Il sistema motorio umano si divide in passivo e attivo. Passivo include ossa e legamenti che resistono alle forze esterne che agiscono sul corpo a causa loro Proprietà fisiche. Apparato attivoè un sistema di muscoli che muovono le singole parti del corpo l'una rispetto all'altra o le fissano in una determinata posizione.

Nell'attuazione di qualsiasi movimento, nel lavoro di ciascun muscolo, è necessariamente coinvolto il sistema nervoso, che controlla tutte le funzioni del corpo.

Sistema motorio passivo. Le ossa e le loro connessioni costituiscono la solida base del corpo umano: lo scheletro. Serve come supporto per i tessuti molli, in particolare per l'attaccamento dei muscoli ad esso.

L'articolazione mobile della maggior parte delle ossa consente loro di muoversi l'una rispetto all'altra. I muscoli attaccati alle ossa, contraendosi, fissano le singole parti dello scheletro o, al contrario, le mettono in movimento. Pertanto, il sistema muscolo-scheletrico garantisce il mantenimento di varie posizioni del corpo nello spazio, nonché di tutti i tipi di movimenti.

Sono presenti più di 200 ossa, collegate in vario modo tra loro (Fig. 66). Base scheletro - colonna vertebrale, costituito da singole vertebre. La colonna vertebrale ha curve cervicali, toraciche, lombari e sacrali, che la rendono elastica e flessibile.

Riso. 66- Forma generale scheletro umano

Nella parte superiore della schiena ci sono due ossa piatte: le scapole, che sono attaccate alla colonna vertebrale e alle costole solo con l'aiuto dei muscoli. Ciascuna scapola si collega alla clavicola, che all'altra estremità si collega allo sterno. Scapole e clavicole, avvolgenti parte in alto torso, forma la cosiddetta cintura degli arti superiori, o cintura scapolare(Fig. 67).


Riso. 67 - Ossa cintura scapolare(secondo le osservazioni del Prof. M.F. Ivanitsky):
UN- tramandare; B- mano alzata; V- vista generale del cingolo scapolare dall'alto; G- articolazione sternoclavicolare.

Cintura arti inferioriè il bacino. È costituito dall'osso sacro e da due ossa pelviche ad esso collegate in modo fisso. E le scapole e ossa pelviche hanno depressioni rotonde nelle quali entrano rispettivamente le teste delle ossa dell'omero e del femore.

Le connessioni ossee possono essere continue, semicontinue o discontinue oppure articolazioni. La maggior parte delle ossa sono collegate tra loro in modo discontinuo e mobile attraverso le articolazioni.

Una leggera mobilità delle ossa si ottiene con l'aiuto di cuscinetti cartilaginei elastici tra di loro. Tali cuscinetti cartilaginei si trovano, ad esempio, tra le singole vertebre. Quando i muscoli si contraggono da un lato o dall'altro della colonna vertebrale, i cuscinetti cartilaginei vengono compressi e le vertebre si avvicinano leggermente l'una all'altra (Fig. 68). Pertanto, le vertebre, soprattutto nella zona lombare e del collo, possono inclinarsi l'una rispetto all'altra. L'intera colonna vertebrale consente una gamma significativa di movimento e può piegarsi notevolmente in avanti, indietro, lateralmente e torcersi. Insieme alla flessibilità, la colonna vertebrale ha forza, soprattutto quando lavora sotto compressione.

Riso. 68- Connessione continua ossa (usando la cartilagine)

Tenendo conto di ciò e, soprattutto, della particolarità della struttura dello scheletro secondo cui il cingolo scapolare è attaccato al torace e alla colonna vertebrale principalmente con l'aiuto dei muscoli, arriviamo alla seguente conclusione: tenere, ad esempio quando si spara mentre in piedi, un fucile che ha un peso significativo (fino a 8 kg), solo a causa della tensione degli stessi muscoli del cingolo scapolare, non è pratico.

Il tiratore dovrebbe sforzarsi di dare al corpo una posizione che consenta di spostare maggiormente il peso dell'arma e del corpo sulla colonna vertebrale, in modo che lo scheletro “funzioni” per la compressione. Ciò ti consentirà di impugnare l'arma con una tensione muscolare significativamente inferiore.

Le articolazioni più mobili delle ossa sono le articolazioni (Fig. 69). Le ossa nell'articolazione sono racchiuse in un sacchetto costituito da un materiale molto denso tessuto connettivo. Nello spessore della borsa e attorno ad essa sono presenti legamenti forti ed elastici. I bordi della borsa, insieme ai legamenti, sono attaccati alle ossa ad una certa distanza dalle loro superfici di contatto e chiudono ermeticamente le cavità articolari.



Riso. 69 - Collegamenti discontinui ossa - articolazioni:
UN- articolazione del gomito sinistro; B- articolazioni della mano sinistra; V- Sinistra articolazione del ginocchio; G- articolazioni del piede sinistro.

La natura dei movimenti nelle diverse articolazioni non è la stessa. Alcune articolazioni consentono il movimento solo su un piano (ad esempio flessione ed estensione), altre - su due piani reciprocamente perpendicolari (flessione, estensione e abduzione); altri ancora forniscono movimento in qualsiasi direzione, come la spalla e articolazioni dell'anca(flessione, estensione, abduzione e rotazione). La portata e la direzione dei movimenti dipendono dalla forma delle superfici articolari, nonché dalla posizione dei legamenti che limitano il movimento. Di solito, confrontando superfici articolari con le superfici dei corpi geometrici di rivoluzione (sfera, cilindro, ecc.), i giunti sono classificati in base alla loro forma (Fig. 70).



Riso. 70 - Schema delle principali forme di articolazioni (secondo Kahn)

Poiché ogni articolazione ha un numero maggiore o minore di legamenti, bisogna sforzarsi di garantire che, quando si prepara al tiro, l'atleta assuma una posizione in cui il fissaggio delle parti mobili del corpo nelle articolazioni sia ottenuto non tanto dall'azione muscolare sistema, ma impegnando nel lavoro legamenti forti ed elastici: per le loro proprietà fisiche, sono praticamente instancabili. L'inclusione più efficace nel lavoro passivo apparato legamentoso e fornisce un fissaggio sufficientemente rigido delle articolazioni con uno sforzo muscolare minimo: questa è una delle condizioni per ottenere la massima immobilità del sistema "corpo del tiratore - arma" durante il tiro.

Sistema locomotore attivo. I muscoli le cui estremità sono attaccate alle ossa dello scheletro sono chiamati scheletrici.

Tutti i muscoli scheletrici umani, che mantengono il corpo in varie posizioni o lo mettono in movimento, contano più di 600 muscoli (Fig. 71, 72).

Riso. 71 - Vista generale dei muscoli di una persona da dietro (mentre si prepara a sparare al bersaglio "Cervo in corsa")

Riso. 72 - Vista generale dei muscoli umani dal davanti

Come risultato della contrazione muscolare e della tensione sviluppata durante questo processo, i luoghi della loro origine e attaccamento vengono avvicinati, il che comporta il movimento del corpo e degli arti, oppure il loro mantenimento in una determinata posizione.

I muscoli scheletrici sono ricoperti da una sottile membrana elastica chiamata fascia. Alle estremità, il muscolo passa in corde bianche molto forti - tendini che si fondono con il periostio. Tipicamente, entrambe le estremità del muscolo sono attaccate a due ossa adiacenti collegate in modo discontinuo tra loro. Tuttavia, in molti casi i tendini si allungano molto, passando attraverso due o più articolazioni. Questi muscoli sono chiamati muscoli multi-articolari. Questi muscoli, tra l'altro, sono i flessori delle dita. Non essendo completamente isolati dagli altri, dai vicini, quando si contraggono, cioè quando eseguono un lavoro, possono provocare un certo movimento sia della mano che dell'avambraccio. Ciò può accadere, ad esempio, a tiratori non sufficientemente addestrati mentre si muovono indice quando si preme il grilletto.

I muscoli sono classificati in base a una serie di caratteristiche: forma esterna, lavoro svolto, posizione nel corpo umano, ecc. (Fig.73). Uno dei più grandi fisiologi, P.F. Lesgaft, propose di dividere i muscoli in due tipi principali: forti e abili. I muscoli forti di solito hanno un'ampia area di attacco alle ossa. Possono mostrare una grande forza con un range di movimento relativamente piccolo e poca tensione, motivo per cui non si stancano così rapidamente. I muscoli abili, al contrario, hanno una piccola area di attacco e una grande lunghezza. Si distinguono per una resistenza relativamente bassa, agiscono con grande tensione, motivo per cui si stancano facilmente. Allo stesso tempo, svolgono un lavoro più sottile.

