Các nguyên tắc cơ sinh học
Giới thiệu
Nói chung, thuật ngữ nguyên tắc cơ sinh học được hiểu là việc sử dụng các nguyên tắc cơ học để tối ưu hóa hiệu suất thể thao.
Cần lưu ý rằng các nguyên tắc cơ sinh học không được sử dụng để phát triển công nghệ, mà chỉ để cải tiến công nghệ.
HOCHMUTH đã phát triển sáu nguyên tắc cơ sinh học để sử dụng các định luật cơ học cho tải trọng thể thao.
Nguyên lý cơ sinh học theo Hochmuth
Hochmuth đã phát triển năm nguyên tắc cơ sinh học:
- Nguyên tắc của lực ban đầu nói rằng một chuyển động của cơ thể được thực hiện với tốc độ tối đa phải được bắt đầu bằng một chuyển động chạy chính xác theo hướng ngược lại. Mối quan hệ chính xác giữa chuyển động nhập môn và chuyển động mục tiêu phải được thiết kế tối ưu cho cá nhân.
- Nguyên tắc của đường tăng tốc tối ưu dựa trên giả định rằng đường tăng tốc phải dài tối ưu nếu mục tiêu là tốc độ cuối cùng cao. Trong trường hợp chuyển động thẳng, người ta nói về một phép tịnh tiến và trong trường hợp chuyển động cong đều của một chuyển động quay.
- Để tuân theo nguyên tắc phối hợp thời gian của các xung động riêng lẻ, các chuyển động riêng lẻ phải kết hợp với nhau một cách tối ưu và được tính đúng thời gian hoàn hảo. Tùy thuộc vào mục tiêu của chuyển động, việc tối ưu hóa các chuyển động riêng lẻ theo thời gian có thể quan trọng hơn là bắt đầu các chuyển động riêng lẻ theo từng giai đoạn.
- Điều này cũng có thể là chiều ngược lại. Nguyên lý đối nghịch liên quan đến tiên đề thứ ba của Newton (Actio bằng phản ứng) và tuyên bố rằng đối với mọi chuyển động đều có một chuyển động ngược. Ví dụ, trạng thái cân bằng của con người là sự tác động lẫn nhau của các chuyển động và phản chuyển động.
- Nguyên tắc truyền động lượng dựa trên thực tế là có thể, với sự trợ giúp của định luật bảo toàn mômen động lượng, có thể chuyển trọng tâm của vật thành một chuyển động khác.
Nguyên lý của lực ban đầu
Định nghĩa
Nguyên lý cơ sinh học của lực ban đầu đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là trong các động tác ném và nhảy, trong đó phải đạt được tốc độ cuối cùng của cơ thể hoặc của một thiết bị thể thao.
Nguyên tắc này nói rằng một chuyển động nhập môn ngược với hướng chuyển động chính dẫn đến lợi thế về hiệu suất. Thuật ngữ được sử dụng trong các tài liệu cũ như nguyên tắc của lực ban đầu tối đa không còn được sử dụng trong khoa học thể thao gần đây nữa, vì lực ban đầu này không phải là cực đại mà là một xung lực tối ưu.
Bạn cũng có thể quan tâm đến chủ đề này: Lý thuyết chuyển động
Lực ban đầu này phát sinh như thế nào?
Nếu chuyển động chính đứng trước chuyển động ngược với hướng thực thì chuyển động này phải được làm chậm lại. Phanh này tạo ra xung lực (tăng lực phanh). Điều này sau đó có thể được sử dụng để tăng tốc cơ thể hoặc thiết bị thể thao nếu chuyển động chính ngay sau "chuyển động lùi" này.
Giải thích nguyên lý lực ban đầu
Hình vẽ minh họa nguyên tắc của lực ban đầu cực đại bằng cách sử dụng một ví dụ trên tấm chịu lực.
