ОСНОВЫ БИОМЕХАНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

1. ЭЛЕМЕНТЫ БИОМЕХАНИКИ
Биомеханика - учение о двигательной деятельности живых существ. Спортивная биомеханика - раздел биомеханики, изучающий двигательную деятельность спортсменов и людей, занимающихся массовыми формами физической культуры.
Основные задачи биомеханики:
1) раскрыть закономерности двигательной деятельности;
2) найти пути ее совершенствования.
Современная биомеханика - методически хорошо оснащенная, быстро прогрессирующая отрасль знаний. Она пополняется новыми разделами. Уже сформировались:
- частная биомеханика, посвященная биомеханическим закономерностям отдельных видов движений (например, биомеханика борьбы, биомеханика плавания и т.п.);
- дифференциальная биомеханика, изучающая индивидуальные и групповые (возрастные, квалификационные и т.д.) особенности моторики.
Совсем недавно возникли и интенсивно развиваются: инженерная биомеханика, основные достижения которой связаны с созданием роботов; медицинская биомеханика, исследующая причины, последствия и способы профилактики травматизма, прочность опорно - двигательного аппарата, вопросы протезирования; эргонометрическая биомеханика, изучающая взаимодействие человека с окружающими предметами с целью их оптимизации.
Для биомеханики характерна педагогическая направленность. По существу она служит связующим звеном между достаточно сложными теоретическими дисциплинами, объясняющими закономерности двигательной деятельности, и спортивно прикладными дисциплинами. Опираясь на знание основ биомеханики, педагогу легче оптимизировать двигательную деятельность своих учеников. Но, чтобы решить эту задачу, необходимо уметь анализировать двигательную деятельность ("читать движения"). Процедура биомеханического анализа техники движений включается в себя: определение топографии работающих мышц, анализ кинематики, динамики и энергетики, а также выявление оптимальных двигательных режимов. Когда анализируется тактика двигательной деятельности, необходимо, кроме того, установить, из каких двигательных действий она состоит.
2. ОСНОВЫ БИОМЕХАНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
Овладение культурой движений и повышение технико-тактического мастерства невозможно без биомеханического контроля. Двигательную культуру определяют:
- объем техники и тактики (перечень технических приемов и тактических вариантов, которыми владеет человек); например, в объем техники теннисиста входит удар справа, удар слева, различные виды подач и т.д.);
- разносторонность техники и тактики (степень разнообразия технических приемов и тактических вариантов, используемых человеком); например, биатлонист должен владеть современной техникой и тактикой в гонке, при подходе к огневому рубежу и на огневом рубеже.

Примечание: различают общий и соревновательных объем, а также общую и соревновательную разносторонность техники и тактики, поскольку в стрессовой ситуации использует только ту часть своего технико-тактического арсенала, которая наиболее освоена.
- освоенность техники и тактики (их стабильность в стандартных условиях и устойчивость в усложненных условиях, при перерывах в тренировке и т.п.); например, сохранились кинокадры бега В.Веденина, где этот великолепный мастер до последних метров дистанции сохраняет филигранную технику лыжного хода, а сразу после финиша падает на руки своих товарищей из-за крайнего утомления;
рациональность техники и тактики (степень соответствия используемых технических приемов и тактических вариантов целям двигательной деятельности и условиям, в которых она протекает); Например, из традиционных способов передвижения на лыжах на равнинной лыжне при хорошем скольжении рационален одновременных одношажный или бесшажный ход, а при преодолении крутого подъема - ступающий. Другой пример: при стремлении к экономичности рациональна тактика постоянной скорости, а при стремлении к наивысшему результату (на спринтерских и средних дистанциях) - тактический вариант - "вовсю".
Таким образом, рациональность характеризует способ двигательной деятельности безотносительно к личности исполнителя. При определении рациональности того или иного двигательного режима ориентируются на средние физические возможности людей разного пола, возраста, квалификации и т.п.;
- эффективности техники и тактики (степень соответствия используемых технических приемов и тактических вариантов двигательной деятельности и индивидуальным возможностям человека). Эффективной называется оптимальная техника или тактика, т.е. наилучшая для данного конкретного человека - в отличие от рациональной, которая является наилучшей для "среднего" человека.
Для количественной оценки показателей рациональности и эффективности применяются различные показатели, в зависимости от основного критерия оптимальности:

Основной критерий	Показатели рациональности и эффективности двигательной деятельности	Изменения при совершенствовании техникотактического мастерства
Экономичность	Коэффициент механической эффективности	+
	Коэффициент использования механической энергии	+
	Энергетическая стоимость метра пути	-
	Энергетическая стоимость одного цикла движений	-
	Пульсовая стоимость метра пути	-
	Пульсовая стоимость одного цикла упражнений	-
Механическая производительность	Объем механической работы, выполненной за стандартный отрезок времени	+
	Среднедистанционная скорость	+
Точность	Процент попадания в цель
	Среднее отклонение пробоины от центра мишени (в стрельбе)	+

Условные обозначения: + увеличивается; - уменьшается
При контроле за эффективностью техники и тактики зарегистрированные величины перечисленных показателей сравниваются с литературными данными :
1. Всесоюзный физкультурный комплекс ГТО. - М.: ФиС, 1985.
2. Уткин В.Л. Биомеханические аспекты спортивной тактики. -М.: ФиС, 1984.
3. Уткин В.Л. ГТО: техника движений (с основами контроля и оптимизации). -М.% ФиС, 1986.
Для расчета показателей, характеризующих эффективность двигательной деятельности регистрируют или вычисляют следующие биомеханические характеристики.

Биомеханические характеристики

Кинематические	Энергетические	Динамические
Траектория	Работа	Масса
Перемещение (линейное и угловое)	Кинетическая энергия (поступательного и вращательного движения)	Импульс
продолжительность движения	Мощность	Импульс силы
Скорость (линейная и угловаяВ)		Момент инерцииВ
Ускорение (линейное и угловоеВ)		Момент силыВ
Темп
Ритм

В биомеханические характеристики, относящиеся только к вращательному движению.

