару сил, действующих в противоположных направлениях вокруг вертикальной осп. Однако у конькобежца эти силы значительно меньше. Моменты же инерциальных сил, предотвращающих «закручивание» туловища, при горизонтальном его расположении значительно больше. Это обстоятельство позволяет конькобежцу, владеющему рациональной техникой, «удобно» чувствовать себя при достаточно интенсивном беге даже с руками, заложенными за спину. Но любая попытка увеличить темп бега до спринтерского непременно, и именно с целью сохранения устойчивости, заставляет спортсмена включить в работу руки.

Таким образом, первая задача, которую спортсмен решает, включая в работу руки, — обеспечение стабилизации туловища при возрастании темпа бега. (Речь здесь идет о беге квалифицированных конькобежцев. Новички балансируют руками при любом темпе передвижения.)

В учебнике М. П. Соколова (1959) совершенно справедливо указывается, что в беге на короткую дистанцию высокая скорость достигается повышением темпа шагов с помощью движений (махов) руками. В этом состоит вторая задача, возлагаемая конькобежцем на руки. (Иерархия задач здесь вполне произвольная.) При этом используется физиологический механизм перекрестной координации движений рук и ног, сформированный в естественных локомоциях. У нормально координированных людей наблюдаются четкие пространственные и временные соотношения каждого элемента движения и положения рук и ног, поскольку навыки закреплены в очень прочных стереотипах, сформированных на протяжении десятилетий, и нарушить их не так-то просто. Увеличивая сознательно темп движений свободных, не несущих заметной нагрузки рук,

мы тем самым можем в определенной степени и отстающие или уставшие ноги заставить работать в таком же режиме.

Конечно, сознательная эксплуатация указанного стереотипа возможна лишь в довольно узких пределах, обусловленных потолком скоростно-силовых возможностей мышц ног и синхронизацией движений конечностей с перемещением туловища, т. е. в конечном счете с общим уровнем техники. Необходимо учитывать и такие факторы, как высота посадки, направление и продолжительность отталкивания, его «концентрированный» или «рассредоточенный» характер, которые непосредственно или опосредованно, но безусловно влияют на согласование движений рук и ног. Так, высота посадки связана обратной зависимостью с продолжительностью отталкивания. Отталкивание, выполненное под меньшим углом к направлению бега, осуществляется быстрее и легче. Концентрация усилия в первой трети отталкивания уменьшает его продолжительность*.

В существующих пособиях имеются указания на то, что махи руками облегчают и ускоряют выполнение отталкивания. Попробуем разобраться в справедливости этих утверждений.

Для этого хотя бы в самом общем виде следует рассмотреть характеристику сил, возникающих при махах руками. Примем за одно из граничных положений рук положение правой сзади-в стороне-вверху, левой — впереди-внизу (начало их движения совпадает с началом одноопорного отталкивания, рис. 1). Если спроектировать перемещение центров масс (ЦМ) рук на вертикальную плоскость, параллельную направлению движения, получится некая кривая, представляющая собой примерно половину окружности, определенным образом

Рис. 1. Начальное положение конькобежца для анализа движений рук
Условные обозначения: АВ — линия, проходящая через плечевой сустав; O(х) — центр локтевого сустава, условно принятый за ЦМ руки; / — предельный угол разгибания руки; / — предельный угол сгибания руки

* Мы оперируем здесь только очевидными закономерностями, не подтверждая их соответствующими биомеханическими обоснованиями, и не ставим себе гораздо более сложной задачи — коррелировать эти факторы со скоростью бега.

Рис. 2. Траектория движения ЦМ сгибаемой руки

ориентированную по отношению к горизонтальной линии, проведенной через ось плечевых суставов (рис. 2). В движении сгибаемой руки можно выделить три не четко разграниченные, но качественно различные фазы (1 — 3-я).

1-я фаза. Движение руки из крайнего верхнего положения преимущественно сверху вниз*. В этот момент кинетическая энергия руки будет направлена против действия силы тяжести, что в некоторой степени уменьшает и реакцию опоры. В этой фазе траектория ЦМ руки оказывается почти перпендикулярной вектору скорости ОЦМ_- и, следовательно, движение руки не может оказать существенного влияния на скорость бега **. В 1-й фазе в результате совместного действия ускорения свободного падения и сокращения мышц-сгибателей выпрямленная в локтевом суставе рука движется равномерно-ускоренно и к концу фазы достигает наивысшей скорости. (При относительно невысоком темпе бега ускорение свободного падения тянет руку вниз раньше, чем начинается отталкивание и смещение туловища. Поэтому перед началом движения должна быть обеспечена произвольная задержка руки в крайней верхней точке ее траектории. При высоком темпе бега необходимость задержки отпадает.) Поскольку в конце фазы вектор скорости ЦМ руки все больше переходит из вертикальной плоскости в горизонтальную, возникают реактивные силы, направленные в сторону, противоположную направлению бега и препятствующие ему. Наибольшей величины эти силы достигают, по-видимому, в конце фазы ***. Конькобежец, осуществляющий в этот момент наиболее интенсивное отталкивание, одной из его составляющих не только блокирует эти силы, но и использует их (разумеется, бессознательно) для повышения реакции опоры в направ-