Riso. 73 - Classificazione dei muscoli (secondo M.F. Ivanitsky)

È abbastanza ovvio che la posizione del tiratore durante la preparazione dovrebbe essere tale che il fissaggio delle parti mobili del corpo venga ottenuto impegnando nel lavoro i gruppi muscolari più forti; i muscoli abili, al contrario, devono essere caricati grado minimo e sono così posti nelle condizioni più favorevoli per il loro lavoro.

Contraendosi, i muscoli prendono parte a diversi movimenti del corpo che sono direttamente opposti tra loro. Muscoli che prendono parte allo stesso movimento e si comportano in questo caso lavoro generale, sono chiamati sinergici.

Vengono chiamati i muscoli che agiscono nella direzione opposta antagonisti. Ad esempio, i muscoli coinvolti nella flessione del polso sono antagonisti ai muscoli coinvolti nell’estensione del polso.

L'esecuzione di movimenti fluidi è possibile solo con il lavoro amichevole dei muscoli antagonisti. Durante il lavoro, i muscoli di un gruppo eseguono un'azione di superamento, l'altro di cedimento. Senza la partecipazione dei muscoli antagonisti, i muscoli sinergici potrebbero produrre solo movimenti a scatti. Va detto che i movimenti delle persone scarsamente addestrate sono notevolmente diversi dai movimenti delle persone addestrate. I muscoli antagonisti non sufficientemente allenati vengono attivati ​​troppo presto, il che conferisce ai movimenti un carattere un po' brusco e impetuoso. Prestazione esercizio fisico aiuta i muscoli a diventare non solo più spessi, ma anche più elastici.

Ogni movimento non coinvolge un gruppo muscolare, ma diversi gruppi che agiscono in modo cooperativo. Inoltre, molti muscoli sono in grado di agire in parti separate, sia come sinergisti che come antagonisti.

La capacità di controllare qualsiasi muscolo o anche una sua parte separata in modo isolato si ottiene attraverso l'allenamento. Questo è particolarmente importante per il tiratore. Attraverso l'allenamento è possibile sviluppare la capacità di contrarre solo i muscoli necessari per eseguire un determinato movimento e di mantenere in uno stato rilassato gli altri muscoli che non sono direttamente correlati all'esecuzione di questo movimento.

Il lavoro svolto dai muscoli durante la contrazione è diviso in due tipi: statico e dinamico.

Lavoro statico i muscoli vengono eseguiti fissando (fissando) le parti mobili del corpo nelle articolazioni in una posizione o nell'altra. Durante il lavoro muscolare statico a lungo teso.

Funzionamento dinamico i muscoli vengono prodotti quando i movimenti vengono eseguiti da singole parti del corpo. Durante tale lavoro la tensione muscolare si alterna al rilassamento, la contrazione allo stiramento.

Negli intervalli tra le singole contrazioni, il muscolo riposa, il che aiuta a ripristinare lo stato precedente alla contrazione, e il muscolo è di nuovo pienamente funzionale. Se un muscolo lavora continuamente, la stanchezza si manifesta rapidamente; la contrazione prolungata di un muscolo può portarlo ad uno stato di completa impotenza.

Durante la preparazione al tiro, quando il tiratore necessita della massima immobilità del corpo, i muscoli svolgono un lavoro statico, cioè il meno vantaggioso in termini di affaticamento. Occorre quindi prestare molta attenzione alla scelta della cadenza di fuoco, soprattutto di quelle lunghe, in modo che le pause tra la successiva mira e il calcio (o l'alzata della mano quando si spara con la pistola) permettano ai muscoli di rigenerarsi. la loro prestazione nella massima misura.

Proprietà e struttura del muscolo e tessuto nervoso . La condizione principale della vita è l'interazione dell'organismo con l'ambiente. Questa interazione avviene a causa della proprietà della materia vivente di rispondere influenze esterne. Il processo che avviene nel corpo sotto l'influenza dell'ambiente esterno o interno è chiamato processo di eccitazione. Questo processo è alla base di qualsiasi movimento eseguito dal corpo.

Il tessuto nervoso ha la proprietà di eccitabilità e conduttività, cioè, quando esposto a stimoli, entra in uno stato di eccitazione e conduce questa eccitazione lungo la fibra nervosa. Il tessuto muscolare si distingue per la sua capacità di contrarsi, accorciarsi in lunghezza e aumentare di spessore, e di conseguenza sviluppare tensione.

Nel corpo di un organismo vivente si distinguono i tessuti muscolari striati e lisci.

Tutti i muscoli scheletrici sono formati da striati tessuto muscolare(Fig. 74). La contrazione del tessuto muscolare striato avviene a causa dell'accorciamento delle sezioni scure delle sue fibre.

Riso. 74 - Fibre del muscolo striato

L'unità strutturale del muscolo è la fibra muscolare. Avendo un diametro di soli 0,01-0,1 mm, la fibra muscolare talvolta raggiunge una lunghezza di 10-12 cm. Ciascun muscolo è costituito da molte migliaia di fibre.

Il tessuto muscolare liscio si trova principalmente nelle pareti degli organi interni.

I muscoli sono strettamente collegati al sistema nervoso. Si tratta di una connessione bidirezionale, effettuata attraverso i nervi centrifughi e centripeti (vedi sotto); numerose terminazioni di entrambi si trovano nello spessore di ciascun muscolo.

Il tessuto nervoso svolge un ruolo estremamente importante in un organismo vivente; si forma sistema nervoso, che controlla l'intera attività vitale del corpo, garantisce la sua interazione con l'ambiente e regola l'attività funzionale di tutti gli organi.

L'unità strutturale del sistema nervoso è un neurone, una cellula nervosa con tutti i suoi processi (Fig. 75). Numerosi rami si estendono dal corpo delle cellule nervose germogli brevi- dendriti e un lungo processo (nell'uomo - fino a 1 m) - un assone. Una cellula nervosa entra in contatto con altre cellule nervose attraverso i suoi dendriti, entrando in contatto con loro, la cosiddetta sinapsi. Grazie a tali contatti sinaptici è assicurata l'interconnessione nel sistema nervoso. Un assone collega il corpo di una cellula nervosa con un muscolo o qualche altro organo.

Riso. 75 - Cellule nervose con processi:
UN- centripeto (neurone sensibile); B- neurone centrifugo (motore).

Nella sua sezione finale, l'assone si ramifica fortemente, fornendo terminazioni nervose a un intero gruppo di fibre muscolari o tessuti di altri organi.

Esistono tre tipi di neuroni.

Centripeto, O sensibile, neuroni; le loro terminazioni nei muscoli, nella pelle e in altri organi sono collegate a dispositivi nervosi percettivi, recettori che rispondono alle irritazioni provenienti dall'ambiente esterno o interno. L'eccitazione derivante dai recettori viene trasmessa lungo i neuroni sensibili alle parti corrispondenti del sistema nervoso centrale.

Centrifugo, O il motore, neuroni (motoneuroni); i corpi di queste cellule nervose si trovano nel sistema nervoso centrale (nel midollo spinale o nel cervello) e i loro assoni si estendono lontano da loro fino ai muscoli o ad altri organi. I motoneuroni lungo i loro assoni ad alta velocità (fino a 120 m al secondo) trasmettono l'eccitazione da varie parti del sistema nervoso centrale ai muscoli, provocando la contrazione delle fibre muscolari.

Interneuroni sono interamente localizzati nel sistema nervoso centrale e interagiscono tra le vie nervose sensoriali e motorie, nonché la comunicazione tra diverse aree del sistema nervoso centrale.

Il motoneurone e il gruppo associato (120-160) di fibre muscolari costituiscono il motore unità neuromuscolare(Fig.76). Tale unità motoria funziona come una singola unità: l'eccitazione trasmessa dal motoneurone attiva l'intero gruppo di fibre. Ogni muscolo è collegato a diverse centinaia e persino migliaia di motoneuroni. A condizioni diverse attività centri nervosi viene attivato un numero diverso di tali unità motorie, il che regola sostanzialmente il grado di sviluppo della forza muscolare in risposta all'irritazione attuale.



