Схема анатомического анализа нападающего удара в волейболе

Биомеханические основы техники удара

Ударными в биомеханике называют действия, результат которых достигается механическим ударом. В ударных действиях различают:

1. Замах - движение, предшествующее ударному движению и приводящее к увеличению расстояния между рукой и мячом. Этот интервал времени наиболее вариативен (изменчив).

2. Ударное движение - от конца замаха до начала удара.

3. Ударное взаимодействие (или собственно удар) -столкновение руки с мячом.

4. Послеударное движение - движение руки после контакта с мячом [25].

Сила удара определяется по формуле : F=m V/t следовательно, координация движений волейболиста при максимально сильных ударах должна :

- обеспечить наибольшую скорость кисти к моменту ее соприкосновения с мячом (V')', - увеличить ударную массу в момент удара (т). В ряде экспериментальных работ обнаружена положительная линейная взаимосвязь между скоростью бьющего звена и скоростью вылета мяча в широком диапазоне скоростей (См. обзор [11]).

Представляет особый интерес, как волейболисты высокой квалификации достигают высокой скорости кисти к моменту ее контакта с мячом. Максимальная скорость укорочения мышцы зарегистрирована после ее растягивания в активном состоянии - уступающий режим (Глава 1). Основное назначение замаха в волейболе - растянуть упругие компоненты мышц плечевого пояса, передней поверхности туловища (включая косые мышцы живота) и бедра (прогиб туловища и сгибание ног в коленном суставе). Рассмотрим два вида замаха и нанесения удара по мячу спортсменами высокой квалификации, проанализированные в исследовании Н. Oka, T. Okamoto, V. Kumamoto (1976). Первый способ в основном применяли игроки, принимавшие участие в матчах в борьбе за олимпийские медали (Рис. 13 - А). Плечо при замахе перемещалось выше точки его вращения через сторону вправо - назад с одновременным прогибом и поворотом верхнего отдела туловища по отношению к тазу. Такой способ позволял игрокам максимально использовать энергию упругой деформации мышц корпуса и плечевого пояса. Второй способ, в большей мере, был присущ спортсменам национальной сборной (Рис. 13-Б). Замах осуществлялся главным образом за счет прогиба, а плечо двигалось назад ниже точки его вращения. Аналогичные по технике исполнения замах .и удар встречаются и у менее квалифицированных спортсменов (см. 3 IРис. 14 - А).

Большинство спортсменов низкой квалификации выполняют замах почти прямой рукой. С точки зрения биомеханики такую технику выполнения замаха нельзя считать рациональной. Для доказательства воспользуемся простым примером. Попробуйте стоя удерживать на вытянутых руках перед собой стул и быстро повернуть туловище на 90° вправо и обратно. Повторите это задание, но предварительно прижав стул к груди. Несмотря на то, что вес стула не изменился, во втором задании повернуться значительно легче. Вы столкнулись с инерционной особенностью тел во вращательном движении ("отказ" тела поворачиваться, а если оно вращается, то останавливаться), В механике ее мерой является момент инерции :

где : т - масса тела, R - радиус инерции, характеризующий распределение массы тела относительно оси вращения. Если сгибаете руку при замахе, то в квадрате уменьшается момент инерции руки и ее значительно легче (быстрее) повернуть. Например, если, уменьшив радиус инерции в 4 раза, то - в 16 раз меньше потребуется усилий для поворота руки. При высоких прыжках такой быстрый замах скрывает от соперника момент начала и направления атаки (удара). Вслед за таким замахом грудь начинает движение в направлении удара, а плечо и предплечье с кистью ускоренно двигаются назад-("биомеханизм" хлеста). Если замах осуществляется предплечьем выше линии горизонта (Рис. 13 - А), то растягиваются упругие компоненты грудной и широчайшей мыши, а если ниже, то только грудной. Успех выполнения такого замаха определяется, прежде всего, гибкостью - длиной коллагеновых структур широчайшей мышцы, мышц передней поверхности туловища и бедра. Следует также ориентироваться на такой по-казатель, как активная гибкость, определяемая возможностью мышц задней поверхности туловища и ног эффективно растягивать эти упругие компоненты.

