Определение темпа движения: что это такое

Темп движения – это характеристика скорости передвижения человека или объекта, выраженная в расстоянии, преодолеваемом за определённое время. Он может варьироваться в зависимости от состояния здоровья, физической подготовки и обстоятельств, таких как местность или погодные условия.

Темп важен не только в спортивной или физической активности, но и в повседневной жизни, так как он влияет на эффективность выполнения задач и общую продуктивность, позволяя лучше планировать время и распределять силы.

Кинематические характеристики

При анализе движений, учитывая их видимые аспекты, различают пространственные формы (шаблон, рисунок) движений и их особенности (изменения во времени — увеличение скорости, частоты и т.д.).

Количественные параметры, описывающие форму и особенности движений, именуются кинематическими.

Эти параметры характеризуют движения как в пространстве, так и во времени. В связи с этим выделяют следующие характеристики:

Пространственные характеристики позволяют определить, каково исходное и конечное положения при движении

(координата), в чем заключается их отличие, насколько они изменились (перемещение) и через какие стадии происходило движение (траектория), т.е. пространственные параметры в совокупности формируют пространственную структуру передвижений человека.

Координата точки представляет собой пространственную характеристику положения точки относительно заданной системы отсчета.

С точки зрения механики описать движение — это значит определить положение в любой момент времени, определить координаты опознавательных точек тела, по которым изучают ход движения в пространстве.

С помощью координат можно установить, где располагается исследуемая точка относительно начала координат, измеряя ее линейные координаты. Для обозначения положения точки на линии необходима одна координата, на плоскости — две, а в пространстве — три.

При анализе движения нужно установить: 1) стартовую позицию, с которой начинается движение; 2) конечное положение, в которое движение завершается; 3) последовательность мгновенных промежуточных позиций, которые занимает объект в ходе движения.

Перемещение точки представляет собой пространственную величину, отражающую изменение места расположения точки в заданной системе отсчета.

Перемещение — величина векторная. Она характеризуется численным значением (модулем) и направлением, т.е. определяет размах и направление движения. Если после движения точка вернулась в исходное положение, перемещение равно нулю. Таким образом, перемещение есть не само движение, а лишь его окончательный результат — расстояние по прямой и направление от исходного до конечного положения.

Перемещение (линейное, в поступательном движении) измеряется разностью координат в моменты начала и окончания движения (см. таблицу 2) .

Перемещение тела при вращательном движении измеряется углом поворота — разностью угловых координат в одной и той же системе отсчета расстояний.

Траектория точки — это пространственная мера движения (воображаемый след движения точки) . Траекторию определяют, устанавливая ее длину, кривизну и ориентацию в пространстве.

Пространственный рисунок движения точки дает ее траектория. Длина траектории показывает, каков путь точки.

Путь точки в прямолинейном движении равен расстоянию от исходного до конечного положения.

При криволинейном движении путь точки равен арифметической сумме модулей ее элементарных перемещений.

Кривизна траектории показывает, какова форма движения в пространстве. Чтобы определить кривизну траектории, измеряют радиус кривизны. Если траектория является дугой окружности, радиус кривизны постоянный. С увеличением кривизны ее радиус уменьшается, и, наоборот, с уменьшением кривизны, радиус увеличивается.

Ориентация траектории в пространстве при одной и той же ее форме может быть разная. Ориентацию определяют для прямолинейной траектории по координатам точек начального и конечного положений; для криволинейной траектории — по координатам этих двух точек и третьей точки, не лежащей с ними на одной прямой линии.

Комбинация ориентации, длины и изогнутости траектории помогает установить направление, амплитуду и контуру перемещения точки, включая начальную, конечную и все промежуточные позиции.

Временные характеристики раскрывают движения во времени: когда оно началось и закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выпол­нялось движение (темп) , как движения были построены во времени (ритм) . Вместе с пространственно-временными характеристиками они определяют характер движений человека.

Момент времени — это временная мера положения точки тела и системы, определяемая промежутком времени до него от начала отсчета.

Момент времени определяют не только для начала и окончания движения, но и для других важных мгновенных положений. В первую очередь это моменты существенного изменения движения: заканчивается одна часть (фаза) движения и начинается следующая (например: отрыв стопы от опоры в беге — это момент окончания фазы отталкивания и начало фазы полета). По моментам времени определяют длительность движения.