Một vận động viên ném quả bóng thuốc thẳng tay lên. Ban đầu, vận động viên ở tư thế bình tĩnh trên bệ đo. Cân hiển thị trọng lượng cơ thể [G] tại (Trọng lượng của dải phân cách bị bỏ qua. Tại thời điểm [A] chủ đề đi vào đầu gối. Tấm đo cho thấy giá trị thấp hơn. Khu vực [X] cho thấy xung âm tương ứng với xung phanh [y] tương ứng. Sự gia tăng lực gia tốc xảy ra ngay sau sự gia tăng lực phanh này. Sức mạnh [F] hành động trên dải phân cách. Giá trị đo lớn hơn có thể được nhìn thấy trên bệ đo. Để phân phối sức mạnh tối ưu, tỷ số giữa lực phanh và lực tăng tốc nên vào khoảng một đến ba.
Nguyên tắc của đường tăng tốc tối ưu
sự tăng tốc
Gia tốc được định nghĩa là sự thay đổi tốc độ trên một đơn vị thời gian. Nó có thể xảy ra ở cả dạng tích cực và tiêu cực.
Tuy nhiên, trong thể thao, chỉ tăng tốc tích cực là quan trọng. Gia tốc phụ thuộc vào tỷ số giữa lực [F] và khối lượng [m]. do đó: Nếu một lực lớn hơn tác dụng lên một khối lượng nhỏ hơn thì gia tốc tăng lên.
Thông tin thêm về điều này: Cơ sinh học
Giải trình
Nguyên tắc của đường tăng tốc tối ưu, là một trong những nguyên tắc cơ sinh học, nhằm mục đích cung cấp cho cơ thể, một phần cơ thể hoặc thiết bị thể thao đạt tốc độ cuối cùng tối đa. Tuy nhiên, vì cơ sinh học là các quy luật vật lý liên quan đến cơ thể người, nên đường gia tốc không phải là cực đại mà là tối ưu do các điều kiện sinh lý cơ và đòn bẩy.
Ví dụ: Đường gia tốc khi ném một cái búa có thể được kéo dài ra nhiều lần bằng các chuyển động quay bổ sung, nhưng điều này là không kinh tế. Cúi người xuống quá sâu trong quá trình nhảy thẳng dẫn đến tăng đường gia tốc, nhưng gây ra đòn bẩy bất lợi và do đó không thực tế.
Trong khoa học thể thao hiện đại, định luật này được gọi là nguyên lý về xu hướng của con đường tăng tốc tối ưu (HOCHMUTH). Trọng tâm không phải là đạt đến tốc độ cuối cùng tối đa mà là tối ưu hóa đường cong thời gian tăng tốc. Với shot put, thời gian tăng tốc không quan trọng, nó chỉ là việc đạt đến tốc độ tối đa, tuy nhiên, trong boxing, điều quan trọng hơn là tăng tốc cánh tay càng nhanh càng tốt để ngăn chặn các hành động né tránh của đối thủ. Bằng cách này, thời điểm bắt đầu tăng tốc có thể được giữ ở mức thấp trong khi thực hiện cú đánh và gia tốc cao chỉ xảy ra ở cuối chuyển động.
Nguyên tắc phối hợp các xung từng phần
Định nghĩa xung động
Xung lực là trạng thái chuyển động theo hướng và tốc độ [p = m * v].
Giải trình
Với nguyên tắc này, cần phân biệt giữa phối hợp toàn bộ khối cơ thể (nhảy cao) hay phối hợp từng bộ phận (ném lao).
Trong mối liên hệ chặt chẽ với các kỹ năng phối hợp (đặc biệt là kỹ năng khớp nối), tất cả các chuyển động từng phần cơ thể / xung lực từng phần phải được phối hợp về mặt thời gian, không gian và động lực. Có thể thấy rõ điều này trong ví dụ về giao bóng trong quần vợt. Quả bóng tennis chỉ có thể đạt tốc độ tối đa cao (230 km / h) nếu tất cả các xung lực cục bộ nối tiếp nhau ngay lập tức. Kết quả của chuyển động tác động cao đối với tác động bắt đầu bằng việc duỗi chân, tiếp theo là chuyển động quay của phần trên và chuyển động tác động thực tế của cánh tay. Các xung lực từng phần riêng lẻ được thêm vào trong phiên bản kinh tế.