* Естественно, сгибаемая рука движется еще и внутрь, а разгибаемая наружу, однако при комментировании плоских рисунков мы эту степень свободы опускаем.

** Вообще же, уменьшение давления на конек снижает трение скольжения, но, по-видимому, лишь в пределах, которыми можно пренебречь.

*** Для целей нашего анализа вполне достаточно оценок в первом приближении.

линии бега и увеличения импульса силы отталкивания. В миниатюре здесь реализуются упругие свойства напряженных мышц, подобно тому как это происходит при отталкивании в прыжках в высоту или прыжках в спортивной гимнастике («напрыгивание», «отбив»).

2-я фаза соответствует движению руки преимущественно сзади вперед. При нарастающем ускорении оно вызывало бы весьма значительные силы, направленные в противоположную сторону и препятствующие продвижению конькобежца в направлении бега. Однако этого ускорения не наблюдается. Более того, после прохождения рукой вертикали осуществляется ее нарастающее торможение (ускорение меняет знак на противоположный). Кинетическая энергия через ряд звеньев (плечевой сустав, туловище) передается ОЦМ и ускоряет его движение в направлении бега. Торможение предварительно разогнанной руки и есть, собственно, тот самый «мах», полезная инерциальная сила, которая у большинства спортсменов и тренеров ассоциируется со всем движением руки.

Четыре года назад в специальной анкете квалифицированным конькобежцам и тренерам был задан вопрос: почему конькобежец выполняет мах руками не в направлении, противоположном отталкиванию (как это делают, например, прыгуны-легкоатлеты для создания подъемной силы), а под значительным углом к нему, например по линии АВ (рис. 3)? Действительно, на первый взгляд мах рукой в плоскости динамической оси отталкивания в большей степени совпадал бы с проекцией вектора реакции опоры на горизонтальную плоскость и более значительно увеличивал ее.

Фактически же при рациональной технике плоскость маха рукой даже при беге на 500 м отклоняется от основного направления движения лишь на небольшой угол ( / на рис. 3), который на средних и длинных дистанциях еще уменьшается. Противоречие между «теори-

Рис. 3. Работа рук на прямой (вид сверху)
Условные обозначения: EF — направление бега; О — ОЦМ; ON — траектория движения ОЦМ при беге; АВ — динамическая ось толчковой ноги; CD — плоскость движения правой руки; CD — параллельная плоскость, проходящая через ОЦМ

ей» и «практикой» не сумел объяснить ни один анкетируемый.

В действительности это противоречие только кажущееся. Оно проистекает из характеристического феномена конькобежного спорта, где локомоторные усилия прилагаются под значительным углом к направлению перемещения. Скользящая опора позволяет конькобежцу приблизить плоскость движения сгибаемой руки к плоскости, в которой происходит фактическое перемещение ОЦМ в момент данного отталкивания и следующего за ним свободного скольжения. В идеальном случае эти плоскости могут быть параллельны, что само по себе является еще одним феноменом конькобежной техники. Именно в случае параллельности данных плоскостей полезный эффект торможения сгибаемой руки (эффект маха) будет максимальным.

Величина /  р (соответственно и / ) прямо зависит от ширины шага и связана обратной зависимостью с его длиной. Поэтому при прочих равных условиях / ₁ будет больше на коротких дистанциях, чем на средних и длинных.

Нетрудно заметить, что движение руки в направлении А не только снижает эффект маха, но и, имея больший момент (ОР₁ > ОР), ведет к «закручиванию» туловища. К еще более сильному «закручиванию» приводит и выведение сгибаемой руки внутрь из плоскости С₁Д₁, в конце ее движения вперед, что представляет собой весьма распространенное явление. Вообще, всякие «петли», «захлесты» и прочие формы выведения руки при работе из одной вертикальной плоскости нарушают поступательность движения туловища и дестабилизируют -конькобежца в любой момент цикла движений. «Закручивание» туловища из-за неправильной работы рук может произойти в 3-й фазе, даже если сгибаемая рука не выходит из плоскости С₁Д₁, но не выполняет завершающего сгибания в локтевом суставе. Момент силы и кинетическая энергия дистальных звеньев руки в этом случае оказываются значительно большими, чем при торможении руки, согнутой в локтевом суставе, и уже не гасятся в системе других звеньев тела. Величина момента силы при этом пропорциональна массе кисти и предплечья, а также длине предплечья.

