Что такое биомеханика? Улучшите свою производительность с помощью лучшего движения

Возможно, вы уже слышали термин 'биомеханика', особенно если вы спортсмен. Но что такое биомеханика?

Когда мы думаем о том, как движется наше тело, мы часто думаем о движении в простом смысле - движении в прямом направлении. Другими словами, если мы стоим, мы думаем о том, что идем прямо вперед, а наши ноги двигаются спереди назад в том направлении, в котором мы идем.

Однако на самом деле движения тела довольно сложны и могут происходить на 360°. Помимо движения вперед и назад, мы можем двигаться из стороны в сторону, поворачивать различные части тела или выполнять различные действия.

При движении все наши суставы поворачиваются под разными углами. Кроме того, наши движения сопровождаются силами. Например, когда мы приземляемся на землю при ходьбе или беге, тело прикладывает к земле силу, которая может в три раза превышать вес нашего тела.

В ответ земля прикладывает к подошве стопы силу, равную по величине, но противоположную по направлению. Биомеханика - это особая отрасль науки, которая описывает различные способы движения тела, а также различные силы, возникающие и испытываемые телом.

В этой статье мы рассмотрим определение биомеханики, а также основные биомеханические принципы движения человека. Более конкретно, мы рассмотрим:

• Что такое биомеханика?

• Основные элементы биомеханики для спортивных результатов

Давайте погрузимся!

Что такое биомеханика?

Хотя многие люди слышали о биомеханике, наше общее представление о том, что такое биомеханика, обычно расплывчато.

Итак, что же такое биомеханика именно?

Биомеханика определяется как наука о механике тела или о том, как различные ткани человеческого тела (или тела животного), такие как мышцы, сухожилия, кости, связки и суставы, работают вместе, чтобы производить движение.

Принципы биомеханики используются кинезиологами, биомеханиками, специалистами по физическим упражнениям и фитнесу для изучения эффективности упражнений, а также повседневных здоровых и дисфункциональных движений.

Согласно определению Американского общества биомеханики, биомеханика включает в себя динамическое взаимодействие между механическими и биологическими системами живого организма.

Биомеханики, занимающиеся спортом и физическими упражнениями, ищут способы, с помощью которых изучение биомеханики человека может улучшить результаты и сделать физические упражнения более безопасными и эффективными.

Научная дисциплина биомеханика относится к кинезиологии, которая охватывает все аспекты человеческого движения, включая анатомию и физиологию, двигательный контроль движений, спортивную психологию, принципы тренировки и саму механику движения (биомеханику).

Основные элементы биомеханики для спортивных результатов

Существует целый ряд поддисциплин, входящих в общую науку биомеханику, таких как статика и динамика.

Однако основными элементами, составляющими биомеханическую науку и имеющими отношение к изучению биомеханики физических упражнений и спортивных результатов, являются кинематика и кинетика.

Кинематика

Кинематика - это субдисциплина биомеханики, которая описывает движения или то, как тело движется в трехмерном пространстве.

Три плоскости тела и три плоскости движения (сагиттальная, фронтальная и поперечная) помогают точно определить, где в пространстве находятся различные конечности тела по отношению друг к другу, чтобы движения человека можно было описывать, измерять и сравнивать.

Примерами движений тела в суставах являются сгибание и разгибание, абдукция и аддукция, внутреннее и внешнее вращение.

Изучая кинематику спортсмена, биомеханики могут определить вероятные паттерны движения, которые способствуют повышению спортивных результатов, предполагая, что элитные спортсмены двигаются таким образом, чтобы максимально увеличить потенциальную физическую производительность.

Например, тот, кто работает в области биомеханики, может провести лабораторное или полевое исследование лучших марафонцев, таких как Элиуд Кипчогеи изучить точные углы наклона суставов, скорость и ускорение, которые он демонстрирует на крейсерской скорости во время пика марафонской дистанции.

Эта информация может помочь в создании рекомендаций по беговой форме для других бегунов на дистанции, поскольку считается, что паттерн движения и углы в суставах, с которыми бегает Кипчоге, должны быть одними из самых эффективных и идеальных для экономичности бега.

Например, у Кипчоге быстрый каденсчто обеспечивает эффективную длину шага. Кипчоге бегает с более короткой длиной шага, а не с завышенной стойкой, как многие любители бега, когда стопа ведущей ноги располагается слишком далеко перед центром масс тела.

Это позволяет его голени находиться почти вертикально по отношению к земле в момент удара ногой, что позволяет ему приземляться на среднюю ногу, а не на заднюю, как это происходит у большинство оверстрайдеров.