Длительность движения — это его временная мера, которая измеряется разностью моментов времени окончания и начала движения.

Длительность движения представляет собой количество времени, прошедшее между двумя ограничивающими его моментами времени. Сами моменты (как границы между двумя смежными промежутками времени) длительности не имеют. Ясно, что измеряя длительность, пользуются одной и той же системой отсчета времени. Узнав путь точки и длительность ее движения, можно определить ее скорость. Зная длительность движений, определяют также их темп и ритм.

Темп движений — это временная мера повторности движений. Он измеряется количеством движений, повторяющихся в единицу времени (частота движений) .

Темп — величина, обратная длительности движений. Чем больше длительность каждого движения, тем меньше темп, и наоборот. В циклических движениях темп может служить показателем совершенства техники.

Ритм движений — это временная мера соотношения частей движений. Он определяется по соотношению промежутков времени, затраченного на соответствующие части движения.

Ритм определяют как соотношение двух периодов времени (например: опоры и полета в беге) или длительности двух фаз периода (например: фазы амортизации и фазы отталкивания в опорном периоде) . Можно говорить и о ритме ряда фаз (например: соотношение длительностей пяти фаз скользящего шага в лыжном ходе) . Ритм бывает постоянным и переменным.

Пространственные и временные параметры описывают, каким образом изменяются местоположения и движения человека с течением времени.

Скорость точки — это пространственно-временная мера движения. Она определяет быстроту изменения положения точки в пространстве с изменением времени.

В поступательном движении скорость измеряется отношением пройденного пути (с учетом его направления) к затраченному времени; во вращательном движении — отношением угла поворота ко времени, за которое произошло вращение.

Ускорение точки — это пространственно-временная мера изменения движения, которая характеризует быстроту изменения скорости по величине и направлению.

Ускорение измеряется отношением изменения скорости (угловой скорости) к затраченному на него времени.

Различают ускорения точки: а) положительное, имеющее одинаковое направление со скоростью, — скорость возрастает; б) отрицательное, имеющее направление, противоположное направлению скорости, — скорость убывает; в) нормальная -скорость прежняя, изменяется направление.

Характеристики движений

К пространственным характеристикам техники физических упражнений относятся положение тела и траектория (путь) движения частей тела.

Необходимость выделения при выполнении физических упражнений «положения тела» как самостоятельного компонента объясняется его большим и многообразным значением в рациональной организации движений, которое достигается:

• правильным исходным положением, предшествующим началу движения;
• сохранением нужной позы в процессе самого движения.

Исходное положение принимают с целью создать наиболее выгодные условия для начала движения.

Эффективность многих физических упражнений часто зависит не только от исходного положения, предшествующего началу движения, но и от определенной, наиболее выгодной позы в процессе движений (горизонтальное положение пловца, низкая посадка конькобежца и т.д.).

В пути можно выделить: очертание, направление и величину колебаний.

По форме траектории различают прямолинейные и криволинейные.

Направление движения определяется по отношению к собственному туловищу (руки вверх, вперед и т.д.) или внешним ориентирам (метание через веревку, кусты). Различают основные (вверх-вниз, вперед-назад, влево-вправо), вращательные (вперед, назад, влево, вправо) и промежуточные (вполоборота направо и т.д.) направления.

Амплитуда движения – это размах движения. Движения слишком большой амплитуды называют размашистыми, движения с малой величиной пути – мелкими.

К временным характеристикам относятся длительность и темп движений.

Длительность положений и движений играет существенную роль в изменении деятельности организма. Изменяя длительность выполнения упражнений (время бега, продолжительность статических напряжений и др.), можно регулировать общий объем нагрузки.

Под темпом понимают частоту повторения циклов движений или количество движений в единицу времени (например, темп ходьбы – 120–140 шагов в мин и др.). Темп движений зависит от массы движущейся части (например, темп движения пальцев рук и туловища существенно различается).

Скорость движения – характеризует быстроту перемещения тела (или точки, например, ОЦТ) в пространстве в единицу времени.

