Движение есть форма существования материи.

Все в мире движется. В движении находятся звездные миры, наша Земля, человек, части его тела, молекулы его клеток, атомы, их эле­ментарные частицы; одной из форм движения материи является мыш­ление.

Всем известны глубокие и яркие слова Ф. Энгельса: «Движение, рассматриваемое в самом общем смысле слова, т. е. понимаемое как форма бытия материи, как внутренне присущий материи атрибут1, обнимает собою все происходящие во вселенной изменения и процессы. начиная от простого перемещения и кончая мышлением»2.

Следовательно, движениемв философском понимании называют всякое изменение вообще. Все существующее в мире — материя, ко­торая вечно движется, изменяется. Материя без движения немыслима, как немыслимо и движение без материи.

Формы движения материи

Соответственно многообразию мира существует и многообразие движения — различные формы движения материи.

Ф. Энгельс различал более простые формы движения материи — механическую, физическую и химическую, которые проявляются как в неживой, так и в живой природе, и более сложные, высшие, формы движения — биологическую (все живое) и социальную (общественные отношения, мышление). С развитием наук все более углубляется изу­чение ранее известных форм движения и выдвигаются на обсуждение новые (например, кибернетическая—как движение информации).

Каждая более сложная форма движения включает в себя и более простые. Простейшая форма—механическая —существует везде. Но чем форма движения выше, тем менее существенна механическая форма; движение качественно характеризуется соответственно более высокой формой.

Таким образом, каждая высшая форма обладает качественной спецификой и не «сводима» к низшим, в то же время она неразрывно свя­зана с ними.

Движения человека

Движения человека представляют собою механическое переме­щение живого организма.

Движения человека — одно из сложнейших явлений в мире.Онисложны не только потому, что в его двигательной деятельности очень непросты функции органов движения, но и потому, что в ней отражается его сознание как функция наиболее высокоорганизованной материи — мозга.

Роль движений в жизни человека исключительно велика. Посредст­вом движений он изменяет окружающую природу. В процессе этого изменения развивается и организм человека, и его сознание.

Даже простейшая форма движения материи —механическая— из-за чрезвычайной сложности строения тела человека и его функций очень непроста. К тому же добавляется сложность взаимодействия ме­ханической формы с более высокой — биологической. В биологической механике (биомеханике) как раз и изучаются закономерности как самих механической и биологической форм, так и их взаимодействия. Движение живых существ как биологическое явление может быть понято лишь на основе изучения неразрывной связи биологических и механических закономерностей.

ПРЕДМЕТ БИОМЕХАНИКИ

Предмет любой науки, в том числе и биомеханики, определяется спе­цифическим объектом познания — кругом явлений и процессов, зако­номерности которых изучает та или иная наука. В этом объектекаждая из них имеет свою область изучения.

2.1. Объект познания

Объект познания биомеханики — двигательные действия чело­века как системы взаимно связанных активных движений и положений его тела.

Биомеханика возникла и развивается как наука о движениях жи­вотных организмов, в частности человека.

У животных организмов движутся не только части тела — органы опоры и движения. Смещаются внутренние органы, жидкости в сосудах и полостях, воздух в дыхательной системе и т. п. Эти механические процессы в биомеханике еще почти не исследованы. Поэтому до сих пор объектом познания в ней принято считать только движения тела. В принципе же к биомеханике следует относить все проявления механического движения в животных организмах.

В норме человек производит не просто движения, а всегда действия (Н. А. Бернштейн); они ведут к известной цели, имеют определенный смысл. Поэтому человек выполняет их активно, целенаправленно, управляя ими, причем все движения тесно взаимосвязаны — объеди­нены в системы.

В действиях человека движения выполняются обычно не все время и не всегда во всех суставах. Части его тела иногда сохраняют свое относительное положение почти неизменным. В активном сохранении положения, как и в активных движениях, участвуют мышцы. Следо­вательно, человек совершает двигательные действия посредством ак­тивных движений и сохраняя при необходимости взаимное расположе­ние тех или иных звеньев тела. Системы активных дви­жений, а также сохранение положений тела при двигательных действиях и изучаются в на­стоящем курсе биомеханики.

Область изучения

Область изучения биомеханики — механические и биологические причины возникновения движений и особенности их выполнения.

Движения частей тела человека представляют собою перемещения в пространстве и времени, которые выполняются во многих суставах одновременно и последовательно. Движения в суставах по своей форме и характеру очень разнообразны, они зависят от действия множества приложенных сил. Все движения закономерно объединены в целостные организованные действия, которыми человек управляет при помощи мышц. Учитывая сложность движений человека, в биомеханике ис­следуют и механическую и биологическую их стороны, причем обяза­тельно в тесной взаимосвязи.

