Биокинематическая схема бега

Стартовые движения — это движения со стартового положения, обеспечивающего наращивание скорости и переход к последующему стартовому разгону. При старте ОЦМ тела имеет ускорение, обусловленное мышечными усилиями, направленными в противоположные стороны: вперед — ускоряют подвижные звенья, назад — прижимают опорные звенья к опоре.

Рациональная техника стартового разгона характеризуется: значительным наклоном туловища вперед в начале разгона и постепенным выпрямлением под конец; полным выпрямлением ноги в коленном суставе во время отталкивания; энергичным перемещением бедра маховой ноги вперед-вверх с дальнейшим движением назад; быстрыми и активными движениями согнутых рук с акцентированным движением назад; плавным переходом от стартового разгона к бегу по дистанции.

В начале отталкивания от стартовых колодок повышается биоэлектрическая активность в икроножной мышце, прямой и двуглавой мышцах бедра до 1,5—2 мВ. В данной части движения мышцы-антагонисты бедра выступают как функциональные синергисты — разгибая ногу в тазобедренном и коленном суставах, создают продвижение тела вперед. Активность прямой мышцы бедра сзади стоящей ноги у спринтеров очень низка — 0,5 мВ. С отрывом сзади стоящей ноги от опоры уменьшается биоэлектрическая активность двуглавой мышцы бедра и повышается в прямой и икроножной мышцах до 3 мВ. После отрыва впереди стоящей ноги от стартовой колодки (период полета) на фоне резко сниженной активности икроножной и прямой мышц увеличивается амплитуда биоэлектрической активности двуглавой мышцы бедра до 3 мВ. Продолжительность этой вспышки у спринтеров — 0,10— 0,14 с. Постановка ноги на опору вызывает в прямой мышце бедра максимальное увеличение амплитуды — до 3,5—4 мВ.

Известно, что движение выполняется эффективнее при максимальном использовании силы сокращения мышц. Сила же зависит от исходной длины мышц. Значит, чем острее суставной угол в начале движения, тем больше длина и сила мышцы, а также путь приложения ее силы.

При стартовом разгоне, особенно в его начале, углы во всех суставах опорной ноги при ее постановке на опору примерно равны или находятся в пределах 90—100°, а рабочий диапазон их увеличения достаточен, чтобы мышцы проявили свою максимальную силу. Поскольку увеличение угла в тазобедренном суставе равно 70° (в коленном и голеностопном суставах около 45°), то ведущими в стартовом разгоне являются мышцы тазобедренного сустава.

Стартовое движение происходит за счет преодолевающей работы мышц ног. На последующих шагах стартового разгона мышцы опорной ноги продолжают работать в режиме сокращения, но уже начинается использование их предварительного растяжения. Примерно с 5—7 шага по мере выпрямления корпуса и постановки стопы впереди проекции ОЦМ тела на опору начинает появляться фаза торможения с неизбежными потерями скорости и внешней энергии. Вертикальные колебания ОЦМ при беговом шаге равны 18—20 (см рис.3.1). Это приводит к появлению амортизации в коленном суставе и к дальнейшему увеличению ее в суставе стопы.

При стартовом разгоне наибольшую мгновенную мощность развивают мышцы-разгибатели тазобедренного сустава — большая ягодичная, двуглавая и др. Мышцы-разгибатели коленного сустава и сгибатели сустава стопы развивают меньшую мгновенную мощность, однако работают более продолжительное время. В начале опоры разгон спринтера происходит преимущественно за счет мышц тазобедренного сустава, а во второй половине — за счет коленного сустава и сустава стопы. Таким образом, старт и первые шаги стартового разгона обеспечиваются в основном преодолевающей работой мышц опорной ноги.