Riso. 76 - Schema della struttura delle unità neuromuscolari motorie (in lavoro e a riposo)

L'eccitazione nelle cellule nervose e muscolari ha il carattere di un'onda che aumenta rapidamente e poi diminuisce gradualmente. Questa onda di eccitazione è chiamata impulso. Nelle condizioni naturali dell'attività vitale del corpo non seguono singoli impulsi, ma una serie di essi. Gli impulsi di eccitazione che vanno al muscolo si susseguono sempre uno dopo l'altro con grande velocità (nel corpo umano - fino a 100 al secondo), e quindi la fibra muscolare non ha il tempo di rilassarsi dopo ogni contrazione. Ciò porta alla fusione delle contrazioni individuali in una lunga (tetano). Queste sono le solite abbreviazioni muscoli scheletrici, che osserviamo durante qualsiasi movimento del corpo o quando fissiamo le sue parti mobili nelle articolazioni.

Se i muscoli lisci, che hanno un'eccitabilità relativamente bassa, si contraggono lentamente (circa 3 cm al secondo), i muscoli striati, al contrario, si eccitano facilmente e il processo di contrazione in essi avviene con grande velocità (circa 6 m al secondo). Va tenuto presente che a seguito dell'allenamento non aumenta solo la forza del muscolo scheletrico, ma anche la velocità della sua contrazione. La contrazione e il rilassamento del tessuto muscolare striato, di regola, sono un processo volontario, cioè soggetto alla nostra volontà.

Il sistema nervoso del corpo è diviso in periferico e centrale.

Sistema nervoso periferico comprende numerosi nervi, una sorta di vie nervose, localizzati in tutte le parti del corpo e collegati al sistema nervoso centrale.

Nervoso aspettoè una corda rotonda o appiattita bianco. È costituito da numerose fibre nervose riunite in fasci. In base alla funzione delle fibre, i nervi si dividono in sensoriali (centripeti), motori (centrifughi) e misti.

Nervi sensoriali trasportano gli impulsi dai recettori di vari organi e tessuti al sistema nervoso centrale. Con l’aiuto di questo gruppo di nervi, al sistema nervoso centrale vengono fornite “informazioni” sui cambiamenti che si verificano nel che circonda il corpo ambiente o al suo interno.

Nervi motori sono costituiti da numerosi lunghi processi di cellule nervose motorie; trasmettono impulsi motori dal sistema nervoso centrale - "comandi" che provocano la contrazione delle fibre muscolari.

Nervi misti. sono costituiti da fibre nervose sensoriali e motorie. La stragrande maggioranza dei nervi nel sistema nervoso periferico è mista. Gli impulsi di eccitazione che viaggiano lungo una fibra nervosa non si trasferiscono alle fibre adiacenti. Pertanto ogni serie di impulsi giunge sempre a destinazione, esattamente ad uno specifico “indirizzo”.

A causa del basso consumo sostanze chimiche Quando sono eccitate, le fibre nervose che compongono il sistema nervoso periferico sono praticamente instancabili.

Il sistema nervoso centrale è un'enorme raccolta di cellule nervose ed è costituito da cervello situato nella cavità cranica, e midollo spinale situato nel canale spinale.

Dovresti sapere che il sistema nervoso funziona secondo il principio del cosiddetto riflesso(riflesso - azione riflessa). Qualsiasi risposta del corpo alla stimolazione proveniente dall'ambiente esterno o interno, effettuata con la partecipazione del sistema nervoso centrale, è chiamata riflesso.

La base di ogni riflesso è la conduzione degli impulsi di eccitazione dal recettore all'organo esecutivo (muscolo, ghiandola, ecc.) Attraverso un sistema di neuroni collegati tra loro. Il percorso lungo il quale viaggiano gli impulsi di eccitazione, provocando azioni riflesse, è chiamato arco riflesso.

In ogni arco riflesso si possono distinguere numerosi collegamenti collegati in sequenza (Fig. 77). Il primo collegamento dell'arco riflesso sono le terminazioni nervose percettive - recettori situati negli organi di senso e in tutti gli altri organi del corpo: muscoli, ghiandole, cuore, polmoni, ecc.; il secondo è il nervo centripeto (sensibile), che trasporta l'eccitazione dalla periferia (dai recettori) al sistema nervoso centrale; terzo: qualsiasi parte del sistema nervoso centrale dove l'eccitazione subisce un cambiamento complesso; quarto: il nervo centrifugo (motore), che trasporta l'eccitazione dal sistema nervoso centrale a un particolare muscolo (organo); il quinto anello è l'estremità del nervo centrifugo nell'organo esecutivo che produce l'azione di risposta.



Riso. 77 - Diagramma dell'arco riflesso

Allo stesso tempo, quando si esegue qualsiasi movimento, è caratteristico accoppiamento riflesso ad anello. Nel processo di esecuzione di un movimento, per eseguirlo con precisione, è sempre necessario apportare ripetutamente modifiche intermedie (correzioni), che vengono effettuate attraverso un feedback che trasporta informazioni dall'organo esecutivo (muscolo) al sistema nervoso centrale su l'effettiva esecuzione di questo movimento. Se stessa arco riflesso allo stesso tempo sembra chiudersi, trasformandosi in un anello riflesso (vedi Fig. 80). Questo importante meccanismo per il controllo dei movimenti fu scoperto dal fisiologo sovietico N.A. Bernstein.

Passare attraverso diversi dipartimenti sistema nervoso centrale, ogni arco riflesso grazie a interneuroniè anche collegato alla parte superiore del sistema nervoso centrale: la corteccia emisferi cerebrali, quindi quest'ultimo può “interferire” nell'attuazione di qualsiasi atto riflesso e regolarne di conseguenza il corso.

Nella vita quotidiana del corpo, due processi principali interagiscono costantemente nelle cellule del sistema nervoso centrale: eccitazione e inibizione sono strettamente correlati tra loro, coesistono costantemente e si sostituiscono l'uno con l'altro; Il cambiamento continuo, l'interazione dei processi di eccitazione e inibizione determinano l'esecuzione di qualsiasi movimento coordinato (Fig. 78). Pertanto, la flessione dell'indice quando si preme il grilletto avviene a causa dell'eccitazione dei centri nervosi che inviano impulsi nervosi ai muscoli flessori e della simultanea inibizione (parziale) dei centri associati ai muscoli estensori. Se esistesse solo un processo di eccitazione, un'attività coordinata del corpo, tutti i tipi di movimenti da esso eseguiti sarebbero impossibili, poiché il processo di eccitazione in questo caso causerebbe una contrazione non solo dei muscoli flessori, ma anche dei muscoli estensori ; con un tale lavoro congiunto di muscoli antagonisti, piegare il dito, così come qualsiasi altro movimento, sarebbe assolutamente impossibile da eseguire.



Riso. 78 - Interazione dei processi di eccitazione e inibizione nel sistema nervoso centrale durante l'esecuzione di qualsiasi movimento

Oltre all'enorme importanza nel coordinare l'attività dei centri nervosi (e quindi nel coordinare i movimenti), l'inibizione svolge anche un importante ruolo protettivo, proteggendo cellule nervose dall'esaurimento, che può verificarsi con una stimolazione prolungata e forte.

I processi di eccitazione e inibizione nei centri nervosi hanno una certa mobilità e variabilità nel sostituirsi a vicenda, obbedendo a determinati schemi. Tuttavia, è fermamente stabilito che durante il processo di allenamento si forma una maggiore mobilità dei processi di eccitazione e inibizione, motivo per cui la velocità di reazione di una persona addestrata è molto più elevata di quella di una persona non allenata.

La velocità e la precisione di qualsiasi reazione motoria dipendono in gran parte anche dal grado di sensibilità degli analizzatori (organi di senso) coinvolti nella regolazione del movimento, principalmente motori e analizzatori visivi. Pertanto, l'inevitabile oscillazione della mano durante la mira, a parità di altre condizioni (sparare da un revolver e da una pistola), sarà minima nel caso in cui i dispositivi sensibili - i recettori - "informeranno" prontamente il sistema nervoso centrale del minimo cambiamenti nella posizione della mano, in seguito ai quali i corrispondenti centri motori del cervello riceveranno “comandi” alle cellule nervose motorie preposte alla contrazione muscolare, stimolandone o inibendone alcune e regolando così la posizione della mano. Di conseguenza, maggiore è l'accuratezza del "lavoro" degli organi di senso, più fine è la loro capacità discriminante, più rapida e accurata avviene l'analisi dell'irritazione ricevuta nel sistema nervoso centrale, e quindi il corpo può rispondere in modo più tempestivo. e con precisione, in questo caso con il movimento appropriato delle lancette.