3-я фаза соответствует движению сгибаемой руки вперед-вверх. Здесь отрицательное ускорение (торможение) сгибаемой руки, равно как и ускорение ОЦМ в результате положительного махового эффекта, достигает максимума. В то же время вертикальная составляющая этой силы при рациональной работе, не допускающей значительного подъема ЦМ руки вверх, остается не слишком большой (о степени этого подъема можно судить по величине угла / на рис. 2, образованного радиусом, проведенным из центра вращения — локтевого

сустава к конечной точке траектории ЦМ руки). Если при завершении 3-й фазы торможение сгибаемой руки запаздывает и ее ЦМ поднимается слишком высоко, эффект маха значительно ослабляется. Происходит это потому, что вектор отрицательного ускорения руки все более и более отклоняется от горизонтальной плоскости к вертикальной. В крайних случаях, когда кисть поднимается выше головы конькобежца, повышается реакция опоры. Однако, поскольку в данный момент конькобежец скользит уже по инерции, это может привести только к увеличению трения скольжения. Из этих же соображений предплечье в конце фазы может лишь незначительно переходить за границы горизонтальной плоскости.

Торможению сгибаемого плеча способствует естественное натяжение мышц задней поверхности плечевого сустава.

До сих пор, обучая работе рук, тренеры преимущественно оперируют указаниями типа «шире мах» и считают, вопреки биомеханике, что чем «шире», тем лучше. Спортсмены на эту работу «до отказа» затрачивают массу драгоценной энергии, а добиваются лишь обратного эффекта. Ситуация как в футболе: голов нет — результативность определяют объемом проделанной работы.

В движении разгибаемой руки также можно выделить три фазы (4 — 6-я).

4-я фаза соответствует движению руки вниз-назад, сопровождающемуся разгибанием в локтевом суставе (рис. 4). Это движение начинается вместе с началом смещения туловища в сторону разгибаемой руки. Во время разгона руки действует «эффект маха», одной своей составляющей продвигающий конькобежца в направлении бега и уменьшающий реакцию опоры и импульс силы — другой. Однако и в данном случае это его действие на величины реакции опоры и импульса силы пренебрежимо мало.

5-я фаза соответствует движению руки преимущественно назад. Угловая скорость ее в этой фазе достигает максимума и стабилизируется. В момент стабилизации скорости «эффект маха» исчезает.

6-я фаза соответствует движению руки назад-вверх. В этой фазе, так же как и во 2-й, ускорение меняет свой знак. Рука постепенно тормозится, и возникают силы, препятствующие продвижению конькобежца в направлении бега. Однако эти силы не успевают достичь значительной величины, поскольку к моменту наибольшего нарастания отрицательного ускорения рука уже движется больше вверх, чем назад. Торможение движения вверх лишь незначительно уменьшает реакцию опоры. Угол, образованный рукой в конце ее движения с горизонтальной плоскостью ( / на рис. 4), не должен превышать 20 — 25°. В противном случае рука начнет двигаться еще и

Рис. 4. Траектория движения ЦМ. разгибаемой руки

вперед, что сопровождается появлением отрицательного ускорения. Движение руки в конце 6-й фазы должно тормозиться не натяжением сумки плечевого сустава, а стереотипным напряжением мышц-сгибателей плеча. При стремлении закончить мах как можно выше наблюдается движение туловища и поднимание одноименного плеча. Участие же плеч в движениях рук даже при самом интенсивном беге считается ошибкой *.

Свободное завершение маха руки в значительной степени связано с положением ее кисти. Целесообразно, чтобы во всех фазах движения ладонь была обращена внутрь, к туловищу. При других положениях кисти, особенно ладонью вниз, размах беспрепятственного разгибания руки из-за преждевременного натяжения мышц-антагонистов заметно сокращается. Попытки выполнения широкого маха в этом случае неминуемо приводят к вращению туловища вокруг продольной оси.

Наш краткий анализ показывает, что решение третьей задачи работы рук — достижение реального локомоторного эффекта (усугубление положительного и блокирование отрицательного «эффекта маха») при прочих равных условиях зависит от угла наклона радиусов, соединяющих конечные точки траектории ЦМ рук и плечевой сустав, к горизонтальной линии, проходящей через ось этого сустава. Передний угол расположен снизу от этой линии и равен 30 — 40°, задний — выше линии и равен 20 — 25°.

