Динамические характеристики

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Оруджова О.Н. Инерционные характеристики Все движения человека и движимых им тел под действием сил изменяются по величине и направлению скорости. Чтобы раскрыть механизм движений (причины возникновения и ход их изменений), исследуют динамические характеристики. К ним относятся инерционные характеристики (особенности тела человека и движимых им тел), силовые (особенности взаимодействия звеньев тела и других тел) и энергетические (состояния и изменения работоспособности биомеханических систем). Свойство инертности тел раскрывается в первом законе Ньютона: «Всякое тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока внешние приложенные силы не изменят это состояние». Иначе говоря, всякое тело сохраняет скорость, пока ее не изменят внешние силы. Любые тела сохраняют скорость неизменной при отсутствии внешних воздействий одинаково. Это свойство, не имеющее меры, и предлагается называть инерцией. Разные тела изменяют скорость под действием сил поразному. Это их свойство, следовательно, имеет меру: его называют инертностью. Именно инертность и представляет интерес, когда надо оценить, как изменяется скорость. Инертность – свойство физических тел, проявляющееся в постепенном изменении скорости с течением времени под действием сил. Сохранение скорости неизменной (движение как бы по инерции) в реальных условиях возможно только тогда, когда все внешние силы, приложенные к телу, взаимно уравновешены. В остальных случаях неуравновешенные внешние силы изменяют скорость тела в соответствии с мерой его инертности. Чтобы изменить величину скорости или ее направление, необходимо преодолеть инерцию движения. Преодоление инерции при активных движениях частей тела и человека в целом происходит путем работы мышц. Проявление инерции тела, т. е. сопротивление его силам, изменяющим состояние покоя или скорость движения, зависит от массы движущегося тела и величины ускорения. Масса тела – это мера инертности тела при поступательном движении. Она измеряется отношением величины приложенной силы к вызываемому ею ускорению: Для приведения тела в движение с определенной скоростью необходимо совершать работу, чтобы преодолеть инерцию покоя и преобразовать потенциальную энергию напряжения мышц в кинетическую энергию (рекуперация энергии) движущегося тела. В данном случае работа мышц будет преодолевающая, мышечная сила играет роль движущей силы. Для достижения высокой скорости движения часто используется наиболее эффективная форма преодолевающей работы мышц – баллистическая. Во время движения по инерции тело сохраняет имеющуюся скорость. Под действием внешних сил изменяется движение тела (по направлению и величине скорости). При этом возникают силы инерции. Под действием движущей силы скорость увеличивается. При действии тормозящей силы скорость уменьшается – движущееся тело совершает работу, преодолевая сопротивление за счет своей кинетической энергии. Сила инерции возникает и при прекращении движения, при необходимости быстро «погасить» скорость или при приземлении. Важнейшей силой сопротивления при этом является мышечная сила (уступающая работа мышц) и сила трения. При выполнении физических упражнений правильное использование инерции экономизирует работу двигательного аппарата. Одной из важных основ высокой спортивной техники является «овладение» весом и инерцией собственного тела и спортивных снарядов. Работа силы и ее мощность Работа силы – это мера действия силы на тело при некотором его перемещении под действием этой силы. Если сила направлена в сторону движения (или под острым углом к его направлению), то она совершает положительную работу, увеличивая энергию движущегося тела. Когда же сила направлена навстречу движению (или под тупым углом к его направлению), то работа силы отрицательная и энергия движущегося тела уменьшается. Работа силы тяжести тела равна произведению его веса на разность высот (h) начального и конечного положений: При опускании положительная, отрицательная. тела работа силы тяжести при поднимании – Мощность силы – это мера быстроты приращения работы силы. Мощность силы в данный момент времени равна производной по времени от работы: где N – мощность; dA – элементарная работа; F – сила, совершающая работу. Скалярная величина, характеризующая быстроту совершения работы, называется средней мощностью силы: где W – энергия; t – время. В СИ единицей мощности является ватт: 1 Вт = 1 Дж/1 с