Analizzatori. Secondo gli insegnamenti di I.P. Pavlova, tutti i sensi sono analizzatori. Ogni analizzatore costituisce un unico sistema composto da tre sezioni: apparato periferico-percettivo (recettori); via nervosa centripeta, lungo la quale l'eccitazione nervosa viene trasmessa dalla periferia al centro; il midollo terminale situato nella corteccia cerebrale. La corteccia cerebrale concentra le estremità cerebrali di tutti gli analizzatori. A causa di ciò analisi più elevate L'irritazione si verifica nella corteccia cerebrale, dove la stimolazione nervosa ricevuta dall'organo sensoriale viene convertita in sensazione. Ogni organo di senso - l'analizzatore percepisce solo un certo tipo di irritazione.

Quindi in tutti gli organi sono presenti terminazioni nervose percettive, o recettori, che inviano impulsi nervosi centripeti al sistema nervoso centrale. Alcuni recettori si trovano all'interno del corpo e percepiscono le irritazioni che nascono negli organi interni, altri si trovano sulla superficie del corpo e percepiscono le irritazioni esterne. I recettori, per le peculiarità della loro struttura, sono specializzati, adatti ad essere eccitati solo da determinati stimoli: alcuni si eccitano con la stimolazione luminosa, altri con il suono, ecc. Tra quelli specializzati ci sono anche i recettori situati nell'apparato vestibolare, nei muscoli e nei tendini, che segnalano ad ogni cambiamento di posizione del corpo e cambiamento di tensione nei muscoli e nei tendini. Il mantenimento dell'equilibrio corporeo e la regolazione della contrazione dei muscoli scheletrici dipendono in gran parte dal lavoro di questi analizzatori, motivo per cui dovrebbero essere di grande interesse per i tiratori.

Analizzatore vestibolare- organo dell'equilibrio - garantisce una certa posizione del corpo nello spazio e ne mantiene l'equilibrio. Dipartimento periferico di questo analizzatore - l'apparato vestibolare - si trova nella parte temporale della testa, in orecchio interno(Fig.79). È costituito dall'apparato otolitico e dai canali semicircolari. L'apparato otolitico è costituito da due sacche, sulla cui superficie interna sono presenti cellule sensibili dotate di peli. Sui peli ci sono piccoli grumi di cristalli di calce - otoliti. Qualsiasi cambiamento nella posizione della testa modifica la tensione dei capelli e quindi eccita le terminazioni delle fibre nervose recettrici associate ai capelli. La soglia per distinguere l'apparato vestibolare dall'inclinazione laterale della testa e del corpo è di 1°, avanti e indietro - 1,5-2°. Gli impulsi provenienti dall'apparato otolitico provocano reazioni riflesse che aiutano a mantenere l'equilibrio del corpo. Da una delle sacche dell'apparato otolitico si estendono tre canali semicircolari, riempiti di endolinfa liquida, su tre piani reciprocamente perpendicolari. Ad ogni movimento della testa, il fluido in essi contenuto produce, attraverso le sue vibrazioni, una pressione sulle cellule sensibili associate alle terminazioni delle fibre nervose. Gli impulsi che sorgono in questo caso provocano reazioni riflesse che portano al mantenimento dell'equilibrio del corpo durante i movimenti. Pertanto, qualsiasi cambiamento nella posizione della testa comporta la stimolazione dei recettori dell'apparato otolitico.



Riso. 79 - Schema dell'apparato vestibolare

Il motore (cinestetico O articolare-muscolare) analizzatore assicura la regolazione della contrazione del muscolo scheletrico, svolgendo così un ruolo fondamentale nella coordinazione (coerenza) dei movimenti.

La parte periferica dell'analizzatore motorio - i propriocettori - è incorporata nello spessore dei muscoli, dei tendini e dei legamenti delle articolazioni. Ne esistono diversi tipi, diversi nella loro struttura. Per la maggior parte, i propriocettori sono un'estremità ramificata di un nervo sensoriale, che intreccia una fibra muscolare o tendinea sotto forma di spirale. Un altro tipo di propriocettore, il più comune, è un organo speciale complesso chiamato fuso muscolare (Fig. 80); Questi fusi si trovano nella maggior parte dei casi tra le fibre muscolari, meno spesso all'interno dei tendini. Segnali dai propriocettori, seguendo il centripeto (sensibile) fibre nervose, e poi lungo gli interneuroni, raggiungono varie parti del sistema nervoso centrale; raggiungono la corteccia cerebrale, provocando una sensazione chiamata sensibilità muscolare, che, come ha sottolineato I.M. Sechenov, è accompagnato da qualsiasi movimento delle parti del corpo e da un cambiamento nella loro posizione relativa. Sulla base dei segnali provenienti dai propriocettori (in combinazione con i segnali provenienti dai recettori dell'apparato vestibolare, visivo e altri), il sistema nervoso centrale regola e coordina continuamente l'attività dell'apparato motorio (di cui parleremo in dettaglio più avanti).



Riso. 80 - Schema di regolazione periferica (spinale). tono muscolare

A proposito, va notato che, secondo la ricerca (M.A. Itkis), l'accuratezza della riproduzione dei movimenti nelle articolazioni della spalla, del gomito e della caviglia dei tiratori non differisce in modo significativo dalla capacità di differenziare i movimenti delle persone che non sono impegnate in gli sport. Pertanto, l'accuratezza della riproduzione della posizione eretta in generale senza la partecipazione diretta della vista (con gli occhi chiusi) dopo 30-60 secondi. dopo la mira diminuisce in media del 95%, anche per molti tiratori esperti. I dati ottenuti indicano che la sensibilità articolare-muscolare nei tiratori non è sufficiente alto livello(vedi Fig. 96) e che deve essere pienamente sviluppato con l'ausilio di appositi esercizi preparatori.

L'attività coordinata e regolata con precisione del sistema motorio è possibile grazie ad un'altra proprietà del sistema nervoso centrale: l'interazione impulsi nervosi, seguendo da vari analizzatori, sui loro percorsi motori finali comuni. Il fatto è che nel sistema nervoso centrale ci sono molte volte più neuroni sensoriali che motoneuroni; pertanto, gli impulsi motori provenienti da vari centri nervosi ai muscoli convergono su percorsi finali comuni, che sono i motoneuroni del midollo spinale. Quindi, allo stesso motoneurone, il cui lungo processo è il percorso nervoso finale ed esterno fibre muscolari, gli impulsi convergono dalla corteccia cerebrale, dall'apparato vestibolare, da varie parti del sistema nervoso centrale, ecc. (Fig. 81). Gli impulsi che seguono diverse vie motorie “competeno” tra loro per il possesso di quest'ultima via nervosa fino al muscolo (E.K. Zhukov). In questo caso, i riflessi sono subordinati a seconda della loro importanza in questo momento per il corpo, e altri riflessi meno importanti vengono inibiti. Grazie a questa proprietà del sistema nervoso centrale, il corpo ha la capacità di rispondere tempestivamente con vari movimenti a numerose irritazioni provenienti dall'ambiente esterno o interno.

Riso. 81 - Rappresentazione schematica dei principali anelli del meccanismo nervoso di controllo dei movimenti

Quindi ci siamo incontrati schema generale con il sistema motorio umano. Avere una visione olistica di meccanismo nervoso controllo del movimento, in Fig. 81 mostra un diagramma delle vie nervose lungo le quali i segnali percepiti dagli analizzatori motori, visivi e vestibolari vengono trasmessi attraverso il sistema nervoso centrale organi esecutivi- muscoli scheletrici che, contraendosi, producono l'uno o l'altro movimento o mantengono il corpo umano in una determinata posizione.

Ora possiamo passare a considerare le questioni relative all'attività del sistema motorio umano per garantire la posizione più immobile.

Le principali caratteristiche dell'attività dell'apparato motorio sono quelle di mantenere inalterata la postura corporea. Tutti i tipi di movimenti effettuati da una persona possono essere suddivisi in volontari e involontari.

I movimenti più complessi che svolgono un ruolo importante nella vita di tutti i giorni e attività lavorativa di una persona - arbitrario, consapevolmente impegnato. Quindi, durante il tiro, i movimenti volontari eseguiti secondo la nostra volontà sono: alzare e abbassare l'arma, ricaricarla, premere il grilletto, ecc. Involontari, relativamente mosse semplici svolgono un ruolo di supporto nell'attività motoria del corpo. Questi includono, ad esempio, vari riflessi protettivi e di orientamento: girare la testa nella direzione di uno sparo inaspettato, sbattere le palpebre, ritirare la mano durante la stimolazione dolorosa. Allo stesso tempo, anche movimenti più complessi, eseguiti dal lavoro di molti centri nervosi del cervello e del midollo spinale, movimenti che proteggono il corpo dalle cadute, possono essere involontari. Tali movimenti involontari durante il tiro, ad esempio, sono le continue vibrazioni maggiori o minori del corpo del tiratore durante la mira. Ci soffermeremo su questo gruppo di movimenti associati al mantenimento di una postura, al mantenimento dell'equilibrio del corpo, cioè movimenti che predeterminano la stabilità e il massimo grado possibile di immobilità nella posizione di tiro.