Распространена практика косвенной оценки эффективности техники и тактики по биомеханическим характеристикам (без вычисления коэффициентов, характеризующих эффективность). Например, в академической гребле горизонтальное и вертикальное перемещение весла, а также "кривую работы" (зависимость приложенной к веслу силы от горизонтального перемещения весла) сравнивают с эталонными. За эталон принимают характеристики, зарегистрированные у лучших спортсменов (сравнительная эффективность) или оптимальные характеристики, выявленные путем математического моделирования (абсолютная эффективность). Например, для того, чтобы при сдаче норм ГТО показать наивысший для себя результат, скорость от старта до финиша должна изменяться так, как показано на рис.1. Эталонный график изменения скорости в процессе имитационного моделирования тактики бега, выполненного на ЭВМ.

Рис.1 оптимальная динамика скорости бега на 1000м, рассчитанная в процессе имитационного моделирования на ЭВМ; снижение скорости в конце первой минуты бега объясняется недостаточно высокой емкостью лактацидной энергетической системы

3. БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДВИГАТЕЛЬНЫХ КАЧЕСТВ
Результат двигательной деятельности (в том числе и спортивный результат) зависит от физической, технической, тактической , психологической и теоретической подготовленности человека. Физическая подготовленность определяется пятью основными физическими качествами: выносливостью, силовыми качествами, гибкостью и ловкостью.
Выносливость - способность противостоять утомлению. Выносливость зависит от энергетических ресурсов человека, полноты их использования и экономичности движений.
Энергетические ресурсы оцениваются мощность и емкостью окислительной, лактацидной и фосфогенной энергетический систем. Этот вопрос подробно рассмотрен в учебных курсах физиологии и биохимии. За два других фактора (экономичность и полноту исчерпания энергетического потенциала) ответственна биомеханика.
Количественными показателями экономичность движений служат (рис.2.): коэффициент механической эффективности (2/1), коэффициент использования механической энергии (3/2), коэффициент экономичности (3/1), а при циклических локомоциях еще и энергетическая стоимость метра пути, равная отношению скорости метаболических затрат к скорости передвижения, а также пульсовая стоимость метра пути, вычисляемая путем деления частоты сердечных сокращений на скорость передвижения. Смысл этих показателей становится яснее, если учесть, что метаболическая энергия (1) с потерями преобразуется в работу мышц (2), часть которой является полной механической работой (3) см. рис.4. Чем лучше техническая и тактическая подготовленность человека, тем экономичнее двигательная деятельность.
Для повышения экономичности необходимо:
1) исключить лишние движения и ненужные сокращения мышц, уменьшая тем самым непроизвольные энергозатраты (см. рис.2);
2) использовать явление рекуперации энергии, состоящее в том, что кинетическая энергия может переходить в потенциальную и затем снова преобразовываться в кинетическую; в частности, кинетическая энергия при ходьбе, беге и прыжках может частично переходить в потенциальную энергию мышц нижних конечностей, которые в этом случае действуют подобно пружине; примером эффективного использования рекуперации являются прыжки кенгуру, у которой коэффициент механической эффективности достигает 76%;
3) выбирать темп циклических движений, близким к частоте резонансных колебаний конечностей;
4) осуществлять рациональные двигательные переключения с тем, чтобы в каждый момент времени скорость передвижения, сила и скорость мышечных сокращений (длина и частота шагов и т.п.), способ передвижения и вообще биомеханическая структура движений были оптимальными для данных внешних условий и состояния человека.
Полнота использования энергетических ресурсов зависит:
- от топографии работающих мышц (чем больше мышц вовлечено в работу, тем полнее исчерпываются энергетические возможности человека и (по закону сохранения энергии) тем больший объем механической работы может быть выполнен);
- от динамики механической мощности (или скорости); например, марафонские или стайерские дистанции следует преодолевать с постоянной скоростью, а на средних и спринтерских дистанциях рационален
тактический вариант "вовсю", когда с начала и до конца дистанции поддерживается как можно более высокая скорость.

Рис.3. Зависимость между проявляемой силой и скоростью движения (кривой А.Хилла):
+V - преодолевающие движения;
-V - уступающие движения;
F0 - максимальная статическая сила (V=0);
Обратить внимание на то, что в уступающем режиме проявляемая сила больше, чем в преодолевающем; пунктир - зависимость механической мощности N = F V от скорости.
В биомеханике разработаны методы контроля и совершенствования силовых и скоростных качеств. Известно, что они тесно взаимосвязаны: чем выше скорость движения, тем меньше предельная величина проявляемой силы, и наоборот (рис.3).

Для количественной оценки скоростно-силовых качеств применяют градиент силы:


и коэффициент практичности:


(рис.4), где DFm наибольшая величина приращения проявляемой силы (например, силы взаимодействия с опорой), Dtm интервал времени, за который это приращение достигается, P - вес тела. Названные показатели характеризуют "взрывные" возможности человека, его способность за короткое время развить большую силу действия. В отличие от градиента силы коэффициент реактивности позволяет сравнивать скоростно - силовые качества людей, имеющих одинаковую массу тела.

Рис.4. Диаграмма прыжка вверх с места и количественные показатели скоростно-силовых качеств (по вертикали - сила взаимодействия с опорой.
Для количественной оценки скоростных качеств в биомеханике используют три группы показателей. В первой группе - величины латентного времени двигательной реакции, во второй - величины максимального темпа циклических движений (и максимальной скорости передвижения). В пределах каждой группы показатели тесно взаимосвязаны, поэтому при тестировании можно пользоваться одним из них. Показатели из разных групп между собой не коррелируют.
Гибкость определяется подвижностью в суставах и растяжимостью мышц и сухожилий. при контроле за гибкостью различают активную и пассивную гибкость. Активную гибкость человек демонстрирует сам, за счет мышечных усилий. Пассивная гибкость проявляется при приложении внешней силы. Понятно, то пассивная гибкость выше активной.
По современным представлениям, ловкость - это точность быстрых движений. Поэтому биомеханические методы контроля и повышения ловкости тесно связаны с методами контроля и совершенствования скоростно-силовых качеств и точности.

4. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
С возрастом меняются тотальные размеры тела (длина, масса, окружность грудной клетки и т.п.) и пропорции тела. Меняется уровень развития двигательных качеств. И, как следствие этих перемен, видоизменяется двигательная деятельность.
Совершенствование двигательной деятельности в онтогенезе человека протекает под влиянием естественного развития (созревания), а также специальных педагогических воздействий (научения). Созревание и научение могут выступить как синергисты, как антагонисты и могут быть независимы. Приведем примеры:
1) в младенческом возрасте ребенка бесполезно обучать двигательным навыкам; близнецовые исследования показали, что это ни на один день не ускоряет овладения простейшими движениями (в том числе хватание предметов, сидение, стояние и т.д.);2) обучение мешает созреванию, если обучающие мероприятия значительно опережают естественные возможности человека (например, силу не следует развивать до того, как опорно-двигательный аппарат вполне сформируется);
3) обучение и созревание являются синергистами, если обучающие мероприятия совпадают по времени с сенситивным периодом для данного двигательного качества.

Рис.5 Сенситивные периоды для различный двигательных качеств
Сенситивным называется наиболее благоприятный период для развития двигательного качества. В этот период происходит заметный естественный прирост данного качества. Сенситивные периоды для разных двигательных качеств приходятся на разный возраст. (рис.5).

Представленные на рис.5 графики верны для большинства людей. Но у многих двигательные возможности возникают быстрее, а у других - медленнее, чем обычно. Первых называют акселератами, вторых - ретардантами.
Двигательным возрастом индивидуума называется возраст среднего человека, соответствующий двигательным возможностям индивидуума. В соответствии с этим, акселераты это люди, у которых двигательный возраст опережает паспартный, в ретарданты - те, у кого двигательный возраст отстает от паспортного.
Отметим как положительое явление все чаще встречающуюся двигательную ретардантность людей среднего и пожилого возраста.Двигательному долголетию способствуют регулярные занятия оздоровительной физкультурой.
Важной для практики задачей является предсказание двигательных возможностей человека. Различают ювенильные и дефинитивные признаки. Ювенильные регистрируются, когда осуществляется прогнозирование (например, в возрасте 7 лет). Дефинитивным называется признак, величина которого предсказывается (например, если нас интересует, какими будут двигательные возможности этого ребенка через 10 лет - в 17-летнем возрасте). Коэффициент прогностической информативности равен коэффициенту корреляции между значениями одного и того же показателя в ювенильном и дефинитивном возрасте.
В зависимости от величины этого коэффициента различают хорошо и плохо прогнозируемые качества. Но во всех случаях прогностическая инфомативность растет до пубертатного периода, когда она заметно снижается, и по достижении полового созревания вновь увеличивается (рис.6).Индивидуальные особенности двигательной деятельности проявляются в двигательных предпочтениях.
Большинству людей в цивилизованном обществе свойственна праворукость. Однако встречаются и левши (лучше владеющие левой рукой и ногой), и амбидекстрики (одинаково владеющие обеими парами конечностей).Предпочитаемая человеком сторона тела или конечность называется доминантной.

Рис.6 Коэффициент корреляции между величинаями двигательный возможностей в дефинитивном и ювенильном возрасте в зависимости от ювенильного возраста (в данном случае дифинитивный возраст - 18 лет).

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСНОВ БИОМЕХАНИКИ В ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ФИЗИЧЕСКОМУ ВОСПИТАНИЮ
Овладение основами биомеханики дает фундамент, на котором возможно построение методики обучения движениям. Но современная биомеханика при решении задач физического воспитания берет на вооружение и основополагающие принципы дидактики (принципы системности обучения, постепенности, сознательности и др.).
На уроках физкультуры в школе преподаватель сталкивается с трудностями, связанными с многочисленностью обучаемых и неодинаковостью их физической и технической подготовленности. Преодолеть эти трудности можно, опираясь на глубокое знание основ биомеханики, перечисленные выше дидактические принципы, а также на идеи программированного обучения и педагогической кинезиологии. Практически это означает, во-первых, что весь объем знаний и умений "квантуется", т.е. разделяется на небольшие порции (кванты), передаваемые ученику в определенной последовательности. А во-вторых, четко формируются цели обучения: общая и частные, решаемые на каждом уроке, части урока и в отдельных двигательных заданиях. Этим путем достигается эффективность обучения, несмотря на разнородный состав класса, наличие в нем двигательно одаренных учеников, детей со средними способностями и отстающих.
Идеи и методы педагогической кинезиологии и программированного обучения смыкаются с представлением об оптимизации двигательной деятельности как основной цели обучения. При обучении детей разного возраста, имеющих склонность к занятиям различными видами спорта, неодинаковы критерии оптимальности двигательной деятельности.
К числу силовых критериев оптимальности относятся: экономичность, точность, скорость, механическая производительность, эстетичность движений, а также безопасность, комфортабельность и некоторые другие, не столь важные для школьной педагогики. На характеристики оптимального двигательного режима оказывают влияние внутренние (эндогенные) и внешние (экзогенные) факторы оптимизации. в числе эндогенный факторов: состояние здоровья, степень утомления, уровень физической подготовленности. На экзогенных наиболее важны психологические, экологические и эргонометрические факторы.
Выявление оптимальных режимов двигательной деятельности и их освоение осуществляется по-разному. Наряду с традиционными методами обучения, все шире используются биомеханические тренажеры. На начальном этапе обучения их применение особенно эффективно.
Перспективными представляются педагогические приемы, основанные на математическом моделировании техники двигательных действий и тактики двигательной деятельности и выявлении оптимальных двигательных режимов в процессе имитационного моделирования на ЭВМ с диалоговым режимом работы, эргометрия, оценка экономичности техники и эффективности спортивной деятельности, изучение кинематики и онтогенеза моторики, анализ данных динамоментрии и хронометрии и многие другие.
5.1. моделирование техники локомоций
Моделированием называется исследование каких-либо явлений, процессов, объектов путем построения и изучения из моделей.
Математическое моделирование - это описание какого-либо процесса языком математических формул. Но у большинства математических моделей есть серьезный недостаток, они не позволяют легко и наглядно имитировать явления, т.е. многократно воспроизводить их на модели. Имитация на математических моделях стала практически осуществима с появлением ЭВМ с диалоговым режимом работы.
Имитационным моделированием называется создание модели - аналога изучаемой системы и экспериментирование с этой моделью на ЭВМ с диалоговым режимом работы. Метод имитационного моделирования позволяет многократно воспроизводить моделируемый процесс и решать задачи оптимизации двигательной деятельности (например, находить наилучший тактический вариант).
Имитационное моделирования тактики циклических локомоций удалось осуществить лишь после того, как синтезирована адекватная математическая модель, описывающая процессы энергетического обеспечения мышечной работы и преобразования продуцируемой энергии в скорость передвижения.
В модели могут быть учтены следующие параметры:
1) энергообеспечение мышечной работы осуществляется тремя источниками энергии: фосфагенным, лактацидным и окислительным;
2) априори известны:
- индивидуальные характеристики: масса тела, максимальное потребление кислорода, емкость лактицидного и фосфагенного источника энергообеспечения, анаэробный порог, константа восстановления для потребления кислорода, оптимальная (наименее энергоемкая) скорость предвидения и оптимальный темп движений;
- групповые константы: зависимость общей и рабочей эффективности мышечной работы от развиваемой мощности, максимальная скорость расходования (мощность) анаэробных источников энергии, константа вырабатываемая для потребления кислорода и т.д.;
- характеристика спортивных сооружений: профиль и тип покрытия или коэффициент скольжения (в лыжных дистанциях) и др;
- 3) возможные тактические варианты различаются динамикой развиваемой мощности или скорости, длина и частота шагов и биомеханическая структура движений выбираемая человеком самостоятельно в соответствии с "принципом минимума энергозатрат", т.е. так, чтобы при любой скорости тратить минимум энергии на единицу выполняемой механической работы на метр пройденного пути;
4) механическая энергия движущегося человека, которая складывается из кинетической энергии его тела, приведенной к общему центру масс, потенциальной энергии и энергии движения конечностей.
БИОМЕХАНИКА ХОДЬБЫ И БЕГА
С этой лекции начинается изучение частной биомеханики, т.е. биомеханики отдельных видов спорта. Проводя биомеханический анализ какого-то движения или вида двигательной деятельности, изучают:
- топографию работающих мышц;
- кинематику, динамику и энергетику;
- оптимальные двигательные режимы.
Длина шага (l)

Рис.7 Изоспиды - кривые равных скоростей.
Ходьба и бег относятся к циклическим локомоциям, при которых скорость передвижения (V, м/мин) равна произведению темпа (n, 1/мин) на длину шага (l, м): V = l * n. Поэтому, одна и та же скорость может быть достигнута при разных сочетаниях длины и частоты шагов. (рис.7).
Ходьба отличается от бега тем, что не имеет периодов полета. В каждом шаге возникает период двойной опоры: переносная нога уже поставлена на опору, а толчковая еще не отделилась от нее. Цикл ходьбы состоит из трех фаз: задний шаг, передний шаг и переход опоры (двойная опора). Фаза переход опоры по длительности примерно в 5 раз меньше одиночной опоры.
Бег состоит из периодов полета и опоры. Период полета состоит из двух фаз: разведения и сведения стоп. С момента постановки стопы на опору начинается период опоры. Он состоит так же из двух фаз: подседания и отталкивания с выпрямлением опорной ноги.
При сохранении общего построения (деление на фазы и их взаимодействие) бег с разной скоростью имеет существенные различия в длине, частоте шагов, их ритме, кинематических и динамических характеристиках. Средняя скорость бега колеблется от 10 м/с (в беге на 100м) до 5 м/с (в марафоне). Длина шага меняется значительно: 100м - 2,20м, 5000м - 2,05м. Частота шагов меняется существеннее: 100м - 4,3 1/с, 5000 - 2,8 1/с. В достижении высокой частоты шагов большую роль играют безопорные фазы полета, активность сведения стоп в полете.

Рис. 9 Хронограммы ходьбы (вверху) и бега; читателю предоставляется возможность самостоятельно найти на эти хронограммы периоды переноса ноги, полета, опоры, двойной опоры.
Соотношение длительности периодов опоры и полета изменяется не в очень больших пределах: в спринте 0,46, а в беге на 5000м - 0,53. Время опоры почти в 2 раза меньше, чем время полета, причем это наиболее резко проявляется в спринте.

Рис.10 Энергозатраты (вверху) и энергетическая стоимость метра пути (внизу в зависимости от скорости ходьбы у тренированного молодого человека.



Рис. 11 Возрастные изменения величин оптимальных (наиболее экономичных) величин скорости ходьбы и бега; вертикальные линии показывают, в каких пределах лежат 95% всех значений


Все эти факты необходимо учитывать при физическом воспитании молодежи и при организации "групп здоровья" и других оздоровительных мероприятий.
Рис.12 Произвольно выбираемые (показано стрелками) людьми разного возраста режимы циклической мышечной работы умеренной относительной мощности; зона экономичных режимов; двойной стрелкой показана скорость, выбираемая больными ишимической болезнью сердца.

В зависимости от того, какая часть всей мышечной массы активна, физическую работы делят на локальную (менее 1/3), региональную (от 1/3 до 2/3) и глобальную (более 1/3). Ходьба и бег относятся к мышечной деятельности глобального характера. Топография мышц, работающих при ходьбе и беге, изучена методом электромиографии (рис.9). При технической подготовке из кинематики циклических локомоций важнейшее значение имеют хронограммы. Они дают наглядное графическое изображение ритма движений (рис.10). А при тактической подготовке необходимо регистрировать скорость передвижения, динамику скорости (или "раскладку"), длину и частоту шансов. При углубленном анализе кинематики ходьбы и бега регистрируют, кроме того, величины суставных углов, линейных и угловых скоростей и ускорений отдельных звеньев тела.
Важнейшей динамической характеристикой ходьбы и бега является сила взаимодействия с опорой. Регистрируя ее изменения во времени (при помощи динамографической платформы или вкладываемых в обувь тензостелек), получают диаграмму. Форма диаграммы зависит не только от вида локомоций, но и от техники движений и уровня скоростных и силовых качеств.
С точки зрения энергетики движений ходьба и бег имеют как общие черты, так и существенные различия. Сходны фракции механической работы и графики зависимости энергетических затрат от скорости. Но при беге энергозатраты в единицу времени выше, чем при ходьбе. Другое различие состоит в том, что при ходьбе кинетическая и потенциальная энергия тела изменяются противофазно, а при беге синфазно.
Благодаря нелинейному (квадратичному) характеру зависимости энергетических затрат от скорости ходьбы и бега, имеют место оптимальные скорости, при которых минимальны энергетические затраты на метр пути (рис.11). Величина оптимальной скорости прямо связана с физической работоспособностью человека. Она закономерно изменяется с возрастом (рис.11), а также при спортивных тренировках и оздоровительных занятиях физическими упражнениями.
При каждой скорости (не только при оптимальной) можно найти оптимальное сочетание длины и частоты шагов. Оно зависит не только от скорости, но и от длины ноги и мышечной силы.
В соответствии с принципом минимума энергозатрат любой практически здоровый взрослый человек самостоятельно находит наиболее экономичный режим ходьбы и бега. Но дети выбирают наиболее высокие скорости (рис.12) - это помогает им физически развиваться. У больных и пожилых людей произвольно выбираемая скорость ходьбы, наоборот, ниже наиболее экономичной. Доминирующим критерием оптимальности у них, по видимому, является не экономичность, а безопасность (т.е. профилактика обострения болезни)
Все эти факторы необходимо учитывать при организвции”групп здоровья” и других оздоровительных мероприятий.
БИОМЕХАНИКА ПЛАВАНИЯ.
Хроногораммы основных стилей плавания (вольного стиля и браса) представлены на рис.13.
Рассмотренные выше основные закономерности циклических локомоций верны и в плавании.
Отличительные особенности техники плавания обусловлены тем, что вода почти в 800 раз плотнее воздуха, а также горизонтальным положением тела спортсмена. На тело пловца действуют следующие силы:
- в вертикальной плоскости: сила тяжести, выталкивающая "архимедова" сила, подъемная "сила крыла";
- в горизонтальной плоскости: продвигающая сила, возникающая при движении пловца, сила лобового сопротивления, тормозящая сила вихреобразования, сила трения тела пловца о воду.
Совершенствование техники плавания должно приводить к увеличению механической работы, выполняемой за счет продвигающей силы, и к уменьшению тормозящих сил. Этим обусловлены требования к позе и движениям пловца. Рациональным является обтекаемое положение тела, при котором минимальна сила лобового сопротивления и сведены к минимуму "вихревые потоки", возникающие в местах отрыва струй от поверхности тела.
Техника плавания (а также передвижения на лыжах, коньках и велосипеде) зависит от длины дистанции. Различают тактику победы (она в значительной мере зависит от поведения соперников) и тактику рекорда (которая определяется основным критерием оптимальности). На длинных дистанциях и при стремлении к экономичности оптимальным является тактический вариант постоянной скорости (при передвижении по пересеченной трассе правильнее говорить не о постоянной скорости, а о постоянных энергозатратах). Если критерием оптимальности служит механическая производительность (среднедистанционная скорость), то на коротких и средних дистанциях следует выбирать тактический вариант "вовсю", отличающийся повышенной начальной скоростью и постепенным ее снижением от старта к финишу.





Наиболее быстрым видом плавания является кроль на груди. Цикл движений в кроле подразделяется на основные, рабочие и подготовительные движения. В рабочем движении рук принято выделять три фазы: за-хвата, подтягивания и отталкивания. В подготовительные движения входят: выход руки из воды, пронос (или вынос руки вперед), вход руки в воду. Рабочей фазой движения ног является движение стопы вниз (удар), а подготовительной - движение стопы вверх. Полный цикл движений состоит из непрерывно чередующихся гребков правой и левой руками и определенного количества ударов ногами. По количеству этих ударов различают двух- , четырех- и шестиударный варианты техники. В шестиударном кроле чаще специализируются пловцы высокого роста, имеющие длинные конечности, хорошую подвижность в суставах плечевого пояса, коленных и голеностопных. Двух и четырехударные варианты больше подходят пловцам среднего роста, обладающим хорошим равновесием тела в воде. Длительность рабочих движений рук в среднем 0,7 с, а подготовительных 0,5 с (при длительности цикла 1,2с).
В плавании брасом движения руками и ногами также делятся на основные и подготовительные. Рабочие фазы движения рук - захват и основная часть гребка. Их длительность в среднем 0,5 с. К подготовительным движениям относится фаза выведения рук вперед, ее длительность - 0,25 с. Рабочей фазой движение ног является отталкивание, которое длится в среднем 0,35 с. После этого следует непродолжительная пауза в движениях ног, а затем происходит подтягивание - подготовительная фаза движения ног, длительность которой - 0,55 с. (при длительности цикла 1,0 с) (рис.13).

БИОМЕХАНИКА ПЕРЕМЕСТИТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ
Переместительные действия делятся на ударные и броски (или метания).
При ударе приращение количества движения равно импульсу силы : Например, по неподвижному футбольному мячу массой 0,45кг наносится удар с силой 90Н при длительности взаимодействия ноги с мячом 0,05с. В результате мяч приобретает скорость:



В спорте критериями оптимальности удара служат сила и точность. Как правило, с увеличением силы точность снижается. Умение нанести сильный и вместе с тем точный удар является одним из важных признаков мастерства в спортивных играх, боксе и некоторых других видах спорта.
Обычно ударное действие включает в себя пять фаз: замах, движение в сторону удара (мяча, соперника), соударение, движение по инерции после соударения и сходное состояние.
При выполнении бросков чаще всего стремятся послать снаряд как можно дальше. Для этого (так же, как и при ударе) необходимо максимизировать его количество движения (m * V). Но, поскольку масса снаряда не меняется, задача сводится к максимизации скорости метаемого снаряда в момент отрыва от руки метателя. С этой целью в процессе метания (как и в процессе удара) части тела вовлекаются постепенно. Вначале разгоняются проксимальные сегменты тела, затем дистальные звенья. В результате, при правильной технике броска (или удара) скорость снаряда (или бьющего звена)
а) непрерывно нарастает.
Еще одним признаком оптимальной техники метания в легкой атлетике является угол вылета снаряда. Наибольшая дальность действия достигается, когда угол вылета близок к 45°.Техника бросков в значительной мере определяется спецификой вида спорта. Так броски в борьбе или хоккее отличаются от легкоатлетических метаний, хотя основные закономерности справедливы и здесь
БИОМЕХАНИКА ТЕХНИКО - ЭСТЕТИЧЕСКИХ ВИДОВ СПОРТА
В гимнастике, фигурном катании и других технико - эстетических видах спорта мастерство оценивается судьями, наблюдающими за соревновательной деятельностью спортсменов. В основе принятой системы оценивания лежат представления об эстетическом идеале, изменяющимся со временем. Эволюцию эстетического идеала можно проследить по произведениям искусства.
В настоящее время завершается возвращение к эстетическим идеалам античности. Говоря словами Корбювье, "прекрасно-функциональное". И поэтому во внешнем облике и движениях человека ценится все, что свидетельствует о физическом и психическом здоровье и ему способствует.
Рассматривая биомеханические аспекты эстетики движений, удобно воспользоваться принятым в биомеханике разделением движений на пять групп: равновесия, движения на месте, движения вокруг осей, перемести-тельные действия и локомоции. Эстетичность каждого из этих движений определяется многими факторами. В том числе специфические (неожиданность, оригинальность, соответствие "школе" и т.п.) и общебиологические (экономичность, точность). Например, как красивое воспринимается такое исполнение равновесия, при котором не совершается лишних движений, а поза выбрана так, чтобы минимизировать активность мышц - антагонистов и, следовательно, затраты энергии на поддержание позы.
Эстетичность движений имеет большое значение не только для спорта, но и для бытовой и производственной двигательной деятельности. Правильная осанка и выбор оптимальных режимов в повседневной жизни помогают сохранить и укрепить здоровье. Все это является необходимым компонентом культуры движений.
5.3. экономичность техники локомоций
В циклических видах спорта , связанных с проявлением выносливости, остро стоит проблема экономизации спортивной техники. На соревнованиях любого ранга обычно побеждают те спортсмены, которым удается сохранить больше сил к финишу или, говоря другими словами, затратить меньше энергии на совершение одного и того же двигательного задания. Например, бегунам необходимо преодолеть дистанцию 10 тыс.м. Одни спортсмены прибегают к финишу "едва передвигая ноги", а другие на-ходят силы для финишного рывка. По-видимому, одной из причин такого положения (при прочих равных условиях) является более экономичная техника бега.
Для того чтобы иметь возможность оценивать экономичность выполняемой разными спортсменами работы, был предложен показатель, аналогичный коэффициенту полезного действия, та называемый коэффициент механической эффективности (КЭМ), равный отношению выполненной механической работы (А) к общим энергозатратам


Энергозатраты определяются обычно с помощью непрямой калориметрии. причем этот метод дает достаточно точные результаты при определении энергозатрат при относительно низкой интенсивности мышечной деятельности, когда поставка энергии, необходимой организму, обеспечивается исключительно аэробными механизмами энергообразования (Более подробно этот курс затрагивается в курсе биохимии).
Здесь отметим лишь, что большинство исследователей определяли не сами энергозатраты, а их мощность, то есть величину энергозатрат в единицу времени. Удавалось даже получить уравнение регрессии для расчета этого показателя в различных видах спорта. Примером такого уравнения может служить уравнение регрессии для расчета валовой метаболической мощности полученное в 1976г.:

где Vm - скорость передвижения (м/мин).
Это уравнение можно с успехом использовать для расчета, если преобразовать формулу последнего, разделив числитель и знаменатель выражения (1) на величину интервала времени, в течение которого выполнялась работа:


где Р - мощность выполненной работы.
Рассчитаем для вертикальной работы; для бега на семинаре "Определение внешней механической работы".



где - интервал времени от момента минимального значения потенциальной энергии ОЦМ до момента окончания опорного периода.

Факторы, влияющие на экономичность техники локомоций

Физиологические и биохимические	Биомеханические
Снижение энергозатрат в каждом цикле движения	Рекуперация энергии
- устранение ненужных движений (см. примеры вопрос 2, уменьшение боковых колебаний ОЦМ) - улучшение управления работой мышц (установлено, что время активности мышц у квалифицированных спортсменов несколько меньше по сравнению с их менее опытными коллегами, что приводит к уменьшению общих энерго-затрат); - уменьшение внешнего сопротивления (с помощью выбора оптимальных поз при выполнении движения, снижения силы трения за счет смазки лыж); - уменьшение внутрицикловых колебаний скорости(согласно определению горизонтальной работы, она будет тем меньше, чем меньше отличаются значения минимальной и максимальной скорости в цикле движения); - выбор оптимального соотношения длины и частоты шагов; - выбор оптимального соотношения между силой действия и скоростью рабочих движений. Это особенно характерно для таких видов спорта как гребля, велосипед.	- переход между кинематической и потенциальной формами энергии (в ходьбе сохраняется до 65% об-щей энергии, в беге - 8%); - переход кинетической энергии движения в потенциальную энергию упругой деформации мышц (при прыжках на месте в и мед-ленном беге со скоростью 3,9 м/с в икроножных мышцах рекуперируется порядка 45-60 Дж, при приседаниях 400 Дж).

5.4 Эргометрия
Основы эргометрии. Предметом эргометрии являются количественные методы измерения физической работоспособности человека. Эргометрия изучает, в частности, соотношения между показателями работоспособности.
Эргометрические задания. Когда человек выполняет какое-либо достаточно длительное двигательное задание, например, бег или плавание на заданную дистанцию, подъем и удержание какого-либо груза, мы всегда имеем дело с тремя основными переменными:
1. Интенсивность выполняемого двигательного задания. Этими словами обозначается одна из трех механических величин:
a) скорость спортсмена, например, в беге; единицы измерения - м/с
b) мощность, например, при педалировании на велоэргометре; единицы измерения - ватты (Вт)
c) сила, например, при статическом удержании груза; единицы измерения - Ньютоны (Н).
2. Объем выполняемого двигательного задания. Этим обозначается одна из следующих трех механических величин:
a) пройденное расстояние, например в беге; единицы измерения - метры (м);
b) выполняемая работа (в физическом смысле, например, при вращении педалей велоэргометра); единицы измерения - джоули (Дж);
c) импульс силы (при статическом усилии); единицы измерения - Ньютон * секунды (Н*с).
3. Время выполнения (единицы измерения - секунды (с)).
Показатели интенсивности, объема и времени выполнения двигательного задания называются эргометрическими показателями. Если вели-чина времени, объема и интенсивности двигательного задания соответствуют друг другу, то при разных вариантах задания получаются совпадающие результаты. Это так называемое правило обратимости двигательных (эргометрических) заданий.
Эргометрические зависимости. Результаты в разных эргометрических заданиях (например, достижениях на разных дистанциях) связаны между собой. Существуют три эргометрические зависимости:
1) "объем задания - время" (в видах спорта циклического характера дистанция - время);
2) "интенсивность задания - время" (в частном случае "скорость - время");
3) "интенсивность задания - объем задания" ("скорость - дистанция").
Наиболее интересны две первые из них, которые в циклических видах спорта в широком диапазоне дистанций имеют прямолинейную зависимость (между длиной дистанции и рекордным временем), а связь "скорость - время" выражается криволинейными зависимостями.
Зависимость "дистанция - время" может быть описана уравнением вида
D = a + bt (1)

где D - длина дистанции (м), t - время ее прохождения (с), a,b - константы (рис.1).
На графике а равно величине отрезка, отсекаемого по оси ординат прямой, b - тангенсу угла наклона "линии рекордов" кандидат оси абсцисс. Константа b имеет размерность скорости (м/с) и характеризует так называемую критическую скорость.
При содержательной интерпретации математических зависимостей, описывающих кривые рекордов, обычно опираются на анализ путей по-ставки энергии, необходимой для передвижения по дистанции. Общая величина поставленной энергии будет равна:

E = a` + b`t (2)

где E - суммарная величина поставленной энергии,
t - предельная продолжительность эргометрического задания,
a` - анаэробная продукция (Дж),
b` - скорость поставки энергии из аэробных источников (Вт или кал/мин).
При этом в состав анаэробной продукции условно включается энергия, обеспечиваемая с участием кислорода, резервированного в организме.
Видно, что уравнение (1) совпадает с уравнением (2). На этом основании считают, что коэффициент a в уравнении (1) отражает объем эргометрического задания, которое может быть выполнено за счет источников энергии, на выполняемых в процессе упражнения (в циклических локомоциях это так называемая дистанция анаэробных резервов); коэффициент характеризует интенсивность задания, при которой анаэробная энергопродукция максимальна. В циклических локомоциях с участием большого числа мышечных групп коэффициент соответствует так называемой критической скорости, т.е. скорости, при которой имеет место максимальное потребление кислорода. Критическая скорость меньше действительной - абсолютной. Последняя есть отношение пройденной дистанции ко времени ее прохождения (рис.2).



Зависимость скорость - время в первом приближении может быть получена в результате преобразования уравнения (1). Поскольку средняя скорость на определенной дистанции равна частному от деления длины дистанции (D) на время (t), можно на основе уравнения (1) записать:

