Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ В БИОМЕХАНИКУ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ НАУКИ

Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ В БИОМЕХАНИКУ. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ НАУКИ

ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Основные понятия биомеханики 2. Исторические направления в развитии биомеханики 3. Современный этап развития биомеханики

БИОМЕХАНИКА – ЭТО… раздел биофизики, изучающий механическое движение живых систем наука, изучающая связи и отношения механических, морфологических, функциональных и психических процессов и явлений, обеспечивающих двигательную активность живых организмов (Н. Б. Кичайкина, И. М. Козлов, А. В. Самсонова, 2008) наука, изучающая свойства и функции опорнодвигательного аппарата и двигательные действия человека на основании понятий, принципов и законов классической механики (Г. И. Попов, А. В. Самсонова, 2013)

БИОМЕХАНИКА СПОРТА – ЭТО… раздел биомеханики, изучающий движения человека (спортсмена) при выполнении физических упражнений РАЗДЕЛЫ БИОМЕХАНИКИ СПОРТА: общий – раскрывает физико-математические закономерности движений; частный – изучает технику выполнения двигательных действий в различных видах спорта; дифференциальный – выявляет особенности выполнения двигательных действий в конкретном виде спорта в зависимости от пола, возраста, квалификации, уровня подготовленности и т. д.

ОБЩАЯ ЗАДАЧА БИОМЕХАНИКИ СПОРТА выявить эффективность приложения сил для достижения поставленной цели ЧАСТНЫЕ ЗАДАЧИ БИОМЕХАНИКИ СПОРТА изучать и разрабатывать новые варианты техники выполнения спортивных упражнений; выявлять ошибки в технических действиях и разрабатывать пути их устранения; изучать средства подготовки; разрабатывать тренажерные устройства; обосновывать средства контроля технической и физической подготовленности; изучать механические свойства материалов и разрабатывать новые формы инвентаря и экипировки; изучать механические свойства тканей, органов и жидких сред организма

ОСНОВНАЯ ТЕОРИЯ БИОМЕХАНИКИ Системно-структурный подход Д. Д. Донского для изучения техники двигательных действий (1960) целостное двигательное действие состоит из отдельных движений (структура), которые взаимодействуют между собой при целостном выполнении двигательного действия (система)

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Аристотель (384 -322 гг. до н. э. ) Первым ввел понятие «механика» , пытался путем рассуждений найти причины движений ( «Животное, которое движется, осуществляет свое изменение путем нажатия на то, что находится под ним» ), описал действие мышц, описал различные типы человеческих походок. Аристотель одному из своих трактатов о механических законах движений живых существ дал название «О движении животных» , но данный труд не сохранился Аристотель кисти Рафаэля

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Архимед (287 -212 гг. до н. э. ) Проведены исследования по статике и гидростатике, сформулированы закон рычага, закон Архимеда и учение о центрах тяжести. Им написаны работы «О рычагах» , «Книга опор» , «О равновесии плоскостей» Доминико Фетти «Архимед» , 1620

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Леонардо да Винчи (1451 -1519 гг. ) Использовал законы механики к исследованию движений живых существ. Он говорил что «…наука механика потому столь благородна и полезна более прочих наук, что, как оказывается, что живые тела, имеющие способность к движению, действуют по ее законам» и рассматривал человеческий организм как «образец природной механики» . Автопортрет Им проведены исследования по определению центра тяжести и баланса, описаны механические закономерности ходьбы и прыжка человека

РАБОТЫ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Исаак Ньютон сформулировал основные законы классической механики Галилео Галилей заложил основы классической механики, установил закон инерции (1638), свободного падения и движения тела по наклонной плоскости, исследовал движения маятника

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Джованни Альфонсо Борелли (1608 -1679 гг. ) Написана первая книга по механике движений живых существ «De Motu Animalium» ( «О движении животных» , Рим, 1679 г. ), в которой приводится анализ органов движения животных и дается классификация типов взаимодействия с опорой. Изучал статические положения тела человека и проведены первые эксперименты по определению общего центра тяжести тела человека. При изучении мышечного сокращения предполагал, что оно происходит от набухания клеток вследствие проникновения туда крови и духов

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Эдуард Фридрих (1806 -1871 гг. ) и Вильгельм Эдуард (1804 -1891 гг. ) Вебер Проведены исследования ходьбы человека с использованием доступных измерительных средств (горизонтальных линеек, катетометров, часов с терциями), которые обобщены в их работе «Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge» ( «Механика ходьбы человека» Геттинген, 1836 г. ) В биомеханике мышц до сих пор справедлив принцип Эдуарда Вебера «Сила мышц при прочих равных условиях пропорциональна их поперечному сечению»

