Биомеханическое обоснование принципов и методов оптимизации упражнений специальной силовой направленности в циклических видах спорта и спортивных единоборствах Ципин Леонид Львович

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Теоретические и методические аспекты проблемы оптимизации упражнений специальной силовой направленности в подготовке спортсменов 22

1.1 Место и значение специальной силовой подготовки в системе спортивной тренировки 22

1.1.1 Специальная силовая подготовка и силовые способности 22

1.1.2 Специальная силовая подготовка в атлетических видах спорта и спортивных единоборствах 25

1.1.3 Специальная силовая подготовка в циклических видах спорта 29

1.2 Принципы оптимизации упражнений специальной силовой направленности в подготовке спортсменов 34

1.2.1 Характеристика принципов оптимизации упражнений специальной силовой направленности 34

1.2.2 Структура системы движений соревновательного и специального упражнений 43

1.3 Стереотипность и состав двигательных действий как факторы оптимизации биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности 49

1.3.1 Классификация спортивных упражнений по признаку 5 стереотипности 49

1.3.2 Теоретические представления и экспериментальные данные о построении спортивных движений разного состава и стереотипности 52

1.4 Способы оценки мышечной активности при выполнении соревновательных и специальных упражнений 58

1.4.1 Способы регистрации и оценки мышечных усилий 59

1.4.2 Способы регистрации и оценки афферентного притока от проприорецепторов мышц 71

1.5 Упражнения специальной силовой направленности в подготовке спортсменов 79

1.5.1 Упражнения специальной силовой направленности в подготовке бегунов на средние дистанции 80

1.5.2 Упражнения специальной силовой направленности в подготовке спортсменов-гиревиков 88

1.5.3 Упражнения специальной силовой направленности в подготовке борцов греко-римского стиля 94

1.6 Заключение по главе 1 103

Глава 2 Методы и организация исследования 109

2.1 Методы исследования 109

2.2 Организация исследования 134

Глава 3 Обоснование методов регистрации и анализа биомеханических характеристик движений при выполнении соревновательных и специальных упражнений 140

3.1 Точность определения координат общего центра масс и устойчивости позы спортсмена 140

3.2 Методологические аспекты применения электоромиографии при анализе спортивных движений разной интенсивности 151

3.3 Особенности выполнения циклических упражнений в естественных и лабораторных условиях 159

3.4 Проявление компенсаторных механизмов противодействия утомлению при выполнении циклических упражнений 167

3.5 Оценка динамической силы мышц спортсменов по показателям их электрической активности 173

3.6 Заключение по главе 3 182

Глава 4 Оптимизация биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в циклических видах спорта (на примере бега на средние дистанции и гиревого спорта) 184

4.1 Стереотипность движений в беге на средние дистанции и гиревом спорте 184

4.2 Анализ биомеханической структуры упражнений в беге на средние дистанции 187

4.2.1 Анализ сенсорных и динамических компонентов биомеханической структуры соревновательного упражнения в беге на средние дистанции 187

4.2.2 Анализ сенсорных и динамических компонентов биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в беге на средние дистанции 195

4.2.3 Количественная оценка эффективности упражнений специальной силовой направленности в беге на средние дистанции 208

4.3 Анализ биомеханической структуры упражнений в гиревом спорте 214

4.3.1 Связь между весом спортсменов и результатами в гиревом спорте 214

4.3.2 Анализ кинематических и динамических компонентов биомеханической структуры толчка по длинному циклу в гиревом спорте 220

4.3.3 Анализ кинематических и динамических компонентов биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в гиревом спорте 230

4.4 Заключение по главе 4 265

Глава 5 Оптимизация биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в спортивных единоборствах (на примере греко-римской борьбы) 268

5.1 Состав двигательных действий борцов греко-римского стиля 268

5.2 Классификация борцов греко-римского стиля по составу двигательных действий 274

5.3 Соотношение силы мышечных групп борцов греко-римского стиля 278

5.4 Анализ кинематических и динамических компонентов биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в греко-римской борьбе 282

5.5 Заключение по главе 5 301

Глава 6 Педагогическая апробация принципов и методов оптимизации биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в подготовке квалифицированных спортсменов 303

6.1 Построение тренировочных занятий с использованием упражнений специальной силовой направленности при проведении педагогического эксперимента 303

6.2 Результаты оптимизации и применения упражнений специальной силовой направленности в подготовке бегунов на средние дистанции 322

6.3 Результаты оптимизации и применения упражнений специальной силовой направленности в подготовке борцов греко-римского стиля 330

6.4 Результаты оптимизации и применения упражнений специальной силовой направленности в подготовке спортсменов-гиревиков 341

6.5 Заключение по главе 6 349

Заключение 352

Список сокращений и условных обозначений 362

Список литературы 365

Список иллюстративного материала 414

• Специальная силовая подготовка в атлетических видах спорта и спортивных единоборствах
• Методологические аспекты применения электоромиографии при анализе спортивных движений разной интенсивности
• Анализ сенсорных и динамических компонентов биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в беге на средние дистанции
• Анализ кинематических и динамических компонентов биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в греко-римской борьбе

Введение к работе

Актуальность темы исследования. В современной теории спорта специальная силовая подготовка рассматривается как неотъемлемая часть тренировочного процесса спортсменов (Кузнецов В.В., 1975; Платонов В.Н., 2004; V.M., W.J., 2006; Verkhoshansky Y., Siff M.С., 2009). Специальная силовая подготовка имеет большое значение практически во всех без исключения видах спорта. Это относится не только к атлетическим видам, но и к спортивным единоборствам, циклическим и другим видам спорта (Мякинченко Е.Б., 1997; Бельскяй И.В., 2000; Панков А.В., Акопян А.О., 2004).

Основным средством совершенствования силовых способностей квалифицированных спортсменов с учетом специфики их двигательной деятельности являются специальные силовые упражнения (упражнения специальной силовой направленности). К настоящему времени как среди отечественных, так и зарубежных специалистов утвердилась единая точка зрения, что специальные упражнения должны не только оказывать достаточное силовое воздействие на основные группы мышц спортсменов, но и соответствовать структуре движений основного (соревновательного) упражнения (Озолин Н.Г., 1970; В 1988; Хартманн Ю., Тюннеманн Х., 1988; Зациорский В.М., 2009). Это нашло отражение в принципах подбора специальных упражнений, коррекции их структуры и условий применения, т.е. принципах оптимизации специальных упражнений. Разработаны и находят применение несколько таких принципов: принцип сопряженного воздействия (Дьячков В.М., 1963), синтетического воздействия (Кузнецов В.В., 1970), динамического соответствия (В 2013), прогрессирующей биомеханической структуры движений (Козлов И.М., 1998). В зарубежной научно-методической литературе рассматривается принцип специфичности (Stone M., Plisk S., Collins D., 2002). Все представленные принципы объединяет то, что они предполагают сравнение соревновательного и специальных упражнений.

Пристальное внимание специалистов в течение многих лет к проблеме оптимизации упражнений специальной силовой направленности свидетельствует о ее большом значении для теории и практики спорта. Вместе с тем, существующие принципы оптимизации специальных упражнений оставляют без внимания фундаментальные различия отдельных видов спорта, связанные с биомеханическими особенностями движений, лежащих в их основе. Принимая во внимание разработанную В.С. Фарфелем комплексную классификацию спортивных упраж-

нений (Фарфель В.С., 2011) и изложенные в целом ряде работ представления Н.А. Бернштейна об уровнях построения движений (Бернштейн Н.А., 1947, 1990, 1991), можно констатировать, что принципы оптимизации упражнений специальной силовой направленности должны, наряду с другими, учитывать такие важные особенности соревновательных упражнений, как их стереотипность и состав. Именно от стереотипности и состава зависит, к соответствию каких структур системы движений необходимо стремиться при сравнении соревновательного и специальных упражнений, и какие методы для этого следует использовать.

Таким образом, на данный момент сложилась противоречивая ситуация: с одной стороны не вызывает сомнения необходимость оптимизации и применения упражнений специальной силовой направленности в подготовке квалифицированных спортсменов в различных видах спорта, а с другой стороны принципы оптимизации этих упражнений, учитывающие биомеханическую специфику видов спорта, и методы практической реализации указанных принципов необходимо дополнить и конкретизировать. Потребностью разрешения сложившегося противоречия обусловлена актуальность темы исследования.