Когда вы переступаете, вместо того чтобы угол между коленом и голенью был ближе к 90° в момент удара стопы, он становится тупым, а голень больше не идет перпендикулярно земле. Вместо этого она вытянута перед вами, в результате чего вы приземляетесь на пятку.

Это снижает экономичность бега или ухудшает энергоэффективность беговой дорожки, поскольку при приземлении на пятку теряется часть поступательного момента. Это происходит потому, что в вашей скорости есть горизонтальная и вертикальная составляющие.

Ваша пятка давит на землю одновременно вниз и вперед, а это значит, что в ответ земля давит на вашу пятку вверх и назад на вашу пятку. Однако, поскольку вы хотите бежать в прямом направлении, получение силы, направленной назад, является контрпродуктивным.

Аналогичные принципы можно применить при изучении движений спортсменов в любом виде спорта.

В конечном итоге изучение различий между механикой тела спортсменов, выступающих на высших соревнованиях, и новичков или любителей того же вида спорта может помочь определить ключевые области, в которых можно улучшить спортивные результаты.

Области, в которых паттерны движений и механика тела значительно различаются у спортсменов разного уровня, скорее всего, будут наиболее важными областями, на которых следует сосредоточиться для улучшения результатов.

В качестве еще одного примера пользы изучения кинематики движений человека для спортивных результатов биомеханики могут изучать, как изменяются показатели езды на велосипеде при различных геометрических параметрах.

Аэродинамика велосипеда может существенно повлиять на скорость езды, поскольку сопротивление ветра является основной силой, препятствующей движению велосипеда вперед при езде по ровной поверхности.

Чем меньше аэродинамика или чем больше площадь поверхности вашего тела во фронтальной плоскости (из стороны в сторону), тем большее сопротивление воздуха вам придется преодолевать.

В то же время различные углы наклона подседельного штыря и руля влияют на положение вашего тела на велосипеде и углы, под которыми ваши суставы движутся во время хода педалей и способны генерировать силу.

Биомеханики могут использовать принципы биомеханики для изучения движений (кинематики) и сил (кинетики) во время езды на велосипеде, чтобы определить оптимальную посадку и геометрию велосипеда для велосипедистов разных гоночных дисциплин и уровней способностей.

Кинетика

Кинетика работает рука об руку с кинематикой, но вместо описания самих движений кинетика изучает силы, которые действуют на тело во время этих движений.

По сути, изучение кинетики помогает определить наиболее эффективные и безопасные способы оптимизации движений тела.

Результаты изучения кинетики во время выполнения упражнений помогают использовать механические преимущества рычажных систем, созданных костями и суставами, для максимального увеличения потенциальной силы и минимизации любого нездорового крутящего момента или напряжения на суставы и кости.

Рассматривая совокупность кинематики и кинетики, или результирующую механику тела, биомеханики могут также определить способы снижения риска травм.

Например, они могут изучить, как силы действуют на тело во время физической активности, а затем провести эксперимент, чтобы определить, как изменение модели движения (корректировка кинематики) изменяет и, надеюсь, уменьшает силы, действующие на тело (кинетика), или силы, которые должно генерировать тело.

В качестве альтернативы, даже если невозможно изменить модель движения и возникающие при этом силы, биомеханики могут совместно с инженерами изменить оборудование так, чтобы оно лучше подходило для человеческого тела во время тренировки, чтобы уменьшить величину этих сил, напряжений или деформаций.

В качестве примера можно привести прогрессирующую технология беговой обуви для лучшего поглощения ударных нагрузок при приземлении на ноги.

Изучив, в каком именно месте стопы приземляется большинство бегунов, можно определить типичные углы пронации во время беговая походкаи движения свода стопы во время бегового шага от перехода с пятки на носок, можно оптимизировать конструкцию амортизирующих и поддерживающих элементов стельки, межподошвы и подошвы обуви для снижения травм, связанных с бегом.

Область биомеханики гораздо сложнее, чем то, что было рассмотрено здесь, но это лишь окно в биомеханическое исследование человеческого движения, как оно относится к упражнениям и спортивным результатам.

Если вы занимаетесь бегом, и улучшение беговой формы стоит на первом месте в вашем списке приоритетов, ознакомьтесь с нашими руководствами по беговой форме, которые помогут вам начать улучшать свою беговую экономичность прямо сейчас:

Правильная беговая форма - 8 советов, чтобы сделать ее эффективной

7 лучших советов по беговой форме, которые мы можем перенять у Элиуда Кипчоге