Страница 3 из 7
В дальнейших рассуждениях, после определения числа степеней свободы следует, что чем больше суставных соединений в рычажной кинематической цепи, тем больше количество степеней свободы у конечного рычага. Такое утверждение сложно комментировать по одной простой причине – не известно о чём идёт речь, потому как понятие о количестве степеней свободы куда-то исчезло при подсчёте возможных движений, например, «кончика пальца относительно грудной клетки – 16 степеней».
Интересный вывод по отношению к кончику пальца. Если вернуться к определению числа степеней свободы – число необходимых и достаточных по количеству независимых друг от друга координат, которые должны быть назначены для того, чтобы поза органа оказалась вполне определённой. Какое количество независимых координат нужно, чтобы определить положение кончика пальца относительно грудной клетки?
Если рассматривать кончик пальца как точечный объект то получается, что у него не может быть числа степеней свободы более трёх, как и у любого другого точечного объекта. И вовсе не важно относительно какого ребра это количество определяется, хоть от 5-го, хоть от 8-го и даже не важно от чьей грудной клетки. Если рассматривать кончик пальца как объёмное тело, то количество степеней свободы ограничиться шестью.
Так откуда появилось «лишнее количество степеней свободы»? Ответить можно сразу и без заминки – из-за подмены понятия. Попробуем разобраться о чём шла речь, когда подсчитывались движения кончика пальца (точки). Итак у нас есть 3 независимых направления для перемещения, и на каждом из них кончик пальца может разнообразно двигаться и конечно же перемещаться из одного направления на другие. Но в данном случае речь уже идёт не о количестве степеней свободы для точки, а о возможных перемещениях кончика пальца (точки) в каком-то одном или в двух или трёх направлениях одновременно. И действительно, чем больше подвижных звеньев составляют кинематическую цепь и чем больше у каждого из них число степеней свободы, тем разнообразнее двигательные возможности конечного элемента в этой самой кинематической цепи. Но количество степеней свободы конечного звена (рычага) больше 6 штук не будет, так же как и у любого другого объекта.
В приведенном фрагменте текста из книги «Физиология движений и активность» понятие о числе независимых координат плавно слилось с понятием о разнообразных перемещениях на этом количестве (числе). Получилось так, что количество независимых направлений складывалось с двигательными возможностями по перемещению, на них. Но ведь количество степеней свободы выражается числами (размерность «штуки»), а двигательные возможности на них или между ними выражаются размерностями длины (мм, см и т. д.). Если у кого-то ещё остались сомнения в том, что число степеней свободы не может быть больше 6-ти, то назовите хотя бы 10 независимых перемещений для кончика пальца или 7 независимых координат, которые определят его положение.
Можно было бы не останавливаться так подробно на приведенной выше цитате, если бы понятия, которыми мы пользуемся не влияли на наши действия. Далее Н. А. на стр. 27 делает вывод:
«В этом преодолении избыточных степеней свободы движущегося органа, т. е. в превращении последнего в управляемую систему, как раз и заключается основная задача координации движений.»
Т.е. предлагается организация движений, при которой ограничиваются движения рычагов.
Рассмотрим, например, что кто-то из спортсменов ограничит движения бедра в каком-то направлении. Но хорошо если это сделает биатлонист во время стрельбы, а если во время бега? Да собственно это утверждение легко проверить на себе во время ходьбы. Попробуйте лишить бедро возможности перемещаться в поперечном направлении относительно выбранного для движения. Только не очень усердствуйте, так как это может печально завершиться. Как же быть с возможностями рычагов человека занимать определённое положение (закрепляться) относительно друг друга? Это тоже управление рычагами, но в статике. Другими словами суть организации движений в этом случае заключается в придании рычагу статического положения относительно соседнего (сопрягаемого) рычага или определённой статической формы системе рычагов. Но это процесс характеризуется отсутствием какого-либо количества степеней свободы и каких-либо двигательных возможностей. И в этом случае действительно достаточно назначить определённое число координат, которые определят положение конкретной точки или конкретного рычага или системы рычагов.
Как же всё-таки считать количество степеней свободы одного рычага или кинематической цепи. Запишем понятие о количестве степеней свободы следующим образом. Количество (число) степеней свободы объекта это сумма одновременных перемещений объекта, в определенной системе координат в независимых друг от друга направлениях.
Так как же на основе этого понятия определить суть организации движений? Во-первых, отметим что данное понятие непосредственно связано с движением объекта, а во-вторых, поможет биомеханика поскольку в ней есть понятия, с помощью которых удастся получить ответ.
Обратимся к нужным понятиям.
• Движение это изменение положения одного объекта относительно другого.
• Система координат – система отсчёта для определения положения и параметров движения рычага или системы рычагов.
• Независимая координата – это такая координата, изменение которой не влечет за собой изменение других координат.
• Независимое направление в координатных системах – это какое-то одно направление, при движении объекта по которому величины координат на других направлениях остаются неизменными.
• Степень свободы или двигательные возможности объекта – величина возможных перемещений объекта на одном или нескольких независимых направлениях.
Вооружившись знаниями определим что понятия о количестве степеней свободы и о степени свободы отличаются друг от друга. А во-вторых, двигательная задача решается за счёт перемещения рычага или системы рычагов в соответствии с определёнными для них природой количествами степеней свободы и двигательными возможностями на каждой из них. И отметим, что управляемое движение рычага заключается в перемещении рычага по намеченной траектории и запланированным способом. При этом действия на всех независимых направлениях активно помогают в управлении рычагами и проведении их по нужной траектории.
Из вышесказанного вытекает, что организация движений рычага заключается в решении двигательной задачи за счёт нужного перемещения рычага в соответствии с его двигательными возможностями. Это достигается созданием определённых двигательных или ударных конструкций из собственных рычагов. О таких конструкциях заранее известно, для чего они собираются, какие в них исполнительные рычаги. А также заранее известны схемы движения каждого из рычагов, их качественный и количественный вклады в общее дело. Появляется возможность планировать результат двигательного действия ещё до начала самого действия.
Из определения сути организации движений вытекает то, что нам уже известно: прежде чем начать движение, необходимо ясно представлять, «для чего», «что», «куда» и «как» должно двигаться. В этой книге как раз и будем устанавливать, для какой двигательной задачи какие рычаги подходят и что от них требовать. Более полно поможет прояснить эти вопросы техника теннисистов.
Если вновь вернуться к вопросу о значении биомеханики в организации двигательной активности, то можно отметить, что отсутствие необходимых знаний не позволяет однозначно отвечать на вопросы «что?», «куда?» и «как?». В связи с этим ответ на вопрос «для чего?», действительно, достигается интуитивно. Только трудиться до проявления нужной интуиции придётся много, очень много, а вот результат будет мало, очень мало предсказуем!
Глава 2. Знакомство с самим собой
В биомеханике изображение опорно-двигательного аппарата отличается от изображения анатомического. Анатомическое, с соответствующими названиями элементов, изображение скелета человека спереди и сзади показано на рис. 1. и 2.