Теоретические основы исполнения прыжков в фигурном катании на коньках тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.08 ВАК РФ

На правах рукописи

ВИНОГРАДОВА Валентина Ивановна

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛНЕНИЯ ПРЫЖКОВ В ФИГУРНОМ КАТАНИИ НА КОНЬКАХ

01.02.08 - Биомеханика

13.00.04 - теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора педагогических наук

Москва -

1996

Работа выполнена в Московской государственной Академии Автомобильного и Тракторного машиностроения

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук,

профессор Ю. К. гавердовский

доктор педагогических наук, профессор Н.Г.Сучилин

доктор педагогических наук, профессор Б.н.шустин

Ведущая организация: Санкт-Петербургская государственная академия физической культуры им. П.Ф.Лесгафта.

защита состоится "_" _ 199 г. в

_ часов на заседании диссертационного совета

д.046.01.01 в Российской государственной академии физической культуры по адресу: 105122, г.москва, Сиреневый бульвар, 4.

с диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российской государственной академии физической культуры.

Автореферат разослан "_"_ 199 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат педагогических наук, профессор

м.е.Кутепов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Прогресс в фигурном катании связав с совершенствованием техники исполнения отдельных элементов, связок и значит - программ в целом.

Одним из перспективных способов определения путей развития технического и художественного мастерства в фигурном катании, как и в других видах спорта, является механико-математическое моделирование спортсмена и его двигательных действий.

Фигурное катание является одним из наиболее сложных видов спорта для математического моделирования: движения спортсменов в фигурном катании пространственные и выполняются при двухопорном и одноопорном скольжении, а также без опоры при исполнении прыжков и зависят как от динамических, так и от антропометрических параметров.

математическое моделирование двигательных действий фигуриста как в одиночном, так и в парном катании с учетом всех особенностей исполнения отдельных фигур и элементов, а тем более составленных из этих фигур и элементов программ - задача чрезвычайной сложности хотя бы из-за их многообразия и многообразия последовательностей их исполнения.

В литературе достаточно полно описывается только качественная сторона биомеханики исполнения элементов фигурного катания. Ее анализ позволяет утверждать, что сформировалось классическое представление о фигурном катании как о виде спорта, обозначены принципиальные направления совершенствования и развития техники и художественного мастерства фигурного катания, можно отметить лишь подъем или падение сменяюсшх друг друга школ, которые отдают предпочтение технической или художественной части мастерства фигуристов, общая же тенденция

-4- постоянное совершенствование обеих частей.

Можно утверждать, что качественная биомеханика фигурного катания сложилась на огромном опыте педагогических наблюдений,. соревнований и небольшом объеме экспериментальных исследований.

однако, качественная биомеханиха не дает точного представления о путях дальнейшего совершенствования фигурного катания из-за субъективности выводов на основе наблюдений и ограниченности экспериментальных исследований в силу их технической сложности, трудоемкости, многообразия

предварительно не поддающихся оценке важности задач исследований и, как следствие, высохой стоимости таких исследований.

решение проблем дальнейшего совершенствования фигурного катания возможно на основе теории исполнения основных элементов фигурного катания путем их механико-математического моделирования. практика развития фигурного катания требует создания количественной биомеханики. Она требует создания биомеханических основ количественного анализа элементов фигурного катания с целы) формирования научно-обоснованного представления о возможностях дальнейшего развития фигурного катания и определения направлений дальнейших усилий тренеров и спортсменов.

Наиболее важными элементами в фигурном катании являются прыжки. Они являются наиболее сложными как в исполнении для спортсмена, так и в механико-математическом моделировании для исследователя. Биомеханические основы исполнения прыжков в фигурном катании, таким образом, могут быть его теоретической основой, теоретические основы количественной биомеханики главных элементов фигурного катания,которые изложены в диссертации, представляют собой новое научное направление, так как по своей сути они являются новой фундаментальной базой дальнейшего раз-

вития фигурного катания.

Количественные исследования дадут новый толчок "в развитии технического и художественного мастерства в фигурном катании в силу следующего:

- они могут дать объяснения не всегда очевидным динамическим явлениям, ведущим, например, к срыву исполнения отдельных элементов катания и падению фигуриста;

- они могут определить выбор прыжков для исполнения по антропометрическим параметрам фигуриста;

- они дают точные знания приоритетности параметров влияния на увеличение многооборотности прыжков;

- с их помощью можно разрабатывать индивидуальные программы катания для спортсменов с учетом их антропометрических паргшетров, уровня технической и физической подготовки, чувствительности к динамическим параметрам и уровня развития координации двигательных действий;

- с их помощью можно определить количественные показатели "двигательного будущего" спортсмена с целью выбора методики спортивной подготовки, ориентированной на высокие и рекордные достижения.

Все сказанное определяет актуальность выполненного исследования.

целью работы являются создание теории моделирования фигуриста и его двигательных действий при одноопорном скольжении и в прыжках, а также количественная оценка влияния антропометрических параметров фигуриста и динамических параметров его двигательных действий на индивидуализацию процесса совершенствования фигурного катания.

Научная гипотеза. Предполагалось, что создаваемая теория позволит на основе простейших и многозвенных систем построить

математичесхие- модели фигуристов и их двигательных действий, которые связывают антропометрические и динамические параметры единой зависимостью, позволит определить количественное влияние этих параметров на одноопорное скольжение и создание начального вращения в прыжках и позволит строить научно обоснованную организацию индивидуально-специализированного процесса обучения мастерству исполнения многооборотных прыжков. Научную новизну составляют:

- результаты моделирования одноопорного скольжения по дуге фигуриста сосредоточенной массой, однородным стержнем, цилиндром, конусом,трехзвенной и четырехзвенной системами с выделением туловища, рук, головы и туловища, рук, ноги, головы соответственно;

- количественная оценка влияния антропометрических параметров фигуриста и динамических параметров его двигательных действий на одноопорное скольжение по дуге и совершенствование художественного мастерства.

- результаты моделирования двигательных действий при создании начального вращения в прыжках скольжением по дуге, закручиванием тела, скольжением по дуге и закручиванием тела, стопорящим действием конька, стопорящим действием конька и закручиванием тела, то есть результаты моделирования двигательных действий при создании начального вращения во всех известных прьскках всеми используемыми на практике способами;

- определение степени влияния антропометрических параметров фигуриста и динамических параметров его двигательных .действий на создание начального вращения во всех прыжках и определение роли всех параметров в организации индивидуально-специализированного процесса обучения фигуриста мастерству исполнения многооборотных прыжков;

- определение- роли параметров динамики полета в создании художественного эффекта;

- единый подход к построению биомеханических основ исполнения прыжков в фигурном катании с использованием принципа Даламбера, теорем и законов теоретической механики;

- обоснование эффективности использования упругих элементов в коньках для исполнения прыжков.

практическая значимость, заключается в предложенных рекомендациях ПО:

- созданию художественного эффекта с помощью антропометрических параметров фигуриста и динамических параметров его двигательных действий при одноопорном скольжении по дуге;

- методике отбора спортсменов по антропометрическим параметрам для исполнения заданных прыжков или выбора к исполнению прыжков для спортсмена с заданными антропометрическими параметрами;

- методике совершенствования двигательных действий и управления параметрами для создания начального врашения основными способами;

- использованию вспомогательных способов создания начального врашения в прыжках с целью увеличения их многооборотности:

- оценке "двигательного будущего" фигуриста в прыжках по его антропометрическим параметрам;

- разработке и использованию коньков с упругими элементами для исполнения прыжков;

- способу определения качества поверхности льда;

- построению научно-Обоснованной организации индивидуально-специализированного процесса обучения мастерству исполнения многооборотных прыжков.

