Лабораторна робота № 8

 

Тема: Визначення положення загального центра тяжіння тіла (ЗЦТТ) графічним методом (додаванням сил ваги).

 

Мета: 1.  Навчитися визначати центри тяжіння (ЦТ) біоланок тіла людини та загальні центри тяжіння (ЗЦТ) окремих біокінематичних пар.

2. На основі цього визначити положення загального центра тяжіння всього тіла (ЗЦТТ) спортсмена в обраній для вивчення позі.

 

Обладнання:  1.  Фотограми пози спортсмена.

                          2.  Вимірювальні  прилади: лінійка, олівці, косинці,а також зошит.

 

Короткі теоретичні відомості

 

Для біокінематичного вивчення раціональності спортивної техніки           (в інерційній системі) велике значення має визначення загального центра тяжіння (ЗЦТТ) спортсмена. Поняття ЗЦТТ необхідне для визначення умов рівноваги в статичному положенні та при вивченні дії застосованих зовнішніх сил. Щоб визначити зв’язок сил з рухами, необхідно знати маси ланок та їх взаємне розташування. На досліджуваних фотограмах це можна визначити, знаючи відносну вагу ланок і положення їх центрів тяжіння.

Відносна вага ланки визначається  у відсотках до ваги всього тіла.

Центр тяжіння ланки – це уявна точка, до якої докладена рівнодіюча сила тяжіння всіх частин ланки. ЦТ ланки визначається за анатомічними орієнтирами (голова, кисть) або за відстанню її від осі проксимального суглоба (за радіусом центра тяжіння), або за пропорцією (тулуб, стопа). Ці дані були визначені в дослідженнях О. Фішера і Н. Бернштейна (див. табл. 8.1).

Таблиця 8.1

Відносна вага та розташування центрів тяжіння біоланок тіла

 

Назва ланки	Відносна вага (Р) у %	Розташування ЦТ біоланки
Голова	7	Над верхнім краєм зовнішнього слухового отвору
Тулуб	43	На лінії між серединами осей плечових і тазостегнових суглобів на відстані 0,44 від плечової осі
Плече	3	На відстані 0,47 від осі плечового суглоба
Передпліччя	2	На відстані 0,42 від осі ліктьового суглоба
Кисть	1	П'ястково-фаланговий суглоб 3-го пальця
Стегно	12	На відстані 0,44 від осі тазостегнового суглоба
Гомілка	5	На відстані 0,42 від осі колінного суглоба
Стопа	2	На лінії між п'ятковим бугром і 2-м пальцем на відстані 0,44 від п’яти

Отже, ЦТ окремої ланки на фотограмі буде на лінії, що з'єднує проекції суглобів, у точці, визначеній шляхом множення довжини всієї ланки на вказаний у таблиці індекс (від проксимального суглоба) або в зазначених орієнтирах.

Рівнодіюча сили тяжіння біокінематичних  пар, тобто загальний центр тяжіння, знаходиться на лінії, що з’єднує їх ЦТ і дорівнює сумі сил тяжіння ланок. ЦТ двох ланок буде розташований ближче до важчої ланки. Наприклад, ЗЦТ стегна й гомілки (див. рис. 8.1) розташований на лінії, що  з'єднує  їх ЦТ. Цю лінію варто розподілити на 17 частин, оскільки 12% ‑відносна вага стегна й 5% ‑відносна вага гомілки.

Точка ЗЦТ знаходиться біля 5-ї частини, починаючи від ЦТ стегна. За цим же принципом знаходять ЦТ інших біоланок у вказаній послідовності. Див. додаток № 16.

 

Рис. 8.1 – Визначення ЗЦТ стегна й гомілки графічним методом                 (додаванням сил ваги)

 

 

Порядок виконання практичного завдання

 

1.  Зробити фотографування й виконати в збільшеному масштабі фотограми пози спортсмена одночасно (двома апаратами) в сагітальній і фронтальній площинах або ж дослідити наявну фотограму (додаток № 1). Ознайомитися з таблицю відносної ваги й розташування центрів тяжіння ланок тіла.

2.  Позначити на фотограмах положення проекцій осей великих суглобів. Виміряти довжину кожної ланки, помножити на відповідне відносне значення радіуса центра тяжіння й нанести точки, що відповідають центрам тяжіння всіх ланок (відраховуючи від проекції проксимального суглоба).

3.  Знайти рівнодіючі сили тяжіння біокінематичних пар: спочатку ЗЦТ плеча й передпліччя, потім – ЗЦТ отриманого значення та кисті (ЗЦТ усієї руки). В аналогічній послідовності визначити ЗЦТ усієї ноги. Якщо положення спортсмена не симетричне, то необхідно визначити ЗЦТ для всіх кінцівок окремо. При симетричному положенні в подальших розрахунках вага кінцівок подвоюється. Визначення ЦТ тулуба робиться на прямій лінії, що з'єднує плечовий і тазостегновий суглоби. Потім досліджується ЗЦТ голови й тулуба (50% ваги тіла), так само ЗЦТ усіх кінцівок – рук і ніг. Отримані дві точки необхідно з'єднати відрізками й розділити пополам (вага всіх кінцівок дорівнює половині ваги тіла). Це і є ЗЦТТ досліджуваного спортсмена (додаток № 17).

 

Питання для контролю

 

1.       Що таке момент інерції?

2.       Чим визначаються інерційні властивості біоланок і всього тіла?

3.       Поясніть, як визначити масу біоланки.

4.       Де знаходиться і як визначити ЦТ біоланки?

5.       Як визначити ЗЦТ двох біоланок?

6.       Де знаходиться ЗЦТТ при основній стійці?

7.       Де знаходиться ЗЦТТ при стійці «міст»?

 

Література

 

1.       Ахметов Р.Ф. Біомеханіка фізичних вправ: навчальний посібник /   Р.Ф. Ахметов. – Житомир : Житомирський державний педагогічний університет ім. Івана Франка, 2004. – С. 23-24, 71-86.

2.       Біомеханіка спорту / за загальною редакцією Лапутіна А.М. – К. : Олімпійська література, 2005. – С. 122-140; 186-188.

3.       Донской Д.Д. Биомеханика: учебник для институтов физической культуры / Д.Д. Донской. – М., 1975. – С.93-96, 227-229.

4.       Донской Д.Д. Биомеханика: учебник для институтов физической культуры / Д.Д. Донской, В.М. Зациорский. – М., 1979. – С.61-84.

5.       Иваницкий М.Ф. Анатомия человека. – М. : Физкультура и спорт, 1985. – С.113-125, 407-416.

6.       Лапутин А.Н. Биомеханика физических упражнений / А.Н. Лапутин, В.Е. Хапко. – К . : Радянська школа, 1976. – С.47-49.

7.       Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений: учеб. пособие для студентов фак. физ. воспитания пед. ин-тов и для ин-тов физ. культуры / В.Л. Уткин. – М. : Просвещение, 1989. – С.17-31.

8.       Элементарный учебник физики / под ред. академ. Г.С. Ландсберга. – М.,1973.- Т 1. – С.179-186.