В заключение первого раздела статьи приведем некоторые ориентиры для координации движений рук.

1. Обе руки должны одновременно достигать крайних точек траектории своего движения. Этот момент должен совпадать с моментом завершения отталкивания.

2. Обе руки должны начинать движение нового цикла одновременно. Начало их движения должно синхронизироваться с моментом

* Биомеханическое истолкование этой ошибки не входит в задачу настоящей статьи.

нарушения динамического равновесия и началом смещения туловища.

Работа рук при беге по повороту. Задачи, которые решает конькобежец, работая руками на этом участке круга, те же самые, что и на прямой. Поэтому есть смысл говорить лишь о некоторых специфических различиях пространственных и временных характеристик движений рук. Следует отметить, что работа рук в беге по прямой в различных пособиях если и не анализируется, то хотя бы описывается. Технике же движений рук на повороте посвящены, по-видимому, всего две фразы в вузовском учебнике издания 1977 г. Рациональное зерно из этих фраз таково: на повороте «руки работают асимметрично».

В самом деле, спортсмены и тренеры пришли к выводу, что на повороте целесообразно правой рукой работать под тем же углом к туловищу (позвоночнику), что и на прямой, а левой — параллельно туловищу. Естественно, что, как и на прямой, движения эти с целью блокирования вращающих туловище моментов выполняются каждой рукой только в одной, своей, избранной плоскости. В отличие от работы на прямой эти плоскости вследствие общего наклона тела уже не являются вертикальными, хотя угол их наклона к горизонтальной плоскости незначителен.

Причину асимметричной работы следует искать в специфике криволинейного движения конькобежца по окружности поворота, выпол-

Рис. 5. Направление маха правой и левой рукой на повороте

няемого против часовой стрелки *. Одна из задач, которые решает конькобежец при беге по повороту на короткой дистанции, — преодоление предельной (для данного конькобежца) центробежной силы и создание адекватного скорости бега центростремительного ускорения. При этом в каждой точке окружности ОЦМ конькобежца движется приблизительно по касательной к общей траектории его движения (рис. 5). Исходя из положений, сформулированных в статье о работе рук на прямой, целесообразно работу рук на повороте ориентировать в этом же направлении, т. е. параллельно касательной в данной точке. Правой рукой конькобежец беспрепятственно выполняет это требование. Движению же левой руки параллельно касательной к окружности препятствует туловище. Сохраняя плоскость движения, как на прямой, ЦМ левой руки двигался бы уже под Значительным углом к траектории ОЦМ конькобежца. Этот угол оказался бы настолько велик, что движение руки уже не порождало бы положительного «эффекта маха», т. е. не способствовало бы продвижению ,в направлении бега. Кроме того, такое направление маха левой рукой, очевидно, повышало бы центробежную силу, увеличивая бесполезную нагрузку на ноги и затрудняя конькобежцу сохранение позиции у бровки дорожки. Работая левой рукой «вдоль туловища», конькобежец не добивается полного совпадения направлений движения ОЦМ и ЦМ левой руки. Но тем не менее в значительной степени уменьшает угол между ними. Настолько значительно, что появляется возможность говорить и о положительном «эффекте маха» левой руки.

Однако эффективность этого маха все-таки не достигает эффективности маха правой руки. Указывая на это обстоятельство, мы, по-видимому, не имеем права дать ему однозначную биомеханическую оценку. Вполне возможно**, что именно разница в уровне эффективности маха правой и левой руки способствует движению ОЦМ по окружности, а не по серии постоянно сменяющих друг друга касательных. Тем не менее в порядке поиска дополнительных резервов скорости уместно было бы испытать эффективность работы левой руки параллельно траектории движения правой.

До сих пор мы говорили о различии в направлении движения рук. Следующее его отличие от техники бега по прямой состоит в уменьшении амплитуды. Это уменьшение в значительной степени вынужденное. Необходимость его диктует заметное увеличение темпа бега на повороте, обусловленное те-

* Выполнение поворота в противоположную сторону потребовало бы и обратной описываемой асимметрии в движениях правой и левой руки.