Организация исследований. Педагогические наблюдения по теме диссертации проводились во время работы с фигуристами:

-8- с. 1964г. по 1966г. тренером сборной команды по фигурному катанию мое ДСО "Труд" при подготовке спортсменов KMC и МС;

- с 1966г. по 1967г. старшим тренером ДЮСШ по фигурному катанию треста "мосстрой 13" с группами начальной подготовки;

- с 1975г. по 1979г. тренером ДЮСШ по фигурному катанию Бала-шихинского литейно-механического завода с учебно-тренировочными группами спортсменов ТТ-го и 1-го разрядов;

- с 1979г. по 1981г. тренером по фигурному катанию ДЮСШ МГС "Зенит" с учебно-тренировочными группами спортсменов 1-го разряда и KMC; •

- с 1981г. по 1987г. тренером по фигурному катанию сборной команды СССР по Центральному Совету ВДФСО "Труд" с олимпийским контингентом на централизованнных учебно-тренировочных сборах для кандидатов в основной, молодежный, юношеский и, резервный составы сборной команд» СССР по ВДФСО "Труд";

- с 1987г. по 1991г. тренером по фигурному катанию мге ВДФСО профсоюзов с олимпийским резервом и спецгруппой одиночников по разряду кме и мс.

За период ранних педагогических наблюдений возникла идея улучшения процесса обучения фигуристов прыжкам с помощью усовершенствования коньков, наделив их упругим свойством.

Теоретическое обоснование идеи и выбор упругих элементов для коньков выполнены автором

- с 1967г. по 1975г. во время работы в МВТУ им. Н.И.Баумана преподавателем кафедры физвоспитания.

Теоретические исследования завершены разработкой приспособлений с упругими элементами для'коньков и, в итоге, защищены авторскими свидетельствами.

В период работы со сборными командами и ведущими тренерами страны с большими трудностями происходило увеличение

многооборотности прыжков. Особенно у женщин, это был трудный период освоения прыжков в з,5 оборота, ясной задачей ставилась индивидуализация учебно-тренировочного процесса обучения прыжкам на основе точных знаний двигательных действий фигуриста.

Во время педагогических наблюдений и собственного опыта катания на уровне мастера спорта автором работы была создана биомеханическая теория исполнения прыжков в фигурном катании, основные результаты которой опубликованы, некоторые результаты были внедрены:

в процесс индивидуализации учебно-тренировочного процесса обучения прыжкам учащихся и совершенствования исполнительского мастерства спортсменов ДЮСШ стадиона "Авангард",

- в процесс обучения студентов Российской государственной академии физической культуры в виде учебного пособия "Биомеханика. Одноопоряое скольжение фигуриста",

- в процесс обучения студентов Московской государственной академии физической культуры по курсу теории и методики фигурного катания.

Основные положения, выносимые на защиту:

- выбор различных механико-математических моделей фигуриста при одноопорном скольжении по дуге;

- создание художественного эффекта с помощью управения антропометрическими параметрами фигуриста и динамическими параметрами его двигательных действий при одноопорном скольжении по дуге;

выбор простейших и многозвенных систем моделирования фигуриста при исследовании его двигательных действий во время исполнения многооборотных прыжков;

- выделение основных параметров, управление которыми эффективно для увеличения многооборотности прыжков;

- эффективность использования вспомогательных способов создания

-10-

начального пращения в прыжках;

- способы ссмдания художественного эффекта в полете;

- коньки с упругими элементами для фигурного катания;

- определение "двигательного будушего" фигуриста в прыжках по его антропометрическим параметрам;

отбор спортсменов по антропометрическим параметрам для исполнения Жданных прыжков или выбор прыжков для спортсмена с заданными антропометрическими параметрами;

- теоретические основы построения индивидуально-специализированного процесса обучения мастерству исполнения многооборотных прыжков.

Объем и структура диссертации.

Работа изложена на 214 страницах машинописного текста, содержит 60 таблиц и 53 рисунка. Она состоит из введения, 9 глав, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. Список аннотированной литературы представлен 181 работами отечественных и 20 работами зарубежных авторов. . Приложение содержит акты о внедрении результатов научных исследований в практику и 5 авторских свидетельств на изобретения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении изложена характеристика работы. Обосновывается актуальность рассматриваемой проблемы, формулируется цель исследований, высказывается научная гипотеза для достижения цели, определяются научная новизна работы и основные положения, которые 1 выносятся на защиту. показывается достоверность результатов исследований и их практическая' ценность.

Обзор исследований других авторов, который также приводится во введении, показывает, что количество отечественни* диссертационных работ, касающихся фигурного

катания, более- 30-ти.

Авторами основных работ являются Абсалямова и. В., Андрианов Ю. а., Апарин В.а., Гришина М.В., Гросс Я.А., Ершова h.a., ирошникова Н.И., Кирсанов Н.И., Клинова т.е., Коган а.и., Корешев и.а., кузнецов a.b., Левина г.е., Медведева и.м., Мишин а.Н., Морозова Ж.Ю., Орлов А.К., Панин h.A., Саная м. в., Скуратова Т.В., Смирнова И.К., Соловьев В.Н., Тихомиров А. К., Торунова Э.л., Хамаганова г.г., хисматуллина Л.Я. и др.

Из них биомеханике фигурного катания посвящены работы Мишина а.н., Москвиной т.н., Панина h.a., Хисматуллиной Л.я. и Банновой С. е..

Выполненная работа, по существу, является продолжением исследований, проведенных в этих работах и, главным образом, ставших классическими в фигурном катании исследований Мишина А. Н. .

Кроме того во введении изложены задачи, методы и организация исследования.

Научно обоснованные педагогические результаты использовались автором диссертации для индивидуализации учебно- трени -ровочного процесса фигуристов ДЮСШ стадиона "Авагард" в итоге был проведен синтез наиболее существенных педагогических признаков. выявленных теоретически и подтвержденных практически при анализе движений фигуристов, выполнявших прыжки.

ОДНООПОРНОЕ СКОЛЬЖЕНИЕ ФИГУРИСТА ПО ДУГЕ

рассматривается биомеханика одноопорного скольжения фигуриста при малых углах отклонения его тела от нормали к поверхности льда. При этом обосновывается допущение, что массу тела фигуриста можно сосредоточить в центре его масс. В результате определяется закон движения материальной точки под действием силы веса Р фигуриста, силы F трения его конька о лед

и реакции N 'шоры конька о лед.

показнн'1, что величина силы Г трения конька фигуриста лед зависит от скорости V его скольжения, радиуса И кривиз траектории скольжения и, естественно, от массы т те фигуриста.

Определен закон движения по дуге окружности с радиусом .1 который ИМС С I ВИД

„ R» , vi + vgz R? + vo

27 -. -

v2 + / g2 Ri + v4

Если тренера интересует путь s скольжения фигуриста момента, когда он останавливается, то в его выражении следу положить v=0

Если скольжение фигуриста происходит по дуге с перемени радиусом кривизны, то она аппроксимируется дугами окружносте расчеты выполняются по полученным в работе формулам для каждо участка, а начальными условиями движения для последующе участка явлищтся условия, определенные для конца предыдущего.

Геометрические параметры скольжения фигуриста определяютс когда в качестве его модели принимается стержень, дли которого pailita росту фигуриста, а по весу Р они одинаковые.

Показами, что часто принимаемое в научных работ допущение, что линия действия реакции N опоры фигурис проходит через центр его тяжести, не соответствует действител ности.

Если угол а отклонения оси тела фигуриста от нормали поверхности льда велик, то равновесное скольжение фигурис

описывается нелинейным уравнением

/г, I • , 3R - 2tsina „„„ sing _ ...

3g (R " 2 Slng) 2R - teína СОЗа ' —2" " ° U>

Резулм'иты его численного решения представлены в ви

Рис.1 Зависимость угловой скорости си фигуриста от радиуса н- кривизны его следа и угла ос его наклова-

12 3

Рис.2 Зависимость угла сС наклона фигуриста от угловой скорости о) и радиуса л его следа*

графиков на рис.1 и рис.2 для фигуриста, рост которого 1= 1,7 из рисунков следует, что малые изменения угловой скоро! и вызывают Оольшие изменения угла а отклонения фигуриста нормали к поиерхности льда.