Исследование осуществлено в соответствии с государственным заданием ФГБОУ ВО «НГУ им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург» на выполнение научно-исследовательской работы «Повышение эффективности применения упражнений специальной силовой направленности в подготовке квалифицированных спортсменов циклических видов спорта и спортивных единоборств на основе биомеханического анализа стереотипности и состава двигательных действий соревновательного упражнения» (регистрационный помер НИОКТР АААА-А16-116051110019-0, дата регистрации 11/05/2016).

Степень разработанности темы исследования. В системе принципов развития физических способностей (Еркомайшвили И.В., 2004; Курамшин Ю.Ф., 2010) принципы, учитывающие биомеханическую структуру соревновательных упражнений, рассмотрены в немногочисленных работах (Schmidt R.A. 1991; Гридасова Е.Я., Умаров А.А., 1996; Siff M., 2001; Knudson D., 2007). При этом основное внимание уделяется двигательным (кинематическим и динамическим) структурам системы движений (Bompa Т., 1999; Stone M.H., Sands W.A., Stone M.E., 2007; DeWeese B. et al., 2015). Информационные и, прежде всего, сенсорные структуры практически не затрагиваются.

Принципы оптимизации упражнений специальной силовой направленности реализованы во многих исследованиях посредством сравнения кинематиче-

ских и динамических структур соревновательного и специального упражнений (Фомиченко Т.Г., 1999; Жумаева А.В., 2001; Баскаева Ф.Г., 2006; Дубинецкий В.В., 2007). Из работ, построенных на сравнении сенсорных структур упражнений, можно назвать лишь единичные исследования (Самсонова А.В., 1997; Доронин А.М., 1999).

Методы регистрации и анализа кинематических и динамических характеристик движений, необходимые для практической реализации принципов оптимизации упражнений специальной силовой направленности, достаточно хорошо разработаны (Иванов В.В., 1987). Исключение составляют методы оценки усилий, развиваемых отдельными мышцами. Перспективным методом косвенной оценки этих усилий является регистрация электрической активности мышц. Внимание специалистов к данному методу приковано с 50-х годов прошлого столетия (Lippold O.C.J., 1952; Bigland-Ritchie B., 1983; Персон Р.С., 1987; Trker H, Szen H., 2013). Однако работы, в которых связь развиваемых усилий и электрической активности мышц исследована при выполнении естественных спортивных движений, встречаются крайне редко (Чермит К.Д. и др., 2011; Городничев Р.М., Шляхтов В.Н., 2016). Неоднозначными остаются многие аспекты применения электромиографии при изучении мышечной активности (De Luca C.J., 1997).

Особое методологическое значение имеет точность определения кинематических и динамических характеристик движений, в частности координат общего центра масс (ОЦМ) спортсмена и устойчивости системы «спортсмен-снаряд», полученных расчётным способом. Можно отметить лишь несколько публикаций, в которых данные вопросы подробно рассмотрены (De Leva P., 1993).

Изложенные факты дают основание заключить, что тема исследования на сегодняшний день недостаточно разработана и поставленная проблема требует всестороннего теоретического и экспериментального изучения.

Объект исследования: специальная силовая подготовка квалифицированных спортсменов в циклических видах спорта и спортивных единоборствах.

Предмет исследования: биомеханическая структура соревновательного упражнения и упражнений специальной силовой направленности в циклических видах спорта (на примере бега на средние дистанции и гиревого спорта) и в спортивных единоборствах (на примере греко-римской борьбы).

Гипотеза исследования состоит в предположении, что разработка принципов оптимизации биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности, построенных с учетом стереотипности и состава двигательных действий при выполнении соревновательного упражнения, а также их практиче-

ская реализация посредством применения методов регистрации и анализа биомеханических характеристик движений позволят решить проблему специальной силовой подготовки квалифицированных спортсменов в циклических видах спорта и спортивных единоборствах на более высоком теоретическом и практическом уровне.

Цель исследования: разработать принципы оптимизации биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в циклических видах спорта и спортивных единоборствах, обосновать и апробировать методы их практической реализации в подготовке квалифицированных спортсменов.

Задачи исследования:

1. Произвести анализ современного состояния проблемы оптимизации упражнений специальной силовой направленности в подготовке спортсменов.

2. Теоретически обосновать и сформулировать принципы оптимизации биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности, построенные с учетом стереотипности и состава двигательных действий при выполнении соревновательного упражнения.

3. Обосновать и усовершенствовать методы регистрации и анализа биомеханических характеристик движений при выполнении соревновательного и специальных упражнений.

4. Разработать критерии оптимизации и произвести сравнительный анализ биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в циклических видах спорта (на примере бега на средние дистанции и гиревого спорта) и оценить на его основе их эффективность.

5. Разработать критерии оптимизации и произвести сравнительный анализ биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в спортивных единоборствах (на примере греко-римской борьбы) и оценить на его основе их эффективность.

6. Осуществить педагогическую апробацию принципов и методов оптимизации биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в подготовке квалифицированных спортсменов.

Теоретико-методологические основы исследования:

- Учение о центральных и периферических механизмах регуляции движений (Бернштейн H.A., 1947, 1966; Богданов В.А., Гурфинкель В.С., 1976; Козлов И.М., 1984).

Биомеханический подход к оценке эффективности специальных упражнений в спорте (Донской Д.Д., 1968; Попов Г.И., 1992 ; Самсонова А.В., 1997; Доронин А.М., 1999).

Фундаментальные положения теории спортивной тренировки (Курамшин Ю.Ф., 2004; Платонов В.Н., 2005; Матвеев Л.П., 2010).

Принципы и методы специальной физической подготовки спортсменов (Кузнецов В.В., 1970; Верхошанский Ю.В., 1988; Хартманн Ю., Тюннеманн Х., 1988; Зациорский В.М., 2009).

Положения теории и методики тренировки в беге на средние дистанции, гиревом спорте и спортивной борьбе (Суслов Ф.П., Кулаков В.Н., 1987; Селуянов В.Н., 2001; Тихонов В.Ф., Суховей А.В., Леонов Д.В., 2009; Тараканов Б.И., 2000).

Методы исследования: теоретический анализ и обобщение специальной научно-методической литературы и данных документальных источников, комплекс биомеханических и электрофизиологических методов (электрохронометрия, подометрия, пульсометрия, антропометрия, полидинамометрия, электромиография, метрологическая фотосъемка, скоростная кино- и видеосъемка), педагогические методы (анкетирование, педагогическое наблюдение, педагогический эксперимент, тестирование), математико-статистические методы обработки экспериментальных данных.

Организация исследования. Исследование проводилось на базе ГДОИФК - НГУ им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург. В исследовании приняли участие 132 спортсмена: 38 спортсменов первого разряда, 54 кандидата в мастера спорта, 32 мастера спорта, 6 мастеров спорта международного класса и 2 Заслуженных мастера спорта России. Обработаны результаты выступления на соревнованиях 7502 квалифицированных спортсменов. Исследование состояло из 12 этапов.

На 1-м этапе (1988 г.) проводился анализ основных направлений и средств подготовки бегунов на средние дистанции. Изучались данные специальной литературы и производились наблюдения за тренировочной и соревновательной деятельностью учащихся СДЮСШОР и членов сборной команды Ленинграда по легкой атлетике.

На 2-м этапе (1989-1990 гг.) осуществлялось обоснование способов оценки мышечной активности спортсменов при выполнении соревновательных и специальных упражнений. Эксперименты проводились в легкоатлетическом манеже

ШВСМ им. В.И. Алексеева и в лаборатории кафедры физической культуры и спорта Ленинградского государственного университета им. А.А. Жданова.

На 3-м этапе (1990-1991 гг.) проходила апробация оптимизированных упражнений специальной силовой направленности в тренировочном процессе бегунов на средние дистанции. В педагогическом эксперименте участвовали спортсмены СДЮСШОР №2 Московского района и СДЮСШОР по легкой атлетике Адмиралтейского района Санкт-Петербурга.

