ОДНООПОРНОЕ СКОЛЬЖЕНИЕ

При изучении техники фигурного катания в первую очередь необходимо исследовать кинематическую структуру важнейших движений фигуриста. Наиболее распространенное движение — одноопорное скольжение, техника которого лежит воснове успешного овладения элементами обязательной и произвольной программы. Особенно важно одноопорное скольжение в прыжках — там оно предваряет и завершает все движение. При разбеге фигурист попеременно скользит то на одной, то на другой ноге. При подготовке к толчку имеет место непрерывное одноопорное скольжение; оно длится одну-две секунды. Толчок, приземление и выезд из любого прыжка также выполняют в условиях одноопорного скольжения. Осуществление перечисленных действий сопряжено с разнообразными перемещениями звеньев тела. При малой величине площади опоры, определяемой лезвием конька, сохранение равновесия и выполнение необходимых движений весьма сложная задача, решение которой возможно только на основе изучения структуры этого движения.

Рис. 1. Кинематическая цепь тела при одноопорном скольжении с опорой на зубцы конька: α — угол сгибания в коленном суставе опорной ноги; β — угол между туловищем и бедром опорной ноги; γ — угол сгибания в голеностопном суставе опорной ноги; φ — угол наклона туловища к поверхности льда; ψ — угол между полозом конька и плоскостью льда

При одноопорном скольжении опорная нога сгибается и разгибается, остальные звенья тела (свободная нога, руки и голова) вбольшинстве случаев закреплены относительно туловища. Поэтому тело фигуриста можно приближенно рассматривать как механическую систему, состоящую изчетырех звеньев: три звена опорной ноги (стопа, голень, бедро) и звено, составленное туловищем и всеми остальными частями тела.

Рис. 2. Кинематическая цепь тела при одпоопорном скольжении на всей плоскости конька

Рассмотрим одноопорное скольжение по прямой. На рис. 1изображена кинематическая цепь, отражающая положение тела при скольжении на одном коньке. Главную роль в движении здесь играет звено с наибольшей массой — туловище. Чтобы выяснить связь между положением продольной оси туловища и величинами углов в суставах опорной ноги, рассмотрим кинематическую цепь (ABCDE). Звено АВ — стопа, ВС — голень, CD — бедро, DE — продольная ось туловища, АЕ — прямая на плоскости льда. Известно, что в любой системе движения одних звеньев влияют на движения других. Движения стопы, заключенной в жесткий ботинок с коньком, весьма ограничены, поэтому они не учтены. Величины углов α, β, γ, ψи φ важны (зная угловые перемещения звеньев тела, можно определить скорости и ускорения точек любого звена системы). Измерение этих углов позволяет установить, что в любой момент при любом положении звеньев тела существует определенная зависимость между величинами углов: α — β—γ + ψ+φ = 0.

Полученное соотношение выражает связь между величинами углов сгибания в суставах опорной ноги, наклона туловища к плоскости льда и полоза конька к той же плоскости. Углы изменяются при сгибании и разгибании опорной ноги. Дифференцируя по времени это соотношение между углами, получаем соотношение между скоростями изменений этих углов:

ω_α — ω_β — ω_γ + ω_ψ + ω_φ = 0,

где ω_α, ω_β, ω _γ,ω _ψ,ω_φ, — скорости изменения соответствующих углов.

Дальнейшим дифференцированием можно получить соотношение для соответствующих угловых ускорений, что позволит перейти к анализу динамической структуры исследуемой системы.

Изображенная на рис. 1кинематическая цепь отражает положение тела при одноопорном скольжении с касанием льда зубцами конька. Такой режим скольжения имеет место в конечные моменты толчка и в начальные моменты приземления, когда полоз конька составляет определенный угол (φ) с плоскостью. Однако большая часть разбега, толчка и приземления выполняется без касания льда зубцами, когда конек скользит на средней части полоза (рис. 2). Вэтом случае угол между полозом конька и плоскостью льда можно

считать равным нулю, в результате соотношение между величинами углов упрощается:

α —β—γ + φ = 0.

Можно представить данное соотношение и таким образом:

α —β = γ — φ.