Рациональность техники удара зависит от количества •звеньев, задействованных во вращательном движении бьющей поверхности и от положения оси, относительно которой происходит это вращение. Лучшим следует считать вариант с максимальным радиусом вращения, так как увеличивается линейная скорость кисти и ударная масса. Рука максимально вытянута в плечевом суставе, а локоть противоположного плеча опущен к верхушке гребня таза, относительно которого происходит вращение. Плечо закреплено и его нельзя отводить назад. Если в момент удара ударяющее и ниже расположенные звенья представляют собой как бы единое тело, то в ударном взаимодействии будет принимать участие масса всех этих звеньев. Преждевременное напряжение мышц- антагонистов резко уменьшит ускорение бьющей поверхности. Этим отличаются спортсмены высокой и низкой квалификации. Удар следует наносить с ускорением вперед в момент контакта кисти с мячом. Иногда спортсмен наносит два удара с одинаковой скоростью, а скорость вылета мяча и сила удара оказываются различными. Это происходит из-за того, что ударная масса не одинакова. Величина ударной массы может использоваться как критерий эффективности техники ударов. Поскольку рассчитать ударную массу довольно сложно, ее оценивают как : где : V.,, - скорость мяча после удара, VK - скорость кисти в момент контакта с мячом [25].

Время - контакта кисти с мячом при выполнении нападающего удара 0.012 - 0.020 с, что недостаточно для внесения корректировки во время движений. Биомеханическое обоснование рациональной техники выполнения нападающего удара, представленное в этом разделе, применимо не только к современной подаче, но и к ударам в теннисе, или (частично) к метаниям и броскам спортивных снарядов. Удары, наносимые по мячу на малом радиусе вращения, не обеспечивают ему максимальной скорости, но выполняются за меньший промежуток времени и значительно точнее.

 Влияние волейбола  на организм

 Сердце нетренированного человека в состоянии покоя за одно сокращение (систолу) выталкивает в аорту 50-70 мл крови, в минуту при 70-80 сокращениях 3.5-5л. Систематическая физическая тренировка усиливает функцию сердца и доводит систолический объем до 90-110 мл в покое, а при очень больших физических нагрузках 150 и даже 200 мл. Частота сердечных сокращений при этом увеличивается до 200 и более, минутный объем соответственно до 25, а иногда и 40л! Словом сердце спортсмена имеет десятикратный резерв мощности.

Частота сердечных сокращений у нетренированного взрослого человека в покое обычно составляет 72-84 в минуту, для сердца же тренированного спортсмена в покое характерна барикардия, т.е. частота сокращений ниже 60 ударов в минуту (иногда до 36-38) [5,с.154]. Такой режим работы более выгоден для сердца, так как увеличивается время отдыха (диастола), во время которого оно получает обогащенную кислородом артериальную кровь.

Основное же различие заключается в том, что при легкой нагрузке сердце нетренированного человека увеличивает количество сокращений, а сердце спортсмена повышает ударный выброс крови, т.е. работает экономичнее.

Конечно, десятикратное увеличение мощности сердца в экстремальных условиях не может не сказаться на функции сосудистой системы. Но у тренированного человека она также имеет больший запас прочности. При больших физических нагрузках максимальное давление у спортсменов и физически тренированных людей может превысить 200-250мм рт. ст., а минимальное падает до 50мм рт. ст. При большой физической нагрузке возрастает и объем циркулирующей в организме крови в среднем на 1-1,5л, достигая в целом 5-6л. пополнение поступает из кровяных депо –  своеобразных резервных емкостей, находящихся главным образом в печени, селезенке и легких. Соответственно увеличивается количество циркулирующих эритроцитов, в результате чего возрастает способность крови транспортировать кислород. Кровоток в работающих мышцах увеличивается в десятки раз, также многократно увеличивается число работающих капилляров. Интенсивность обмена веществ с использованием кислорода возрастает в десятки раз. [5,с.154-155]. Приведенные цифры свидетельствуют о больших анатомических и функциональных резервах сердечно-сосудистой системы, раскрыть которые можно только при систематических тренировках.

