Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта 2020 - 3 (181).
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2020. – № 3 (181).
5. Жуков, С.Н. Структура содержательно-временных параметров модели выступления в
упражнениях по ката в спортивном каратэ-до / С.Н. Жуков, Б.А. Подливаев // Научный и теоретиче-
ский журнал Министерства Культуры и Спорта Республики Узбекистан. – 2014. – Вып. 3. – С. 23–28.
6. Жуков, С.Н. Планирование тренировочных нагрузок в спортивном каратэ / С.Н. Жуков,
Б.А. Подливаев // Педагогические и биологические проблемы подготовки кадров по спортивным
играм и единоборствам. Часть 2 / под ред. И.Д. Свищева. – Москва, 2019. – С. 49–60.
7. Подливаев, Б.А. Особенности временной структуры соревновательных ката в спортив-
ном каратэ-до / Б.А. Подливаев, С.Н. Жуков // Актуальные проблемы спортивных единоборств. –
Москва : СпортУниверПресс, 2003. – Вып. 6. – С. 6–15.
REFFERENCES
1. Zhukov, S.N. and Podlivayev, B.A. (2005), “The role and significance of pause as an im-
portant element of competitive kata in karate-do”, Improving the training system at the departments of
wrestling in state educational institutions of physical education, Part II, SportUniverPress, Moscow, pp.
55-61.
2. Zhukov, S.N. and Podlivayev, B.A. (2009), “Managing mobilization readiness in kata compe-
titions in sporting karate”, IV International Scientific Congress: Congress materials, Leader Press, Tash-
kent, pp. 120-122.
3. Zhukov, S.N. and Podlivayev, B.A. (2014), “The energy-supply mechanisms in terms of train-
ing and competitive activities of kata performing by men in sporting karate-do”, Uchenye zapiski universi-
teta imeni P.F. Lesgafta, No. 12 (118), pp. 66-70.
4. Zhukov, S.N. and Podlivayev, B.A. (2015), “Modeling of training loads in kata in sporting ka-
rate-do”, Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgafta, No. 11 (129), pp. 94-100.
5. Zhukov, S.N. and Podlivayev, B.A. (2014), “Meaningful temporal characteristics structure of
kata performing model in sporting karate-do”, Scientific and theoretical Journal of the Ministry of Culture
and Sport Affairs of the Republic of Uzbekistan, Iss. 3, Tashkent, pp. 23-28.
6. Zhukov, S. N. and Podlivayev, B.A. (2019), “Training load planning in sports karate”, Peda-
gogical and biological problems of training in sports games and martial arts, Part 2, Moscow, pp. 49-60
7. Podlivayev, B.A. and Zhukov, S.N. (2003), “Features of the time structure of competitive kata
in sporting karate”, Actual problems of martial arts, SportUniverPress, Iss. 6, Moscow, pp. 6-15.
Контактная информация: sergey.zhukov@rambler.ru
Статья поступила в редакцию 29.03.2020
УДК 796.925
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В БИОМЕХАНИКЕ ОТТАЛКИВАНИЯ И
НАЧАЛА ПОЛЕТА В ПРЫЖКАХ НА ЛЫЖАХ С ТРАМПЛИНА
Григорий Георгиевич Захаров, научный сотрудник, Наталья Борисовна Новикова, кан-
дидат педагогических наук, заведующая сектором, Наталия Борисовна Котелевская,
кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник, Санкт-Петербургский
научно-исследовательский институт физической культуры
Аннотация
Представлен обзор теоретических исследований биомеханики отталкивания в прыжках на
лыжах с трамплина и результаты измерений угловых характеристик отталкивания и начала полета
сильнейших лыжников-прыгунов мира в сравнении с показателями российских спортсменов. В хо-
де исследования произведена видеосъемка и видеоанализ техники прыгунов на лыжах с трамплина
на этапе Кубка Мира в Нижнем Тагиле в 2019 году, представлены кинограммы отталкивания и
начала полета, определены угловые характеристики отталкивания, начала полета и аэродинамиче-
ский коэффициент. Основными современными тенденциями техники формирования полета являет-
ся использование вращающих сил при отталкивании и скорейшее принятие аэродинамически вы-
годного положения уже на 12 м полета.
Ключевые слова: прыжки на лыжах с трамплина, отталкивание от стола отрыва, биомеха-
ника, крутящий момент, аэродинамика.
151
Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2020. – № 3 (181).