Определяется скорость отношением длины пути ко времени, затраченному на преодоление этого пути.

Ускорением называют изменение скорости в единицу времени. Оно может быть положительным и отрицательным.

Действия, выполняемые без внезапных колебаний в скорости, именуют плавными.

Движения, которые начинаются сразу с больших скоростей, и движения неравномерно-ускоренные и неравномерно-замедленные называются резкими.

Силы, влияющие на движение тела человека, можно разделить на внутренние и внешние.

К внутренним силам относятся:

• активные силы двигательного аппарата – силы тяги мышц;
• пассивные силы ОДА – эластичные силы мышц;
• реактивные силы – отраженные силы, возникающие при взаимодействии звеньев тела в процессе движений с ускорениями (положение натянутого «лука» при метаниях).

К внешним относятся силы, действующие на тело человека извне. При выполнении физических упражнений внешними силами являются:

• сила тяжести собственного тела;
• силы реакции опоры;
• силы сопротивления внешней среды (воды, воздуха) и физических тел (противник в борьбе, партнер по акробатике).

Ритм движений – временная мера соотношения длительности частей движений и акцентированных усилий.

Обязательными условиями ритма являются наличие в данном движении сильных, акцентированных в каком-либо отношении моментов и смена, чередование различных интервалов времени.

Таким образом, ритм является комплексной характеристикой движений, выражающей соразмерность их элементов по усилиям, времени и в пространстве.

Для двигательного ритма характерно различное время соотношения сильных, акцентированных частей движения, связанных с активными мышечными усилиями и напряжениями, и слабых, пассивных фаз движения.

Статьи по теме

>

Основные понятия кинематики и кинематические хаpaктеристики

Движение человека представляет собой механический процесс, при котором происходит смещение тела или его компонентов относительно других объектов. Кинематика описывает такое относительное перемещение.

Кинематика – раздел механики, в котором изучается механическое движение, но не рассматриваются причины, вызывающие это движение. Описание движения как тела человека (его частей) в различных видах спорта, так и различных спортивных снарядов являются неотъемлемой частью спортивной биомеханики и в частности кинематики.

Какой бы материальный объект или явление мы не рассматривали, окажется что вне прострaнcтва и вне времени ничего не существует. Любой предмет имеет прострaнcтвенные размеры и форму, находится в каком-то месте прострaнcтва по отношению к другому предмету. Любой процесс, в котором участвуют материальные объекты, имеет во времени начало и конец, сколько то длится во времени, может совершаться раньше или позже другого процесса. Именно по этому возникает необходимость измерять прострaнcтвенную и временную протяжённости.

Основные единицы измерения кинематических хаpaктеристик в международной системе измерений СИ.

Прострaнcтво. Одна сорокамиллионная часть длины земного меридиана, проходящего через Париж, была названа метром. Поэтому длина измеряется в метрах (м) и кратных ему единицах измерения: километрах (км), сантиметрах (см) и т. д.

Время – одно из фундаментальных понятий. Можно сказать, что это то, что отделяет два последовательных события. Один из способов измерить время – это использовать любой регулярно повторяющийся процесс. Одна восьмидесяти шести тысячная часть земных суток была выбрана за единицу времени и была названа секундой (с) и кратных ей единицах (минутах, часах и т. д.).

В спорте используются специальные временные хаpaктеристики:

Момент времени (t) — это временная мера положения материальной точки, звеньев тела или системы тел. Моментами времени обозначают начало и окончание движения или какой либо его части или фазы.

Длительность движения (∆t) – это его временная мера, которая измеряется разностью моментов окончания и начала движения ∆t = tкон. – tнач.

Темп движения (N) – это временная мера повторности движений, повторяющихся в единицу времени. N = 1/∆t; (1/c) или (цикл/c).

Ритм движений представляет собой временной индикатор пропорций элементов (фаз) движений. Он устанавливается на основе соотношения продолжительности отдельных частей движения.

Положение тела в прострaнcтве определяют относительно некоторой системы отсчёта, которая включает в себя тело отсчёта (то есть относительно чего рассматривается движение) и систему координат, необходимую для описания на качественном уровне положение тела в той или иной части прострaнcтва.