Обнаруженное явление должно учитываться при трениров] фигуристов, так как оно может быть причиной их падений i срывов прыжков.

Перед прыжком может случиться и так, что ось враще] будет пересекать тело фигуриста на расстоянии z со стор< головы, в работе показано, что фигурист может сохраш равновесие только тогда, когда расстояние z меньше трети < роста.

С целью определения влияния на динамику скольже] фигуриста по дуге его антропометрических параметров и уточце! влияния динамических параметров в диссертации рассмотрены тр| звенные и четырехзвенные модели фигуриста с; выделением голо! двух рук, и туловища и головы, двух рук,, ноги и туловища соо-ветственно. I) каждой из этих моделей рассматривались цилиндр) ческая и коническая формы туловища.

для количественных параметрических исследований принима лись для фигуриста рост 172,2 см и масса 69,4 кг. Известним способом определены для:

- трехзвенш« рассчетных схем массовые параметры двух ру: головы И туловища 2kp= 0,09892; kr= 0,06940; kT= 0,83168;

- четырехзвенных рассчетных схем массовые параметры двух ру;

ГОЛОВЫ, ноги И туловища 2кр= 0,09892; кг= 0,06940; кд= 0,198

к = О, 6330. т

Линейные размеры определены с помощью уравнений регресс; для всех моделей фигуриста для руки, ноги и туловища соответ венно они имеют значения L = 0.636 м; L = 0,6890 м и L = 1,4

Рис.З Расчетная схема для четырехзвенной модели фигуриста с цилиндрической формой туловища. Здесь РС,А &=г,р,н,т) соответственно силы веса и равнодействующие линейно распределенных даламберовых сил инерции для головы, рук, ноги и туловища фигуриста; точки приложения сил; Дх ,

А?У - составляющие реакции опоры;№ -угловая скорость сколь-вения по дуге с радиусом ОА

Д0П0ЛНИ1ГДЬНО принято: г = о, 1 м - радиус головы; 1?ц= о, 2 м - радиус цилиндрической модели туловища; як= о,3464 м - радиус основания конической мо-? дели туловишц, который выбран из условия равенства объему цилиндрической модели туловища фигуриста; ? = £т= 0,6138 - безразмерная координата крепления ноги к туловищу фигуриста с началом в точке опоры его конька, далее для туловища, где это возможно индекс т опускается и в формулах фигурирует параметр 1> без индекса.

Использу« принцип Даламбера в диссертации решена задача равновесного скольжения фигуриста по дуге радиуса И, который отклоняется на угол а от нормали к поверхности льда. Получены формулы для определения угловых скоростей и скольжения по дуге для трехзвепмчх и четырехзвенных моделей фигуриста с цилиндрической и конической формами туловища.

Для четырехзвенной модели фигуриста с цилиндрической формой туловиша расчетная схема показана на рис.3. полученная для нее формула имеет вид

- I < 1 -|к ) Ь+гк„] Б1гкх+к ((£-1) з1пи-|?а1па1] Ь

и=д—--Е-£—;-2--—±- {2)

(кгА+2крВ+ктС)сова+к^б

где а1 = а + ч<, <р - угол отклонения ноги от оси фигуриста, А= Ся-(Ь+г) з 1па] (Ь+г) ; В = (Я-Ьзл.пое) Ь; (Н-|ьпта)

Для чсгирехзвенной модели фигуриста с конической формой туловища расчетная схема показана на рис.4.: Решение задачи усложнялось определением нелинейного закона распределения даламберовых сил инерции вдоль туловища фигуриста. В итоге получена так:|Н же по структуре формула (2) для угловой скорости и скольжении. в которой при параметре кт вместо коэффициента |

Рис.4 Расчетная схема для четырехзвенной модели фигуриста с конической формой туловища. Здесь Р£, Г?(I =г,р,н,т) соответственно силы веса и равнодействующие, линейно и нелинейно распределенных даламберовых сил инерции головы, рук, ноги и туловища фигуриста;' Cj =1; .-..-,7 /;-1точки':приложения, сил; А/х, Йу - составляющие реакции опоры;--угловая скорость т" скольиения по дуге с радиусом ОА

получен коэффициент \ и С определяется формулой

Л Ьз1па

с=(я-|ьв1па)4

з" 4

В диссертации значения угловых скоростей и равновесно) скольжения для трехзвенных и четырехзвенных моделей фигуриста цилиндрической и конической моделями туловища приводятся таблицах в зависимости от значений динамических параметров К а.

Количественные исследования показали, что тренеру спортсмену следует иметь в виду,что уменьшение угловой скорое: и равновесного скольжения достигается уменьшением угла отклонения фигуриста от нормали к поверхности льда и увеличе • нием радиуса и. его дуги скольжения. Наоборот, увеличен) угловой скорости и достигается увеличением угла а и уменьшен» радиуса ¡1.

Наибольшее увеличение угловой скорости и в зависимости < значений динамических параметров Я и а может быть многократю и достигать 4,5 кратности.

многократное изменение угловой скорости и равновесно скольжения позволяет фигуристу создавать художественный эффе; при исполнениям элементов фигурного катания. Фигурист может б внешнего воздействия, то есть без видимой причины, изменя угловую скорость и своего скольжения.

Следует иметь в виду, что влияние группировки ноги ; угловую скорость и незначительное. Оно не превышает 2,67..

Сравнение значений угловой скорости ы , полученных д трехзвенной модели фигуриста с цилиндрической формой туловища полученных при моделировании фигуриста однородным стерэкн показывает, что они отличаются не более чем на о, 57..

Таким образом, моделирование фигуриста однородным стержнем оправдано при выявлениии влияния динамических параметров I? и ос на угловую скорость и равновесного скольжения и является предпочтительным из-за своей простоты. Ограниченные возможности моделирования фигуриста однородным стержнем становятся очевидными, как только возникает задача выявления влияния его антропометрических параметров на угловую скорость о.

Закономерности влияния динамических параметров я и а на угловую скорость ь> равновесного скольжения для фигуриста с конической формой туловища те же, что и для фигуриста с цилиндрической формой туловища.

Однако, количественные оценки показывают, что угловая скорость «о равновесного скольжения для фигуриста с цилиндрической формой туловища выше, чем для фигуриста с конической формой туловища, и зависит от значений динамических параметров. В зависимости от формы туловища фигуриста и значений динамических параметров угловая скорость и равновесного скольжения фигуриста изменяется на 307. - 40%.

Сохранение равновесного скольжения фигуриста с конической формой туловища упрощается, так как для одних и тех же значений динамических параметров И и а угловая скорость и скольжения меньше, чем для фигуриста с цилиндрической формой туловища.

Однако, для создания начального вращения в прыжках предпочтительнее цилиндрическая форма туловища фигуриста, так как угловая скорость и перед отрывом ото льда при этом больше и обеспечивает сравнительно большее увеличение многооборотности прыжков.

При отборе;спортсменов для исполнения прыжков,, начальное вращение для которых создается вращением по дуге, или при

определении "двигательного будущего" в прыжках для начинающих

спортсменои следует иметь в виду весьма существенное влияние на угловую скорость равновесного скольжения формы их туловища.

В диссертации исследована динамика скольжения по дуге с группировкой при трехзвенном и четырехзвенном моделировании фигуриста с различной формой его туловища.

С помошью закона сохранения момента количества движения при условии, что группировка не изменяет ни форму ни размеры туловища, а увеличивает только его массу, получены формулы для определения угловой скорости и* скольжения фигуриста по дуге.