Nel processo di sviluppo evolutivo degli animali e degli esseri umani, una certa posizione della testa e del corpo nello spazio è gradualmente emersa e si è fissata, garantendo il corretto orientamento del corpo in ambiente. La necessità di mantenere l'equilibrio e la corretta posizione normale del corpo ha portato al fatto che l'attività di tutti i muscoli scheletrici è diventata molto armoniosa, strettamente coordinata, finalizzata al mantenimento di una certa postura.

Il mantenimento della postura normale è assicurato dal fatto che i muscoli scheletrici, che hanno la capacità di accorciarsi e allungarsi, sono sempre, anche quando il corpo è immobile, in uno stato di tensione, per così dire, preliminare involontaria. Questo stato di tensione costante si chiama tono muscolare. A causa della presenza del tono muscolare, viene mantenuta una certa posizione relativa varie parti corpi negli animali e nell’uomo. Il tono muscolare è fondamentalmente un riflesso di stiramento. La forza di gravità del corpo, sotto l'influenza della quale il corpo tende a cadere e le sue parti in movimento si spostano verso il basso, provoca un continuo allungamento dei muscoli scheletrici; in questo caso, si verificano irritazioni nei propriocettori dei muscoli e dei tendini, inviando impulsi al sistema nervoso centrale, in risposta al quale si verifica una tensione instancabile a lungo termine dei muscoli scheletrici: il tono muscolare. Il tono muscolare scheletrico è un fenomeno riflesso associato all'attività di molte parti del sistema nervoso centrale. Il cambiamento e la regolazione del tono dipendono in gran parte dagli impulsi: segnali provenienti dai recettori dell'apparato vestibolare, dagli organi visivi e dalla superficie della pelle, che vengono trasmessi lungo le vie nervose centripete al vari dipartimenti sistema nervoso centrale; questi ultimi, con la partecipazione della corteccia cerebrale, regolano l'attività tonica dei muscoli scheletrici (vedi Fig. 81).

Nel processo di sviluppo graduale in corpo umano Sorse e si radicava un gruppo di riflessi tonici, volti a mantenere l'equilibrio del corpo quando c'era la minaccia della sua interruzione e a ripristinare la postura normale nei casi in cui l'equilibrio era già disturbato. Questo gruppo di reazioni è chiamato installazione riflessi tonici. Questi includono: riflessi posturali che sorgono quando cambia la posizione della testa nello spazio e in relazione al corpo; riflessi di raddrizzamento che si verificano quando la normale postura del corpo viene interrotta. Tutti questi riflessi complessi consistono in una ridistribuzione involontaria e automatica del tono muscolare negli arti, nel collo e nel busto.

Tuttavia, a causa di tale continua ridistribuzione della tensione nei muscoli flessori ed estensori, dell'azione continua dei muscoli come contrasto alle forze esterne, il corpo umano non può essere completamente immobile; sperimenta continuamente alcune fluttuazioni. Naturalmente, il tiratore dovrebbe essere interessato a quelle condizioni in cui le vibrazioni del corpo sotto l'azione e la reazione dei muscoli saranno minime.

Nel mantenere l'equilibrio del corpo, e quindi l'entità delle sue vibrazioni Grande importanza ha, come già accennato, l'attività dell'apparato vestibolare, nei cui recettori nascono gli impulsi nervosi quando cambia la posizione della testa.

Di conseguenza, quando l'inclinazione della testa e del busto cambia, sorgono una serie di riflessi volti a ripristinare la posizione normale originale. Non appena una persona, senza nemmeno cambiare la posizione del busto, inclina la testa, gli impulsi inizieranno immediatamente a seguire dall'apparato vestibolare, influenzando i cambiamenti nel tono muscolare, cioè la tensione di alcuni gruppi muscolari.

Da ciò possiamo trarre l’importante conclusione che il corpo del tiratore, quando si prepara a sparare, subirà una gamma di vibrazioni significativamente più piccola quando la posizione della testa è normale, senza inclinarsi da una parte o dall’altra. In questo caso, la soglia per distinguere l'inclinazione del corpo, la “sensibilità” dell'apparato vestibolare sarà maggiore.

L'importanza dell'apparato vestibolare nel garantire la stabilità di una particolare posizione di tiro è molto grande. Più l’organo dell’equilibrio è sviluppato e allenato, migliore è il suo rapporto con il lavoro dei muscoli scheletrici, finalizzato a mantenere inalterata la postura del corpo. In questa occasione il prof. UN. Krestovnikov ha scritto ("Fisiologia umana". A cura di A.N. Krestovnikov. FiS, 1954):

“Oltre a questi dati che mostrano un alto grado di stabilità dell'apparato vestibolare tra i rappresentanti del pattinaggio artistico, si può sottolineare tra loro un alto grado di precisione di tiro (Kasyanov), che è associato ad un'elevata stabilità statica N.A. Panin non era solo un campione del mondo di pattinaggio artistico, ma anche un brillante tiratore."

I riflessi posturali vengono eseguiti quando i muscoli e i tendini del collo sono irritati, così come i recettori cutanei nella zona del collo, chiamati Riflessi posturali tonico tendinei cervicali.

Da quanto sopra, anche il tiratore deve trarre la conclusione appropriata per se stesso: quando si prepara a sparare, non si dovrebbe allungare eccessivamente la testa verso il mirino, inclinare la testa all'indietro, premere con grande sforzo la guancia contro il calcio del fucile, che cioè, sforzare eccessivamente i muscoli del collo e i loro tendini, in modo da non causare una grave irritazione dei recettori in essi situati, e in connessione con ciò l'emergere di un flusso di impulsi che porterà ad una ridistribuzione riflessa del tono dell'apparato scheletrico muscoli e un aumento delle vibrazioni e delle oscillazioni del corpo.

Va inoltre ricordato che nel mantenimento dell'equilibrio e nell'immutabilità della postura del corpo rivestono particolare importanza gli impulsi provenienti dai muscoli e dai tendini quando sono allungati (vedi Fig. 80); Segnalando continuamente la posizione del corpo nello spazio, muscoli, tendini e articolazioni hanno un enorme impatto sulla ridistribuzione del tono muscolare e quindi influenzano in modo significativo il grado di oscillazione del corpo. Pertanto, quando si sceglie l'una o l'altra versione del preparato, è necessario sforzarsi di garantire che il fissaggio delle parti mobili del corpo, così come il mantenimento dell'intero corpo in una posizione o nell'altra, sia ottenuto con il minimo coinvolgimento di il sistema muscolare attivo nel lavoro. Ciò può essere ottenuto se i muscoli fissano le articolazioni in modo che le ossa poggino l'una sull'altra e siano fissate principalmente dall'apparato legamentoso (vedi sotto).

Con un minor numero di gruppi muscolari intensamente funzionanti durante la preparazione si impedirà un flusso eccessivo di impulsi nervosi sensoriali e motori, il che migliorerà i presupposti per mantenere il corpo in una posizione costante, con la più piccola gamma di oscillazioni.

In conclusione soffermiamoci su un altro possibile metodo per ridurre le vibrazioni involontarie del corpo durante la preparazione, utilizzato da alcuni tiratori classe superiore, che hanno ottenuto molto alto grado allenamento nel controllo del sistema motorio. Questa tecnica si basa sull'intervento cosciente nel corso delle reazioni motorie involontarie, la cui possibilità è ben nota. Ad esempio, una persona sbatte periodicamente le palpebre senza nemmeno accorgersene; tale movimento involontario della palpebra di solito avviene inconsciamente, automaticamente. Tuttavia, in qualsiasi momento una persona può prendere il controllo della coscienza per eseguire questo movimento, e questo diventa volontario: si possono chiudere gli occhi o, al contrario, deliberatamente non battere le palpebre. I cicli respiratori si verificano involontariamente, ma in qualsiasi momento una persona può trattenere consapevolmente il respiro e non respirare. Il corpo risponde alla forte stimolazione del dolore movimento involontario Tuttavia, aspettandosi una stimolazione dolorosa così ripetuta, una persona può costringersi a reagire in modo molto più debole. Stando in piedi, il corpo oscilla continuamente e involontariamente sotto l'azione e la reazione dei muscoli; ma se lo desideri, prendendo tale movimento sotto il controllo della coscienza, puoi controllarlo in una certa misura. Questa funzione viene utilizzata da alcuni importanti tiratori per ridurre le vibrazioni involontarie del proprio corpo con l'arma durante il tiro.