На 4-м этапе (1992-2000 гг.) внедрялись в практику результаты изучения средств силовой подготовки бегунов на средние дистанции. Тренировочные занятия проводились в группах спортивного совершенствования Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

На 5-м этапе (2001-2005 гг.) на основе полученных данных и представлений об уровнях построения движений разрабатывалась теоретическая концепция оптимизации упражнений специальной силовой направленности в различных видах спорта.

На 6-м этапе (2006-2008 гг.) изучались методы регистрации и анализа биомеханических характеристик спортивных движений. Эксперименты проводились на кафедре биомеханики НГУ им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург.

На 7-м этапе (2009-2011 гг.) осуществлялся анализ проблемы совершенствования скоростно-силовой подготовки борцов греко-римского стиля. Эксперименты проводились на кафедре биомеханики НГУ им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург.

На 8-м этапе (2012 г.) определялась сравнительная эффективность скорост-но-силовых упражнений борцов греко-римского стиля. Эксперименты проводились на кафедре теории и методики борьбы НГУ им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург.

На 9-м этапе (2013 г.) производилась апробация оптимизированных упражнений специальной силовой направленности в тренировочном процессе борцов греко-римского стиля. В педагогическом эксперименте участвовали спортсмены Санкт-Петербургского училища олимпийского резерва №2 и СДЮСШОР «Комплексная школа высшего спортивного мастерства».

На 10-м этапе (2014-2015 гг.) проводился анализ проблемы совершенствования силовой выносливости спортсменов-гиревиков. Эксперименты проводились на кафедре теории и методики атлетизма НГУ им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург.

На 11-м этапе (2016-2017 гг.) производилась апробация оптимизированных упражнений специальной силовой направленности в тренировочном процессе спортсменов-гиревиков. В педагогическом эксперименте участвовали спортсмены Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского и Военной академии материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва.

На 12-м этапе (2017 г.) систематизировались и обобщались теоретические и прикладные аспекты оптимизации упражнений специальной силовой направленности в подготовке спортсменов циклических видов спорта и спортивных единоборств. Формулировались основные идеи, положения и выводы диссертационного исследования, производилось его оформление.

Научная новизна исследования:

7. Сформулированы принципы оптимизации упражнений специальной силовой направленности, построенные с учетом стереотипности и состава двигательных действий спортсменов.

8. Разработаны критерии оптимизации упражнений специальной силовой направленности в беге на средние дистанции, гиревом спорте и греко-римской борьбе.

9. Впервые получены данные о точности координат общего центра масс и устойчивости позы спортсмена и системы «спортсмен-снаряд», найденных расчётным способом.

10. Показана синхронность электрической активности мышц-синергистов, а также отдельных участков мышц нижних конечностей спортсменов при выполнении движений разной интенсивности.

11. Найдены несущественные различия временных характеристик движений и электрической активности мышц нижних конечностей спортсменов при выполнении циклических упражнений в естественных и лабораторных условиях.

12. Установлены компенсаторные изменения мышечной активности в разные фазы движения при выполнении циклических упражнений, обусловленные снижением сократительной функции мышц при утомлении.

13. Выявлен близкий к линейному характер зависимости показателей электрической активности мышц спины и верхних конечностей спортсменов от развиваемых усилий, не достигающих максимальных значений.

14. Доказана разная степень стереотипности движений у спортсменов циклических видах спорта на примере бега на средние дистанции и гиревого спорта.

9. Обнаружено разделение борцов греко-римского стиля на группы в зависимости от индивидуального состава двигательных действий, в каждой из которых суммарная относительная сила наиболее задействованных мышц различна.

10. Педагогически обосновано применение в подготовительном периоде тренировки квалифицированных спортсменов выявленных в процессе биомеханического анализа наиболее эффективных упражнений специальной силовой направленности.

Теоретическая значимость исследования. Результаты исследования, характеризующие возможность повышения уровня специальной подготовленности спортсменов, дополняют и расширяют положения спортивной биомеханики и теории спортивной тренировки. Разработанные принципы оптимизации биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности, построенные с учетом стереотипности и состава двигательных действий при выполнении соревновательного упражнения, основаны на интеграции сложившихся и получивших признание представлений о механизмах регуляции движений и закономерностях развития физических способностей человека. Они служат теоретической предпосылкой совершенствования методики тренировки в широком ряду видов спорта, относящихся к циклическим видам и спортивным единоборствам. Обоснованные и усовершенствованные методы регистрации и анализа биомеханических характеристик движений при выполнении спортивных упражнений открывают возможность получения и теоретического обобщения новых данных об организации движений и мышечной активности у спортсменов разных специализаций.

Практическая значимость исследования. На основе предложенных критериев оптимизации и проведенного сравнительного анализа биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности определены и апробированы наиболее эффективные специальные упражнения в тренировке квалифицированных бегунов на средние дистанции, спортсменов-гиревиков и борцов греко-римского стиля. Варианты построения тренировочных занятий с использованием прошедших оптимизацию упражнений позволяют качественно повысить результативность учебно-тренировочного процесса. Разработаны практические рекомендации по проведению спортивно-педагогических исследований с использованием электромиографической методики и видеоанализа для оценки мышечной активности спортсменов и применению упражнений специальной силовой направленности в подготовке квалифицированных спортсменов. По материалам

исследования получен патент на изобретение «Способ подбора специальных упражнений в спорте».

Положения, выносимые на защиту:

1. Направления оптимизации упражнений специальной силовой направленности в подготовке спортсменов разных видов спорта обусловлены такими специфическими особенностями соревновательных упражнений, как стереотипность и состав двигательных действий. Они отражены в предложенных принципах оптимизации упражнений: принципе дифференцированного биомеханического соответствия, который предполагает различные критерии оптимизации в видах спорта со стереотипными и ситуационными двигательными действиями, и принципе направленного силового превышения, который заключается в превышении усилий по сравнению с соревновательным упражнением в периоды наибольшей активности мышц.

2. Методы регистрации и анализа биомеханических характеристик спортивных движений, основанные на косвенной оценке развиваемых усилий и афферентного притока от мышц по показателям их электрической активности и мор-фометрическим показателям, а также на определении с необходимой точностью положения общего центра масс и устойчивости позы спортсмена, позволяют осуществить практическую реализацию принципов оптимизации биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности.

3. Соревновательные упражнения в циклических видах спорта обладают разной степенью стереотипности движений. Критериями оптимизации упражнений специальной силовой направленности в циклических видах спорта служат коэффициенты биомеханического соответствия, силового превышения и общей эффективности специального упражнения, а также соответствие характеристик статических положений в цикле движения при выполнении соревновательного и специальных упражнений.

4. В спортивных единоборствах существует разделение спортсменов на группы в зависимости от индивидуального состава двигательных действий, среди которых особое значение имеют предпочтительные приемы. Критериями оптимизации упражнений специальной силовой направленности в спортивных единоборствах служат идентичность мышечных групп, несущих основную нагрузку при выполнении соревновательных и специальных упражнений с учетом индивидуального состава двигательных действий, а также коэффициент силового превышения и превышение скорости движений звеньев тела.

5. Оптимизация упражнений специальной силовой направленности на

базе биомеханически обоснованных принципов и методов, и их применение на общеподготовительном и специально-подготовительном этапах подготовительного периода тренировки приводят к повышению уровня физической и технической подготовленности, а также росту спортивных результатов квалифицированных бегунов на средние дистанции, спортсменов-гиревиков и борцов греко-римского стиля.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивается использованием биомеханических, электрофизиологических и педагогических методов, адекватных цели и задачам исследования, применением сертифицированной измерительной аппаратуры, обладающей необходимой точностью, достаточным объемом и репрезентативностью выборок спортсменов, участвующих в экспериментах, продолжительностью исследования, корректной статистической обработкой и анализом его результатов.