С телом отсчёта связывают начало и направление измерения. Например, в целом ряде соревнований началом координат можно выбрать положение старта. От него уже рассчитывают различные соревновательные дистанции во всех циклических видах спорта. Тем самым в выбранной системе координат «старт – финиш» определяют расстояние в прострaнcтве, на которое переместится спортсмен при движении. Любое промежуточное положение тела спортсмена во время движения хаpaктеризуется текущей координатой внутри выбранного дистанционного интервала.

Для точного определения спортивного результата правилами соревнований предусматривается по какой точке (пункт отсчёта) ведётся отсчёт: по носку конька конькобежца, по выступающей точке грудной клетки бегуна-спринтера, или по заднему краю следа приземляющегося прыгуна в длину.

В некоторых случаях для точного описания движения законов биомеханики вводится понятие материальная точка.

Материальная точка – это тело, размерами и внутренней структурой которого в данных условиях можно пренебречь.

Движение тел по хаpaктеру и интенсивности могут быть различными. Чтобы охаpaктеризовать эти различия, в кинематике вводят ряд терминов, представленных ниже.

Траектория – линия, описываемая в прострaнcтве движущейся точкой тела. При биомеханическом анализе движений прежде всего рассматривают траектории движений хаpaктерных точек человека. Как правило, такими точками являются суставы тела. По виду траектории движений делят на прямолинейные (прямая линия) и криволинейные (любая линия, отличная от прямой).

Перемещение – это векторная разность конечного и начального положения тела. Следовательно, перемещение хаpaктеризует окончательный результат движения.

Путь – это длина участка траектории, пройденной телом или точкой тела за выбранный промежуток времени.

Путь, по которому движется точка, и её сдвиг

Для того, чтобы охаpaктеризовать насколько быстро изменяется в прострaнcтве положение движущегося тела, используют специальное понятие скорость.

Скорость – это отношение пройденного пути ко времени, за который он пройден. Она показывает, как быстро изменяется положение тела в прострaнcтве. Поскольку скорость – это вектор, то она также указывает, в каком направлении движется тело или точка тела.

Средней скоростью тела на данном участке траектории называется отношение пройденного пути ко времени движения, м/с:

Если на всех участках траектории средняя скорость одинакова, то движение называется равномерным.

Вопрос о скорости бега является важным в спортивной биомеханике. Известно, что скорость бега на определённую дистанцию зависит от величины этой дистанции. Бегун может поддерживать максимальную скорость только в течение ограниченного времени (3-4) секунды, высококвалифицированные спринтеры до 5 — 6 секунд). Средняя скорость стайеров гораздо ниже, чем спринтеров. Ниже показана зависимость средней скорости (V) от длины дистанции (S).

Зависимость средней скорости бега от длины дистанции

Мировые спортивные рекорды и показанная в них средняя скорость

Для удобства проведения вычислений среднюю скорость можно записать и через изменение координат тела. При прямолинейном движении пройденный путь равен разности координат конечной и начальной точек. Так, если в момент времени t0 тело находилось в точке с координатой Х0, а в момент времени t1 – в точке с координатой Х1, то пройденный путь ∆Х = Х1 – Х0, а время движения ∆t = t1 – t0 (символ ∆ обозначает разность однотипных величин или для обозначения очень маленьких интервалов). В этом случае:

Размерность скорости в СИ – м/с. При преодолении больших расстояний скорость определяют в км/час. При необходимости такие значения можно перевести в СИ. Например, 54 км/час = 54000 м /3600 с = 15 м/с.

Скорости на различных этапах маршрута могут варьироваться даже при достаточно равномерном прохождении дистанции: начальное ускорение, преодоление дистанции с колебаниями скорости (во время отталкивания скорость возрастает, а во время свободного скольжения в коньковом беге или в фазе полета в легкой атлетике – снижается), финиш. При уменьшении интервала, за который рассчитывается скорость, можно определить скорость в конкретной точке траектории, известную как мгновенная скорость.

Мгновенная скорость движения, или скоростью в данной точке траектории называется предел, к которому стремится перемещение тела в окрестности этой точки ко времени при неограниченном уменьшении интервала:

Мгновенная скорость – величина векторная.

