Структура ударов и их биомеханика
Элементом двигательного действия является временная структурная единица – фаза.
Фаза – это последовательность двигательных действий, решающая конкретную двигательную задачу; меняется двигательная задача – меняется фаза. Введение данного понятия позволяет разложить сложный двигательный акт на составляющие, что важно как для его анализа, так и в процессе обучения. Особенно это важно при рассмотрении быстропротекающих и кратковременных процессов, например, таких, как удар.
В рукопашном бою ударные элементы являются одной из важных составляющих, поэтому рассмотрению этого понятия – «удар» – и связанным с ним процессам стоит уделить серьезное внимание.
Удар как физическое явление – это кратковременное взаимодействие двух (или более) тел, при котором возникают большие по величине силы.
В биомеханике различают следующие фазы удара:
1. Замах (отталкивание) – движение, предшествующее ударному движению и приводящее к увеличению расстояния между ударным звеном тела и предметом, по которому наносится удар. Эта фаза наиболее вариативна.
2. Предударное движение – от конца замаха до начала удара.
3. Ударное взаимодействие (или собственно удар) – столкновение ударяющихся тел.
4. Послеударное движение – движение ударного звена тела после прекращения контакта с предметом-целью, по которому наносится удар.
Главной фазой является ударное взаимодействие, которое характеризуется импульсом силы. Импульс силы равен произведению силы на время действия силы (в поступательном движении); это мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени (рис. 40).
Рис. 40
Графически импульс силы определяется площадью под кривой зависимости силы от времени (t1 и t2 – моменты времени, соответствующие началу и концу ударного взаимодействия; t = t2 – t1). Данный график показывает, что эргономически не выгодны концентрированные, мощные и редкие удары, а более рационально использование движений, задействующих не более 50 % физического потенциала бойца, но при этом сохраняющих его работоспособность в течение всего промежутка схватки.
В механике удары делятся на:
– центральные (если тела до удара движутся вдоль прямой, проходящей через их центры масс);
– прямые (если скорость V центра масс тела в начале удара направлена по нормали n в направлении к другому телу);
– косые (если вектор скорости центра масс отличен от нормали).
Теория удара разработана И. Ньютоном. В процессе ударного взаимодействия происходит механическая деформация тела; кинетическая энергия движения переходит в потенциальную энергию упругой деформации, затем эта энергия вновь частично превращается в кинетическую энергию движения, а частично рассеивается (переходит в тепло). В зависимости от того, каковы потери на рассеивание энергии упругой деформации, удары делятся на:
а) вполне упругие (отсутствуют потери на рассеивание, например, удар по биллиардному шару);
б) не вполне упругие (лишь часть энергии упругой деформации переходит в кинетическую энергию; например, удары в спортивных играх по мячу);
в) неупругие (энергия упругой деформации вся переходит в тепло, например, удары в боксе, каратэ, приземления в прыжках, соскоках).
В теории удара в механике предполагается, что удар происходит настолько быстро и ударные силы настолько велики, что всеми остальными силами можно пренебречь. Однако многие действия в рукопашном бою нельзя рассматривать как «чистый» удар, и в них такие допущения неоправданны.
Время удара в рукопашном бою (да и в таких видах спорта, как бокс, каратэ и т. п.) хотя и мало, но пренебречь им нельзя; путь ударного взаимодействия, по которому во время удара движутся вместе соударяющиеся тела (например, в спортивном РБ, боксе и т. п.), может достигать 20–30 см.
В таких случаях ударное взаимодействие внешне проявляется как сложное движение, т. е. включает в себя элементы как поступательного, так и вращательного движения, т. е. фаза ударного взаимодействия характеризуется суммой импульса силы и импульса момента силы:
F*t + Mf*t,где: Мf – момент силы, t – время действия момента силы.