Для четцрехвзенной модели фигуриста приведем соответствующее выражение для угловой скорости о* скольжения фигуриста после группировки в зависимости от угловой скорости и скольжения фигуриста перед группировкой и от динамических и антропометрических параметров

4 к„А+2к в+к с+к Е>

и _£-2-1-«. . (3)

кгА+(кт+2кр+кн)С

где А=0, 4гг< [Л- (Ь+г)зхпа]2; В=|ь2+[К.-(Ьзд.па+Ьр) ] 2;

С=^Ьгз1ига+|к2соз2а+К(К-Ьз1па) - для цилиндрической формы туловища-,

С=||ь2а1пг0£+0, ЗК2созга+Е(а-|ьз1па) - для конической формы туловища.

Результаты количественных исследований влияния динамических и антропометрических параметров на скольжение с группировкой представлены в диссертации в табличной форме. В таблицах приводятся значения отношений и*/и угловых скоростей скольжения фигуриста после группировки к начальной "перед группировкой в зависимости от динамических параметров И и а, учета и без учета в группиронкс ноги и формы туловища фигуриста.

*

Исследччания показали, что отношение и /и угловых

скоростей скольжения после и до группировки увеличивается с уменьшением радиуса И дуги скольжения и увеличением угла а отклонения фигуриста от нормали к поверхности льда, для

V *

реальных изменении параметров и и а изменение отношения о /и достигает 327..

*

влияние ноги, участвующей в группировке, на отношение ы /ы для цилиндрической формы туловища составляет 12 я и для конической формы туловища - 107..

Исследования показали возможность использования группировки и разгруппировки для создания художественного эффекта при постановке программ фигурного катания. Это в большей степени будет удаваться фигуристу с цилиндрической формой туловища.

Более подробные количественные параметрические исследования одноопорного скольжения фигуриста по дуге содержатся в диссертации.

СОЗДАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ СКОЛЬЖЕНИЕМ ПО ДУГЕ

Известно, что этот способ является основным для прыжка "сальхов".

Рассмотрим динамику движений фигуриста, моделируемого однородным стержнем.

Биомеханические параметры движения фигуриста во время, когда создается начальное вращение перед прыжком, связаны нелинейным уравнением

..2 2 5 ¿^2 ¿2

Результаты численного решения этого уравнения представлены на рис.5 и рис.6 для фигуриста, рост которого £=1,7 м.

Величина изменения угловой скорости и для поддержания заданного значения угла а, как это следует из рисунков, с

Рис<5 Зависимость угла ох величины угловой скорости си и а - расстояния головы фигуриста от оси вращения

Рис£ Зависимость угловой скорости со ■ оч расстояния а его головы от оси вращения-

уменьшением расстояния а головы фигуриста от оси его вращения -быстро увеличивается. Особенно быстро это происходит при малых значениях а, то есть во время предшествующее прыжку. .

Для малых углов а, когда sina=o¡, а соза=1, из формулы (4) следует

а =■ a (g/uz - 1/3)

Эта зависимость подтверждает выводы, полученные численно на основании уравнения (4), так как связь между а и и квадратичная.

Этот результат и те, что приведены на рис.5 и рис.6, убедительно показывают, что научить фигуриста прыжкам можно только длительной тренировкой, обращая особое внимание на развитие у него способности к координации двигательных действий, хорошо тренированный фигурист должен уметь почти автоматически реагировать на очень быстро изменяющиеся геометрические пара -метры движения его тела.

Успеха на тренировках будут добиваться быстрее те фигуристы, которые обладают высокой чувствительностью к положению равновесия своего тела и почти мгновенной реакцией на изменение этого положения.

Изучение динамики создания начального вращения на льду и в прыжках скольжением по дуге усложняется рассмотрением трехзвен-ных и четырехзвенных моделей фигуриста с различными формами ту-товица.

**

Величина начальной скорости и вращения в прыжках с группировкой фигуриста в момент отрыва его ото льда определяется зависимостью, найденной с помощью закона сохранения момента количества движения.

Для четырехзвенной модели фигуриста с конической формой туловища, показанной на рис.4, зависимость имеет вид

• **

и = и

к„А+2к„В+к„С+к и г р т н

'н

0.4кгг2+0,3(кт+2к +кн)^

2 '

р н к

где А, В, С и о определяются соотношениями из (3).

Аналогичные по форме зависимости приведены в диссертации для четырехзвенной модели с цилиндрической формой туловища фигуриста, а также зависимости для трехзвенных моделей фигуриста с цилиндрической и конической формами туловища.

с помощью полученных зависимостей выполнены количественные исследования влияния параметров на создание начального вращения скольжением по дуге, в табличной форме представлены значения отношений ы**/ы начальных скоростей вращения фигуриста на льду и п прыжках к угловым скоростям из скольжения перед отрывом фигуриста ото льда в зависимости от динамических параметров к и а, от участия в группировке ноги и формы туловища фигуриста.

Исследования показали, что комфортные условия при уменьшении динамических параметров н и а для цилиндрической модели туловища фигуриста позволяют увеличить отношение ы**/ы. При этих условиях упрощается преобразование угловой скорости и скольжения перед прыжком в скорость о** вращения в полете вокруг оси фигуриста, так как его положение почти вертикальное и расстояние между осью дуги скольжения и осью фигуриста минимальное.

Количественные оценки показали, что наибольший эффект увеличения начальной скорости и** вращения в прыжках достигается увеличением радиуса л дуги скольжения при произвольных значениях угла а. Однако, ипользовать это явление не просто, так как преобразование угловой схорости и скольжения в скорость ы** вращения усложняется с увеличением расстояния между кх осями, которое, очевидно, должно иметь предел, преодолеть который

-25-

невозможно без срыва исполнения прыжка.

Для конической формы туловища фигуриста, как и для цилин-**

дрическои , отношение и /и увеличивается с увеличением радиуса Я и с уменьшением угла а.

Сравнение результатов, приведенных в таблицах диссертации, показывает, что цилиндрическая форма туловища фигуриста при создании начального вращения в прыжках предпочтительнее, так как при одинаковых значениях других параметров позволяет увеличить многооборотность прыжков по сравнению с фигуристом, у которого форма тела приближается к конической.

В диссертации приводится системный анализ влияния участия в группировке ноги при различных режимах скольжения по дуге и при создании таким образом начального вращения в прыжках, дается физическое объяснение различного влияния ноги. Главный же вывод состоит в том, что фигурист может эффективно использовать отклонение ноги для снижения риска падения и срыва исполнения прыжка путем балансировки равновесного скольжения и для создания художественного эффекта.

Влияние группировки ноги на отношение и*/ы колеблется в интервале 67. - 10% и на отношение и**/и, - в интервале 6Я - 17. в зависимости от изменения динамических, параметров и почти не зависит от формы туловища.фигуриста.

СОЗДАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ ЗАКРУЧИВАНИЕМ ТЕЛА такой способ создания начального вращения является основным для исполнения многооборотных прыжков "Петля", "Тулуп", "Флип", "лутц" и "валлей".

Предполагается, что скорость юо вращения плеч фигуриста в момент отрыва его ото льда известна и, что тело фигуриста закручивается по линейному закону от опорного конька.

при этих допущениях туловище фигуриста набирается мысленно

из дискретнчх элементарных колец, а при переходе к пределу при определении кинетического момента путем замены суммирования интегрированием получено

1 ь> Д| .

К = 5 я ш„ — Л х г*6х, г о ь -о

где шо- средняя величина массы единицы объема туловища фигуриста, х -текущая координата оси тела фигуриста с началом в точке опоры конька, ь - приведенный рост фигуриста, г - текущий радиус нормальных сечений туловища фигуриста.

Если туловище фигуриста приближается к конической форме, то величина его кинетического момента К3 в работе определена К3=о, 25М11ги0. где М - масса тела фигуриста, И - радиус основания конуса.

Известно, что кинетический момент абсолютно твердого конуса равен К=о. змягь>, где и - скорость вращения конуса вокруг его оси.

При принятых допущениях получено, что скорость ш вращения фигуриста в полете на 207. меньше скорости ио закручивания его плеч в момент отрыва ото льда.