Иными словами, разность между величинами углов в коленном итазобедренном суставах равна разности величин угла в голеностопном суставе и угла наклона продольной оси туловища к поверхности льда. Соответственно упрощается соотношение для скоростей изменения углов:

ω_α — ω_β = ω_γ — ω_φ.

Данное соотношение позволяет, проанализировать характер движения звена, обладающего наибольшей массой, — туловища в зависимости от изменений углов в суставах опорной ноги.

Исследования прыжков квалифицированных фигуристов позволили установить, что в конце толчка, в полете и в начальные моменты приземления движение продольной оси туловища близко к поступательному. Это позволяет сделать предположение, что переход от сложного движения к поступательному, как наиболее простому, делает двигательный акт более экономичным.

Особенно ярко проявляется целесообразность поступательного движения продольной оси тела в полете. Непоступательное движение ее вызывает увеличение необходимой для совершения прыжка механической энергии. Непрерывно меняющиеся по величине и направлению ускорения, возникающие при этом, действуют на рецепторы анализаторных систем, и прежде всего проприоцептивной и вестибулярной, значительно усложняя управление движением. Наблюдения показывают, что при заметно выраженном непоступательном движении оси вращения тела в полете фигуристы не могут четко управлять собственными движениями и прыжок обычно заканчивается преждевременной разгруппировкой.

Всилу анатомических особенностей строения тела человека поступательное движение продольной оси или всего туловища реализуется вращательными движениями звеньев опорной ноги. Соотношение между скоростями изменения рассматриваемых углов позволяет выявить условие поступательного движения туловища в толчке и приземлении. Если туловище движется поступательно, то угол наклона продольной оси туловища не меняется. Это значит, что величина скорости изменения угла φ равна нулю (ωφ = 0). Втаком случае формула для соотношения между скоростями изменения углов приобретает следующий вид:

ω_α — ω_β = ω_τ — ω_ψ.

Полученное соотношение выражает условие поступательного движения продольной оси туловища. Измерение скоростей изменения углов в коленном и тазобедренном суставах показало, что вис-

следуемые моменты эти скорости приблизительно равны, а следовательно, и скорости изменения угла в голеностопном суставе и угла наклона полоза конька к поверхности льда также равны. Отсюда определяем, что поступательное движение продольной оси туловища достигается согласованным разгибанием или сгибанием в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах опорной ноги. Согласованность выражается в равенстве по величине и противоположности по направлению соответствующих угловых скоростей.

РАЗБЕГ

Разбегаясь, фигурист сообщает телу горизонтальную скорость. Для этого он делает перебежки вперед и назад, шаговые комбинации, позволяющие достичь необходимой скорости движения. В каскадах прыжков для выполнения каждого последующего прыжка используется скорость, сохранившаяся от предыдущего. До начала разбега либо в начале его фигурист мысленно намечает приблизительное место выполнения прыжка и его направление. Необходимая скорость движения должна быть достигнута до приближения к предполагаемому месту прыжка.

Основная особенность современной техники спортивных прыжков — высокая скорость разбега. Движение более совершенно, если выполняется с высокой начальной скоростью. Физиологическая основа этого положения заключается в более целесообразной организации возбуждения и возможности реализации большой части движения за счет накопленной при разбеге кинетической энергии. Увеличение скорости разбега сопровождается увеличением кинетической энергии, которой обладает тело, что создает хорошие предпосылки для сообщения телу поступательного и вращательного движений. Расчет показал, что величина кинетической энергии, приобретаемой телом при разбеге, достигает у сильнейших фигуристов 150—170 кГм.

Измерения скорости разбега позволили определить значения скорости разбега, соответствующие понятиям «высокая», «средняя» и «низкая» для прыжков двойной лутц и двойной аксель. Среднюю величину скорости движения мы определяли на последнем метре разбега. Оказалось, что в прыжке двойной аксель высокая скорость разбега составляет более 6 м/сек, средняя — 4—5, низкая — менее 4 м/сек; в прыжке двойной лутц соответственно 6,5; 5—6 и 5 м/сек. Как видим, прыжок двойной аксель выполняют с меньшей скоростью разбега, чем двойной лутц. Объясняется это различием механизмов отталкивания в этих прыжках.