DOI: 10.34835/issn.2308-1961.2020.3.p151-156
BIOMECHANICS MODERN TENDENCIES FOR TAKE-OFF AND EARLY FLIGHT
IN SKI JUMPING
Grigori Georgiyevich Zakharov, the researcher, Natalia Borisovna Novikova, the candidate of
pedagogical sciences, head of the direction, Natalia Borisovna Kotelevskaya, the candidate of
pedagogical sciences, senior research associate, St. Petersburg Scientific Research Institute of
Physical Culture
Abstract
The article presented the biomechanics research review of take-off in ski jumping and results of
take-off and early flight angular characteristics measurements. We took video recording and video anal-
yses of ski jumping in Word Cup 2019 in Nizhniy Tagil and made the phases pictures. We measured angu-
lar characteristics and aerodynamic coefficient of leader jumpers and Russian National group athletes early
flight. Ski jumping biomechanics modern tendencies include the using of forward-rotating angular mo-
mentum in take-off and immediate achievement of the stable ski-jumper aerodynamic system at 12 m lev-
el.
Keywords: ski jumping, take-off, Biomechanics, angular momentum, aerodynamics.
ВВЕДЕНИЕ
Прыжки на лыжах с трамплина являются динамично развивающейся спортивной
дисциплиной. Появление планирующего «V» стиля полета и постоянно модернизирую-
щийся спортивный инвентарь внесли кардинальные преобразования во все сферы вида
спорта, изменились профили трамплинов, правила проведения соревнований, методика
спортивной подготовки, требования к антропометрическим данным спортсменов и ин-
вентарю. Высокая соревновательная конкуренция побуждает искать способы повышения
эффективности техники прыжка за счет биомеханически обоснованной оптимизации вы-
полнения его отдельных фаз и учете современных требований правил соревнований.
Для безопасного и безостановочного проведения соревнований в сезоне 2010–11 гг.
правила FIS были дополнены пунктом о регулировании скорости разгона за счет сниже-
ния стартовой скамейки и ветровой компенсации. Снижение скорости вылета на 1 км/ч
может сократить длину полета на 5–6 м. Для сохранения скорости и дальности полета
при сравнительно невысокой скорости разгона сильнейшие лыжники-прыгуны стали
применять усовершенствованный вариант отталкивания от стола отрыва, который позво-
лил быстрее принимать оптимальное положение полета.
Отталкивание считается самым важным и сложным техническим элементом
прыжка с трамплина. Оно создает начальные условия для полета, и протекает в очень ко-
роткий промежуток времени, примерно за 0,3 секунды на скорости 23–25 метров в секун-
ду. Отталкивание характеризуется быстрым, «взрывным» разгибанием колена, обычно
начинающимся еще при переходе от радиуса разгона к столу отрыва. Основными целями
этого этапа являются: поднятие общего центра массы (ОЦМ) тела спортсмена и создание
переднего крутящего момента [1]. Исследования, проведенные ранее, показывают, что в
базовой подготовке российских лыжников-прыгунов не в полной мере учитываются со-
временные тенденции выполнения прыжка на лыжах с трамплина [2]. Для обучения и
тренировки качественному выполнению как всего прыжка в целом, так и его отдельных
частей необходимо четкое понимание биомеханики движений, подробный анализ всех
сил, действующих на прыгуна и создание кинограмм техники, демонстрирующих реали-
зацию необходимого двигательного действия на практике.
Мы предположили, что изучение современных тенденций выполнения отталкива-
ния и формирования полёта в прыжках на лыжах с трамплина позволит повысить эффек-
тивность технической подготовки российских «летающих лыжников» и дать практиче-
ский материал для совершенствования тренеров и специалистов.
152
Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2020. – № 3 (181).
Целью данной работы являлось исследование современных научных данных и
биомеханический анализ техники отталкивания от стола отрыва и начала полета силь-
нейших прыгунов с трамплина.
Методы и организация исследования: анализ иностранной литературы по пробле-
мам отталкивания и полета прыгунов на лыжах с трамплина, видеосъемка и биомехани-
ческий анализ отталкивания и полета, создание кинограмм. Для определения положения
тела и лыж у сильнейших иностранных и российских летающих лыжников (системы
«лыжник – лыжи») в окончании формирования позы полета нами была проведена про-
фильная видеосъемка на точке 12 метров за краем стола отрыва. Исследование было
осуществлено во время официальной тренировки 5 этапа Кубка Мира 06.12.2019 в г.