Cũng cần lưu ý rằng hướng của các xung riêng lẻ có cùng hướng. Ở đây một lần nữa, một sự thỏa hiệp phải được tìm thấy giữa các nguyên tắc giải phẫu và cơ học.
Cũng đọc chủ đề của chúng tôi: Đào tạo phối hợp
Nguyên tắc phản tác dụng
Giải trình
Nguyên lý phản lực là một trong những nguyên lý cơ sinh học dựa trên định luật phản ứng thứ ba của Newton.
Nó nói rằng một lực đã phát sinh luôn tạo ra một lực ngược chiều có cùng độ lớn theo hướng ngược lại. Các lực truyền xuống trái đất có thể bị bỏ qua do khối lượng của trái đất.
Khi đi bộ, bàn chân phải và cánh tay trái đưa về phía trước cùng lúc, vì con người không thể truyền lực cho trái đất ở vị trí nằm ngang. Điều gì đó tương tự có thể được quan sát thấy trong bước nhảy xa. Bằng cách đưa thân trên về phía trước, vận động viên đồng thời nâng chi dưới và do đó có được lợi thế về cự ly nhảy. Các ví dụ khác là cú đấm trong bóng ném hoặc thuận tay trong quần vợt. Nguyên tắc giật quay dựa trên nguyên lý này. Ví dụ, hãy tưởng tượng bạn đang đứng trước một con dốc. Nếu phần trên của cơ thể được hỗ trợ, các cánh tay bắt đầu vòng về phía trước để tạo ra xung lực lên phần trên cơ thể. Vì khối lượng của cánh tay nhỏ hơn khối lượng của phần trên cơ thể, chúng phải được thực hiện dưới dạng các vòng tròn nhanh.
Nguyên lý bảo toàn động lượng
Để giải thích nguyên tắc này, chúng tôi phân tích một động tác lộn nhào với tư thế thẳng và cúi người. Trục mà vận động viên thể dục nhảy lộn nhào được gọi là trục chiều rộng cơ thể. Khi cơ thể được kéo căng ra, có rất nhiều khối lượng cơ thể ra khỏi trục quay này. Điều này làm chậm chuyển động quay đầu (tốc độ góc) và khó thực hiện động tác lộn nhào. Nếu các bộ phận của cơ thể được đưa tới trục quay bằng cách cúi người, tốc độ góc sẽ tăng lên và việc thực hiện lộn nhào được đơn giản hóa. Nguyên tắc tương tự áp dụng cho pirouettes trong trượt băng nghệ thuật. Trong trường hợp này, trục quay là trục dọc của cơ thể. Khi cánh tay và chân tiếp cận trục quay này, tốc độ quay tăng lên.
Bạn cũng có thể quan tâm đến chủ đề này: Học vận động
Các nguyên tắc cơ sinh học trong các ngành riêng lẻ
Nguyên tắc cơ sinh học trong môn nhảy cao
Trong quá trình nhảy cao, các chuỗi chuyển động của cá nhân có thể được thực hiện hài hòa với các nguyên tắc cơ sinh học.
Nguyên tắc của đường tăng tốc tối ưu có thể được tìm thấy một lần nữa trong cách tiếp cận, đường này phải cong về phía trước để đạt được điểm nhảy tối ưu. Nguyên tắc phối hợp thời gian của các xung cá nhân cũng đóng một vai trò quan trọng. Bước vuốt ve cực kỳ quan trọng và quyết định quỹ đạo sau bước nhảy. Các nguyên tắc truyền xung lực và lực ban đầu đóng một vai trò quan trọng ở đây. Chúng đảm bảo rằng vận động viên mang lại sức mạnh tối ưu khi nhảy trên mặt đất và lấy đà từ khi chạy lên.