Апробация результатов исследования. Основные результаты исследования неоднократно доложены и обсуждены на итоговых научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава НГУ им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург и городских научно-методических конференциях по физическому воспитанию студентов вузов Санкт-Петербурга, на VII Всесоюзной научной конференции «Проблемы биомеханики спорта» (Москва, 1991 г.), Всесоюзной научно-методической конференции преподавателей сельскохозяйственных вузов «Проблемы физического воспитания студентов» (Горки, 1991 г.), Республиканской научно-практической конференции «Актуальные проблемы физической подготовки учащейся и студенческой молодежи» (Чебоксары, 1991, 1993 гг.), Республиканской научно-методической конференции «Современные проблемы физкультурного образования учащейся молодежи» (Орхей, 1991 г.), Международной научно-методической конференции, посвященной 50-летию факультета физичической культуры РГПУ им. А.И. Герцена «Современные образовательные направления в физической культуре» (Санкт-Петербург, 1997 г.), Первом международном конгрессе «Термины и понятия в сфере физической культуры» (Санкт-Петербург, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы физической подготовки студенческой молодежи в современных условиях» (Чебоксары, 2010 г.), VI и VII Междунарадных научных конгрессах «Спорт, Человек, Здоровье» (Санкт-Петербург, 2013, 2015 гг.), Международной научно-практической конференции «Современный взгляд на проблемы педагогики и пси-

хологии» (Уфа, 2015 г.), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной памяти В.Г. Стрельца «Стратегические направления реформирования вузовской системы физической культуры» (Санкт-Петербург, 2015 г.), III и IV Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Биомеханика двигательных действий и биомеханический контроль в спорте» (Малаховка, 2015, 2016 гг.), Межвузовской научно-методической конференции «Герценовские чтения», посвященной 70-летию факультета физической культуры РГПУ им. А.И. Герцена (Санкт-Петербург, 2016 г.), Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии педагогики и психологии» (Хабаровск, 2016 г.), XX Международном научном конгрессе «Олимпийский спорт и спорт для всех» (Санкт-Петербург, 2016 г.), IV Всероссийской с международным участием научно-практической конференции «Актуальные проблемы теории и методики атлетизма – армрестлинга, бодибилдинга, гиревого спорта, пауэрлифтинга и тяжелой атлетики» (Чебоксары, 2017 г.).

Основные результаты проведенного исследования отражены в 50 опубликованных работах, в том числе 19 статьях в рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК при Минобрнауки России, монографии и главе в монографии, учебном пособии и лабораторном практикуме.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в работу научно-методической комиссии ООО «Всероссийская федерация гиревого спорта», в работу ОО «Региональная федерация Дзюдо Санкт-Петербурга», РОО «Федерация пауэрлифтинга Санкт-Петербурга», в учебно-тренировочный процесс ГБОУ ДОД СДЮСШОР «Академия легкой атлетики Санкт-Петербурга», СПб ГБОУ ДОД СДЮСШОР «Комплексная школа высшего спортивного мастерства» (Санкт-Петербург), СПб ГБОУ ДОД «СДЮСШОР по тяжелой атлетике имени В.Ф. Краевского» (Санкт-Петербург), СПб ГБУ СРЦН «Военно-патриотический центр «Дзержинец» (Санкт-Петербург), кафедры физического воспитания ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет», а также в учебный процесс кафедр биомеханики ФГБОУ ВО «Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург», теории и организации физической культуры ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена» (Санкт-Петербург), теории и методики физической культуры и спорта Шуйского филиала ФГБОУ ВО «Ивановский государственный университет».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы, включающего 490 наименований, из которых 154 на иностранных языках, списка иллюстративного материала и 12 приложений. Текст изложен на 486 страницах, иллюстрирован 102 рисунками и 52 таблицами.

Специальная силовая подготовка в атлетических видах спорта и спортивных единоборствах

Наиболее глубоко вопросы специальной силовой подготовки рассмотрены применительно к атлетическим видам спорта. Это не случайно, поскольку в тяжелой атлетике, пауэрлифтинге, бодибилдинге, гиревом спорте, армрестлинге от степени развития силовых способностей напрямую зависит спортивный результат. Предметом изучения служат, как правило, собственно-силовые и скоростно-силовые способности спортсменов, а в гиревом спорте и армрестлинге – динамическая и статическая силовая выносливость (Дворкин JI.C. Научно-педагогические основы системы многолетней подготовки тяжелоатлетов : авто-реф. дис. ... д-ра пед. наук. М., 1982. 28 с. ; Михайлюк, М.П., Башкиров П.П. Пример моделирования уровня скоростно-силовой подготовленности тяжелоатлетов // Тяжелая атлетика: ежегодник. М., 1983. С. 28-29. ; Пронович Ю.В. Особенности применения различных средств силовой подготовки в подготовительном и соревновательном периодах годичного цикла тренировки у квалифицированных спортсменов, специализирующихся в пауэрлифтинге // Мир спорта. 2006. № 2. С. 23-27. ; Фильгина Е.В. Система силовой подготовки женщин в атлетизме и тяжелой атлетике : автореф. дис. ... д-ра пед. наук. Минск, 2009. 46 с. ; Кочетков М.А. Бодибилдинг. Атлетизм. Гиревой спорт. М. : АСТ, Астрель, Полиграфиздат, 2010. 512 с. ; Яхья М. Б. Специальная физическая подготовка высококвалифицированных тяжелоатлетов с применением тренажерного комплекса управляющего силового воздействия : автореф. дис. ... канд. пед. наук. Нальчик, 2011. 24 с. ; Докучаев Д., Конышев К. Скоростно-силовая подготовка спортсменов, специализирующихся в армрестлинге // Теорiя i методика фiз. виховання i спорту. 2012. № 2. С. 8-12. ; Кострюков В., Пьянзин А. Силовая подготовка в пауэрлифтинге : монография. Palmarium Academic Publishing, 2014. 144 с.).

Несмотря на общую разработанность проблемы специальной силовой подготовки в атлетических видах спорта, касается это в основном классической тяжелой атлетики, а в отношении появившихся сравнительно недавно или получивших значительное распространение в отдельных странах видов, по словам И.В. Бельскяго имеет место « … очень ограниченное число или полное отсутствие глубоких научных исследований или развернутых обобщающих методических разработок по вопросам специальной силовой подготовки с учетом специфических особенностей этих видов спорта» (Бельскяй И.В. Теоретико-методические основы специальной силовой подготовки высококвалифицированных спортсменов в атлетических видах спорта : автореф. дис. ... д-ра пед. наук. Минск, 2000. С. 8). В значительной мере это присуще гиревому спорту – одному из немногих силовых видов спорта, относящимся также к циклическим видам.

Большинством специалистов ведущая роль в подготовке спортсменов-гиревиков отводится развитию силовой выносливости (Виноградов Г.П. Средства и методы интенсификации специальной физической подготовки гиревиков в соревновательном периоде : автореф. дис. … канд. пед. наук. Л., 1988. 23 с. ; Поляков В.А., Воропаев В.И. Гиревой спорт: метод. пособие. М.: Физкультура и спорт, 1988. 80 с. ; Зайцев Ю.М., Иванов Ю.И., Петров В.К. Занимайтесь гиревым спортом. М. : Советский спорт, 1991. 46 с. ; Ромашин Ю.А. Гиревой спорт. Техника, методика обучения, тренировки и планирование // Гиревой спорт и силовые шоу-программы. 1992. № 1. С. 3-44 ; Воропаев В.И. Эффективность различных методических приёмов в тренировке гиревика : автореф. дис … канд. пед. наук в виде научн. докл. Малаховка, 1997. 27 с. ; Воротынцев А.И. Гири. Спорт сильных и здоровых. М. : Советский спорт, 2002. 272 с. ; Манжела М.В., Николаев Е.В., Долгов А.А. Особенности развития силы и силовой выносливости в гиревом спорте // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2010. № 7. Т. 8. С. 130-132 ; Farrar R.E., Mayhew J.L., Koch A. J. Oxygen cost of kettlebell swings // Journal of Strength and Conditioning Research. 2010. Vol. 24. No.4. P. 1034-1036 ; Falatic J.A. The effects of kettlebell training on aerobic capacity: master s theses. 2011. P. 4044 ; Lake J.P., Lauder M.A. Kettlebell swing training improves maximal and explosive strength // Journal of Strength & Conditioning Research. 2012. Vol. 26. No. 8. P. 228-233).