При разбеге скорости отдельных звеньев тела различны и по величине, и по направлению. Неравенство скоростей движения различных частей тела определяется маховыми и компенсаторными движениями, встречающимися в перебежках и шагах. Чтобы обеспечить устойчивое скольжение по толчковой дуге, необходимо выровнять скорости движения звеньев тела. Для этого фиксируют позу в фазе подготовки к толчку.

Рис. 3. Угол постановки толчковой ноги

Анализ фазы подготовки к толчку с момента завершения последнего толчка разбега до постановки толчковой ноги на лед в прыжке двойной аксель у ведущих фигуристов показал, что фиксация позы в фазе подготовки к толчку имеет место у всех фигуристов, обладающих высоким мастерством исполнения прыжков. Длительность этой фазы у различных спортсменов различна и зависит от величины скорости скольжения, характера выполнения разбега, стиля прыжка. В среднем она составляет 1,3 сек. Фиксация позы позволяет уравнять по величине и направлению скорости движения отдельных звеньев тела и придать телу движение, близкое к поступательному. Однако не следует затягивать подготовку к толчку (для приобретения устойчивого скольжения достаточно 1—1,5 сек.). Если время это увеличивается, как правило, ухудшается исполнение прыжка. Внешне создается впечатление, что прыжок выполняется неуверенно. Фиксировать положение рук и свободной ноги нужно уверенно, легко.

Очень важно в фазе подготовки к толчку сопряжение последней дуги разбега и толчковой дуги (рис. 3). Наблюдения показали, что неудачное выполнение прыжка во многих случаях определяется неправильным выбором направления толчковой дуги. Переход от разбега к толчку часто сопровождается резким искажением траектории движения о. ц. т. тела. Это вызывает появление дополнительных, и довольно значительных, сил инерции и как следствие потерю равновесия.

В отлично выполненных прыжках направление толчковой дуги совпадает с направлением движения о.ц.т. тела в конечный момент разбега. При этом искажения траектории движения о.ц.т. при переходе к толчку сводятся до минимума. В результате фигурист сохраняет равновесие. Величина угла между последней дугой разбега и толчковой дугой в точке их пересечения существенным образом влияет на качество прыжка. Угол постановки толчковой ноги на лед прямым образом связан со стопорящим движением, а также с положением продольной оси вращения тела в полете.

Таким образом, требования к выполнению разбега сводятся, в основном, к следующему: фигурист должен приобрести высокую скорость движения, выравнять по величине и направлению скорости отдельных звеньев тела и правильно выбрать направление толчковой дуги.

Толчок

Толчок — важнейшая часть прыжка. От того, насколько правильным был толчок, зависит высота и длина прыжка, число оборотов, устойчивость движения оси вращения. Практика показывает,

Рис. 4. Схема поворота тела в толчке в прыжке сальхов:1—8 — последовательные положения линии плеч в толчке; Δφ — угол поворота линии плеч за время скольжения по толчковой дуге

что наиболее сложным в прыжках является создание вращательного движения тела вокруг продольной оси, а также согласование маховых движений с разгибанием толчковой ноги мощным продвижением тела вперед-вверх.

Создание начального вращения тела.Итак, в полете тело фигуриста вращается вокруг продольной оси. При выполнении прыжков в фигурном катании на коньках вращательное движение вокруг продольной оси тела возникает во время толчка. Поскольку в полете на фигуриста действует лишь одна внешняя сила — сила тяжести, момент которой относительно о.ц.т. тела равен нулю, сообщить телу вращательное движение спортсмен может только в опорных условиях, т. е. в толчке. Вполете нет ни круговых движений конечностями, ни изгибаний туловища, ни значительных скручиваний и раскручиваний тела относительно каких-либо осей. Другими словами, характер перемещений звеньев тела в полете говорит о том, что вращательное движение создается в толчке. Выполняя группировку или разгруппировку, фигурист лишь увеличивает или уменьшает угловую скорость вращения, а момент количества движения, или, говоря упрощенно, запас вращательного движения тела, практически остается неизменным.