Таким образом, фигурист может достичь максимальной скорости и вращения в полете только при совмещении момента отрыва ото льда с моментом достижения максимальной скорости ио вращения плеч. Теоретически полученный результат может быть использовап как на тренировках, так и на соревнованиях, потому что фигурист способен чувственно фиксировать как момент отрыва ото льда, так и момент достижения максимальной скорости ь>0 вращения плеч.

В диссертации показано, что формула для кинетического момента закручивающегося цилиндрического туловища такая же, как и для конического, а для твердого цилиндра имеет вид К=о, 5М!1ги.

С помощью закона сохранения кинетического момента показывается, что для цилиндрической формы туловища фигуриста скорость его вращения в полете в два раза меньше скорости вращения его плеч.

Таким образом, показано, что форма туловища фигуриста оказывает существенное влияние на скорость ы вращения его в полете и, следовательно, на увеличение многооборотности прыжков.

получены формулы для скорости и вращения фигуриста в полете, учитывающие его антропометрические параметры

- для конической формы тела

xL2k

2 (1l2/R2+1 ) к +0, 4rzk /R2+ " " sina/Rz* jk

u = —±.2-E-i—;-¿i!-i_i u ,

0,3(2k + k„+ k_)+ 0,4r2k„/R2 0

p H т г

где г - радиус головы фигуриста, а - угол отклонения ноги от оси фигуриста;

- для цилиндрической формы тела структура формулы сохраняется, а заменяется лишь коэффициент о,з в знаменателе на 0,5.

Выполнен параметрический анализ влияния масс-инерционных характеристик и линейных размеров фигуристов. Он выполнен с вариацией одного из параметров Lp, LH, R, L, kp при неизменных значениях остальных. Получено следующее.

- Перспективными для исполнения прыжков закручиванием тела являются спортсмены с конической формой туловища, при этом скорость и вращения фигуриста в полете может превышать скорость uQ вращения его плеч для средних антропометрических параметров в 2, 23 раза.

- Если же форма туловища спортсмена приближается к цилиндрической, то такое превышение может быть до 1,35 раза.

- Перспективными являются стройные спортсмен с дл:::":т_™.1н ру'-ми. Расчеты показывают, что увеличение длины рук на 207. приво-

дит к увеличению скорости и на 237., а уменьшение радиуса к т< на 20% приводит к увеличению скорости на 35Й. '

- Анализ показал малое влияние роста ь фигуриста на исполнм многооборотных прыжков.

- За счет отклонения ноги наибольшего эффекта можно достот если угол а находится в интервале значений от зо° до 60°.

- Увеличение веса рук и ног почти не оказывает влияния на вет чину скорости ы вращения фигуриста в полете.

СОЗДАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ СКОЛЬЖЕНИЕМ. ПО ДУГЕ К

ЗАКРУЧИВАНИЕМ ТЕЛА известно, что основным способом создания начально вращения в прыжках "Сальхов" является скольжение по дуге вспомогательным - закручивание тела. Основным способом создав начального вращения в прыжках "Петля" является закручивав тела и вспомогательным - скольжение по дуге.

в диссертации обосновывается механико-математическая к; дель движений фигуриста при исполнении прыжка: "сальхов", пол чаемая сложением вращений вокруг двух параллельных осей, вр щения направлены в одну сторону с угловой скоростью с скольжения по дуге и скоростью «¿г вращения фигуриста вокруг е оси. Угловая скорость выражается через скорость ы0 вращен плеч фигуриста при закручивании его тела.

Рассматривается четырехзвенная модель фигуриста конической формой его туловища.

Получена формула для определения начальной скорости вращения фигуриста ¡в прыжках, когда основным способом создан начального вращения является скольжение по' дуге 4 V + и2 ы.

о----«--(6)

0,4кгг% 0,3(кт+2кр+ кн)К^

где A=0,4krr2+ ¡kpL^; B=kTR^; C=±kHL*sino¡ ф sina) ,

D=A (Ы +td ) +B (O, 25(J + O, 3(J ) +C (£(J + (J ) . 01 o 1^01

Моделирование движений при исполнении прыжка "Петля", когда основным является способ закручивания тела, выполнено в диссертации с помощью итерационного процесса. Определение начальной скорости и* вращения фигуриста в прыжках происходит

последовательным счётом, . который прерывается при достижении

*

заданной точности значения и .

в первом приближении получена формула

* (j) D+jj(A* 0.3В+ C)fíJ

(J « —■■ " ■ ' ■■■■-—. ■ ■— ,

0,4krr2* 0,3(kT+ 2kp+ kH)R^

где А, в, С и D - определяются выражениями из (б).

Выполнены количественные параметрические исследования, в

таблицах диссертации приводятся значения отношений ы*/и нача-*

льных скоростей ы вращения фигуриста на льду и в прыжках к угловым скоростям «jj скольжения по дуге в зависимости от значений динамических параметров R и a и отношения скоростей о>о

вращения плеч к угловым скоростям иг скольжения по дуге. Последний параметр в виде отношения u0/Wj .характеризует влияние вспомогательного способа закручивания тела на создание начального вращения в прыжках, когда основным является способ скольжения по дуге.

в других таблицах приводятся значения отношений в

зависимости от значений динамических параметров R и а и отношения <Jl/(J0- параметр Ü)Í/<J0 в этом случае характеризует влияние вспомогательного способа скольжения по дуге на создание начального вращения в прыжках, когда основным является способ закручивания тела.

Сравнительный анализ показал, что использование

иг СО0 10

оС = 30"

2,0 м

1,5 м

0,5 м

СО/

а)я

0,1

0,2

0,3

СО

Рис, 7 параметрические зависимости отношений

ОГ

10

об = 15

2,0 ы

1,5 ы

1,0 м

0,5 м

СО<

с00

0,1

0,2

0,3

Рис.8 . Параметрические зависимости отнсест/Ч

со СОо

5

вспомогательного способа закручивания тела при исполнении прыжка "Сальхов" позволяет увеличить начальную скорость вращения на 807., то есть он позволяет более чем в полтора раза увеличить многооборотность этого прыжка.

Из таблиц следует, что при исполнении прыжка "Петля", ког да основным является способ закручив а ния т ела, влияние динамических параметров Я и а вспомогательного способа незначительное. С помощью изменения этих параметров можно лишь на

* *

127. увеличить отношение и /ио, то есть начальную скорость и в прыжке "Петля".

Влияние же основного параметра и вспомогательного способа скольжения по дуге на увеличение отношения ь>*/и0 весьма значительное, из графиков на рис.7 и рис.8 следует, что увеличение отношения на о, 1 при прочих неизменных параметрах

*

приводит к увеличению отношения ы /и>о, то есть начальной скорости в прыжках, приблизительно в 2 раза. Влияние этого параметра ы /ь»0 быстро возрастает с увеличением радиуса К дуги скольжения. Однако, увеличение этого параметра Л создает дополнительные трудности при исполнении прыжка. Для его исполнения требуется совершенствование мастерства преобразования угловой скорости скольжения по дуге в скорость вращения фигуриста.

СОЗДАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ СТОПОРЯЩИМ ДЕЙСТВИЕМ

КОНЬКА О ЛЕД

Создание начального вращения в прыжках стопорящим действием конька о лед происходит при исполнении прыжка "Аксель".

Для'выявления основных закономерностей создания начального вращения фигурист моделировался цилиндрическим телом,-центр тяжести которого совпадал с центром тяжести фигуриста. Предполагалось, что цилиндр точкой нижнего основания касается

поверхности льда и создает стопорящее действие, эквивалента действию кот.ка фигуриста о лед, в виде силы трения Г.

Используя теорему об изменении кинетической энергии вр щения, в работе получена формула для определения величины сю рости и вращения фигуриста

и = 2 / (Р/т)з:шр/'(г2/е + 2е) , (7)

где ш - масса фигуриста, г - радиус цилиндра, е - эксцентрис: тет точки касания коньком льда относительно оси фигуриста, <р угол поворота фигуриста перед отрывом ото льда.