Khi vượt qua xà ngang, một chuyển động quay sẽ xảy ra do nguyên lý phản lực và độ giật quay. Khi nhảy, cơ thể được quay sang ngang qua thanh sau đó bị bắt vào lưng.
Các chủ đề tương tự:
- Sức mạnh tốc độ
- Sức mạnh tối đa
Nguyên tắc cơ sinh học trong thể dục dụng cụ
Trong các bài tập thể dục dụng cụ, một số nguyên tắc cơ sinh học cũng phát huy tác dụng. Chuyển động xoay và xoay có tầm quan trọng đặc biệt. Chúng tuân theo các nguyên tắc của đường tăng tốc tối ưu.Các bước nhảy khác nhau cũng là động tác thường xuyên được thực hiện trong thể dục dụng cụ. Ở đây chúng ta tìm nguyên lý của lực ban đầu cực đại, cũng như của đường gia tốc tối ưu. Cuối cùng, các chuyển động phụ riêng lẻ phải được kết hợp thành một chuỗi chất lỏng, tương ứng với nguyên tắc phối hợp các xung động phụ.
Nguyên tắc cơ sinh học trong cầu lông
Các nguyên tắc này cũng có thể được áp dụng khi giao bóng. Chuyển động giật lùi tuân theo nguyên tắc của đường gia tốc tối ưu và nguyên tắc của lực ban đầu. Nguyên tắc bảo toàn động lượng rất quan trọng để động lượng cũng có thể truyền cho quả bóng. Nguyên tắc phối hợp thời gian của các xung riêng lẻ cũng giúp ích ở đây. Khi cú đánh hoàn thành, chuyển động bị chặn lại bằng cách sử dụng nguyên tắc phản lực và độ giật quay.
Các nguyên tắc cơ sinh học trong quần vợt
Giao bóng tennis rất giống với giao bóng cầu lông. Nhiều nguyên tắc cơ sinh học kết nối với nhau và do đó đảm bảo thực hiện chuyển động một cách tối ưu. Trong quần vợt, điều đặc biệt quan trọng là phải chú ý đến các chuỗi chuyển động tối ưu, vì sai lầm có thể tốn rất nhiều năng lượng do tốc độ của trận đấu. Vì vậy, những nguyên tắc này rất quan trọng trong luyện tập và có thể tạo ra sự khác biệt giữa thắng và thua trong thi đấu.
Đọc thêm về chủ đề: quần vợt
Các nguyên tắc cơ sinh học trong chạy nước rút
Chạy nước rút chủ yếu về các nguyên tắc của lực ban đầu, con đường gia tốc tối ưu, sự phối hợp thời gian của các xung cá nhân và nguyên tắc bảo toàn xung lực. Nguyên tắc phản lực và độ giật quay hầu như không được sử dụng ở đây.
Khởi đầu phải mạnh mẽ và tập trung. Chuỗi chuyển động của chân phải được tuân thủ với tần suất tối ưu và độ dài bước càng xa càng tốt cho đến khi đạt được mục tiêu.
Ví dụ này minh họa một cách độc đáo các nguyên tắc cơ sinh học quan trọng như thế nào đối với chuyển động.
Nguyên tắc cơ sinh học trong bơi lội
Trong bơi lội, các nguyên tắc cơ sinh học có thể được áp dụng hơi khác cho các kiểu bơi khác nhau.
Ví dụ về bơi ếch được trình bày ở đây vì nó là kiểu bơi phổ biến nhất. Nguyên tắc phối hợp thời gian của các xung cá nhân tương ứng với chuyển động có chu kỳ của tay và chân với nhịp thở đồng thời (Đi trên và dưới mặt nước).