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Жак Луи Дагер (1787 -1851) В 1839 г. разработал первый способ фотографии – пластина, покрытая слоем иодида серебра помещалась в камеру-обскуру и подвергалась экспозиции. Проявлял парами ртути, изображение фиксировал сильным раствором соли в горячей воде Жозеф Нисефор Ниепс (7. 03. 1765 -5. 07. 1833) один из создателей фотографии. Впервые (1827) нашел способ закрепления изображения, используя в качестве светочувствительного вещества асфальтовый лак (гелиография)

Первые фотоаппараты и фотография Камера Ниепса Камера Дагера

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Эдвард Майбридж (9. 04. 1830 - 8. 05. 1904) В 1877 г. для исследования движений лошади создал зоопраксископ В 1887 г. издал 11 томов книги «Движение животных: Электрофотографические исследования последовательных фаз движения животных» В 1901 г. издана книга «Фигура человека в движении»

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Этьен Жюль Марей (1830 -1904 гг. ) Разработал методы регистрации движений – хронофотография (1880), циклосъемка, пневматическая капсула ( «барабанчик Марея» ), силовая платформа, фоторужье (1882). Фиксировал варианты походного марша, полет птиц, движение пули

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Кристиан Вильгельм Брауне (1831 -1892) и Отто Фишер (1861 -1917) При фотографировании на человека в темном костюме прикрепляли стеклянные газонаполненные (гейслеровские) трубки, вспыхивающие 26 раз в секунду Отто Фишер На замороженных трупах определили относительные веса частей человеческого тела и положение их центров тяжести

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Ярослав Иванович Грдина (02. 1871 -06. 02. 1931) В серии работ (1910 -1916 гг. ) обобщил положения теоретической механики и определил преемственность принципов механики для изучения движений человека

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Константин Эдуардович Циолковский (05. 09. 1857 – 19. 09. 1935) Оригинальные работы по механике движений живых существ в различных гравитационных полях и движений человека в условиях космического полета

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Виталий Михайлович Абалаков (13. 01. 1906 -26. 05. 1986) Для изучения трудовых и спортивных движений разработал около 100 регистрирующих приборов

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Донской Дмитриевич (1910 -2004) Специалист в области биомеханики, опубликовал более 200 научных работ, в том числе монографию «Законы движений в спорте» (1968); учебники и учебные пособия «Биомеханика физических упражнений» (1958, 1963, 1971, 1975), «Биомеханика» (1979, соавтор), «Основы антропоцентрической биомеханики» (1993, соавтор)

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Коренберг Владимир Борисович (1924 -04. 09. 2012) Специалист в области спортивной биомеханики, спортивной метрологии, спортивной гимнастики. Опубликовал более 200 научных работ, в том числе монографии «Основы качественного биомеханического анализа» (1979, в 1980 г. , переиздана в Италии и в США), «Учебный словарьсправочник по спортивной метрологии» (1996), трехтомный словарь-справочник «Спортивная биомеханика» (1998 -2000) и др.

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Ратов Игорь Павлович (01. 07. 1929 -11. 07. 2000) Специалист в области биомеханики спорта, проблем обучения движениям и использования технических средств в практике подготовки спортсменов. Опубликовал более 450 научных работ, в том числе «Спортивные тренажеры» (1976), «Биомеханические технологии подготовки в спорте»

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Платон (428 или 427 до н. э. - 348 или 347 до н. э. ) Древнегреческий философ, ученик Сократа, учитель Аристотеля Считал, что «мозг есть сосредоточение мысли, и управляет телом, как возница лошадьми»

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Сеченов Иван Михайлович (1 (13) августа 1829 - 2 (15) ноября 1905) 1899 г. курс физиологии рабочих движений человека. В монографии «Очерк рабочих движений человека» (1901) рассмотрено строение рабочих элементов двигательного аппарата, устройство костных рычагов, механика мышечного сокращения, биомеханические свойства мышц, подвергнуты биомеханическому анализу некоторые физические упражнения

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Ухтомский Алексеевич (13 (25) июня 1875 - 31 августа 1942) В работе «Физиология двигательного аппарата» (1927) рассмотрены механические свойства мышц, энергетика мышечной деятельности, звенья опорно-двигательного аппарата как рычаги, дана классификация суставов по степеням свободы. Высказана мысль, что управление движениями есть устранение лишних степеней свободы

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Арчибальд Вивьен Хилл (26. 09. 1886 -3. 07. 1987) Английский физиолог, лауреат Нобелевской премии (1922) за труды в области термодинамики мышечной деятельности. Предложил уравнение, описывающее зависимость скорости сокращения мышц от внешней нагрузки