Вместе с тем, существует мнение, что в основе специальной выносливости в гиревом спорте лежит не силовая, а общая выносливость, поскольку соревновательное упражнение выполняется продолжительное время (10 мин) с паузами между повторениями, достигающими 10-20 с (Лопатин Е.В., Руднев С.Л. Общая физическая выносливость и возможности ее развития в гиревом спорте // Гиревой спорт в России. Пути развития и современные технологии в подготовке спортсменов высокого класса : 1-я Всерос. науч.-практ. конф. Ростов н/Д. : РГСУ, 2003. С. 58-64). Однако, ориентируясь на определение силовой выносливости как способности длительно выполнять силовую работу циклического, ациклического и смешанного характера с отягощением 30-70% от максимума без снижения ее эффективности (Холодов Ж.К., Кузнецов В.С. Теория и методика … С. 117), данное утверждение представляется дискуссионным.

Специальная силовая подготовка в спортивных единоборствах ведется в направлении развития силовой выносливости, собственно-силовых и, особенно, скоростно-силовых способностей спортсменов. В.А. Панков и А.О. Акопян в этой связи пишут: «…следует отметить, что полученные знания о значимости элементов структуры в эффективности соревновательной деятельности прямо указывают на необходимость развития специальных скоростно-силовых качеств (77%) как основы результативного выступления единоборцев в соревнованиях» (Панков А.В., Акопян А.О. Специальная физическая подготовка в видах спортивных единоборств // Теория и практика физической культуры. 2004. № 4. С. 50-54).

Того же мнения придерживается большинство специалистов в области спортивных единоборств (Рыбалко Б.М., Рудницкий В.И., Медведь А.В. Особенности воспитания взрывной силы у борцов // Спортивная борьба: ежегодник. М. : Физкультура и спорт, 1976. С. 15-18 ; Филимонов В.И. Специфика силовой подготовленности боксеров высокой квалификации в связи с особенностями их технико-тактического мастерства : автореф. дисс. ... канд. пед. наук. М, 1978. 24 с. ; Ивлев В.Г. Скоростно-силовая подготовка в борьбе // Спортивная борьба: ежегодник. М. : Физкультура и спорт, 1980. С. 20-23 ; Специфика скоростно-силовой подготовленности боксеров в связи с особенностями технико-тактического мастерства / Ю.В. Верхошанский, В.И. Филимонов, Ю.Б. Никифоров, Г.О. Джероян // Теория и практика физ. культуры. 1980. № 5. С. 5-7 ; Болквадзе Т.А., Орлов В.А. Силовая подготовка борца // Спортивная борьба: ежегодник. М. : Физкультура и спорт, 1983. С. 44-47 ; Осотов М.А. Методика скоростно-силовой подготовки борцов на основе биомеханических критериев соответствия специальной двигательной деятельности : автореф. дис. ... канд. пед. наук. М., 1998., 25 с. ; Physiological profiles of elite freestyle wrestlers / S.D. Callan [et all.] // Journal of Sports Science and Medicine. 2000. Vol. 14. P. 162-169 ; Резинкин В.В. Скоростно-силовая подготовка в спортивных единоборствах с использованием локальных отягощений : дис. ... канд. пед. наук. М., 2001. 129 с. ; Рябинин С.П., Шумилин А.П. Скоростно-силовая подготовка в спортивных единоборствах : учеб. пособие. Красноярск: СФУ, 2007. 153 с. ; Уруймагов В. Б. Специальная силовая подготовка высококвалифицированных борцов греко-римского стиля тяжелых весовых категорий : автореф. дис. … канд. пед. наук. Майкоп, 2009. 23 с. ; Чой Сунг Мо. Скоростно-силовая подготовка в боевых искусствах. Неоглори, 2009. 270 с. ; McGuigan M.R., Winchester J.B., Erickson T. Relationship between isometric and dynamic strength in recreationally trained men // Journal of Strength and Conditioning Research. 2010. Vol. 24. No.9. P. 2570-2573 ; Абраменко В.А. Методика специальной силовой подготовки квалифицированных борцов греко-римского стиля : автореф. дис. ... канд. пед. наук. Малаховка, 2012. 24 с. ; Якимова Е.А., Сурков А.О., Сурков М.А. Оптимизация тренировочно-соревновательного процесса борцов греко-римского стиля на основе биомеханических критериев // Science Time. 2015. Вып. 11 (23). С. 634-640).

Методологические аспекты применения электоромиографии при анализе спортивных движений разной интенсивности

Перспективность применения поверхностной электромиографии как метода изучения спортивных движений не вызывает сомнений. Вместе с тем, полученные электромиограммы, выводы и практические рекомендации, сделанные на их основе, существенно зависят от методических особенностей проводимых экспериментов (Critical appraisal and hazards of surface electromyography data acquisition in sport and exercise / J.P. Clarys A. [et al.] // Asian Journal of Sports Medicine. 2010. No. 1 (2). P. 69-80). Не случайно в каждом выпуске официального журнала Международного общества по электрофизиологии и кинезиологии (Journal of Electro-myography and Kinesiology) имеются разделы «Техника экспериментов» и «Стандарты представления данных ЭМГ». Особенно это касается, как было показано в главе 2, динамических движений, которые составляют основу большинства видов спорта, в том числе, бега на средние дистанции, гиревого спорта и греко-римской борьбы. Вопросам процедуры проведения электромиогафических исследований в работах по спортивной тематике не всегда уделяется должное внимание. В частности, при исследовании порядка включения или длительности активности мышц обычно рассматриваются одна или несколько наиболее крупных мышц, входящих в группу синергистов, обеспечивающих движение. Затем на этом основании делается заключение о работе всей мышечной группы. Правомерность такого подхода требует доказательств. Еще менее обоснована необходимость регистрации активности отдельных частей мышц при движениях с разной интенсивностью.

Степень участия в движениях мышц-синергистов зависит от многих факторов: режима сокращения, межзвенного угла, скорости движения, общей позы (Персон Р.С. Электромиография в исследованиях человека. 231 с. ; Ее же. Спи-нальные механизмы управления мышечным сокращением. 184 с.). В однотипных движениях степень участия разных мышц-синергистов меняется в зависимости от нагрузки – чем нагрузка выше, тем больше мышц вовлекается в работу (Basmajian J.V. Control of individual motor units // American Journal of Physical Medicine. 1967. Vol. 46 (1). P. 480-486). На практике чаще всего предполагается, что активность одной или нескольких мышц идентична активности других мышц, являющихся их синергистами, и всей группы мышц-синергистов в целом. Возникает закономерный вопрос – насколько достоверно по активности одной мышцы можно судить об активности остальных мышц-синергистов, входящих в данную группу или, другими словами, имеются ли различия по основным показателям, характеризующим активность мышц-синергистов.

Для ответа на поставленный вопрос было проведено исследование, в котором принял участие спортсмен, мастер спорта, специализирующийся в спринтерском беге (Ципин Л.Л. Методологические аспекты применения электромиографии при изучении спортивных движений разной интенсивности // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. 2015. №8 (126). С. 188-193). Количество испытуемых обусловлено тем, что, как было показано, вариативность значений длительности активности мышц спортсменов с близкими антропометрическими показателями невысока и составляет около 10% (Особенности использования асимметричной гантели при выполнении силовых упражнений / А.В. Самсонова [и др.] // Физическая культура, спорт наука и практика. 2014. № 3. С. 25-29). Спортсмен пробегал отрезки дистанции со скоростью от 6,6 м/с до 9,1 м/с, т.е. со ступенчато увеличивающейся нагрузкой. При этом регистрировались временные характеристики активности мышц-синергистов нижних конечностей: m. rectus femoris и m. vastus lateralis (RF и VL), m. biceps femoris и m. semitendinosus (BF и SE), m. gasrocnemius и m. soleus (GA и SO). В состав изучаемых мышц входят как односу-ставные, так и двусуставные мышцы. Их работа служит информативным показателем организации движений при беге. Регистрировались длительность активности и длительность промежутков от начала активности до начала фазы опоры. Всего анализировались 10 циклов движений (Таблица Б.1).