Если сердце представляет собой насос, перекачивающий кровь и обеспечивающий ее доставку ко всем тканям, то легкие – главный орган дыхательной системы – насыщают эту кровь кислородом.

Физические нагрузки увеличивают число альвеол в легких, совершенствуя дыхательный аппарат и увеличивая его резервы. Установлено, что у спортсменов количество альвеол и альвеолярных ходов увеличено на 15-20 % по сравнению с таковыми у не занимающихся спортом. Это значительный анатомический и функциональный резерв [5,с.156].

Также волейбол оказывают большое влияние на формирование аппарата дыхания. У спортсменов, например, жизненная емкость легких достигает 7л. и более. Спортивные врачи сборной команды страны по волейболу зарегистрировали величины, равные 6.7 и 7.3л. [5,с.156].

Конечно, спортсмены – это люди, как правило, с изначально хорошими физическими данными, но физические нагрузки развивают любой организм.

При максимальных физических нагрузках частота дыхания может возрасти до 50-70 в минуту, а минутный объем дыхания до 100-150л, т.е. в 10-15 раз превысить этот показатель, отмеченный в состоянии покоя.

Хорошо развитый дыхательный аппарат – надежная гарантия полноценной жизнедеятельности клеток. Ведь известно, что гибель клеток организма в конечном итоге связана с недостатком в них кислорода. И напротив, многочисленными исследованиями установлено, что чем больше способность организма усваивать кислород, тем выше физическая работоспособность человека. Тренированный аппарат внешнего дыхания (легкие, бронхи, дыхательные мышцы) – это первый этап на пути к улучшению здоровья. При использовании регулярных физических нагрузок максимальное потребление кислорода, как отмечают спортивные физиологи, повышается в среднем на 20-30%. [5,с.156-157].

У тренированного человека система внешнего дыхания в покое работает более экономно. Так, частота дыхания снижается до 8-10 в минуту, при этом несколько возрастает его глубина. Из одного и того же объема воздуха, пропущенного через легкие, извлекается большее количество кислорода.

Возникающая при мышечной активности потребность организма в кислороде "подключает" к решению энергетических задач незадействованные до этого резервы легочных альвеол. Это сопровождается усилением кровообращения во вступившей в работу ткани и повышением аэрации (насыщенность кислородом) легких. Считают, что этот механизм повышенной вентиляции легких укрепляет их. Кроме того, хорошо "проветриваемая" при физических усилиях легочная ткань менее подвержена заболеваниям, чем те ее участки, которые аэрированы слабее и потому хуже снабжаются кровью. Известно, что при поверхностном дыхании нижние доли легких в малой степени участвуют в газообмене. Именно в местах, где легочная ткань обескровлена, чаще всего возникают воспалительные процессы. Напротив, повышенная аэрация целительно действует при лечении некоторых заболеваний.

Врачи уже давно отметили, что спортсмены не болеют туберкулезом легких, в основе этого факта, в обоих случаях, лежит повышенная аэрация легких.

При физических нагрузках возрастание легочной вентиляции связанно с усилением амплитуды движения диафрагмы. Этот факт благоприятно отражается и на состоянии других органов. Так, сокращаясь при вдохе, диафрагма давит на печень и другие органы пищеварения способствуя оттоку из них венозной крови и поступлению ее в правые отделы сердца. При выдохе диафрагма поднимается, облегчая приток артериальной крови к органам брюшной полости и улучшая их питание и работу. Таким образом, диафрагма является как бы вспомогательным органом кровообращения для органов пищеварения.  Именно этот механизм – своеобразный мягкий массаж  имеют в виду специалисты лечебной физкультуры, рекомендуя некоторые упражнения дыхательной гимнастики для лечения органов пищеварения [5,с.157-158].

Опорно-двигательный аппарат.

Физические нагрузки при занятиях волейболом оказывают благотворное влияние на все системы организма, в том числе и на мышцы. Мышцы – активная часть двигательного аппарата. В теле человека насчитывается около 600 мышц. Большинство из них парные и расположены симметрично по обеим сторонам тела человека. Мышцы составляют: у мужчин – 42% веса тела, у женщин – 35%, у спортсменов – 45-52%.

По происхождению, строению и даже функции мышечная ткань неоднородна. Основным свойством мышечной ткани является способность к сокращению – напряжению составляющих ее элементов. Для обеспечения движения элементы мышечной ткани должны иметь вытянутую форму и фиксироваться на опорных образованиях (костях, хрящах, коже, волокнистой соединительной ткани и т.п.) [6,с.15].

Как известно, спортивная тренировка увеличивает силу мышц, эластичность, характер проявления силы и другие их функциональные качества. Вместе с тем иногда, несмотря на регулярные тренировочные занятия, сила мышц начинает снижаться и спортсмен не может даже повторить свой прежний результат. Поэтому очень важно знать, какие изменения происходят в мышцах под влиянием физической нагрузки, какой двигательный режим спортсмену рекомендовать: должен ли спортсмен иметь полный покой (адинамию), перерыв в тренировочном процессе, или минимальный объем движений (гиподинамию), или, наконец, проводить тренировки с постепенным уменьшением нагрузки. Изменения в строении мышц у спортсменов можно определить методом биопсии (взятия особым способом кусочков мышц) в процессе тренировки. При нагрузках преимущественно динамического характера вес и объем мышц увеличиваются, но в меньшей степени чем при статических нагрузках. Происходит удлинение мышечной части и укорочение сухожильной. Мышечные волокна располагаются более параллельно, по типу веретенообразных. Количество миофибрилл увеличивается, а саркоплазмы становится меньше. Чередование сокращений и расслаблений мышцы не нарушает кровообращения в ней, количество капилляров увеличивается, ход их остается более прямолинейным. Количество нервных волокон в мышцах, выполняющих преимущественно динамическую функцию, в 4-5 раз больше, чем в мышцах выполняющих преимущественно статистическую функцию. Двигательные бляшки вытягиваются вдоль волокна, контакт их с мышцей увеличивается, что обеспечивает лучшее поступление нервных импульсов в мышцу. При пониженной нагрузке мышцы становятся дряблыми, уменьшаются в объеме, капилляры их суживаются, в результате чего мышечные волокна истощаются, двигательные бляшки становятся меньших размеров. Длительная гиподинамия приводит к значительному снижению силы мышц. При умеренных нагрузках мышцы увеличиваются в объеме, в них улучшается кровоснабжение, открываются резервные капилляры. По наблюдениям П.З.Гудзя, под влиянием систематической тренировки происходит рабочая гипертрофия мышц, которая является результатом утолщения мышечных волокон (гипертрофии), а также увеличения их количества (гиперплазии). Утолщение мышечных волокон сопровождается увеличением в них ядер, миофибрилл. Увеличение числа мышечных волокон происходит тремя путями: посредством расщепления гипертрофированных волокон на два-три и более тонких, вырастания новых мышечных волокон из мышечных почек, а также формирования мышечных волокон из клеток сателлитов, которые превращаются в миобласты, а затем в мышечные трубочки. Расщеплению мышечных волокон предшествует перестройка их моторной иннервации, в результате чего на гипертрофированных волокнах формируются одно-два дополнительных моторных нервных окончания. Благодаря этому после расщепления каждое новое мышечное волокно имеет собственную мышечную иннервацию. Кровоснабжение новых волокон осуществляется новообразующимися капиллярами, которые проникают в щели продольного деления. При явлениях хронического переутомления одновременно с возникновением новых мышечных волокон происходит распад и гибель уже имеющихся. Важное практическое значение при перетренированности имеет двигательный режим. Установлено, что гиподинамия действует отрицательно на мышцы. При постепенном же уменьшении нагрузок нежелательных явлений в мышцах не возникает. Широкое применение метода динамометрии позволило установить силу отдельных групп мышц у спортсменов и составить как бы топографическую карту.