Нижний Тагил (Россия). Видеосъемка производилась на видеокамеру Sony HDR-СХ650Е
с частотой 50 кадров в секунду, стационарно закрепленной на фотоштативе в горизон-
тальном положении, под прямым углом по отношению к линии полета, примерно в 40 м
от оси трамплина. Измерения проводились с помощью компьютерной программы Dartfish
Pro Sute 9. Необходимо отметить, что прыжки проходили в сложных ветровых погодных
условиях и данный факт в какой-то мере не позволил спортсменам вполне реализовать
свой потенциал.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Отталкивание сильнейших современных прыгунов характеризуется взрывным
усилием, достижением максимума проявления силы уже в начале движения разгибания, и
дальнейшим сохранением данного показателя. По мнению немецких исследователей [3],
спортсмен высокого уровня обязан иметь скорость отталкивания не менее 2,5 м/с. Рас-
прямление ног к моменту вылета до 130º и более позволяет поднять ОЦМ спортсмена,
создавая предпосылки к высокой начальной траектории в воздухе, а также к полному вы-
прямлению ног на первых метрах полета. Относительно высокое положение тела в мо-
мент окончания отталкивания обеспечивает достаточную «устойчивость» в воздухе с со-
хранением оптимального крутящего момента в начале полета.
Исследования [3] техники прыжка в олимпийском цикле 2010–2014 гг. определена
тенденция к большему смещению вперед ОЦМ к окончанию отталкивания. Модель от-
талкивания элитных спортсменов характеризуется в среднем уменьшением угла наклона
голени (63º и менее) и угла отталкивания (85º и менее), и повышением угла наклона туло-
вища (28º и более) (рисунок 1). Благодаря такому варианту отталкивания возникает боль-
ший передний вращательный момент, который способствует скорейшему принятию оп-
тимального положению «системы лыжник – лыжи» в полете.
Рисунок 1 – Положение лыжника-прыгуна в конце контактной фазы отталкивания. 6-й этап Кубка мира
(Квалификация), г. Н. Тагил (Россия), 08.12.2019 г. Слева направо – Ф-г Й. (Норвегия), К-т Ш. (Австрия), М-г Т.
(Норвегия), К-и Р. (Япония)
Величина и направление силы реакции опоры, противодействующей силе отталки-
вания, являются ключевыми факторами возникновения крутящего момента. Величина
вертикального импульса, а, следовательно, и скорость разгибания суставных звеньев про-
порциональны силе отталкивания. Поскольку высокое положение спортсмена в конце от-
талкивания оказывает существенное влияние на исходные условия полета, усилие оттал-
153
Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2020. – № 3 (181).
кивания, направленное перпендикулярно к столу отрыва, должно быть максимальным и
достигается путем разгибания колена с максимальной скоростью.
а) Результирующая сила отталкивания (F) и ее состав- б) изменение величины Fr при отталкивании с различ-
ляющие силы (Ft – поступательная составляющая, Fr – ными положениями ОЦМ [1]
вращательная составляющая); a – плечо момента силы
Fr относительно ОЦМ, d – моментное плечо F относи-
тельно ОЦМ; а – высота ОЦМ от края стола отрыва
Рисунок 2
Во время отталкивания прыгун с трамплина должен создать вращающий вперед
угловой момент, действующий относительно ОЦМ. Это необходимо чтобы компенсиро-
вать вращающий назад обратный угловой момент, который возникает из-за большого ло-
бового сопротивления воздуха в начале полета. Следовательно, во время отталкивания
результирующий вектор силы реакции опоры должен проходить сзади ОЦМ (рисунок 2).
Эта сила создается вертикальным и тангенциальным (трением) компонентами реакции
опоры. Однако величина силы трения между лыжами и лыжней незначительна из-за ма-
лого его коэффициента.
Результирующая сила реакции опоры также подразделяется на поступательный
компонент (Ft), который действует через ОЦМ (уравнение 2) и вращательный (Fr),
направленный под прямым углом к нему (уравнение 3):
Ft(t) = F(t)·cos α(t) (2)
Fr(t) = F(t)·sin α(t) (3)
где α – угол между результирующей силой F и поступательной составляющей Ft (рисунок
2). Момент Fr действует относительно ОЦМ и отвечает за возникновение углового мо-
мента прыгуна с трамплина. Сила Ft, действующая во время отталкивания, определяет
изменение линейного импульса Δρ (уравнение 4) и, следовательно, выигрыш в верти-
кальной скорости при отрыве от стола. Произведение силы Fr и длины плеча α (относи-
тельно ОЦМ) равно произведению F на момент (плечо) d и определяет изменение углово-
го момента (ΔL) на протяжении отталкивания (уравнение 5).