В качестве примера на рисунке 3.3 показаны ЭМГ цикла движения при беге со скоростью 8,3 м/с. Видно, что в работе m. rectus femoris и m. vastus lateralis имеются различия. В основном они заключаются в отсутствии второго периода активности у m. vastus lateralis в фазе переноса ноги. Это объясняется тем, что m. rectus femoris, являясь двусуставной, обеспечивает смену направления движения бедра при переносе ноги и препятствует ее чрезмерному сгибанию в коленном суставе при опоре. M. vastus lateralis, являясь односуставной, участвует лишь в управлении движением в коленном суставе при опоре. На рисунке 3.3 также видны различия в работе m. gastrocnemius и m. soleus. Активность m. soles наступает немного раньше m. gastrocnemius. Эти различия, так же, как в случае мышц бедра, могут быть вызваны тем, что m. gastrocnemius является двусуставной и управляет движениями в коленном и голеностопном суставах, а m. soleus – одно-суставная мышца, обеспечивающая движение в одном голеностопном суставе.

Временные характеристики активности рассмотренных мышц-синергистов приведены в таблице 3.1. Видно, что длительность активности мышц-синергистов передней и задней групп мышц бедра при скорости бега 6,6-8,3 м/с достоверно не различается. Из этого следует, что активность m. rectus femoris и m. vastus lateralis, хотя и различается в фазе переноса ноги, при опоре идентична. M. biceps femoris и m. semitendinosus являются обе двусуставными, но при скорости бега 9,1 м/с обнаружены достоверные различия временных характеристик, не превышающие, однако, 10% их величины. Разница между m. gastrocnemius и m. soleus касается лишь промежутка от начала активности до начала фазы опоры и составляет от 30% до 47% его величины при скорости бега выше 7,3 м/с. Но эти относительно высокие значения различий вызваны, кроме всего прочего, небольшой абсолютной величиной промежутка от начала активности до начала фазы опоры.

То, что различия в работе m. biceps femoris и m. semitendinosus, а также m. gastrocnemius и m. soleus повышаются с ростом скорости бега, подтверждает данные о зависимости степени вовлечения в работу мышц-синергистов от нагрузки (Basmajian J.V. Control of individual motor units. P. 480-486). Однако отсутствие достоверных различий временных характеристик активности мышц-синергистов бедра при скорости бега 6,6-8,3 м/с, мышц-синергистов голени при скорости 6,6 м/с и небольшая их величина при скорости 7,3 м/с позволяют заключить, что регистрация ЭМГ рассмотренных мышц позволяет адекватно судить о работе их мышц-синергистов, а также о работе мышечных групп в целом.

Несмотря на то, что при проведении эксперимента отводящие электроды в местах локализации двигательных точек мышц располагались довольно близко друг от друга, найденные в ряде случаев различия указывают на отсутствие или малозначимость явления, носящего название «muscle crossalk» («затекание» биоэлектрического сигнала) (Basmajian J.V., de Luca C.J. Muscles alive: Their functions revealed by electromyography. 5th ed. Fort Worth, Texas : Williams & Wilkins, 1985. 421 p.).

По поводу независимости действия разных частей односуставных и двусу-ставных мышц у специалистов имеются неоднозначные мнения. Известно, что особенностью крупных двусуставных мышц является дополнительное прикрепление к окружающим тканям. В частности, m. rectus femoris имеет фасциально-мышечную перемычку с широкой фасцией бедра, а от нижней части m. biceps femoris отходят фасциальные отростки к m. semimembranosus. Кроме того, проксимальная и дистальная части этих мышц иннервируются отдельными ветвями двигательного нерва (Скопинцева И.Н. Исследование электроактивности разных участков двусуставных мышц бедра при динамической работе // Физиологический журнал СССР. 1969. Т. 56. № 1. С. 71-76). В связи с этим Р.С. Персон предположила возможность независимого управления мышцами при движениях в проксимальных и дистальных суставах (Персон Р.С. Электромиография в исследованиях человека. 231 с.).

Регистрация ЭМГ проксимальной, средней и дистальной частей мышц передней и задней групп мышц бедра при выполнении простых движений более, чем 20-ю испытуемыми, показало, что ни у одного из них не обнаружены отличия в работе проксимальных и дистальных частей мышц. Таким образом, предположения о независимости функционирования разных частей двусуставных мышц не подтвердились (Basmajian J.V., de Luca C.J. Muscles alive: … P. 480-486). К другому мнению пришла И.Н. Скопинцева, изучая у спортсменов те же мышцы при работе на велотренажере, плавании и передвижении на лыжах. Найдено, например, что при передвижении на лыжах в фазе отталкивания дистальная часть m. rectus femoris проявляет активность значительно раньше, чем проксимальная часть. Автор заключила, что разные части двусуставных мышц бедра могут работать как синхронно, так и относительно независимо (Скопинцева И.Н. Исследование электроактивности разных участков двусуставных мышц бедра … С. 71-76). Похожие данные получены также в отношении односуставных мышц, в частности, m. soleus (Electromyographic investigation of the relative activity among four components of the triceps surae / K.M. Campbell [et al.] // American Journal of Physical Medicine. 1973. Vol. 52. P. 30-41). По мнению Р.С Персон независимость действия разных участков мышц обусловлена дифференцированным управлением двигательными единицами. В пределах мышцы группы двигательных единиц могут образовывать своеобразные непостоянные по составу синергии (Персон Р.С. Спинальные механизмы управления мышечным сокращением. 184 с.).

Еще один аспект, связанный с функционированием разных участков мышц, касается скорости распространения потенциала действия по мышечным волокнам. Исследования, проведенные с использованием группы точечных электродов, расположенных линейно вдоль мышцы, показали, что от момента появления потенциала действия в нервно-мышечном синапсе до его исчезновения в области сухожилия проходит заметное время (Farina D., Merletti R., Disselhorst-Klug C. Multichannel techniques for information extraction from the surface EMG // Electromyogra-phy: Physiology, engineering, and noninvasive applications. eds. R. Merletti, P. Parker. Hogoken, New Jersey : John Wiley & Sons Inc., 2004. P. 169-203). Эта задержка может отразиться на ЭМГ разных участков мышц.

Для того, чтобы определить по результатам ЭМГ независимость действия разных частей мышц, несущих нагрузку в изучаемых спортивных движениях, было проведено исследование, в котором принял участие спортсмен, мастер спорта, специализирующийся в беге на средние дистанции (Ципин Л.Л. Методологические аспекты применения электромиографии … С. 188-193). Как и при изучении мышц-синергистов, пробегались отрезки дистанции с разной скоростью – от 6,8 м/с до 9,1 м/с. Регистрировались временные характеристики активности средней и дистальной частей m. rectus femoris (RF), а также проксимальной, средней и ди-стальной частей m. biceps femoris (BF) на протяжении 10 циклов движений (Таблица Б.2).

В качестве примера на рисунке 3.4 показаны ЭМГ цикла движения при беге со скоростью 8,3 м/с. Видно, что количество периодов активности разных участков обеих мышц совпадает. Это наблюдается и при других скоростях бега. Разница в амплитудах ЭМГ в данном случае значения не имеет, поскольку усиление сигналов по каналам при записи ЭМГ не совпадает.

Анализ сенсорных и динамических компонентов биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в беге на средние дистанции

Упражнениями, с успехом применяемыми на практике в качестве средств специальной силовой подготовки бегунов на средние дистанции, по мнению большинства специалистов, являются бег и прыжки в затрудненных условиях, в частности, в подъем (Глава 1.5.1). С целью определения сравнительной эффективности таких упражнений был проведен анализ сенсорных и динамических компонентов биомеханической структуры бега и прыжков, выполняемых в подъем (в гору) с разными углами. В эксперименте участвовали те же спортсмены, у которых изучалась структура движений при беге на 800 м. Спортсмены выполняли следующие упражнения: бег в подъем, многоскоки с ноги на ногу, бег с прыжками на каждый третий шаг и многоскоки на одной ноге. Бег выполнялся в подъем с углами 4, 8, 12, прыжковые упражнения – на ровной поверхности и в подъем также с углами 4, 8, 12. Скорость бега в подъем и бега с прыжками на каждый третий шаг составляла 4,0-4,5 м/с, многоскоков с ноги на ногу – 3,9-4,8 м/с, мно-госкоков на одной ноге – 2,2-2,5 м/с. Указанная скорость передвижения с акцентом на сильное отталкивание и энергичные маховые движения бедра обеспечивает работу в границах аэробных возможностей. Бег в подъем и бег с прыжками на каждый третий шаг проводились на отрезках 200 м, многоскоки с ноги на ногу – на отрезках 150 м, многоскоки на одной ноге – на отрезках 80 м.