** Детали этого вопроса нуждаются в экспериментальной проверке.

перь уже общепризнанным отсутствием равновесия конькобежца. Руки попросту не успевают достичь границ той амплитуды движений, которая наблюдается на прямой. Рациональной следует признать такую амплитуду, когда разгибаемая рука достигает горизонтальной плоскости, а плечо сгибаемой руки несколько не доходит до вертикали (рис. 6). Таким образом, общее уменьшение амплитуды происходит за счет укорочения движения в 3-й (большая часть укорочения) и 6-й (меньшая его часть) фазах движений рук.

Рис. 6. Амплитуда движений рук при беге по повороту

Попытки произвольного увеличения амплитуды отрицательно сказываются на темпе бега, а также ведут к появлению вращательных движений плеч и туловища.

Крайних точек траектории своего движения руки достигают в момент завершения отталкивания и немедленно, вместе с началом нового отталкивания и подтягивания свободной ноги, начинают новый цикл движения.

Работа рук при беге со старта. Особенности техники движений рук при старте и во время стартового разгона обусловлены необходимостью развивать предельный темп движений и спецификой траектории ОЦМ на этом участке дистанции.

У бегуна-легкоатлета, даже у стайера, темп бега гораздо выше, чем у конькобежца. Если предложить легкоатлету пробежаться с характерным для техники конькобежного спорта разгибанием рук в локтевых суставах, он сразу же почувствует затруднения, а бегун-спринтер буквально «запутается в руках». Происходит это вследствие многократного возрастания моментов инерциальных сил по мере разгибания руки. Старт — единственный элемент, когда темп бега легкоатлета и конькобежца соизмеримы. Естественно, что и обычная, дистанционная, техника движений рук на старте должна быть в значительной степени приближена к легкоатлетической. Так же как и легкоатлет, конькобежец должен работать согнутыми в локтевых суставах руками и с небольшой амплитудой (рис. 7). На протяжении стартового разгона и по мере перехода к ди-

Рис. 7. Амплитуда движений рук при беге со старта

станционной технике рука в 3-й фазе все больше разгибается, а амплитуда движений рук постепенно увеличивается до оптимальной *.

Попытка работать на старте незначительно согнутыми или почти не согнутыми руками (эта ошибка встречается довольно часто) ведет к снижению темпа бега, сильному закрепощению туловища, затрудняющему даже нормальное дыхание, или к характерным «извивам» туловища. Эти «извивы» в значительной степени обесценивают отталкивание, амортизируя реакцию опоры.

Для обеспечения положительного «эффекта маха» на старте и в стартовом разгоне очень важна реализация задачи однонаправленного движения ОЦМ и ЦМ рук. Схематически (вид сверху) траектория ОЦМ при беге со старта изображена на рис. 8. Период колебания увеличивается с каждым циклом, синхронно уменьшается амплитуда смещения туловища.

* Конькобежцы, тяготеющие к очень высокому темпу бега (многие, но отнюдь не все американские спринтеры), сознательно или бессознательно все 500 м бегут с согнутыми в локтевых суставах руками. Такая техника, кое-кем даже называемая «американской», облегчает сохранение «стартового» темпа бега, но резко уменьшает биомеханический «эффект маха».

Рис. 8. Направление маха руками (на примере правой) при беге со старта
Условные обозначения: АВ — стартовая линия; OD — направление бега; OS — траектория движения ОЦМ; 1, 2, 3, 4 — направление маха правой рукой на соответствующих шагах левой ноги

Неоднократный чемпион мира и олимпийских игр Э. Хайден

Если на первом шаге ОЦМ перемещается справа налево под весьма значительным углом к направлению бега, то по мере удаления от линии старта отклонение от этого направления постоянно уменьшается вплоть до окончания стартового разгона. Направление движения ЦМ согнутых рук должно строго соответствовать траектории ОЦМ. Следовательно, на первых шагах отведение и приведение рук долж-

Чемпионка мира и олимпийских игр Н. Петрусева

но преобладать над их сгибанием и разгибанием в плечевых суставах. Стабильной траектории ЦМ рук можно достичь постепенно, без резких изменений плоскости их движения.

В заключение приведены два характерных примера, иллюстрирующие работу рук у выдающихся конькобежцев — Э. Хайдена и Н. Петрусевой *.

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА СИЛЫ ОТТАЛКИВАНИЯ ПРИ БЕГЕ НА КОНЬКАХ

Скорость передвижения конькобежцев во многом определяется характером и величиной усилий при отталкивании.

Для анализа величины и характера распределения усилий во времени, а также временных фаз скользящего шага конькобежца применяются различные системы и тензометриче-

ские устройства. Однако они, как правило, позволяют определять только качественную картину изменения усилий либо неудобны в эксплуатации. В связи с этим возникла необходимость создать измерительную систему, которая

* Оба снимка фотохроники ТАСС.