Δρ = ∫ Ft(t)dt (4)
ΔL = ∫ Fr(t)·a tdt = ∫F(t) d(t)dt (5)
Векторный анализ показывает, что изменение положения ОЦМ относительно ре-
зультирующего вектора силы реакции опоры оказывает гораздо большее влияние на ве-
личину вращательного компонента (Fr), чем на величину поступательного (Ft) (рисунок
2). Эта взаимосвязь отражает значение качества отталкивания на последующий полет и
подчеркивает высокие требования, предъявляемые к согласованности действий при от-
талкивании у лыжников-прыгунов [1].
Формирование положения полета включает в себя переход от отталкивания к
устойчивой позиции полета, в которой передний и обратный вращательный моменты
сбалансированы (рисунок 3). Анализ начала полета, сделанный на олимпийских играх
2002 года, показывает, что устойчивое положение в воздухе спортсмены достигали в пер-
154
Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2020. – № 3 (181).
вые 0,5 с (15 м) полета [4]. После отрыва от стола, лыжника и лыжи необходимо рассмат-
ривать как одну систему, так как в сумме они образуют единую поверхность опоры на
воздух, в которой лыжи занимают до 55–70% площади этой системы [5].
На первых 15–20 метрах полета спортсмен получает сильное лобовое сопротивле-
ние и, закономерно, теряет скорость. В связи с этим основной его задачей становится
скорейшее принятие аэродинамического полетного положения, в котором сократится воз-
душное сопротивление, а подъемная сила воздуха обеспечит устойчивую опору [6]. Ло-
бовое воздушное сопротивление действует как на тело прыгуна, так и на лыжи, образуя
возникновение обратного вращающего углового момента [7]. Вместе с отталкиванием
начало полета считается наиболее важным для эффективного прыжка [8].
Рисунок 3. Формирование полета на примере японского прыгуна Р. Кобаяши (Кубок мира, Нижний Тагил, Рос-
сия, декабрь-2019)
Таблица 1 – Средние показатели угловых характеристик у лыжников-прыгунов при фор-
мировании полета (12 метров). 5 этап Кубка Мира, г. Н. Тагил (Россия), 06.12.2019 г.,
трамплин К 120 м., официальная тренировка – 1-й прыжок
Угловые характеристики звеньев тела и лыж, градусы
Спортсмены Туловище – АК
Туловище* Ноги* Лыжи*
Ноги**
Лидеры Кубка мира, X 19,43 40,73 2,03 159,7 0,47
n=4 δ 3,55 3,45 1,49 7,47 0,02
Российские спортсмены, X 19,90 46,66 11,70 153,23 0,57
n=9 δ 5,21 3,50 6,28 4,78 0,09
* – результаты угловых характеристик указаны по отношению к линии горизонта;
** – угол, образованный пересечением линий, проведенных через плечевой и тазобедренный суставы (тело), и
тазобедренный и голеностопный суставы (нога).
ВЫВОДЫ
Результаты проведенных биомеханических измерений формирования полета отра-
зили современные тенденции в данной части прыжка на лыжах с трамплина. На отметке
12 метров полета 4 спортсмена (преимущественно представители словенской и норвеж-
ской команд) из числа 10 лидеров продемонстрировали быстрое принятие активной позы
полета со средними значениями – результирующего аэродинамического индекса (АК)
0,47; угла наклона лыж 2° и угла распрямления в тазобедренном суставе 159,7°. Величина
АК и горизонтальное положение лыж, как основная опорная поверхность в воздухе, у
сильнейших лыжников-прыгунов отражают рациональность их позиции в отношении
меньшего лобового сопротивления и большему соответствию аэродинамически выгодно-
му положению полета. В итоге это свидетельствует о способности спортсменов выпол-
нить отталкивание от стола отрыва на высоком качественном уровне и принять в крат-
чайшие сроки оптимальное положение «системы лыжник – лыжи» на данном участке.
Российский летающий лыжник К-в Е. по основным измеряемым показателям соот-
ветствует уровню сильнейших спортсменов. Однако средние значения данных величин у
всей национальной группы (основной и резервный состав сборной команды), представ-
ленной еще 8 лыжниками – прыгунами, имеют большие величины. Показатель АК – 0,57,
наклон лыж 11,7°. Таким образом, недочёты, допущенные при отталкивании, как след-
ствие приводят к затяжному формированию положения полета с большим лобовым со-
противлением и потерей скорости движения, позднему принятию аэродинамически вы-
155Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2020. – № 3 (181).