Nguyên tắc truyền xung lực được phản ánh trong thực tế là những người bơi giỏi có thể học cách xoay người từ các cú đánh cá nhân (Đòn nỏ và đòn chân) và sử dụng lực đẩy cho chuyến tàu tiếp theo.
Bạn cũng có thể đọc chủ đề của chúng tôi: Vật lý bơi
Nguyên tắc cơ sinh học trong môn nhảy xa
Nhảy xa tương tự như nhảy cao. Cách tiếp cận là khác nhau. Nó không được bố trí theo đường cong như trong môn nhảy cao mà là tuyến tính trên hố nhảy. Nguyên tắc của đường tăng tốc tối ưu đóng một vai trò quan trọng ở đây. Ngoài ra, nguyên tắc truyền xung lực được sử dụng cũng như nguyên tắc của lực ban đầu, nếu không có nguyên tắc này thì thậm chí không thể khởi động được.
Kết thúc phần chạy nhảy, vận động viên thực hiện bước đệm và sử dụng nguyên lý phản lực và truyền xung lực và đẩy mình vào quỹ đạo theo hướng của hố nhảy. Trong khi bay, người nhảy ném chân và tay về phía trước, sử dụng nguyên tắc truyền xung lực để bay xa hơn.
Các nguyên tắc cơ sinh học trong cú đánh đặt
Các nguyên tắc cơ sinh học khác nhau đóng một vai trò nhất định trong cú đánh. Để đạt được khoảng cách lớn khi đẩy, điều quan trọng là phải truyền càng nhiều lực càng tốt vào quả bóng để đạt được tốc độ ném cao. Chúng tôi gọi đây là nguyên lý của lực ban đầu cực đại. Tốc độ đẩy cao hơn cũng đạt được bằng cách lùi lại và do đó kéo dài đường tăng tốc. Đây là nguyên tắc của đường tăng tốc tối ưu. Cuối cùng, sự phối hợp tối ưu của các giai đoạn chuyển động từng phần trong cú đánh là rất quan trọng; ví dụ, một quá trình chuyển đổi không sạch sẽ có ảnh hưởng tiêu cực đến khoảng cách cú đánh. Chúng ta biết đây là nguyên lý phối hợp các xung lực từng phần.
Nguyên tắc cơ sinh học trong bóng chuyền
Bóng chuyền là một môn thể thao năng động với nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm các yếu tố đánh, nhảy và chạy. Về nguyên tắc, tất cả các nguyên tắc cơ sinh học đều có thể tìm thấy trong bóng chuyền. Ví dụ, nguyên lý của lực ban đầu và đường gia tốc tối ưu có thể được tìm thấy khi giao bóng. Nguyên tắc phối hợp các xung lực từng phần xác định, ví dụ, nhảy sạch và đánh sạch bằng bóng đập. Tác động của bóng dẫn đến lực bật từ tay với nguyên tắc phản lực. Nguyên tắc truyền xung động có tác dụng trong trò chơi chuyền bóng.
Các nguyên tắc cơ sinh học trong các rào cản
Các nguyên tắc cơ sinh học cũng rất quan trọng trong việc vượt rào. Nguyên tắc của lực ban đầu tối đa mô tả, ví dụ, lực đẩy ra trước chướng ngại vật, điều này sẽ tối đa hóa độ cao của bước nhảy. Để tối ưu hóa sự khởi đầu của một vật vượt chướng ngại vật, nguyên tắc của con đường gia tốc tối ưu được áp dụng, sự dịch chuyển trọng lượng và tác dụng của lực khi kéo vật cản đóng vai trò chính. Các chuyển động từng phần trong các cuộc vượt rào phải được phối hợp một cách tối ưu để đảm bảo thành công. Điều này tuân theo nguyên tắc phối hợp tối ưu các xung từng phần. Nguyên tắc phản lực có hiệu lực ngay khi người chạy tiếp đất bằng chân trở lại sau khi nhảy và sự cân bằng được duy trì bằng cách kéo căng phần thân trên.