для использования на практике полученных в работе форм; необходимо жать величину р средней силы трения стопоряще действия кот.ка о лед. Найти величину Р можно только экспер] ментально. Сделать это можно по параметрам движения фигуриста

По теореме об изменении количества движения определе] *

время ъ стопорящего действия конька о лед

4 - v*)

С = -2=-

Длина х следа стопорящего действия конька о лед опред лена по второму закону Ньютона

; v*2)

А 2Р <8)

Здесь т - масса фигуриста, V - скорость скольжения фигур! ста перед стопорящим действием конька, v*- скорость скольжен фигуриста перед отрывом его ото льда. Из формулы (8) следует, что

, 2 *2. - V )

Р — 0

2х

Все величины, входящие в правую часть этой формулы, лег измеряются экспериментально.

Из формулы (7) следует, что начальная скорость о вращен

фигуриста достигает максимального значения и*, когда поворот фигуриста будет <р=90°, а з1пр=1.

при повороте фигуриста на угол ч>=80° начальная скорость ш вращения отличается от своего максимального значения всего на 17.. Если поворот составляет 50°, то уменьшение скорости ы составляет только 12,57..

Очевиден практически важный вывод для организации учебно-тренировочного процесса, связанного с индивидуальными способностями спортсменов: перед прыжком они могут не стремиться к повороту на угол <р=90°, так как при меньшем угле поворта и, следовательно, значительном упрощении исполнения прыжка происходит небольшая потеря начальной скорости и вращения фигуриста в полете.

Используя экспериментальные результаты А.Н.Мишина, а именно минимальный момент инерции тела фигуриста - О,12 кгм в с2, рост которого Ь=1,7 м, а вес 60 кг; значение горизонтальной

скорости vQ= 6, 45 м/с фигуриста перед стопорящим действием ко*

нька и ее значение V = 4,58 м/с перед отрывом ото льда, находится радиус соответствующей модели туловища. Он равен о,2 м.

*

Для различных длин х следа стопорящего действия конька, который оставляет фигурист на поверхности льда, определены средние значения силы Р трения.

Таблица

Средние значения силы Р трения

А X , м 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9

Р. н 6188 3094 2063 1547 1238 1031 8840 7740 6880

В работе показано, что сокращение длины х следа стопорящего действия конька приводит к значительному увеличению скорости и* вращения, при этом больших успехов в выполнении многооборотных прыжков будут добиваться стройные фигуристы, для кото-

Рис.9 Расчетная схема для трехзвенной модели фигуриста с конической формой туловища. Здесь Р1(с=г,р,т) -силы веса головы, рук и туловища фигуриста; Р - его вес; Р- сила трения стопорящего действия конька;/7'^"- уравновешенная система сил, модуль: кавдбй. из:: которых, равен модулю силы Р трения момент пары сил Г/вращения ¡фигуриста; скорость его скольяени'я

рых радиус туловища г мал.

СОЗДАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ В ПРЫЖКАХ СТОПОРЯЩИМ ДЕЙСТВИЕМ КОНЬКА И ЗАКРУЧИВАНИЕМ ТЕЛА Самым распространенным способом создания начального вращения в прыжках фигурного катания является закручивание тела. Он является основным способом в прыжках "Петля", "Тулуп", "Лутц" и "валлей" и вспомогательным - в прыжке "сальхов".

Стопорящее же действие конька о лед для создания начального вращения в большей или меньшей степени встречается во всех прыжках. Стопорящее действие конька является основным способом создания начального вращения в прыжке "акссль", сопутствующим в прыжках "Сальхов", "Петля" и вспомогательным в прыжках "Тулуп", "Флип" и "Лутц".

создание начального вращения фигуриста в прыжках способами стопорящего действия конька и закручиванием тела рассмотрено в диссертации для трехзвенной модели фигуриста с конической формой туловища, так как было показано малое влияние группировки ноги и преимущественное влияние конической формы туловища. Рассчетная схема модели представлена на рис.9. Очевидно, что система сил КГ образует пару, момент которой создает начальное вращение стопорящим действием конька. Начальная скорость и фигуриста, которая создается таким способом, определена с помощью теоремы об изменении кинетической энергии вращения фигуриста

Av{v ♦ v )[(l-kT)L + krr] sina

° sin ¡p

x~ (krA+kpB+kTC)

sina / -r v sil

2 2 2 2 2 2 ^

где A=0, 4r + [ (LT+r) sina] ; B= (^Lp+IjTsin a); Av = va~ v ;

{(1-kT)LT+krr]2}sin2a+0, 3R*cosa.

при группировке фигуриста с помощью закона сохранения

момента количества движения получена формула для определеш начальной скорости й вращения в прыжках

« = ¿- J С (1-кт)Ьт+кгг] Ез1па ,/вТпр ,

где 0=0, 4кггл+о, 3(2кр+ктЖ2; Е=кгА+крв+ктС; коэффициенты А, и С определяются как и в предыдущей формуле.

Если начальное вращение в прыжках создается использованием вспомогательного способа закручивания тела, л формула для определения начальной скорости Д вращения принимае вид

й = ¿3 + N(0 ,

о

где N = 0.<кгга+ |крь% 0,25ктК2.

С помои«,» полученных формул выполнены количественные па раметрическис исследования. Некоторые результаты приведены таблицах диссертации. в этих таблицах приведены значени начальной скорости й вращения фигуриста в прыжках, создаваемы только стопорящим действием конька в зависимости от значени динамических параметров, угла а отклонения фигуриста от нормал к поверхности льда и угла <р поворота' фигуриста во врем стопорящего действия конька, длина х* следа которого так» варьируется.

Подтверждается ранее полученный весьма важный вывод, чт фигурист за иремя стопорящего действия конька может поворачива ться на угол <р< 90°, так как при этом упрощается техник исполнения прыжка, а потеря начальной скорости вращения незна чительная. при р=50°, как и прежде, потеря начальной скорост вращения не превышает 12,5%.

При увеличении угла а отклонения фигуриста от нормали : поверхности льда во время стопорящего действия конька пр; неизменных (начениях прочих параметров начальная скорость I

вращения в прыжках возрастает многократно, приблизительно в 4 раза при увеличении угла а с 5° до 20°. Причина в том, что с увеличением угла а увеличивается момент пары сил РГ , вращающий фигуриста.

*

При сокращении длины х следа стопорящего действия конька

*

начальная скорость и вращения также возрастает. Если длина х следа сокращается с 0,5 м до 0,1 м, то начальная скорость ы вращения возрастает больше чем в 2 раза.

в других таблицах диссертации приводятся значения начальных скоростей Л вращения фигуриста в прыжках, создаваемых

стопорящим действием конька и закручиванием тела в зависимости

*

от динамических параметров а. р их, а также от скорости вращения плеч фигуриста во вспомогательном способе.

Значения скорости й получены при условии, что величина скорости соо вращения плеч совпадает с моментом прекращения стопорящего действия конька , моментом группировки фигуриста и моментом отрыва его ото льда в прыжке. В случае несогласованности перечисленных двигательных действий фигуриста неизбежно резкое снижение начальной скорости & в прыжках.

Сравнительный количественный анализ значений &

показывает,что с увеличением динамических параметров а, р и оо

* л

и уменьшением параметра х начальная скорость и вращения в

прыжках возрастает.

При х*= о, 1 м; 20 с_1> и0 > 5 с-1 и 90°>$»40° увеличение

угла а на 15° приводит к возрастанию скорости и на 507. - 707.. *

Если длина х следа равна о, 5 м, а другие параметры изменяются как указано выше, то возрастание скорости й составляет 337. - 607..

Анализ показал, что для малых значений углов а вклад вспомогательного способа в увеличение скорости й возрастает.

