Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата

Третье свойство - это его неоднородность (однородность - это равноправие всех систем отсчета относительно операции сдвига). Динамическая структура пространства движения человеческого тела неоднородна в силу особенностей мышечного аппарата и наличия силы тяготения. Так, при поднятии выпрямленной ноги вперед по достижении угла 900 динамика движения изменяется в силу повышения роли силы тяжести - веса самой поднимаемой ноги. "Рука, выполняя, к примеру, одно и то же разгибание в различных угловых зонах, заставляет очень по-разному работать мышечный аппарат: одно дело начать разгибание из положения рука вверх и совершенно другое - выполнять его, поднимая руку назад-вверх-за спину. Название движения одно и то же, но двигательные функции нисколько не дублируются", отмечал Ю.К. Гавердовский [17].

Четвертое свойство - это его нелинейность . Пространственная динамическая картина при любом мышечном движении нелинейна в силу нелинейности работы самой мышцы. Нелинейность мышечной динамики порождает нелинейность пространства. Нелинейность биологической системы необходима для реализации управления этой системой [14]. Следует также учитывать, что при движении человеческое тело подвергается неупругой деформации .

Мы получили набор негативных характеристик пространства движения человека: неоднородность, анизотропность, нелинейность, ограниченность. Пространство движения человеческого тела обладает намного меньшей симметрией (как группа инвариантных преобразований), нежели трехмерное евклидово пространство. Инвариантные преобразования говорят о сохранении форм, траекторий, физических величин. Законы сохранения физических величин - это утверждения о сохранении физических величин во времени при определенной группе преобразования. Каждая группа симметрии фактически определяет закон сохранения, и наоборот. Нарушение симметрии влечет невыполнение закона сохранения. Однородность и изотропность пространства характеризуются независимостью физических явлений в замкнутой (изолированной) системе от ее положения и ориентации как целого. С однородностью пространства связано сохранение импульса, с изотропностью - сохранение момента импульса. Необходимым условием применимости закона сохранения импульса является инерциальность системы отсчета. Нарушение однородности и изотропности пространства влечет нарушения закона сохранения импульса и момента импульса соответственно.

Законы сохранения в сложнокоординированных видах спорта будут выполняться лишь при движении человеческого тела в "относительно симметричных" структурах, часто характеризуемых однотипной рабочей осанкой. При выраженной смене рабочей осанки, например по типу "курбет-антикурбет", неизбежно происходит смена симметрии и самой структуры движения, сопровождающейся нарушением законов сохранения сопряженных этим видам симметрии. Классическая биомеханика применима в рамках структур с постоянной симметрией. При биомеханическом анализе сложные движения можно рассматривать как набор простых структур с постоянной симметрией. Важно помнить, что разложение сложного движения на простые структуры - это лишь метод анализа, в действительности никакая сумма простых движений не даст сложного, подобно непредставимости системы набором ее элементов. Если разложить сложное движение в линейную по времени последовательность простых движений, то окажется, что каждое последующее простое движение обладает "памятью" о динамике и симметрии предыдущих движений и, таким образом, является от него зависимым (подобное инерционное "продолжение" естественного движения в условиях возобновившейся опоры рассматривал Ю.К. Гавердовский [19]. То есть простое движение перестает быть простым (см. аналоги цепи Маркова). Аппарат "склейки" разнотипных структур движения в точках нарушения симметрии и, соответственно, нарушения законов сохранения в современной биомеханике отсутствует. В математике близкие проблемы рассматриваются в рамках теории нелинейных динамических систем, в физике - теории фазовых переходов.

На основании анализа симметрии предложенного топологического подхода можно заключить, что каждый элемент в современной спортивной гимнастике единственным образом раскладывается на сумму простых биомеханически и дидактически адекватных структур . Биомеханическая адекватность выделяемых простых структур заключается в их наибольшей симметричности и в применимости соответствующих законов сохранения. Дидактическая адекватность заключается в структурно -технической преемственности гимнастических упражнений, в их педагогической целесообразности и оправданности разбиения движения на выделенные структуры. Важно, что рассматриваемые простые структуры биомеханически и дидактически адекватны одновременно! Разбиение движения на простые структуры происходит на основании анализа периодов мышечных усилий и движений по инерции при взаимодействии с опорой и при активной смене рабочей осанки по типу "курбет-антикурбет" в безопорном положении или при инерциальном (шарнирном) контакте с опорой.