При совершении во время удара, кроме поступательного, ещё и вращательного движения ударной поверхности, телу, по которому наносится удар, передаётся механическое движение в виде вращательного. В этом случае увеличивается так называемая «ударная» масса. Величина её не постоянна. Если, например, выполнять удар за счёт сгибания кисти или с расслабленной кистью, то тело, по которому ударяют, будет взаимодействовать только с массой кисти. Если же в момент удара ударяющее звено закреплено активностью мышц-антагонистов (сочленение «кисть-предплечье») и представляет собой как бы единое твёрдое тело, то в ударном взаимодействии будет принимать участие масса всех жёстко закреплённых звеньев. Можно не отличаться большой мышечной массой, но владеть при этом очень сильным ударом. Чем больше элемент вращательного движения, тем больше «ударная» масса и тем более сильный удар можно нанести. Таким образом, в рукопашном бою удар, в основном имеет целью обеспечить большую силу ударного взаимодействия и за счёт заданной траектории движения обеспечить попадание в конкретную конечную точку. Обеспечить большую силу удара можно, во-первых, за счёт придания максимальной скорости ударяющему звену в момент ударного взаимодействия и, во-вторых, за счёт увеличения «ударной» массы.
В теории управления перемещающими действиями выявлена закономерность в передаче движения между звеньями тела: последовательно разгоняются звенья тела, начиная с более массивных, т. е. на максимуме скорости предыдущего, более массивного звена, начинается рост скорости последующего, менее массивного звена.
С позиций механики ясно, что чем меньше масса звена, тем большую скорость это звено может развить, а анатомически менее массивные звенья тела способны к более координированным движениям.
Увеличить силу удара можно и за счёт увеличения «ударной» массы в момент ударного взаимодействия. Это достигается «закреплением» (например, в боксе, каратэ и т. п.) отдельных звеньев ударяющего сегмента путём одновременного включения мышц-антагонистов и увеличения радиуса вращения.
Удар является настолько кратковременным процессом, что исправить допущенные ошибки практически невозможно. Поэтому точность удара в решающей мере обеспечивается правильными действиями при отталкивании и предударном движении.
При рассмотрении понятия «удар» в рукопашном бою для нас важно следующее:
1. На встречном движении при ударе (столкновении) тел их скорости складываются.
2. Чем меньше площадь, на которую приходится удар, при прочих равных условиях, тем больше поражающий эффект при ударе.
3. Время удара имеет прямую зависимость от массы тела, величины совместного смещения и обратную зависимость от силы удара.
Необходимо отметить, что удар является мощным средством внезапного поражения противника и часто, но далеко не всегда, решает исход боя.
Удары имеют три основных недостатка:
– удар сложно дозировать;
– при нанесении удара можно пораниться, что снизит боеспособность;
– одежда (особенно зимняя) и экипировка («разгрузка», бронежилет и т. п.) являются хорошей защитой от многих типов ударов.
Устойчивость и равновесие
На человека в процессе двигательной деятельности действуют статические и динамические силы, сочетание которых может вывести его из состояния равновесия.
Например, задача единоборца состоит в том, чтобы за счет выбора оптимальной стойки, определения дистанции, использования наиболее рационального в сложившейся ситуации двигательного действия обеспечить собственную устойчивость и, наоборот, вынудить противника потерять равновесие.
Поэтому в условиях боя такие понятия, как устойчивость и равновесие, играют исключительно важную роль.
Устойчивость – это способность бойца надежно сохранять положение равновесия без опрокидывания (падения) при внешнем силовом воздействии, возникающем при контакте с соперником или с окружающей средой.
Для количественной и качественной оценки устойчивости применяют различные критерии, наиболее приемлемые для конкретных случаев ее проявления, а именно:
– углы устойчивости;
– коэффициенты устойчивости;
– предельные скорости движения.
Различают статическую и динамическую устойчивость. Статическая устойчивость человека – это устойчивость при отсутствии динамических сил (центробежных или сил инерции).
При статическом (медленном) наклоне твердого тела его опрокидывание происходит относительно некоторой линии, называемой линией опрокидывания.