Направление вектора мгновенной скорости

Если величина скорости (или модуль вектора скорости) не меняется, движение равномерное, при изменении модуля скорости – неравномерное.

Равномерным называют движение, при котором за любые равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути. В этом случае величина скорости остаётся неизменной (по направлению скорость может изменяться, если движение криволинейное).

Прямолинейным называют движение, при котором траектория является прямой линией. В этом случае направление скорости остаётся неизменным, (величина скорости может изменяться, если движение не равномерное).

Равномерным прямолинейным называют движение, которое является и равномерным и прямолинейным. В этом случае неизменными остаются и величина и направление.

В общем случае при движении тела изменяются и величина и направление вектора скорости. Для того, чтобы охаpaктеризовать насколько быстро происходят эти изменения, используют специальную величину – ускорение.

Ускорение – это величина, равная отношению изменения скорости движения тела к длительности промежутка времени, за которое это изменение скорости произошло. Среднее ускорение на основе этого определения равно, м/с²:

Мгновенное ускорение представляет собой физическую величину, равную пределу, к которому при стремлении промежутка ∆t к нулю, приближается среднее ускорение, измеряемое в м/с²:

Поскольку вдоль траектории скорость может изменяться как по величине так и по направлению, вектор ускорения имеет две составляющие.

Составляющая вектора ускорения а, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке, называется тангенциальным ускорением, которое хаpaктеризует изменение вектора скорости по величине.

Составляющая вектора ускорения а, направленная по нормали к касательной в данной точке траектории, называется нормальным ускорением. Оно хаpaктеризует изменение вектора скорости по направлению в случае криволинейного движения. Естественно, что когда тело движется по траектории, являющейся прямой линией, нормальное ускорение равно нулю.

Прямолинейное движение называется равнопеременным, если за любые промежутки времени скорость тела изменяется на одну и ту же величину. В этом случае отношение

∆V/ ∆t одинаково для любых интервалов времени. Поэтому величина и направление ускорения остаются неизменными: а = const.

Для прямолинейного движения вектор ускорения направлен по линии движения. Если направление ускорения совпадает с направлением вектора скорости, то величина скорости будет возрастать. В этом случае движение называют равноускоренным. Если направление ускорения противоположно направлению вектора скорости, то величина скорости будет уменьшаться.

В этом случае движение называют равнозамедленным. В природе существует естественное равноускоренное движение – это свободное падение.

Свободным падением – называется падение тела, если на него действует единственная сила – сила тяжести. Опыты, проведённые Галилеем, показали, что при свободном падении все тела движутся с одинаковым ускорением свободного падения и обозначаются буквой ĝ. Вблизи поверхности Земли ĝ = 9,8 м/с². Ускорение свободного падения обусловлено притяжением со стороны Земли и направлено вертикально вниз. Строго говоря, такое движение возможно лишь в вакууме. Падение в воздухе можно считать приблизительно свободным.

Траектория движения свободно падающего тела зависит от направления вектора начальной скорости. Если тело брошено вертикально вниз, то траектория – вертикальный отрезок, а движение называется равнопеременным. Если тело брошено вертикально вверх, то траектория состоит из двух вертикальных отрезков. Сначала тело поднимается, двигаясь равнозамедленно. В точке наивысшего подъёма скорость становится равной нулю, после чего тело опускается, двигаясь равноускоренно.

Когда вектор начальной скорости задан под углом к горизонтали, траектория движения принимает форму параболы. Примеры такого движения можно наблюдать у мячей, дисков, атлетов, выполняющих прыжок в длину, а также у летящих пуль и других объектов.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

В зависимости от формы представления кинематических параметров существуют различные виды законов движения.

Закон движения – это одна из форм определения положения тела в прострaнcтве, которая может быть выражена:

• аналитически, то есть с помощью формул. Эта разновидность закона движения задаётся с помощью уравнений движения: x = x(t), y = y(t), z = z(t);

• графически, то есть с помощью графиков изменения координат точки в зависимости от времени;

• таблично, то есть в виде вектора данных, когда в один столбец таблицы заносят числовые отсчёты времени, а в другой в сопоставлении с первым – координаты точки или точек тела.

Раздел статьи: Биомеханика