Телеология топологических структур пространства движения и структур в нелинейной динамике

Основной методологической особенностью анализа движения является то, что геометрический образ движения является исходным уровнем целеобразования, то есть "программа движения" подчиняется не причинно-следственным, а телеологическим закономерностям. Современная теоретическая биология все больше склоняется в сторону телеологической парадигмы. Вопросами телеологии занимались целые научные школы и направления, существенный вклад в разработку телеологических подходов в медико-биологических исследованиях внесли Л.Г. Берг, И.И. Шмальгаузен, П.К. Анохин, К.В. Судаков, В.Н. Ярыгин, Д.Л. Пиковский и др. [57, 2, 7, 40]. Важно отметить, что для топологического рассмотрения образа движения материальность или идеальность последнего неактуальна.

Человеческое тело чувствительно не столько к перемещению, сколько к изменению перемещения, то есть не столько к координате, сколько к ее изменению - скорости и изменению скорости - ускорению. Поэтому рассмотрение движения в традиционной трехмерной системе координат не будет полным с позиций человеческого восприятия и анализа информации и адекватного на него реагирования. Потребность учесть скорость и ускорение при восприятии и анализе движения подводит нас к необходимости выбора новой адекватной модели пространства движения - к рассмотрению движения не в трехмерном пространстве координат, а в фазовом пространстве координат и скоростей. Одним из первых предложил анализировать биомеханическое движение в фазовом пространстве Г.И. Попов [41]. Таким образом, от анализа движения в трехмерном пространстве мы переходим к анализу структуры набора всех траекторий в пространстве состояний (фазовом пространстве) , размерность которого, вообще говоря, может быть бесконечно мерной.

Автономными называют динамические системы, не испытывающие воздействия переменных во времени внешних сил. На участки "автономности" можно разбить практически любое сложное движение в биомеханике (автономность биодинамической системы будет сохраняться на участках движения с постоянной симметрией). Большинство сложных движений, состоящих из фаз с разной группой пространственных симметрий, можно рассмотреть в формализме автоколебательных систем, которые уже будут неконсервативными и нелинейными.

Существенной особенностью динамических систем в биомеханике является их неконсервативность (запас энергии в системе непостоянен) и диссипативность (рассеяние энергии на трение либо поглощение энергии - отрицательное трение). Диссипативные динамические системы на достаточно продолжительном участке времени в пространстве состояний стремятся к определенному виду аттрактора . "Почувствовать" влияние аттрактора можно, если при выполнении пируэта, сальто или вращения "уплотнить" группировку.

Не менее интересными объектами в пространстве состояний являются неустойчивые структуры - репеллеры , "почувствовать" которые можно путем нарушения оси вращения - вас "выбросит" из движения.

Возможно, что именно эта устойчивая структура в фазовом пространстве (то есть аттрfктор) и является той "моделью потребного будущего" (Н.А. Бернштейн), тем "акцептором действия" (П.К. Анохин), "целевой моделью" движения (Н.Г. Сучилин).

Изучение структуры аттракторов и репеллеров пространства состояний является целью исследования динамических систем в биомеханике.

* * *

Биомеханические и математические модели движения являются не более чем моделями. Они должны подчиняться и определяться движением человека, а не наоборот. Реальное движение не подчинится никаким моделям, оно

(движение) лишь описывается моделями с той или иной степенью адекватности.

В современной гимнастике движения несут искусственно-естественный характер. Искусственный потому, что они не встречаются в повседневной жизни, естественный потому, что движется не механизм, а живой человек. Чтобы анализировать гимнастическое движение, нужно…сначала его выполнить, то есть обучить ему. Поэтому правомочно ставить вопрос о рассмотрении не столько узкомеханического, сколько практического спортивно-педагогического моделирования .

В заключение подытожим: движение человеческого тела находится в сложном структурном отношении со следующими тремя топологическими конструкциями: движение в пространстве, пространство движения и геометрический образ движения, определяющий само движение и одновременно определяемый им.

Изложенный топологический подход следует понимать не как обращение к математизации, формализации и моделированию движения, а, скорее, наоборот, к осознанию гармонии формы и красоты движения человеческого тела. Где первичны интуиция, искусство и живое общение тренера и спортсмена, а не абстрактные схемы и модели движения…

Список литературы

1. Агашин Ф.К. Биомеханика ударных движений. - М.: ФиС, 1977. - 207 с.

2. Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы. - М.: Наука, 1980. - 196 с.

3. Аркаев Л.Я., Сучилин Н.Г. Методологические основы современной системы подготовки гимнастов высшего класса // Теория и практика физ. культуры. 1997, № 11, с. 17-25.

4. Арнольд В.И. Что такое математика? - М.: МЦНМО, 2002. - 104 с.

5. Арнольд В.И. Математические методы классической механики: Учеб. пос. Изд. 5-е, стереотипное. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 416 с.

6. Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движения и физиологии активности. - М.: Медицина, 1966.

7. Биология: Учеб. пос. / Под ред. акад. РАМН В.Н. Ярыгина. - М.: Высшая школа, 1995.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: реферат предприятие, реферат по русскому.



Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки