Теория и методика подтягиваний (части 1-3)

Кожуркин А. Н.

1.2.3 Энергетические характеристики подтягивания.

1.2.3.1 Механическая работа мышц в фазе подъема туловища.

При подтягивании на перекладине тело спортсмена под воздействием силы тяги мышц совершает в фазе подъема туловища вертикальное перемещение из исходного положения в вис на согнутых руках. Следовательно, мышцы спортсмена в этой фазе выполняют работу по подъему груза массой m на некоторую высоту h.

Вообще, понятие «работа» тесно связано с понятием "энергия". Энергией называется величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу [12].

Поднимая тело на высоту h,

мы как бы запасаем работу, равную m*g*h. Эту работу тело способно произвести при его опускании на первоначальный (нулевой) уровень. Так как энергия поднятого тела определяется только его положением относительно нулевого уровня, эту энергию называют энергией положения или потенциальной энергией.

Физические тела могут обладать энергией не только потому, что они занимают определенное положение, но и потому, что они находятся в движении. Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется энергией движения или кинетической энергией [ 12].

Так, сокращение мышц в фазе подъема туловища приводят к тому, что изменяется не только положение тела спортсмена по отношению к грифу перекладины, но и его скорость. Под действием силы тяги мышц на начальном участке фазы подъема туловища тело спортсмена получает ускорение, вследствие чего его скорость изменяется от нулевой до максимальной. Работа мышц, затраченная на разгон тела спортсмена, создает запас кинетической энергии, т.е. запас способности в дальнейшем (при торможении) совершать полезную работу. В частности, этот запас кинетической энергии может расходоваться на работу против силы тяжести в верхней части траектории фазы подъема туловища, благодаря чему тело спортсмена может пролететь по инерции - практически без напряжения мышц некоторый участок пути.

Ясно, что высота подъема тела спортсмена по инерции зависит от запаса кинетической энергии. Поэтому чем большую скорость набирает спортсмен на начальном участке фазы подъема туловища, тем большую часть пути на верхнем участке траектории подъем будет происходить при минимальном напряжении мышц.

Когда физическое тело совершает работу благодаря тому, что оно движется, скорость движения уменьшается [12]. В наивысшей точке фазы подъема туловища скорость тела спортсмена становится равной нулю, что означает, что кинетическая энергия полностью израсходована на работу против силы тяжести. А так как работа против силы тяжести ведет к увеличению потенциальной энергии, можно сказать, что по мере уменьшения скорости движения тела спортсмена по инерции кинетическая энергия постепенно превращается в потенциальную.

Итак, сокращение мышц в фазе подъема туловища приводит к тому, что изменяется как скорость тела спортсмена, так и его положение по отношению к грифу перекладины. Это означает, что как кинетическая, так и потенциальная энергия тела в фазе подъема туловища создаются за счет работы силы тяги мышц спортсмена. Механическую работу силы тяги мышц на любом участке траектории движения тела спортсмена в фазе подъёма туловища можно рассчитать по следующей формуле

(1.5)

где:

– работа силы тяги мышц, дж;

– кинетическая энергия тела спортсмена, дж;

– потенциальная энергия тела спортсмена, дж;

– масса тела спортсмена, кг;

– конечная скорость тела спортсмена, м\с;

– начальная скорость тела спортсмена, м\с;

– ускорение свободного падения, м\c*c;

– координата конечной точки траектории, м;

– координата начальной точки траектории, м

Заметим, что формула (1.5) не учитывает затрат энергии на вращательное движение тела в фазе подъема туловища, статическую работу мышц по фиксации хвата и т.п., а лишь выявляет связь между работой мышц, обеспечивающих подъем туловища и изменениями потенциальной и кинетической энергии тела спортсмена в любой точке траектории этой фазы.

Для того чтобы подтягивание происходило в наиболее экономичном режиме, необходимо, чтобы работа силы тяги мышц в расчете на один подъем тела была минимальной. Минимальное значение

принимает тогда, когда в момент перехода подбородка через уровень грифа перекладины скорость движения тела спортсмена

становится равной нулю. В этом случае работа силы тяги мышц равна работе по подъему тела массой

на высоту обязательного перемещения. Если же

больше нуля, спортсмен нерационально использует энергию мышц, бесполезно растрачивая ее на подъем тела выше необходимого уровня. Это эффектно, красиво смотрится со стороны, но совершенно не учитывается судьями и обычно сказывается на результате, причем не в лучшую сторону. Да спортсмен обычно и сам это понимает примерно через 1-2 минуты после начала подтягивания.

1.2.3.2 Механическая работа мышц в фазе опускания туловища.

В фазе опускания туловища работа мышц направлена на то, чтобы предотвратить слишком быстрое падение тела и тем самым уменьшить ударную нагрузку на пальцы в момент прихода в ИП. Скорость опускания туловища спортсмен регулирует величиной тормозящего усилия мышц. На выбор величины тормозящего усилия оказывают влияние такие факторы, как надёжность хвата, жесткость грифа перекладины, темп подтягиваний и др.

Взаимосвязь между работой мышц в фазе опускания туловища и изменениями потенциальной и кинетической энергии выражается соотношением:

(1.6)

где:

– работа мышц в фазе опускания туловища, дж;

– масса тела, кг;

– ускорение свободного падения, м\с*с;

– высота опускания, м;

– скорость тела в момент прихода в ИП, м\с.

Если работа мышц равна нулю, т.е. осуществляется свободное падение тела, потенциальная энергия по мере опускания тела на нулевой уровень полностью переходит в кинетическую. И в этом случае в момент прихода в ИП тело спортсмена имеет максимальную скорость, и ее необходимо быстро погасить. Гашение инерции тела сопровождается кратковременной ударной нагрузкой на мышцы, обеспечивающие фиксацию суставов, а также - и это самое главное - на мышцы-сгибатели пальцев, которые обеспечивают надежность хвата.