Поскольку человек выполняет всегда осмысленные действия,егоинтересует, как можно достичь цели, насколько хорошо и легко это получается в данных условиях. Чтобы результат был лучше и достичь его было легче, человек сознательно учитывает и использует условия, в которых надо действовать. Кроме того, он учится более совершенно выполнять движения. Биомеханика человека учитывает эти его спо­собности, чем существенно отличается от биомеханики животных, ни одно из которых не обладает ими. Таким образом, биомеханика чело­века изучает также, какой способ и какие условия выполнения дейст­вий лучше и как овладеть ими.

Биомеханика разделяется на: а) общую, исследующую общие .закономерности всех видов двигательных действий, и б) частные разделы, которые изучают закономерности движений, специфич­ных для физических упражнений (в том числе и спортивных), труда, реабилитации (в данном случае — восстановление утраченных или нарушенных функций) и др.

ЗАДАЧИ БИОМЕХАНИКИ

Задачи каждой области знания определяют собой ее содержание— ее теорию и метод. Различают общие задачи, охватывающие всю об­ласть знания, и частные — важные только для определенного круга изучаемых явлений.

Общая задача изучения движений

Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели.

Всякое изучение движений в конечном счете направлено на то, чтобы помочь лучше выполнять их. Прежде чем приступить к разра­ботке лучших способов действий, необходимо оценить уже существую­щие. Отсюда вытекает самая общая задача биомеханики, сводящаяся к оценке эффективности способов выполнения изучаемого движения. При таком подходе сопоставляют то, что есть в движениях, с тем, что требуется.

Биомеханика исследует, «каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести рабочее примене­ние»,— писал акад. А. А. Ухтомский. Рабочий эффект измеряется тем, как используется затраченная энергия. Для этого определяют, какие силы совершают полезную работу, каковы они по происхожде­нию, когда и где приложены. То же самое должно быть известно о си­лах, которые производят вредную работу, снижающую эффективность полезных сил. Такое изучение дает возможность сделать выводы о том, как повысить эффективность действия. Это лишь самая общая задача. По ходу ее решения возникают многие частные задачи, не только предусматривающие непосредственную оценку эффективности, но и вытекающие из общей задачи и ей подчиненные.

Частные задачи биомеханики

Частные задачи биомеханики состоят в изучении движений человека в двигательной деятельности и изучении приводимых им в движение физических объектов, а также в изучении резуль­татов решения двигательной задачи и условий, в которых оно осуществляется.

В биомеханических исследованиях может решаться большое коли­чество отдельных частных задач, которые возникают в связи с много­образными запросами практики. Эти задачи вызваны необходимостью создавать новые системы движений или улучшать существующие, для того, чтобы обучать наиболее совершенным.

Знание закономерностей явления дает возможность предвидеть его последствия. Предвидение при обучении движениям позволяет плани­ровать, а следовательно, и обоснованно выбирать путь достижения цели и осуществлять надежный контроль за продвижением по этому пути.

В двигательной деятельности человека решается много двигатель­ных задач. Для достижения поставленных целей используется много разных способов выполнения действий. При решении одной и той же задачи часто существует несколько вариантов действия, В связи с этим, изучая движения человека, устанавливают особенности выполнения различных способов действия. Выясняют внешнюю картину движений — их форму и характер; устанавливают механизм движений — приложенные силы, вызванные ими изменения движений человека и тех физических объектов, которые он приводит в движение. Все изучаемые стороны движений позволяют понять закономерности, лежащие в основе выполнения разных способов движений.

Разнообразие двигательных задач очень велико. Может потребо­ваться быстрое выполнение движений, или точность движений в соот­ветствии с заданным образцом, либо проявление большой силы, зна­чительной выносливости и многое другое. Результат выполнения задачи может быть определен с помощью соответствующих показателей. Чтобы оценить качество выполнения задачи, определяют, насколько соответствует фактическое выполнение движений требуемому резуль­тату. Для этого изучают не только способ выполнения действия, но и результат решения двигательной задачи. Сопоставление движе­ний с их результатами позволяет найти движения, наиболее рацио­нальные для решения поставленной задачи.

С изменением условий, в которых выполняются движения, могут измениться способ выполнения действия и результат решения двигательной задачи. Поэтому очень важно установить, каким образом изменение условийдвигательной деятельности влияетнаспособ выполнения движения и его результат. Условия деятельности разделяются на внешние и внутренние. К внешним относятся все фак­торы, связанные с внешним окружением1, в котором человек осуществ­ляет свою деятельность. К внутреннимусловиям деятельности отно­сятся как более общие — уровень подготовленности двигательного аппарата человека, степень работоспособности во время выполнения движений и т. п., так и более частные — все многообразие особенно­стей приспособления организма к выполнению определенного дейст­вия. Изучая движения человека, устанавливают их зависимость от условий выполнения действия, выявляют условия, способствующие лучшему решению задачи или ухудшающие результат действия. Вместе с тем определяют, какие способы выполнения движений лучше соответствуют имеющимся условиям действия.