Ridurre la portata delle vibrazioni involontarie del corpo a causa della loro soppressione mediante reazione attiva volontaria è possibile con il controllo finemente differenziato dell'apparato motorio, effettuato con estrema precisione, basato su un senso muscolare altamente sviluppato, quando il tiratore sente ogni movimento del suo corpo e movimento dell'arma. Naturalmente, un tale metodo di controllo del proprio sistema motorio è possibile con un altissimo livello di allenamento dell’atleta e l’elevata sensibilità sviluppata di vari analizzatori. Tentativi prematuri di utilizzare questo metodo da parte di tiratori non sufficientemente addestrati, di regola, portano a risultati opposti a causa dell'inclusione dei muscoli nel posto sbagliato e della comparsa di una sensazione di rigidità generale dei movimenti. Tuttavia, in ogni caso, va ricordato che un senso muscolare altamente sviluppato è sempre un buon assistente per ottenere la massima immobilità del sistema corpo-arma del tiratore. Pertanto, si dovrebbe sforzarsi in ogni modo possibile di svilupparlo, in modo che durante la preparazione non ci siano singoli gruppi muscolari eccessivamente tesi e che durante questo sforzo eccessivo non si verifichino potenti impulsi centripeti, che possono, per così dire, soffocare di più segnali deboli, proveniente da altri muscoli meno tesi, che in una certa misura distorce le "informazioni" che entrano nella corteccia cerebrale dall'analizzatore motorio e alla fine influisce negativamente sulla stabilità del corpo durante la preparazione al fuoco.

Effetti negativi dell'inclinazione della testa, tensione dei muscoli e dei tendini del collo, sforzo eccessivo gruppi separati i muscoli scheletrici si manifestano non solo nella ridistribuzione del tono muscolare, che aumenta le fluttuazioni dell'intero sistema; i potenti flussi risultanti di impulsi centripeti, che seguono continuamente e per lungo tempo dai recettori nel sistema nervoso centrale, portano ad un affaticamento forte e relativamente rapido sia dei centri nervosi motori che del sistema muscolare del tiratore, che ha un effetto negativo sul qualità delle riprese, soprattutto quelle “standard” ", che richiedono molto tempo per essere completate. Pertanto, il tiratore deve sforzarsi di creare le condizioni più favorevoli per il funzionamento del sistema motorio senza sovraccaricarlo con un lavoro statico eccessivamente lungo durante lo sparo di ogni colpo.

Si tratta di informazioni generali ed elementari sul sistema motorio, senza le quali, tuttavia, è molto difficile, se non impossibile, prendere decisioni competenti all'attuale livello di sviluppo degli sport di tiro. domande pratiche relativo alla scelta dell'opzione di produzione giusta e promettente per te stesso. Naturalmente, il materiale presentato sopra sul sistema motorio umano è molto condensato. Pertanto, è altamente auspicabile che il tiratore non si limiti a quanto sopra affermato, ma si rivolga a libri di testo speciali sull'anatomia e la fisiologia umana.

L'accuratezza delle azioni motorie è di due tipi: accuratezza del target e accuratezza della riproduzione di un dato modello esterno di movimenti (ad esempio, quando si esegue una "scuola" nel pattinaggio artistico). La precisione del bersaglio viene valutata dalla deviazione del punto di impatto dal centro del bersaglio (ad esempio, nel tiro) o dal rapporto tra il numero di azioni motorie eseguite con successo e la loro numero totale(pugni nella boxe e giochi Sportivi, lanci nella lotta, passaggi e ricezioni della palla, ecc.).

L'estetica è valutata dalla vicinanza della cinematica (cioè l'immagine esterna del movimento) all'ideale estetico generalmente accettato o accettato in un dato sport (pattinaggio artistico, ginnastica ritmica, nuoto sincronizzato, ecc.).

I movimenti fluidi sono considerati comodi. Quanto più il corpo trema quando si cammina, si corre, ecc., tanto minore è il comfort.

Minore è il rischio di lesioni, maggiore è la sicurezza.

La complessità dell'analisi biomeccanica e i benefici che ne derivano dipendono da quanto l'insegnante si sforza di comprendere la tecnica e le tattiche dei suoi studenti. Esistono approcci sistemico-strutturali e funzionali all'analisi dell'attività motoria.

L'approccio funzionale ci consente di identificare alcune imperfezioni nella tecnologia e nella tattica. Ad esempio, in una lezione di educazione fisica, puoi vedere che la tecnica di pull-up di molte persone differisce dallo standard raccomandato nel complesso GTO. Ma come risolverlo? L’approccio funzionale non risponde a questa domanda. È scritto sulla sua bandiera: padroneggiare il processo di gestione senza rivelarne pienamente la natura interiore. È chiaro che questo percorso non è affidabile. Senza raccomandazioni chiare per eliminare le carenze tecniche e tattiche, l'insegnante è costretto ad agire a caso.

L’approccio sistemico-strutturale fornisce raccomandazioni più specifiche. Un insegnante che utilizza un approccio sistemico-strutturale quando insegna ai suoi studenti si sforza di comprendere la composizione e la struttura dell'attività motoria, cioè di rispondere alle domande su quali elementi è composta e come sono correlati tra loro. Inoltre chiariscono i meccanismi interni, cioè si sforzano di rispondere alla domanda sul perché le azioni motorie vengono eseguite in questo particolare modo e non altrimenti. La tecnica più diffusa dell’approccio sistemico-strutturale è la certe regole divisione dell'azione motoria in parti (“fasi”) (vedi Fig. 2). Il capitolo 6 spiega queste regole.

Gli approcci funzionali e sistema-strutturali per l'analisi e il miglioramento dell'attività motoria si completano a vicenda. Utilizzando un approccio sistemico-strutturale, l'insegnante conduce l'analisi dal complesso al semplice. Gli elementi dell'attività motoria, situati al gradino più basso della scala gerarchica, rimangono nascosti, non dettagliati e sono considerati dal punto di vista di un approccio funzionale. Il livello al quale l'approccio sistemico-strutturale si trasforma in funzionale dipende dai compiti da risolvere.

Ad esempio, durante l'allenamento tattico, le azioni motorie (elementi tecnici) sono considerate “mattoni indivisibili” che compongono l'attività motoria. E durante l'allenamento tecnico viene studiata nel dettaglio l'interazione tra muscoli, ossa e apparato articolare-legamentoso. Ma in relazione ai singoli elementi del sistema motorio viene utilizzato un approccio funzionale: la loro struttura e il loro funzionamento a livello molecolare di solito non vengono considerati.

Nella biomeccanica moderna, idee e metodi per ottimizzare l'attività motoria, approcci funzionali e strutturali del sistema, il controllo automatizzato sulla padronanza tecnica e tattica si intrecciano armoniosamente.

Riso. 6. Cruciverba.

Orizzontalmente. 1. Fondatore della scuola biomeccanica domestica. 2. La scienza delle capacità motorie e dell'attività motoria dell'uomo e degli animali. 3. Criterio di ottimalità.

Verticalmente. 1. Il metodo di interconnessione tra gli elementi del sistema. 2. La sezione di biomeccanica che studia l'immagine esterna dei movimenti. 3. Criterio di ottimalità.

versatilità, attrezzature per modellare e tattiche su computer elettronici. Ma la cosa principale rimane il pensiero e il lavoro del ricercatore che comprende gli schemi dei movimenti e dell'insegnante che utilizza questi risultati nei processi educativi e formativi.

Domande di controllo

1. Cosa studia la biomeccanica?

2. Quali sono i rami principali della biomeccanica?

3. Quali sono le differenze tra concetti come “movimento”, “azione motoria” e “attività motoria”?

4. Elencare le fasi principali dell'analisi biomeccanica.

5. Cos'è l'ottimizzazione dell'attività motoria?

6. Quali criteri conosci per un'attività motoria ottimale?

7. Qual è la principale differenza tra l'approccio funzionale e quello sistemico-strutturale?

8. Qual è la topografia dei muscoli che lavorano?

9. Fornire esempi di situazioni della pratica dell'educazione fisica e dello sport in cui è necessaria una giustificazione biomeccanica:

a) tecniche delle azioni motorie; b) tattica dell'attività motoria.

10. Risolvi il cruciverba (Fig. 6).

Capitolo 2. Sistema locomotore umano

La scienza della meccanica è così nobile e utile più di tutte le altre scienze perché, a quanto pare, tutti gli esseri viventi che hanno la capacità di muoversi agiscono secondo le sue leggi.