Вклад вспомогательного способа в увеличение скорости & пр увеличении • еорости ио вращения плеч на 15 с для угла а=: составляет 'и?, - 647., а для угла а=20° составляет 247. - 437..

Уменьшение скорости £> за счет увеличения длины х* еле; стопорящего действия конька особенно проявляется, ког; уменьшается использование вспомогательного способа создана начального и^ащения.

Увеличение длины х* стопорящего действия конька с О,1 м / 0,5 м при у!ле а=5° для произвольных значений угла <р поворот фигуриста перед отрывом ото льда уменьшает скорость й следуют образом:

- при (00= 5 с-1 на 517. - 577.;

- при (Оо= 20 с"1 на 187. - 227..

При учощчении угла а до 20° снижается вклад вспомогател[ ного способа и, следовательно, усиливается влияние параметра з основного способа, в результате уменьшение скорости & ироизо! дет:

- при ь>0= 5 с"1 на 937. - 987.;

- при Ыд= 20 с-1 на 547. - 607..

Выявленное количественное влияние различных параметров их комбинаций на величину начальной скорости & вращения прыжках открывает большие возможности для реализации искусст! тренера и мастерства спортсмена в достижении рекордной величш многооборотиости при исполнении прыжков "Аксель", "Тулуп" "Флип".

ПОЛЕТ ФИГУРИСТА ПРИ ИСПОЛНЕНИИ ПРЫЖКОВ

Рассматривается свободный полет фигуриста в прыжках поа создания начального вращения.

Считая, что вес фигуриста сосредоточен в центре е! тяжести, щчиодим к академически решенной задаче о движеш

точки, брошенной под углом к горизонту в однородном поле тяжести. это известное решение уже использовалось в работах а.н.мишина. Однако, на основании этой задачи в нашей работе получены новые полезные практике результаты.

Из формулы для определения горизонтальной дальности полета х = (^зз.п2а)/д

при одной и той же начальной скорости V следует, что фигурист может попасть в одну и ту же точку на поверхности льда двумя траекториями: настильной, когда угол между вектором начальной скорости и поверхностью льда а<45°; и навесной, когда угол 90°-« > 45°.

Выполнение полета по настильной или навесной траекториям зависит от величины скорости скольжения фигуриста перед прыжком. Чем больше эта скорость, тем более настильной становится траектория полета.

После завершения полета по настильной траектории скорость движения фигуриста по поверхности льда будет большой. Если прыжок завершается неудачно,то при большой горизонтальной скорости сохранить равновесие фигуристу очень трудно. Только спортсмены с высоким мастерством способны к реализации прыжков по настильной, хорошо воспринимаемой зрителем, траектории.

После полета по навесной траектории горизонтальная скорость движения фигуриста по льду мала. Исполнение прыжка неартистично. Однако, его равновесное завершение упрощается.

в работе показано, что высота н и время t полета фигуриста не зависят от траектории полета, то есть не зависят от скорости скольжения фигуриста перед прыжком, а зависят только от силы толчка фигуриста в вертикальном направлении.

Таким образом, увеличения многооборотности прыжков фигурист может достичь с помощью таких технических средств, которые

увеличивают иы.соту прыжка и, следовательно, время полета.

В работе показано, что из многих,наиболее эффективным будет то средсто, которое использует энергию сжатых пружин.

Определил коэффициент к динамичности, в работе получено, что высота прыжка Нд после первого отталкивания будет

где х - номер последовательно исполняемого прыжка, £ст - статическая осадка пружины под действием веса фигуриста.

После очередного отталкивания высота полета и, следовательно, время полета возрастают. В работе даны количественные оценки рассматриваемого явления и обоснована перспективность наделения коньков упругим свойством.

Рассмочрены движения фигуриста после полета и предлагаются рекомендации для сохранения равновесного скольжения после приземления.

Предлагаются различные конструкции коньков, которые признаны изобретениями и защищены авторскими свидетельствами.

Все коньки для исполнения заданного числа прыжков каскада программы катания вручную с помощью тяг приводятся в состояние готовности-

После исполнения прыжков каскада упругие элементы технических средстн автоматически блокируются и коньки становятся жесткими.

В одних коньках в качестве упругого элемента используется набор коаксиально установленных пружин различной длины. Последовательное нключение в работу пружин смягчает толчок"в прыжке и удар при контакте конька фигуриста с поверхностью льда после

Нд = кН

1+1

КОНЬКИ ДЛЯ ИСПОЛНЕНИЯ ПРЫЖКОВ

•ЧЬего полета. Возможен индивидуальный подбор пружин.

в других коньках в качестве упругого элемента предложено использовать рессору. Эти коньки по сравнению с предыдущими проще приводятся в состояние готовности. Однако, они сложнее подбираются по индивидуальным признакам спортсменов.

в коньках с качающимся упругим элементом предложено использовать пружину, которая по мере давления на подподошвенную пластину и сближения последней с полозом отклоняется от вертикального положения, изменяя силу упругого сопротивления сжатию.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТАРИСТИК ПАРЫ КОНЕК-ЛЕД

Особенность способа состоит в том, что триботехнические характеристики определяются непосредственно перед катанием и для коньков, на которых фигурист будет кататься.

по предложенному способу определяется коэффициент трения коньков о лед при действии веса фигуриста. Находится коэффициент трения конька о лед для одноопороного схольжения фигуриста при заданном угле наклона полоза хонька к поверхности льда.

О качестве заточки коньков судят по величине силы сдвига (срыва) коньков по льду в направлении, перпендикулярном полозу конька, при этом коньки прижимаются к поверхности льда весом фигуриста, а испытания выполняются при различных наклонах полоза конька к поверхности льда, важнейшие характеристики скольжения определяются за небольшой промежуток времени для каждого фигуриста перед его катанием.

выводы

С помощью принципа даламбера, теорем и законов теоретической механики в диссертации разработаны теоретические основы количественной биомеханики одиночного фигурного катания на ба-

зе биомеханических основ исполнения прыжков.

Они содержат механико-математическое моделирование фигуриста и его двигательных действий при односшорном скольжении по дуге, в прыжках, полете и приземлении. Они содержат теоретическое обоснование перспективности снабжения коньков для фигурного катания упругими элементами и способ определения качества поверхности льда.

Количественная оценка влияния антропометрических параметров фигуриста и динамических параметров его двигательных действий, которая выполнена в диссертации, завершается рекомендациями, составляющими основу индивидуализации учебно- тренировочного процесса обучения одиночному фигурному катанию и достижения рекордных результатов в соревнованиях.

рекомендации открывают новые возможности увеличения много-оборотности прыжков.

1. механико-математическое моделирование фигуриста материальной точкой, однородным стержнем, цилиндром, конусом, трех--звенной системой с выделением головы, рук' и туловища и четырех-звенной системой с выделением головы, рук, ноги и туловища с его цилиндрической и конической формами'для каждой из систем выполнено со строго сформулированными допущениями для обоснования теоретических основ одиночного фигурного катания.

2. моделирование фигуриста материальной точкой позволило определить закон скольжения по дуге.

3. моделирование фигуриста однородном стержнем при скольжении по дуге и при создании начального вращения скольжением по | дуге позволило получить нелинейное уравнение, связывающее угловую скорость скольжения и начальную скорость вращения в прыжках с динамическими параметрами.

Получена простая формула связи этих параметров, погрет-

ность в результатах которой при счете не превышает 57. по сравнению с соответствующими результатами, выгехапдими из нелинейной зависимости, .если угол отклонения фигуриста от нормали к поверхности льда не превышает 20°.

С увеличением кривизны дуги скольжения перед отрывом ото льда в прыжке растет опасность срыва прыжка, так как происходит быстрое изменение угловой скорости скольжения фигуриста. А изменение угловой скорости скольжения фигуриста всего на 37. вызывает изменение угла отклонения его от нормали к поверхности льда на 20°.

Увеличение кривизны дуги скольжения ограничено неизбежным падением, если ось вращения при скольжении отсекает треть и более роста фигуриста со стороны головы.