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Гастев Алексей Капитонович (1882 -1938 или 1941) Директор Центрального института труда, занимался вопросами профессионального движения и научной организацией трудовых движений ( «Трудовые установки» , 1924), изложена методика по обучению трудовым приемам, использован термин «биомеханика»

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Бернштейн Николай Александрович (24 октября (5 ноября) 1896 – 16 января 1966) Создана и экспериментально обоснована концепция физиологии активности в норме и патологии; созданы новые методы регистрации движений на основе циклографии. Изданы «Общая биомеханика» (1926), «Исследования по биодинамике ходьбы, бега и прыжка» (1940), «О построении движений» (1947)

ФУНКЦИОНАЛЬНО-АНАТОМИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Гиппократ (460 -370 гг. до н. э. ) Предпринял одну из первых попыток рассмотреть процесс движения человека с позиций механики ( «О суставах» , ок. 400 г. до. н. э. )

ФУНКЦИОНАЛЬНО-АНАТОМИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Клавдий Гален (131 -201 гг. н. э. ) Написал свыше 400 трактатов по медицине, в которых рассматривались строение и функции человеческого тела

ФУНКЦИОНАЛЬНО-АНАТОМИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Иваницкий Михаил Федорович (1895 - 1969) Основоположник школы динамической анатомии и спортивной морфологии. Автор более 100 научных работ, в том числе «О положении общего центра тяжести человеческого тела» (1928) учебник «Записки по динамической анатомии» , послуживший основой для книги «Движения человеческого тела» (1938), «Движения человеческого тела» (1938)

ФУНКЦИОНАЛЬНО-АНАТОМИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ Лесгафт Петр Францович (21. 9(3. 10). 1837 -28. 11(11. 12). 1909) педагог, основоположник научной системы физического образования и врачебно-педагогического контроля в физической культуре, один из создателей теоретической анатомии ( «Основы теоретической анатомии» , 1892). В 1896 основал курсы воспитательниц и руководительниц физического образования; а в 1919 на базе курсов открыт Государственный институт физического образования им. Лесгафта

СОВРЕМЕННЫЕ ЭТАП РАЗВИТИЯ НАУКИ БИОМЕХАНИКИ 1967 г. Цюрих (Швейцария) – первый международный семинар по биомеханике, в дальнейшем проводился через каждые два года; 1973 г. – Международное общество биомехаников (International Society of Biomechanics, ISB); 1980 г. – Международное общество спортивных биомехаников с 1973 г. – международный журнал по биомеханике, а с 1985 г. – международный журнал «Биомеханика спорта» с 1997 г. – «Российский журнал биомеханики»

СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ БИОМЕХАНИКИ Теоретическая – связана с математическим и физическим моделированием движений, изучение закономерностей управления движениями Инженерная – конструирование управляемых роботов, манипуляторов, экзоскелетонов Медицинская – исследует причины, механизмы, последствия и способы профилактики травм, изучает механические свойства тканей и жидкостей, создание протезов Космическая – изучает движения живых организмов в условиях переменных гравитационных полей, подготовку космонавтов к полету Эргономическая – изучает взаимодействия человека с окружающей средой, рационализация данных взаимодействий Биомеханика физических упражнений (массовые виды физической двигательной активности) Биомеханика адаптивной физической культуры связана с решением ряда проблем занятий физическими упражнениями инвалидов Театральная – жесты, мимика, движения актеров Хореографическая – движения танца

Бальсевич Вадим Константинович (29. 06. 1932 г. ) Специалист в области теории физической культуры, методики спортивной подготовки, биомеханики, один из организаторов российской спортивной науки Опубликовал более 200 научных трудов, в том числе «Онтокинезиология человека» (2000). Создал методику объективной регистрации параметров биомеханики движений, участвовал в подготовке спортсменов к Олимпийским играм 1988 г. в Сеуле Научный консультант научнотеоретического журнала «Теория и практика физической культуры»

Попов Григорий Иванович (1946 г. р. ) Специалист в области биомеханики, математики, физики. Опубликовал 302 научных и научно-методических публикаций, среди которых «Биофизика» , учебник «Биомеханика» . Основное направление деятельности достижение рекордного спортивного результата на основе компенсации действия негативных лимитирующих факторов Проректор по научной работе; заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин и информационных технологий Российской государственной академии физической культуры, спорта, молодежи и туризма

Самсонова Алла Владимировна (23 ноября 1955 года) Заведующий кафедрой биомеханики Национального государственного университета физической культуры, спорта и здоровья им. П. Ф. Лесгафта (Санкт-Петербург) Автор более 150 научных публикаций по биомеханике, физиологии движений и гипертрофии скелетных мышц

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!