Характер и величина усилий, развиваемых в первые 10—15 мс после постановки ноги на грунт, зависят от особенностей взаимодействия стопы с опорой и подготавливаются оптимальным расположением отдельных звеньев тела бегуна, в частности ноги еще в полетном периоде. Не менее важным является и подошвенное сгибание стопы в финальной части задней опоры. Если в икроножной и камбаловидной мышцах электрическая активность исчезает еще до момента снятия ноги с опоры, то в длинном сгибателе большого пальца она сохраняется в течение всего опорного периода и продолжается некоторое время после завершения отталкивания. Фаза активного отталкивания характеризуется широкой амплитудой и большой скоростью углового перемещения опорной ноги относительно тазобедренного сустава. Внешним показателем эффективности движений в этой фазе является величина угла отталкивания. Отталкивание под более острым углом эффективно в том случае, если такое значение данного параметра обусловлено мощным усилием, обеспеченным рациональной структурой движений.

Угол в коленном суставе опорной ноги в конце отталкивания максимальный — 160—165°. Он не изменяет своей величины, чему содействует сокращение двуглавой мышцы бедра. Наряду со сгибателями позвоночника и мышцами брюшного пресса мышцы бедра напрягаются, чтобы противодействовать силам инерции туловища, направленным в фазе отталкивания вниз-назад.

Двуглавая мышца, содействуя запиранию тазобедренного сустава, создает тягу в проксимальном конце бедренной кости. Икроножная мышца выполняет функцию сгибания стопы, создает тягу в дистальном конце бедренной кости. В результате бедро и голень выполняют роль суставного рычага. При довольно большом угле в коленном суставе тяга перечисленных мышц без участия разгибателей колена достаточна, чтобы создать максимум продольной и еще значительные величины вертикальной составляющих сил реакции опоры.

Такое чередование работы мышц подчеркивает рациональность организации движений спринтера при отталкивании и их экономичность.

Эффективная структура технических действий спринтеров характеризуется приложением наиболее активных усилий опорной ноги в первой половине опорного периода сразу же после постановки ноги на дорожку, а эффективная работа маховой ноги характеризуется своевременным разгоном и торможением ее.

Вертикальная составляющая реакции опоры у детей 12—14 лет, плавно нарастая, достигает 270% их массы тела, у мастеров спорта и спринтеров высших разрядов — 300—360%. Показатель ритма бега (отношение длительности фаз полета к длительности опорной части шага) у мастеров спринта высокий — 1,35. У детей этот показатель, отображающий уровень концентрации полезных усилий, равняется лишь 0,80.

Завершение отталкивания у подготовленных бегунов характеризуется почти полным выпрямлением ноги в коленном суставе и острым (47°) углом отталкивания. Новички чаще всего заканчивают отталкивание под тупым углом (60—70°) и согнутой в коленном суставе ногой.

Маховая нога к моменту окончания отталкивания завершает торможение. При этом высота подъема бедра маховой ноги не всегда зависит от уровня технической подготовленности. При оптимальном подъеме бедра маховой ноги она составляет почти прямой угол со слегка наклоненным вперед туловищем. В конце отталкивания наблюдается поворот таза (на 45°), в сторону опорной ноги. В момент вертикали наибольшей величины достигает отведение таза в сторону маховой ноги (на 20°), в результате чего коленный сустав маховой ноги оказывается значительно ниже коленного сустава опорной ноги. Фаза отталкивания заканчивается к моменту отрыва толчковой ноги от опоры. Отталкивание достигается энергичным выпрямлением опорной ноги и активным маховым движением переносной ноги.

В периоде полета ноги совершают движения сзади — поднимание и разгон, и спереди — торможение и опускание на опору. Стопа впереди стоящей ноги выносится вперед одновременно со сгибанием бедра и голени. Стопа сзади расположенной ноги отстает от таза, полностью выпрямляясь в полете одновременно с отведением бедра назад. В результате происходит разведение стоп в полете до наибольшего расстояния между ними. Разгон бедра выносимой вперед ноги сменяется его торможением, а сгибание ноги в коленном суставе — разгибанием ее вперед. После наибольшего разведения стоп происходит растяжение мышц, которые начинают возвратные движения. Вследствие выноса сзади стоящей ноги вперед и ускоренного опускания стопы передней ноги вниз и назад, происходит сведение бедер.