Изучение специальных упражнений производилось в естественных условиях и с использованием специально сконструированной электрической беговой дорожки. Беговая дорожка применялась с целью точного задания углов подъема.

Моделирование упражнений на беговой дорожке осуществлялось с учетом того, что, как было показано, отсутствуют достоверные различия между выполнением данных упражнений в естественных и лабораторных условиях (Глава 3.3). Спортсмены проходили предварительное обучение на беговой дорожке в течение четырех занятий. С учетом влияния утомления все замеры производились в конце дистанции. Для каждого из спортсменов были построены фазовые траектории цикла движения мышц нижних конечностей m. rectus femoris, m. biceps femoris, m. gastrocnemius и определено положение на них периодов активности мышц (Ципин Л.Л. Специальные упражнения … С. 126-147 ; Его же. Критерии оптимизации специальных упражнений бегунов на средние дистанции // Российский журнал биомеханики. 2016. Т. 20, №3. С. 283-291).

На рисунках 4.5-4.16 представлены фазовые траектории мышц испытуемого Н-ва Э. при выполнении специальных упражнений в подъем с углом 12. Их анализ, а также анализ фазовых траекторий других испытуемых при разных углах подъема (примеры на рисунках Г.1-Г.3) позволил выявить следующие закономерности.

Бег в подъем. M. rectus femoris, в отличие от соревновательного упражнения – бега со скоростью 6,7 м/с, активна только в течение одного периода, приходящегося на фазу опоры (Рисунок 4.5). Кроме того, с увеличением угла подъема происходит значительный сдвиг начала активности мышцы в сторону ее большей длины. Вместе с тем, промежуток между началом активности и началом опоры остается почти без изменений. Как и в соревновательном упражнении, режим работы мышцы эксцентрический. Средняя амплитуда ЭМГ с увеличением угла подъема растет, причем ее превышение по сравнению с соревновательным упражнением наблюдается только при углах 8 и 12.

M. biceps femoris активна на протяжении двух периодов (Рисунок 4.6). С увеличением угла подъема период I сдвигается в сторону меньшей длины мышцы, что увеличивает соответствие с соревновательным упражнением. Начиная с угла подъема 8 растет время работы мышцы в концентрическом режиме перед началом опоры, что способствует рекуперации энергии упругой деформации при разгибании в тазобедренном суставе в конце фазы переноса ноги.

С увеличением угла подъема начало второго периода активности m. biceps femoris сдвигается в область большей длины мышцы и опережает начало опоры. Средняя амплитуда ЭМГ растет в первом периоде активности мышцы и снижается во втором. Это свидетельствует о перераспределении активности с фазы опоры на фазу переноса ноги. Превышение средней амплитуда ЭМГ по сравнению с соревновательным упражнением в первом периоде активности происходит только при угле подъема 12.

M. gastrocnemius, как и в соревновательном упражнении, активна в течение одного периода (Рисунок 4.7). С увеличением угла подъема амплитуда изменения длины и скорости сокращения мышцы остается примерно одинаковой.

Начиная с угла подъема 8 m. gastrocnemius работает только в эксцентрическом режиме, что, в отличие от соревновательного упражнения, снижает возможность рекуперации энергии упругой деформации при сгибании стопы в фазе опоры. Средняя амплитуда ЭМГ с увеличением угла подъема меняется мало и становится немного большей, чем при выполнении соревновательного упражнения, лишь при угле 12.

Многоскоки с ноги на ногу. M. rectus femoris активна в течение двух периодов (Рисунок 4.8). По сравнению с соревновательным упражнением фазовые траектории m. rectus femoris отличаются как по форме, так и по значительно меньшей амплитуде изменения длины и скорости сокращения мышцы.

С увеличением угла подъема начало первого периода активности m. rectus femoris сдвигается в сторону большей длины мышцы. В то же время промежуток между этим периодом и началом фазы опоры остается практически без изменений. Второй период активности мышцы расположен в области отрицательных значений относительных длин и скоростей сокращения, т.е. в фазе переноса по сравнению с соревновательным упражнением мышца работает в менее энергетически выгодном концентрическом режиме. Средняя амплитуда ЭМГ с увеличением угла подъема в первом периоде активности несколько снижается, а во втором растет. Выраженное превышение средней амплитуды ЭМГ по сравнению с соревновательным упражнением в первом периоде активности мышцы наблюдается при всех углах подъема.

M. biceps femoris активна на протяжении трех периодов, что явно не характерно для соревновательного упражнения (Рисунок 4.9). По сравнению с ним фазовые траектории при всех углах подъема существенно различаются по форме и по значительно меньшей амплитуде изменения длины и скорости сокращения мышцы. Наличие третьего периода активности объясняется необходимостью сильного сгибания голени при сгибании бедра в начале фазы переноса ноги. Средняя амплитуда ЭМГ с увеличением угла подъема растет в первом периоде активности, уменьшается во втором и, особенно, в третьем периоде. Это несколько приближает данное упражнение к соревновательному, однако, по сравнению с ним превышение средней амплитуды ЭМГ в наиболее значимом периоде, предшествующем фазе опоры, не происходит ни при каких углах подъема.

M. gastrocnemius активна на протяжении двух периодов, что также не характерно для соревновательного упражнения (Рисунок 4.10). Имеют место различия формы фазовых траекторий и значений длины и скорости сокращения мышцы.

В период активности m. gastrocnemius, соответствующий фазе опоры (период I), на фазовых траекториях с увеличением угла подъема пропадает петля, что означает работу мышцы только в эксцентрическом режиме и ограничивает возможность рекуперации энергии упругой деформации при сгибании стопы в фазе опоры. Второй период активности мышцы в фазе переноса ноги начинается и заканчивается одновременно с третьим периодом активности m. biceps femoris. В это время мышца осуществляет сгибание голени. Средняя амплитуда ЭМГ с увеличением угла подъема незначительно уменьшается в оба периода, однако при всех углах подъема наблюдается ее превышение по сравнению с соревновательным упражнением.

Бег с прыжками на каждый третий шаг. Фазовые траектории мышц при выполнении данного упражнения имеют незамкнутую форму, так как прыжки и следующие за ними беговые шаги имеют определенные отличия. На фазовых траекториях представлены прыжковые движения, выполняемые на каждый третий шаг.

M. rectus femoris активна в течение двух периодов (Рисунок 4.11). Форма фазовых траекторий достаточно хорошо соответствует соревновательному упражнению. Некоторое отличие состоит в том, что в конце фазы опоры на фазовых траекториях образуется петля, что объясняется удержанием голени определенное время в разогнутом положении. С увеличением угла подъема начало первого периода активности мышцы незначительно сдвигается в область большей длины мышцы, положение второго периода остается без изменений. Средняя амплитуда ЭМГ с увеличением угла подъема меняется мало, причем в наиболее значимом периоде I она в несколько раз выше, чем при беге с соревновательной скоростью.

M. biceps femoris активна на протяжении двух периодов и форма ее фазовых траекторий также сходна с соревновательным упражнением (Рисунок 4.12). Положение на фазовых траекториях первого периода активности мышцы, предшествующего фазе опоры, при углах подъема больше 4 почти точно повторяет то, что при беге с соревновательной скоростью.

Анализ кинематических и динамических компонентов биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в греко-римской борьбе

В системе специальной физической подготовки борцов греко-римского стиля ведущее место занимает развитие скоростно-силовых способностей. С учетом этого и в соответствии со сформулированным принципом направленного силового превышения при оптимизации упражнений специальной силовой направленности должно быть обеспечено не только превышение усилий, развиваемых мышцами, несущими основную нагрузку при выполнении специального упражнения по сравнению с соревновательным упражнением, но и скорости движений. Таким образом, в качестве критериев оптимизации упражнений специальной силовой направленности в греко-римской борьбе целесообразно использовать коэффициент силового превышения, превышение скорости движений звеньев тела и идентичность мышц, несущих основную нагрузку при выполнении соревновательного и специальных упражнений. Поскольку определено, что квалифицированные борцы разделяются на группы в зависимости от состава двигательных действий (предпочтительных приемов) и комплекс наиболее задействованных мышц у них различен, то для каждой группы борцов необходимо выявить те специальные упражнения, которые сопровождаются превышением усилий мышц, несущих основную нагрузку, а также скорости звеньев тела, приводимых в движение этими мышцами.