4. Получены зависимости угловой скорости скольжения от антропометрических параметров и формы туловища фигуриста и дина-, мических параметров его двигательных действий на основе трех-звенной и четырехзвенной моделей.

Показано большое изменение угловой скорости скольжения в зависимости от значений динамических параметров. Оно может быть многократным (до 4,5 раза) и должно использоваться для создания художественного эффекта.

в зависимости от формы туловища угловая скорость скольжения изменяется на 307. - 40%, что должно учитываться при определении "двигательного будущего* начинающих спортсменов.

5. группировка и разгруппировка фигуриста при скольжении по дуге для реальных значений динамических параметров его двигательных действий изменяет угловую скорость скольжения по дуге на 32?. и могут использоваться для создания художественного эффекта, Это в большей степени будет удаваться фигуристу с формой туловища, приближающейся к цилиндрической.

-446. моделирование фигуриста однородным стержнем позволяет просто и достаточно точно определить влияние динамических параметров на создание начального вращения в прыжках скольжением по дуге.

7. Трехзвенные и четырехзвенные модели фигуриста позволяют исследовать влияние не только динамических параметров двигательных действий фигуриста, но и формы его туловища и антропометрических параметров ка создание начального вращения в прыжках схольжением по дуге.

Цилиндрическая форма туловища оказалась предпочтительнее для создания начального'вращения, так как при прочих равных условиях можно получить большую начальную скорость вращения по сравнению с соответствующей для конической форм* туловища.

8. моделирование фигуриста цилиндром и конусом при создании начального вращения закручиванием тела показало, что фигурист с конической формой туловища обладает возможностью создавать скорость вращения в полете в 1,7 раза большую, чем фигурист с цилиндрической формой туловища, а влияние на скорость вращения условного радиуса последнего и изменения длины рук составляет 23% - 357..

9. увеличение скорости вращения фигуриста в полете, которая создается закручиванием тела, достигается увеличением скорости вращения его плеч в момент отрыва ото льда.

ю. Для четырехзвенной модели фигуриста с конической формой его туловища в первом приближении получена формула для определения начальной скорости вращения в прыжках, которая создается основным способом-скольжением по дуге и вспомогательным способом-закручиванием тела. Для уточнения результатов предлагается итерационный процесс с ограничением по задаваемой погрешности результатов. >

покаэано,. что вспомогательный способ позволяет более чем в полтора раза увеличить многооборотность прыжков.

11. Получена формула для определения начальной скорости вращения в прыжках, когда основной способ-закручивание тела и вспомогательныи-скольжение по дуге.

показано, что вспомогательный способ позволяет увеличить начальную скорость вращения в прыжках приблизительно в 2 раза.

12. Моделирование фигуриста цилиндром при создании начального вращения стопорящим действием конька показало, что поворот фигуриста за время стопорящего действия перед отрывом ото льда на 90° незначительно снижает начальную скорость вращения и позволяет оптимизировать процесс тренировки в связи с ростом мастерства фигуриста.

13. для четырехзвенной модели фигуриста с конической формой его туловища получены формулы для определения начальной скорости вращения в прыжках стопорящим действием конька, а также стопорящим действием конька-основным способом и закручиванием тела-вспомогателышм способом.

подтверждены закономерности влияния угла поворота фигуриста за время стопорящего действия конька и" длины следа его действия, которые получены при моделировании фигуриста цилиндром.

Показано, что сокращение длины следа с о, 5 м до о, 1 м позволяет увеличить начальную скорость вращения почти в 2 раза.

Выявленное существенное влияние и других параметров на величину начальной схорости вращения в прыжках открывает реальные возможности использования искусства тренера и мастерства фигуриста в увеличении многооборотности прыжков.

14. показаны возможности создания художественного эффекта в полете.

15. Теоретически обосновано использование упругих элемен-

тов в.коньках для фигурного катания.

16. Предложены конструкций коньков для исполнения каскада прыжков.

17. предложен эффективный малыми затратами времени способ определения качества поверхности льда перед фигурным катанием.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. a.c. 1389791 СССР МКИ А63 С1/24. Коньки для тренировки спортсменов/В.И.Виноградова, А.Ю.Виноградов (СССР). -N4134425/ 28-12; заявл. 14.10.86; Опубл. 23.04.88. БЮЛ. N15. - 4 С.

2. A.C. 1389792 СССР МХИ А63 С1/24. КОНЬКИ ДЛЯ тренировки спортсменов/в.И.виноградова, Л.Ю.Виноградов (СССР). -N4138499/ 28-12; заявл. 23.10.86; Опубл. 23.04.88. БИЛ. N15. - 2 С.

3. A.C. 1440515 СССР МХИ А63 С1/24. КОНЬКИ ДЛЯ тренировки спортсменов/в.И.виноградова, А.Ю.Виноградов (СССР). -N4138498/ 28-12; заявл. 23.10.86; Опубл. 30.11.88. БЮЛ. N44, - 4 С.

4. A.C. 1509100 СССР МКИ А63 С1/24. Конек для фигурного катания/В.И.Виноградова, А.Ю.Виноградов (СССР). -N4135928/28-12; заявл. 10.10.86; опубл. 23.09.89. бюл. N35. - 3 С.

5. A.c. 1783384 ссср мки goi n19/02. способ определения триботехнических характеристик пары конек-лед/в.И.Виноградова, (СССР). -n4839577/28; Заявл. 15.06.90; Опубл. 23.12.92. бюл. n47. - 3 с.

6. Виноградова В.и. некоторые задачи биодинамики одноопо-рного скольжения фигуриста//теория и практика физической культуры. - 1991. -N5. - с. 55-63.

7. Виноградова в.и. движения фигуриста при создании начального вращения в прыжках закручиванием тела//Теория и практика физической культуры. - 1993. -N1. - С. 13-16.

8. Виноградова в.И. технические средства увеличения много-оборотности прыжков фигуристов//теория и практика физическим

-И7-

культуры. - .1993. -N3. - С. 28-30. .

9. Виноградова В.И. волшебные коньки//тренер. - 1993. -N4.

- С. 41.

10. Виноградова в. и. параметрический анализ движения фигуриста перед отрывом ото льда//Теория и практика физической культуры. - 1995. -N3. - С. 38-39.

11. Виноградова в. и. исследование влияния динамических и антропометрических параметров на скорость одноопорного скольжения фигуриста по дуге//теория и практика физической культуры.

- 1995. -N13. - с. 58.

12. Виноградова В. И. Биодинамика вращения фигуриста при стопорящем действии его конька о лед//Теория и практика физической культуры. - 1995. -N11. - С. 25-27.

13. Виноградова в.и. секреты "волчка"//тренер. - 1995. -n10. - е.. 36.

14. Виноградова В. И. простых прыжков не бывает//Тренер. -1995. -N11. - с. 32.

15. Виноградова в.и. теоретические основы обучения прыжку "петля"- для преподавателей и тренеров, студентов и спортсменов//моск. гос. акад. автом. и "трактор, машиностроения.

- М. , 1995. -12 с. -Библиогр. : 3 Назв. -Деп. В НИИ ВО 31.08.95, N17 1-95деп.

16. Виноградова в. И. Теоретические основы обучения прыжку "Сальхов" для преподавателей и тренеров, студентов и спортсменов//моск. гос. акад. автом. и трактор, машиностроения.

- М. , 1995. -12 с. -Библиогр.: 2 назв. -Деп. в НИИ ВО 31.08.95, И170-95деп.

Виноградова Валентина Ивановна

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора педагогических наук

"Теоретические основы исполнения прыжков в фигурном катании на коньках"

подписано в печать 28.10.96 Заказ 266-96 тираж юо Усл.П. Л. 2,9 УЧ. -ИЗД.Л. 3,0 Бумага типографская. Формат 60x90/16

мами, Москва, Ю5839, Б.семеновская, 38