Leonardo Da Vinci

Conosci te stesso!

Il sistema locomotore umano è un meccanismo semovente costituito da 600 muscoli, 200 ossa e diverse centinaia di tendini. Questi numeri sono approssimativi perché alcune ossa (ad es. colonna vertebrale, Petto) sono fusi tra loro e molti muscoli hanno più teste (ad esempio bicipite brachiale, quadricipite femorale) o sono divisi in molti fasci (deltoide, grande pettorale, retto dell'addome, latissimus dorsi e molti altri). Si ritiene che l'attività motoria umana sia paragonabile in complessità a cervello umano- la creazione più perfetta della natura. E proprio come lo studio del cervello inizia con lo studio dei suoi elementi (neuroni), così in biomeccanica si studiano innanzitutto le proprietà degli elementi dell'apparato motorio.

Il sistema motorio è costituito da collegamenti. Un collegamento è una parte del corpo situata tra due articolazioni adiacenti o tra un'articolazione e fine distale. Ad esempio, le parti del corpo sono: mano, avambraccio, spalla, testa, ecc.

Geometria delle masse del corpo umano

La geometria delle masse è la distribuzione delle masse tra le maglie del corpo e all'interno delle maglie. La geometria delle masse è descritta quantitativamente dalle caratteristiche massa-inerziali. I più importanti sono massa, raggio di inerzia, momento di inerzia e coordinate del centro di massa.

La massa (t) è la quantità di sostanza (in chilogrammi) contenuta in un corpo o in un singolo collegamento.

Allo stesso tempo, la massa è una misura quantitativa dell'inerzia di un corpo rispetto alla forza che agisce su di esso. Come più massa, più il corpo è inerte e più difficile è rimuoverlo dallo stato di riposo o modificarne il movimento.

La massa determina le proprietà gravitazionali di un corpo. Peso corporeo (in Newton) P = m-(g, dove g = 9,8 -? - accelerazione di un corpo in caduta libera.

La massa caratterizza l'inerzia di un corpo a movimento in avanti. Durante la rotazione, l'inerzia dipende non solo dalla massa, ma anche da come è distribuita rispetto all'asse di rotazione. Maggiore è la distanza del collegamento dall'asse di rotazione, maggiore è il contributo di questo collegamento all'inerzia del corpo. Una misura quantitativa dell'inerzia di un corpo a movimento rotatorio funge da momento di inerzia:

dove /?Ш - raggio di inerzia - la distanza media dall'asse di rotazione (ad esempio, dall'asse di un'articolazione) ai punti materiali del corpo.

Il centro di massa è il punto in cui si intersecano le linee di azione di tutte le forze che portano il corpo al movimento traslatorio e non provocano la rotazione del corpo. In un campo gravitazionale (quando agisce la gravità), il centro di massa coincide con il centro di gravità. Il centro di gravità è il punto a cui viene applicata la forza di gravità risultante di tutte le parti del corpo. Posizione centro generale la massa corporea è determinata da dove si trovano i centri di massa dei singoli collegamenti. E questo dipende dalla postura, cioè da come si trovano le parti del corpo l'una rispetto all'altra nello spazio.

Ci sono circa 70 collegamenti nel corpo umano. Ma così descrizione dettagliata la geometria della massa molto spesso non è richiesta. Per decisione a maggioranza problemi praticiÈ sufficiente un modello del corpo umano a 15 collegamenti (Fig. 7). È chiaro che nel modello a 15 collegamenti alcuni collegamenti sono costituiti da più collegamenti elementari. Pertanto, è più corretto chiamare tali collegamenti allargati segmenti.

I numeri nella fig. 7 sono veri per la "persona media" e si ottengono facendo la media dei risultati di uno studio su molte persone. Le caratteristiche individuali di una persona, e principalmente la massa e la lunghezza del corpo, influenzano la geometria delle masse.

Riso. 7. 15 - modello di collegamento del corpo umano:

a destra - il metodo di divisione del corpo in segmenti e la massa di ciascun segmento (in % del peso corporeo)!; a sinistra - la posizione dei centri di massa dei segmenti (in % della lunghezza del segmento) - vedi. tavolo 1 (secondo V. M. Zatsiorsky, A. S. Aruin, V. N. Seluyanov)

V. N. Seluyanov ha stabilito che le masse dei segmenti corporei possono essere determinate utilizzando la seguente equazione: m = B0 + B, m + B, N, dove / loro è la massa di uno dei segmenti corporei (kg), ad esempio piedi, gambe, cosce ecc.; t è la massa dell'intero corpo (kg); H - lunghezza del corpo (cm); В0, В\, В2 sono i coefficienti dell'equazione di regressione; sono diversi per i diversi segmenti (Tabella 1).

Nota. I coefficienti sono arrotondati e sono corretti per un maschio adulto.

Per capire come utilizzare la Tabella 1 e altre tabelle simili (situate nei materiali di riferimento sul nostro sito Web), calcoliamo, ad esempio, la massa della mano di una persona il cui peso corporeo è 60 kg e la cui lunghezza corporea è 170 cm.

Massa della mano = -0,12+ 0,004X60 +0,002 XI70 = 0,46 kg. Sapere quali sono le masse ed i momenti di inerzia dei collegamenti del corpo e dove

Tabella (situata nei materiali di riferimento sul nostro sito Web) 1

I coefficienti dell'equazione per il calcolo della massa dei segmenti corporei in base alla massa (m) e alla lunghezza (L) del corpo e alla posizione dei loro centri di massa, possono essere risolti molti importanti problemi pratici. Compreso:

Determinare la quantità di movimento pari al prodotto della massa corporea per la sua velocità lineare (m-v);

Determinare il momento cinetico pari al prodotto del momento d'inerzia del corpo e della velocità angolare (/co); va tenuto presente che i valori del momento di inerzia rispetto ai diversi assi non sono gli stessi;

Valutare se è facile o difficile controllare la velocità di un corpo o di un singolo collegamento;

Determinare il grado di stabilità del corpo, ecc.

Da questa formula è chiaro che durante il movimento rotatorio attorno allo stesso asse, l'inerzia del corpo umano dipende non solo dalla massa, ma anche dalla postura. Facciamo un esempio.

Nella fig. La Figura 8 mostra un pattinatore artistico che esegue una rotazione. Nella fig. 8, E l'atleta ruota rapidamente e fa circa 10 giri al secondo. Nella posa mostrata in Fig. 8, B, la rotazione rallenta bruscamente e poi si ferma. Questo accade perché spostando le braccia lateralmente, la pattinatrice rende il proprio corpo più inerte: nonostante la massa (from) rimanga la stessa, il raggio di inerzia (#In) e, di conseguenza, il momento di inerzia aumenta.

Riso. 8. Rallentare la rotazione quando si cambia posa:

L - più piccolo; B - un valore elevato del raggio di inerzia e del momento di inerzia, proporzionale al quadrato del raggio di inerzia (/=mR2iv)

Un altro esempio di quanto detto può essere un problema comico: cosa è più pesante (più precisamente, più inerte): un chilogrammo di ferro o un chilogrammo di cotone idrofilo? Durante il movimento in avanti la loro inerzia è la stessa. A movimento circolareè più difficile spostare il cotone. Suo punti materiali più lontano dall'asse di rotazione e quindi il momento di inerzia è molto maggiore.

Collegamenti del corpo come leve e pendoli

I collegamenti biomeccanici sono una sorta di leve e pendoli.

Come sapete, le leve sono del primo tipo (quando le forze vengono applicate sui lati opposti del fulcro) e del secondo tipo. Un esempio di leva di secondo genere è mostrato in Fig. 9,L: la forza gravitazionale (F^) e la forza contrastante di trazione muscolare (;F2) sono applicate su un lato del fulcro, situato in questo caso a articolazione del gomito. Ci sono la maggior parte di queste leve nel corpo umano. Ma ci sono anche leve del primo tipo, ad esempio la testa (Fig. 9, B) e il bacino nella posizione principale.

Obiettivo: trova la leva del primo tipo in Fig. 9, A.

La leva è in equilibrio se i momenti delle forze opposte sono uguali (vedi Fig. 9, L):

G2 - forza di trazione del muscolo bicipite brachiale; /2 - braccio di leva corto, pari alla distanza dall'attacco del tendine all'asse di rotazione; a è l'angolo tra la direzione della forza e la perpendicolare a asse longitudinale avambracci.