Изучение движений частей тела при выполнении толчка в раз-личных прыжках позволило определить несколько способов создания начального вращательного движения вокруг продольной оси.

Способ первый — скольжением по дуге. На рис. 4дана схема поворота тела при скольжении по толчковой дуге в прыжке сальхов.

При перемещении из положения 1в положение 8линия плеч совершила поворот на определенный угод (Δφ). Приближенно можно считать, что на этот же угол совершило поворот и все тело фигури-ста. Зная, что указанный поворот произошел за определенное время (Δ t), можно определить среднюю угловую скорость вращения тела:

Если во время отталкивания момент инерции тела относительно оси вращения был в среднем равен J, то момент количества движе-

Рис. 5. Вращение верхней части тела в толчке в прыжке петля

ния, которым будет обладать тело в полете, равен

Угол поворота тела (Δφ) зависит от кривизны толчковой дуги (чем она больше, тем больше угол поворота). Таким образом, во время движения по толчковой дуге тело спортсмена приобретает начальное вращение, количество которого определяется кривизной толчковой дуги, временем скольжения по этой дуге и положением звеньев тела относительно оси вращения (моментом инерции тела относительно этой оси).

Способ второй — вращением верхней части тела. На рис. 5 дана кинограмма толчка в прыжке петля. Видно, что голова, плечи и руки фигуриста вращаются относительно таза. В результате верхняя часть тела приобретает вращательное движение, момент количества которого (К _в ) равен произведению момента инерции верхней части тела (J_R) на угловую скоростьее вращения (ω_Β ):

Из-за ограниченной подвижности плеч относительно таза верхняя часть тела увлекает нижнюю, тогда все тело приобретает вращательное движение. Величина момента количества движения остается прежней, но происходит увеличение момента инерции, а угловая скорость, обусловленная вращением верхней части тела, уменьшается:

Итак, благодаря вращению верхней части тела во время отталкивания фигурист приобретает вращательное движение, момент количества которого зависит от угловой скорости вращения верхней части тела и отношения момента инерции верхней части тела (J _в) ко всему моменту инерции тела (J) относительно продольной оси.

Рис. 6. Схема стопорящего движения зубцами конька: А — точка стопора; г — расстояние между точкой стопора и следом опорного конька; V — скорость опорного конька в момент стопора

Способ третий - стопорящим движением. В легкой атлетике, акробатике и в ряде других видов спорта толчок в прыжках, как правило, сопровождается стопорящей постановкой толчковой ноги. Это приводит к потерям горизонтальной скорости, но помогает созданию вертикальной. Одна из специфических особенностей прыжков в фигурном катании состоит в том, что потери горизонтальной скорости правой и левой частями тела в результате стопорящего движения неодинаковы, а это равносильно возникновению вращения вокруг продольной оси тела. На рис. 6 дана схема стопорящего движения зубцами конька. В результате тормозящего действия правой ноги тело фигуриста

приобретает вращательное движение вокруг оси, проходящей через

точку опоры зубцов конька толчковойноги.

Рис. 7. Стопорящее движение ребром конька

Количество вращательного движения, полученного телом при стопорящем движении, в основном определяется скоростью разбега, эффективностью стопорящего движения и положением тела в момент толчка.

Вносковых прыжках стопорящее движение в основном осуществляется зубцами конька. В реберных же торможение при стопоре выполняется ребром конька, и лишь в заключительный момент толчка в стопоре участвует нижний зубец. На рис. 7 хорошо видно, как возникает начальное вращение в прыжке двойной аксель. Стопорящее движение выполняется ребром.

Наблюдения за выполнением прыжков и анализ кинограмм показали, что указанные три способа создания начального вращения в прыжках встречаются в различных сочетаниях. Каждому прыжку соответствует свой способ или совокупность способов. В табл. 1приведены способы создания вращательного движения в наиболее распространенных прыжках. Под основным подразумевается способ, спомощью которого приобретается большая часть вращательного движения, под вспомогательным — дополняющий основной.

Таблица 1