3.時空特征
時空特征是指人體的位置和運動狀態(tài)是怎樣隨時間而變化的。
人體位置變化的快慢程度用速度來量度,速度是矢量,它反映了運動的快慢和運動的方向。運動狀態(tài)變化的快慢程度則是用加速度來量度。
運動軌跡表明動作的空間特征,加上速度和加速度以及它們的變化情況,就可以全面地反映出動作的空間特征和時間特征,從而展示動作的形式外貌。
等速直線運動在人體運動中是不存在的。整個人體和各個環(huán)節(jié),在運動中總是有線速度和角速度的變化。速度是位移與發(fā)生這段位移所用時間的比。線加速度和角加速度是人體或各個環(huán)節(jié)的運動狀態(tài)變化程度快慢的量度,它是速度和時間的比,即速度對時間的一階導數。
(三)動作中力的作用(動力學特征)
動作的形式是運動時諸力相互作用的結果,人體無論是處于靜止或運動時,都是處于很多力的作用之中。在力的作用下,人體和由人所帶動的運動器械的運動狀態(tài)要發(fā)生數值和方向的變化,為了揭示運動發(fā)生的原因和變化的情況,就必須研究運動的動力學特征。
動力學特征包括慣性特征、力的特征和能量特征。慣性特征是指物體保持自己原來狀態(tài)(速度)的本性,力的特征是指力和力矩、沖量和沖量矩,能量特征則是指功、能和功率。人體的運動,一方面是經常受力學規(guī)律的制約;另一方面是肌力在起主導作用,從而構成人體的復雜運動。
體育運動中的動作,是通過人體和環(huán)境的相互作用而實現的,因此,制約動作的諸力的相互作用和相互關系是十分復雜的。首先,我們把作用于人體的一切力,組成內外力系,即分為內力和外力。其次,根據力對動作的作用效果,又把力分為動力和制動力。
1.內力和外力
力學研究機械力作用的規(guī)律,并不考慮力的來源、力的發(fā)生。而生物力學不但要關心力的來源,而且要關心力對人體的作用效果。
作用于人體的一切力,組成內外力系。
就人體整體來說外力是人體與環(huán)境相互作用所產生的力,作用力和反作用力的著力點,一方施加于人體;另一方則施加于外部物質。
體育運動中經常作用于人體的外力有:重力、支撐反作用力、彈性力、摩擦力、介質阻力、慣性力和外界負荷力等,外力作用于總重心,可使身體發(fā)生位移運動。
內力是人體內部所產生的力,作用力和反作用力的著力點都在人體內部。由于內力不作用于總重心,因此只能引起身體環(huán)節(jié)的運動,不發(fā)生位移運動。內力主要指肌肉力,是人體運動的唯一可控的主動力,沒有人體內力,就不可能產生人體的任何主動運動。
人體運動是內外力共同作用的結果,外力表現為外部介質的作用,制約運動的多種特點;內力直接受大腦皮層控制,保證正確完成動作。外力總是通過內力對人體發(fā)生作用的,單純外力完成的運動,只能是機械運動,人體是不存在的。
2.動力和制動力
從力對運動的效果而言,作用方向與運動方向一致,產生正加速度的力稱為動力。作用方向與運動方向相反,產生負加速度的力,稱為制動力。
動力可以產生運動,也可以使運動產生加速度。在體育運動中(不含技巧),條件相同時,力是衡量運動效果的標志,但在運動的一瞬間,卻可能是慣性的作用。
在體育運動過程中,制動力是永遠存在的,幾乎所有的力,尤其是外力,在一定條件下都可能成為制動力,它使運動速度減小,然后使運動完全停止。只能設法克服、減小它,要完全取消則不可能。
運動一定要有動力,沒有動力就沒有人體的運動,運動中也一定有制動力,因為人體運動是處于一定的介質之中,并與環(huán)境和其他物質發(fā)生作用。
在運動中,動力和制動力構成矛盾的雙方,共處于一個統(tǒng)一體中。在周期性運動中,制動力往往是動力的前驅,是造成動力的條件,兩者的關系是互相依存的。以蛙泳為例,上肢的劃水動作產生使身體在水中前進的主要動力,但是劃水之后又必須向反方向運臂,為下一個劃水動作創(chuàng)造條件,向前運臂必然遇到水的阻力,這對身體前進是一個制動力。沒有向前方的運臂動作,就沒有下一個動作周期的劃水動作。
同一種力,在不同的條件下,動力與制動力是可以互相轉換的。如向下跳時重力是動力,而向上跳起時重力則是制動力。又如,速度滑冰中側蹬冰時的摩擦力是前進的動力,而自由滑行中的摩擦力則是制動力。分清動力和制動力及相互關系,特別是在分析動作時,具有極其重要的意義。如此,即可最大限度地利用動力,盡可能地克服和減小阻力,發(fā)揮和創(chuàng)造有利因素,克服不利因素,促進矛盾轉化。
概括起來,每個動作在空間和時間上都有自己的特征,諸力的相互作用特點又決定著動作形式的特點,從而構成了動作形式的千差萬別。每個完整的動作中的各個動作階段和細節(jié)都有固定的聯系,這是因為諸力的相互作用都有固定的規(guī)律,制約這些規(guī)律的主導力是肌肉力,這就是所謂的動作結構。