Для решения каждой из названных частных задач в биомеханиче­ском исследовании выделяют ряд еще более узких вопросов, которые подлежат детальному изучению. Кроме того, бывает необходимо глубже изучать как особенности приспособления двигательного аппарата к более совершенному выполнению тех или иных сложных действий, так и тонкие детали способов выполнения движений.

СОДЕРЖАНИЕ БИОМЕХАНИКИ

Содержание науки составляет совокупность накопленных знаний, складывающихся в определенную систему—теорию науки, а также пути получения этих знаний — метод науки. И теория и метод выра­жаются в понятиях и законах науки, характерных для нее, раскры­вающих ее содержание.

 

Теория биомеханики

В теории биомеханики рассматриваются: строение и свойства, а также развитие тела человека как биомеханической системы; эффективность двигательных действий как систем движений; формирование и совершенствование движений в двигательных действиях.

В каждой области знания разрабатывается ее теория. Теория нау­ки — это логическое обобщение опыта, которое выражено в основных . идеях. Эти идеи, с одной стороны, вытекают из ранее изученных фак­тов, с другой — помогают лучше понять то, что еще не изучено. С те­чением времени, благодаря новым фактам и новым подходам при их использовании, в теорию вносят поправки, уточнения, нередко коренные изменения, опровергающие некоторые ранее сложившиеся представления,— теория развивается.

Теория биомеханики в настоящее время охватывает три большие проблемы. Рассмотрим их по порядку.

Особенности строения и свойства животных организмов оказывают существенное влияние на закономерности их движений. Исходя из этого, тело человека рассматривают как биомеханическую систему. С давних пор органы опоры и движения сравнивают с рычагами. Ранее указывали лишь на то, что, изучая движения таких рычагов, надо учитывать анатомо-физиологические особенности тела человека. Следующим этапом в понимании природы движений было признание специфики биомеханических систем, отличных в принципе от твердых тел или систем твердых тел. Эта специфика заставляет изучать такие свойства биомеханических систем, которых нет в искусственных кон­струкциях, машинах, создаваемых человеком. Поэтому в теории биоме­ханики возникла проблема изучения строения и свойств биомеханических систем, а также их разви­тия.

Для решения общей задачи биомеханики необходимо изучение специфических особенностей самих процессов движения живого орга­низма и условий, обеспечивающих эффективность приложения сил. Для движений животных характерно сочетание множества движений в суставах в единое целое — систему движений. С этим связано воз­никновение в теории биомеханики проблемыизучения эффектив­ности двигательных действий как систем дви­жений, их особенностей и развития.

Наконец, чрезвычайно важно изучение изменения движений в про­цессе овладения двигательными действиями как системами движений (двигательными актами, приемами выполнения действий). В связи с этим в теории биомеханики возникла проблема изучения законо­мерностей формирования и совершенствова­ния движений.

Метод биомеханики

Метод биомеханики — системный анализ и синтез движений на основе количественных характеристик, в частности кибернетиче­ское моделирование движений.

Метод науки — это способ исследования в данной науке, путь познания закономерностей. Метод определяется теорией, ее основными идеями и в то же время сам определяет способ получения знаний в дан­ной науке.

В теории биомеханики двигательные действия рассматриваются как сложные системы, состоящие из множества движений. Такой подход требует при их изучении применения системного анализа и синтеза. Биомеханика, как наука экспериментальная, эмпирическая, опирается на опытное изучение движений. При помощи приборов регистрируются количественные особенности движений (характеристики), например траектории, скорости, ускорения и др., позволяющие различать дви­жения, сравнивать их между собой. Рассматривая характеристики, мысленно расчленяют систему движений на составные части — уста­навливают ее состав. В этом проявляется системный анализ.

Система движений как целое не просто сумма ее составляющих частей. Части системы объединены многочисленными взаимосвязями, придающими ей новые, не содержащиеся в ее частях качества (систем­ные свойства). Необходимо мысленно представлять это объединение, устанавливать способ взаимосвязи частей в системе — ее структуру,В этом проявляется системный синтез.

Обе стороны — системные анализ и синтез — одинаково необхо­димы для познания системности в строении тела движущегося человека и в его движениях.

При изучении движений в процессе развития системного анализа и синтеза в последние годы все шире применяют метод кибернетического моделирования — построения управляемых моделей (электронных, математических, физических и др.) движений и моделей тела человека.

В ходе развития той или иной науки формируются научные понятия. При помощи условных слов (терминов) в них выражают содержание изучаемых явлений, их свойств и отношений. Научные понятия представляют собою определения, отвечающие на вопрос: «Что это такое?».Ответить на такой вопрос можно только изучив то, что определяют. Значит, научное понятие уже в известной мере есть итог изучения. К научным понятиям биомеханики относятся си­стема движений, кинематическая структура, встречные движения и др.

В процессе развития науки устанавливают научные зако­ны1, в которых выражаются объективные, существенные, устойчи­вые, постоянно повторяющиеся взаимосвязи изучаемых явлений, их свойства и отношения.