С целью анализа кинематических и динамических компонентов биомеханической структуры упражнений специальной силовой направленности в греко-римской борьбе был проведен эксперимент, результаты которого представлены далее (Ципин Л.Л., Захаров Ф.Е. Сравнительный анализ упражнений скоростно-силовой подготовки борцов греко-римского стиля // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. 2012. №11 (93). С. 132-137). В эксперименте участвовали спортсмены, имеющие квалификацию от кандидата в мастера спорта до мастера спорта, разбитые на три группы по три человека в зависимости от предпочтительных приемов. Спортсмены принадлежали к тем же весовым категориям, что и в предыдущих экспериментах с борцами – до 74 и до 84 кг.

В первой группе борцов выполнялись приемы: бросок через спину с захватом руки и шеи, бросок через спину с захватом руки через плечо, сбивание с захватом за туловище, бросок с обратным обхватом туловища сбоку и накат с захватом за туловище; во второй группе – бросок через грудь, перевод с захватом руки и туловища сзади, бросок через грудь захватом туловища сзади и накат с захватом за туловище; в третьей группе – «вертушка» с захватом за руку сверху, бросок через грудь захватом туловища сзади и накат с захватом за туловище. Приемы изучались при проведении тренировочных схваток с противодействием соперника, максимально приближенным к соревновательному. Кинематические и динамические характеристики движений регистрировались в трех попытках.

В качестве упражнений специальной силовой направленности были отобраны упражнения, показавшие на практике свою эффективность и названные в ходе анкетного опроса тренерами высокой квалификации по греко-римской борьбе. Критерием разделения упражнений по группам борцов служило их воздействие на мышцы спортсменов, несущие основную нагрузку при выполнении предпочтительных приемов. Применялись упражнения с отягощением в виде штанги, диска от штанги, грифа штанги, гантелей, резинового амортизатора, набивного мяча, манекена, а также веса собственного тела. Кроме того, рассматривались упражнения на тренажерах. Внешнее отягощение составляло от 30 до 50% 1ПМ. Борцы получали задание выполнять упражнения с максимально возможной скоростью. Этим достигалась направленность упражнений на развитие скоростно-силовых способностей спортсменов.

В первой группе борцов выполнялись 15 упражнений: сгибание рук в упоре лежа на двух скамейках, попеременное сгибание рук в упоре лежа на двух скамейках, сгибание рук в упоре лежа с отрывом рук от опоры, сгибание рук в упоре на брусьях с дополнительным отягощением, жим штанги лежа, поднимание рук с гантелями в стороны-вверх, поднимание руки в сторону-вверх с тягой закрепленного внизу амортизатора, поднимание двух рук в стороны-вверх с тягой закрепленного внизу амортизатора, смена прыжком положения ног в выпаде вперед с отягощением за головой, выпрыгивание вверх из полуприседа с отягощением на груди, прыжки на тумбу с набивным мячом за головой, приседание со штангой на плечах, разгибание голени лежа на животе с тягой удерживаемого у плеча амортизатора, бросок набивного мяча из-за головы лежа на спине сгибанием туловища, поднимание туловища лежа на наклонной скамье с закрепленными сверху стопами.

Во второй группе борцов выполнялись 14 упражнений: поднимание руки вперед-вверх с тягой закрепленного внизу амортизатора, поднимание двух рук вперед-вверх с тягой закрепленного внизу амортизатора, бросок набивного мяча руками назад через себя, подъем гири прямой рукой вперед-вверх, махи гири вперед-вверх, сгибание предплечья с тягой закрепленного внизу амортизатора, сгибание предплечий двух рук с тягой закрепленного внизу амортизатора, сгибание рук со штангой стоя, тяга гири двумя руками стоя, бросок набивного мяча наклоном назад через себя, наклоны вперед со штангой на предплечьях, бросок манекена назад прогибом, подъем туловища лежа на скамейке на бедрах лицом вниз с отягощением за головой, разгибание туловища с захватом манекена сзади стоя на двух скамейках.

В третьей группе борцов выполнялись 11 упражнений: тяга штанги стоя в наклоне, опускание рук в положении сидя с преодолением сопротивления блочного устройства, сгибание рук в висе на перекладине с дополнительным отягощением, сведение рук с тягой закрепленных за спиной амортизаторов, разведение рук с гантелями лежа, наклоны в сторону с набивным мячом над головой, вращение туловища влево и вправо с преодолением сопротивления блочного устройства, наклоны туловища в сторону с тягой согнутыми руками закрепленного внизу амортизатора, повороты вытянутых в одну сторону рук с тягой закрепленного сбоку амортизатора, вращение туловища влево и вправо с удержанием вытянутыми руками стоящего на полу грифа штанги с диском, сгибание рук в положении сидя с преодолением сопротивления блочного устройства.

Оценка развиваемых мышцами усилий производилась на основе сравнения средней амплитуды ЭМГ в периоды наибольшей активности мышц при выполнении борцами приемов и специальных упражнений. Значения средней амплитуды ЭМГ при выполнении приемов борцами первой, второй и третьей групп приведены в таблицах К.1, К.3, К.5. Значения средней амплитуды ЭМГ при выполнении этими же борцами специальных упражнений приведены в таблицах К.2, К.4, К.6. Кроме ЭМГ у борцов регистрировалась угловая скорость движения звеньев, значения которой также приведены в таблицах К.1, К.3, К.5 и К.2, К.4, К.6. В таблицах указаны значения амплитуды ЭМГ и скорости движения звеньев, приводимых в движение только теми мышцами, которые активны в процессе выполнения каждого из специальных упражнений. Для всех специальных упражнений по формуле (4.4) рассчитывались коэффициенты силового превышения Кс аналогично тому, как это сделано при анализе структуры движений бегунов на средние дистанции и спортсменов-гиревиков.

Упражнения борцов первой группы. На рисунках 5.7-5.10 показаны интегрированные ЭМГ мышц верхних и нижних конечностей и туловища испытуемого С-ва К. (1) при выполнении одного из приемов, входящих в арсенал борцов первой группы – броска через спину с захватом руки через плечо, и различных специальных упражнений борцов этой группы.

Длительность периода активности m. triceps brachii при выполнении приема и жима штанги лежа примерно совпадает (Рисунок 5.7). В обоих случаях амплитуда ЭМГ около 0,8 мВ сохраняется большую часть периода. Максимальная амплитуда ЭМГ при выполнении специального упражнения выше, чем при выполнении приема. Расчеты показали, что средняя амплитуда ЭМГ также выше по сравнению с приемом.

При выполнении приема m. deltoideus активна на 0,2 с дольше, чем при поднимании руки в сторону-вверх с тягой закрепленного внизу амортизатора (Рисунок 5.8). Бльшую часть периода активности амплитуда ЭМГ составляет 1,0-1,5 мВ. При выполнении специального упражнения высокая амплитуда ЭМГ удерживается не столь длительно, но ее максимальное и среднее значения выше по сравнению с приемом.

Похожая форма интегрированных ЭМГ и, соответственно, динамика развития усилий наблюдается при сравнении активности m. quadriceps femoris при выполнении приема и разгибании голени лежа на животе с тягой удерживаемого у плеча амортизатора (Рисунок 5.9). Это объясняется тем, что сопротивление амортизатора равномерно возрастает по мере его растягивания, в то время, как при выполнении приема работа производится против силы тяжести атакуемого и меняется лишь динамическая составляющая усилия.

Основное различие интегрированных ЭМГ m. rectus abdominis при выполнении приема и броска набивного мяча из-за головы лежа на спине сгибанием туловища касается двух пиков активности, зарегистрированных в первом случае (Рисунок 5.10). Однако видно, что максимальная амплитуда ЭМГ при выполнении специального упражнения явно выше по сравнению с приемом.