годного положения с сокращением итоговой дальности прыжка.
Современный прыжок на лыжах с трамплина характеризуется высококачествен-
ным выполнением всех технических элементов от старта до площадки остановки. Высо-
кая плотность результатов на международных соревнованиях различного уровня обязы-
вает тренеров находить пути оптимизации спортивной подготовки. Непременным
условием этого процесса является систематическое использование данных биомеханиче-
ского анализа на основе видеосъемки, измерений тензометрической платформы, привле-
чение специалистов научно-методического обеспечения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Schwameder, H. Biomechanics research in ski jumping, 1991–2006 / H. Schwameder // Sport
Biomech. – 2008. – Vol. 7 (1). – P. 114–136.
2. Захаров, Г.Г. Биомеханический анализ контактной фазы отталкивания от стола отрыва у
сильнейших лыжников-прыгунов на пятом этапе кубка мира зимнего сезона 2017-2018 года / Г.Г.
Захаров, А.А. Злыднев, А.Б. Брумстрем // Актуальные проблемы в области физической культуры и
спорта : материалы Всероссийской научно-практической конф. с междунар. участием (27-28 сен-
тября 2018 г.). – Санкт-Петербург, 2018. – Том. 1. – С. 111–117.
3. Muller, S. Analysis of national and international performance development in ski jumping
(Olympic analysis) / S. Muller, S. Kreibich, G. Wiese, Z. Angew // Training science. – 2014. – Vol. 2. – P.
97–111.
4. Virmavirta, M. Characteristics of the early flight phase in the Olympic ski jumping competi-
tion / M. Virmavirta // J. Biomech. – 2005. – Vol. 38. – Р. 2157–2163.
5. Сахарнов, С.А. Современная техника прыжков на лыжах с трамплина / С.А. Сахарнов //
Методические материалы для тренеров / Федерация прыжков на лыжах с трамплина и лыжного
двоеборья России. – URL : http://www.skijumpingrus.ru/data/files/16/posobie_dlya_trenerov.pdf (дата
обращения: 01.01.2020 г.).
6. Захаров, Г.Г. Современные тенденции техники фазы полета в прыжках на лыжах с
трамплина двоеборцев высокого класса / Г.Г. Захаров, Н.Б. Новикова, Н.Б. Котелевская // Ученые
записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2019. – № 8 (174). – С. 74–80.
7. Schwameder, H. Biomechanical description and analysis of the V-technique in ski-jumping /
H. Schwameder, E. Muller // Spectrum of sports science. – 1995. – No. 7. – Р. 5–36.
REFERENCES
1. Schwameder, H. (2008), “Biomechanics research in ski jumping, 1991–2006”, Sport Bio-
mech, No. 7(1), pp. 114 – 136
2. Zakharov, G.G., Zlydnev A.A. and Brumstr, A.B. (2018), “The biomechanical analysis of a
contact phase of pushing away from a table of a separation at the strongest skiers jumpers at the fifth
World Cup stage of a winter season of 2017-2018”, Current problems in the field of physical culture and
sport: materials All-Russian scientific and practical conf. with inter participation, (on September 27-28,
2018), St. Petersburg, Vol. 1, pp. 111-117.
3. Muller, S., Kreibich, S., Wiese, G. and Angew, Z. (2014), “Analysis of national and interna-
tional performance development in ski jumping (Olympic analysis)”, Training science, Vol. 2, pp. 97–111.
4. Virmavirta M. (2005), “Characteristics of the early flight phase in the Olympic ski jumping
competition”, J. Biomech., Vol. 38, pp. 2157–2163.
5. Sakharnov, S.A. Modern ski jumping technology. Methodical materials for trainers. Russian
Ski Jumping and Nordic Combined Federation, available at:
http://www.skijumpingrus.ru/data/files/16/posobie_dlya_trenerov.pdf (accessed 05.15.2019).
6. Zakharov, G.G., Novikova, N.B. and Kotelevskaya, N.B. (2019), “Modern tendencies in the
technique for phase of flight in ski jumping among high-class Nordic combiners”, Uchenye zapiski univer-
siteta imeni P.F. Lesgafta, No. 8 (174). pp. 74-80.
7. Schwameder, H. and Muller, E. (1995), “Biomechanical description and analysis of the V-
technique in ski-jumping”, Spectrum of sports science, No. 7, pp. 5–36.
Контактная информация: novik-nat@mail.ru
Статья поступила в редакцию 06.03.2020
156Вы также можете почитать