La struttura a leva dell'apparato motorio offre a una persona l'opportunità di eseguire lanci lunghi, colpi forti, ecc. Ma niente al mondo viene gratis. Guadagniamo in velocità e potenza di movimento a costo di aumentare la forza della contrazione muscolare. Ad esempio, per spostare un carico del peso di 1 kg (con una forza di gravità di 10 N) piegando il braccio all'altezza dell'articolazione del gomito come mostrato in Fig. 9, A, il muscolo bicipite brachiale dovrebbe sviluppare una forza di 100-200 N.

Lo “scambio” di forza per velocità è tanto più pronunciato quanto maggiore è il rapporto tra i bracci di leva. Illustriamo questo punto importante con un esempio tratto dal canottaggio (Fig. 10). Tutti i punti del corpo del remo che si muovono attorno all'asse hanno la stessa velocità angolare co= -. Ma le loro velocità lineari non sono le stesse. La velocità lineare (i) è tanto maggiore quanto maggiore è il raggio di rotazione (r): v = o)-r. Pertanto, per aumentare la velocità, è necessario aumentare il raggio di rotazione. Ma poi dovrai aumentare della stessa quantità la forza applicata al remo. Ecco perché con un lungo remo

Riso. 10. A parità di spostamento angolare (φ) e velocità angolare, la traiettoria (indicata dalla linea tratteggiata) è più lunga, la forza applicata al remo (indicata dalle frecce) è maggiore e velocità lineare V~(i>r quanto più alto, tanto maggiore è il raggio di rotazione (r), è più difficile remare che a breve distanza, lanciare un oggetto pesante a lunga distanza è più difficile che a distanza ravvicinata, ecc. Archimede Lo sapeva , che guidò la difesa di Siracusa dai romani e che inventò dispositivi a leva per lanciare pietre.

Le braccia e le gambe di una persona possono compiere movimenti oscillatori. Questo fa sì che i nostri arti sembrino pendoli. Il minor dispendio energetico per il movimento degli arti si ha quando la frequenza dei movimenti è superiore del 20-30% alla frequenza delle vibrazioni naturali del braccio o della gamba:

Riso. 9. Esempi di leve del corpo umano:

1 - leva dell'avambraccio del secondo tipo; B - testa della leva del primo tipo

Questo 20-30% è spiegato dal fatto che la gamba non è un cilindro a collegamento singolo, ma è composta da tre segmenti (coscia, parte inferiore della gamba e piede). Nota: la frequenza naturale delle oscillazioni non dipende dalla massa del corpo oscillante, ma diminuisce all'aumentare della lunghezza del pendolo.

Rendendo risonante la frequenza dei passi o delle bracciate quando si cammina, si corre, si nuota, ecc. (cioè vicino alla frequenza naturale di vibrazione del braccio o della gamba), è possibile ridurre al minimo i costi energetici.

È stato notato che con la combinazione più economica di frequenza e lunghezza dei passi o delle bracciate, una persona dimostra un aumento significativo delle prestazioni fisiche. È utile tenerne conto non solo quando si allenano gli atleti, ma anche quando si tengono lezioni di educazione fisica nelle scuole e nei gruppi sanitari.

Un lettore curioso potrebbe chiedersi: cosa spiega l'elevata efficienza dei movimenti eseguiti a una frequenza di risonanza? Ciò accade perché i movimenti oscillatori degli arti superiori e inferiori sono accompagnati dal recupero di energia meccanica (dal latino recuperatio - ricevere di nuovo o riutilizzare). La forma più semplice recupero: la transizione dell'energia potenziale in cinetica, poi di nuovo in potenziale, ecc. (Fig. 11). A una frequenza di risonanza dei movimenti, tali trasformazioni vengono eseguite con perdite di energia minime. Ciò significa che l'energia metabolica, una volta creata nelle cellule muscolari e convertita sotto forma di energia meccanica, viene utilizzata ripetutamente, sia in questo ciclo di movimenti che in quelli successivi. E se è così, allora diminuisce la necessità di un afflusso di energia metabolica.

Riso. 11. Una delle opzioni per il recupero energetico durante i movimenti ciclici: l'energia potenziale del corpo (linea continua) si trasforma in energia cinetica (linea tratteggiata), che viene nuovamente convertita in potenziale e contribuisce alla transizione del corpo della ginnasta verso la parte superiore posizione; i numeri sul grafico corrispondono alle pose numerate dell'atleta

Grazie al recupero energetico, eseguendo movimenti ciclici ad un ritmo vicino alla frequenza di risonanza delle vibrazioni degli arti - metodo efficace conservazione e accumulo dell’energia. Le vibrazioni risonanti contribuiscono alla concentrazione dell'energia e nel mondo della natura inanimata a volte sono pericolose. Ad esempio, sono noti casi di distruzione di un ponte mentre un'unità militare lo attraversava, chiaramente facendo dei passi. Pertanto, dovresti uscire dal passo sul ponte.

Proprietà meccaniche delle ossa e delle articolazioni

Le proprietà meccaniche delle ossa sono determinate dalle loro varie funzioni; Oltre al motore, svolgono funzioni protettive e di supporto.

Le ossa del cranio, della gabbia toracica e del bacino proteggono organi interni. La funzione di supporto delle ossa è svolta dalle ossa degli arti e della colonna vertebrale.

Le ossa delle gambe e delle braccia sono oblunghe e tubolari. La struttura tubolare delle ossa fornisce resistenza a carichi significativi e allo stesso tempo riduce la loro massa di 2-2,5 volte e riduce significativamente i momenti di inerzia.

Esistono quattro tipi di effetti meccanici sull'osso: tensione, compressione, flessione e torsione.

Con una forza longitudinale di trazione, l'osso può sopportare una sollecitazione di 150 N/mm2. Si tratta di 30 volte di più della pressione che distrugge un mattone. È stato accertato che la resistenza alla trazione dell'osso è superiore a quella della quercia e quasi uguale a quella della ghisa.

Quando compresso, la resistenza ossea è ancora maggiore. Pertanto, l’osso più massiccio, il tendine del ginocchio, può sopportare il peso di 27 persone. La forza massima di compressione è 16000-18000 N.

Quando si piegano, le ossa umane sopportano anche carichi significativi. Ad esempio, una forza di 12.000 N (1,2 t) non è sufficiente per rompersi femore. Questo tipo di deformazione è ampiamente riscontrabile in Vita di ogni giorno e nella pratica sportiva. Ad esempio, segmenti arto superiore si deformano piegandosi quando si mantiene la posizione a “croce” mentre si è appesi agli anelli.

Quando ci muoviamo, le ossa non solo si allungano, si comprimono e si piegano, ma si torcono. Ad esempio, quando una persona cammina, i momenti delle forze torsionali possono raggiungere i 15 Nm. Questo valore è molte volte inferiore alla resistenza alla trazione delle ossa. Infatti, per la distruzione, ad esempio, tibia Il momento torcente dovrebbe raggiungere i 30-140 Nm."

I carichi meccanici consentiti sono particolarmente elevati per gli atleti, perché l'allenamento regolare porta all'ipertrofia lavorativa delle ossa. È noto che i sollevatori di pesi ispessiscono le ossa delle gambe e della colonna vertebrale, i giocatori di football ispessiscono la parte esterna dell'osso metatarsale, i giocatori di tennis ispessiscono le ossa dell'avambraccio, ecc.

Le proprietà meccaniche dei giunti dipendono dalla loro struttura. La superficie articolare è inumidita dal liquido sinoviale che, come in una capsula, viene immagazzinato Capsula articolare. Il liquido sinoviale riduce il coefficiente di attrito nell'articolazione di circa 20 volte. Colpisce la natura dell'azione del lubrificante “squeezable” che, quando il carico sull'articolazione diminuisce, viene assorbito dalle formazioni spugnose dell'articolazione, e quando il carico aumenta, viene spremuto per bagnare la superficie dell'articolazione. giunto e ridurre il coefficiente di attrito.

Infatti, l'entità delle forze che agiscono sulle superfici articolari è enorme e dipende dal tipo di attività e dalla sua intensità (Tabella 2).

Nota. Le forze che agiscono sull'articolazione del ginocchio sono ancora maggiori; con un peso corporeo di 90 kg raggiungono: nella camminata 7000 N, nella corsa 20.000 N.

1 Le informazioni sull'entità delle forze e sui momenti delle forze che portano alla deformazione ossea sono approssimative e le cifre sono apparentemente sottostimate, poiché sono state ottenute principalmente da materiale cadaverico. Ma indicano anche un margine di sicurezza multiplo dello scheletro umano. In alcuni paesi viene praticata la determinazione intravitale della resistenza ossea. Tale ricerca è ben pagata, ma provoca lesioni o morte dei tester ed è quindi disumana. 26