v = D / t = a / t +b

График этого уравнения представлен на рис.3. Если данный график представить в логарифмическом масштабе, то эта зависимость распадется на четыре прямолинейных участка, каждый из которых соответствует группе дистанций, которые в свою очередь, относятся к четырем зонам относительной мощности: максимальной, субмаксимальной, большой и умеренной.
Измерение выносливости на основе эргометрических зависимостей.
Измеряемые в эргометрических заданиях показатели выносливости бывают: относительными (латентными) и абсолютными (или явными).
В показателях первой группы учитывается влияние на результат не только выносливости, но и других факторов: уровня силы, скорости, владения техникой. Показатели второй группы измеряют выносливость, так сказать "в чистом виде".
Наиболее общим из относительных показателей является критическая скорость (коэффициент b в уравнении (1)). Его достоинство - ясный физиологический смысл.
Можно придумать довольно много других латентных показателей, но следует подчеркнуть, что все они не будут нести какой-то новой информации, помимо той, что уже содержится в эргометрических зависимостях.
5.5. онтогенез моторики
Онтогнезом моторики называется изменение движений и двигательных возможностей человека на протяжении всей его жизни. Известно, что развитие моторики определяют два фактора - созревание и научение. Под научением понимают освоение новых форм движений или совершенствование в них под влиянием специальной практики, обучения или тренировки.
Созревание - наследственно обусловленные изменения анатомического строения и физиологических функций человека. Взаимодействие созревания и научения определяют онтогенез моторики.
Двигательный возраст характеризует средние показатели развития моторики у людей одного возраста.
Двигательный возраст можно определить следующим образом: из-меряют результаты в каких-либо двигательных заданиях большой группы детей одного возраста и рассчитывают средние достижения, которые они показывают. Зная результаты отдельного ребенка, можно установить, какому возрасту в среднем соответствует данный результат. Детей, у которых двигательный возраст опережает календарный, называют двигательными акселератами. Детей, у которых двигательное развитие отстает, называют двигательными ретардантами.
Например, двигательный возраст был определен в прыжках в длину с места, причем результатам 170 180 190 200 см соответствовал двигательный возраст:
12-5 13-4 14-2 14-10
Из указанного соотношения видно, что результат 180см показывают дети в среднем в 13 лет 4 месяца и наоборот, дети в 13 лет 4 месяца в среднем показывают результат в прыжках в длину с места 180 см. Дети этого возраста, показавшие больший результат, например, 190см, называются двигательными акселератами (в этом упражнении), а показавшие результат ниже 180см - двигательными ретардантами.
Акселераты в одних двигательных заданиях могут быть ретардантами в других. полные ретарданты и акселераты встречаются редко.
Замедленное развитие моторики ребенка, вызванное неблагоприятными условиями (болезнью, травмой, плохим питанием), выравнивается за счет более ускоренных темпов развития организма и возвращается в свой канал развития. Такое свойство живых организмов носит название канализирования или гомеореза (в отличие от гомеостаза).
Прогноз развития моторики. Задача прогноза двигательной одаренности является наиболее важной в проблеме отбора. Сюда входят такие вопросы, как:
1) начальных отбор спортивной специализации - спортивная ориентация;
2) отбор в ДСШ;
3) комплектование команды, формирование спортивного коллектива;
4) спортивная селекция - выбор спортсменов в сборные команды страны для участия в соревнованиях высокого ранга.
Ответы на поставленные вопросы возможны при оправданном прогнозе развития моторики. Прогноз спортивных способностей может быть сделан на основе изучения либо стабильности показателей моторики, либо наследственных влияний.
Основой прогноза индивидуального развития человека является изучение стабильных показателей. Предположим, были измерены скорость бега, сила и выносливость у группы восьмилетних детей. Что будет с ними через 10 лет и сохранят ли сильные и выносливые свои преимущества перед сверстниками? То есть на сколько стабильны характеристики организма и личности в процессе развития ребенка и юноши?
Значение признака в детские годы называют ювенильными, в конце наблюдаемого периода (у взрослых детей) - дефинитивными. Для оценки стабильности рассчитывают коэффициенты корреляции между ювенильными и дефинитивными показателями - коэффициенты стабильности.
Интересные данные получены в результате шестилетних наблюдений за группой юных пловцов в процессе многолетней тренировки - с 11 лет (III спортивный разряд) до 16 лет, когда большинство из них стали кандидатами в мастера спорта СССР по плаванию.
Наиболее высокая стабильность тенденций индивидуального развития обнаружена у показателей длины и веса тела, подвижность в суставах, аэробной выносливости (мощность и емкость аэробных процессов), о чем свидетельствуют спортивные результаты в плавании на средние дистанции.. Несколько меньшей стабильностью , которая, однако, увеличивается с возрастом, обладают следующие показатели: силовые характеристики, длина скольжения (обтекаемость, плавучесть, равновесие в воде), суммарное время проплывания теста 4х50м с максимальной скорость и убывающими интервалами отдыха (как показатель долгих возможностей), результат в плавании на 50м как показатель, характеризующий анаэробную гликолитическую мощность, результаты в плавании на 100 и 200м.
При спортивной селекции, например, при отборе в сборные команды страны приходится решать вопрос о сравнении достижений и потенциальных возможностей спортсменов разного возраста. Например, если два спортсмена впервые в жизни толкнули ядро на 19м, но одному из них 20 лет, а второму 30 лет, то резонно думать, что первый из них гораздо более перспективен. Можно составить таблицы достижений равной значимости для спортсменов разного возраста и на их основе осуществить спортивную селекцию. Для этого надо:
1) определить возрастные пределы, в которых демонстрируются наивысшие достижения в данном виде спорта;
2)прогнозировать уровень результатов финалистов ближайших олимпийских игр;
3) не основе данных спортивной статистики определить средние темпы роста достижений у спортсменов, ставших ведущими в своем виде спорта (с учетом возраста).
Такая работа была проделана в легкой атлетике и плавании польскими исследователями (1969, 1970 гг.). Она послужила основой для раз-работки селекционных критериев к Олимпиаде 1972 г. Например, в 1968г. 18-летний юноша, показавший результат в плавании 100м вольным стилем 57.0, рассматривался как потенциальный столь же ценный кандидат в сборную команду 1972г, что и 14-летний подросток с результатом около 1.03.0. На основе подобных статистических данных были составлены таблицы нормативов для селекции кандидатов в сборные команды.
Вопрос наследственности спортивных (в частности, двигательных) способностей тесно связан с перспективами прогноза индивидуальных достижений в спорте. Наследственные влияния, в частности, морфологических признаков таких, как рост, конституция и т.п., проявляются как воздействие генетических факторов (корреляция между ростом родителей и детей обычно находится на уровне 0,5). Наследуемы ли в какой-то степени собственно двигательные способности? В данном направлении существуют четыре варианта исследований:
1) изучение родословных (показано, что в среднем у 50% детей выдающихся спортсменов можно ожидать наличие выраженных спортивных способностей не обязательно в том виде спорта, в котором достигли успеха их родители);
2) исследование статистических связей между двигательными возможностями детей и родителей (коэффициенты корреляции между движениями отцов и детей, продемонстрированных ими в одном и том же возрасте в беге на 100 ярдов - 0,49, в прыжках в длину с места - 0,8);
3) изучение зависимости между двигательными способностями с од-ной стороны, и каким-либо показателем (так называемым маркером), заведомо передающимся по наследству (например, группой крови), с другой стороны;
4) исследование близнецов.
Рассмотрим последний метод более подробно, поскольку он обладает богатыми возможностями для изучения наследственных признаков в широком диапазоне проявления спортивных способностей и наследуемости близнецов. Как известно, монозиготные (однояйцевые) близнецы (МБ) наследственно тождественны, дизиготные (двуяйцевые) (ДБ) - различны. Совпадение (конкордантность) или несовпадение (дискордантность) тех или иных признаков у них служит надежной основой для определения наследуемости обусловленных свойств. Есть несколько направлений в исследовании близнецового метода:
а) Определение конкордантности в отношении занятий спортом. оказалось, что у МБ было лишь 6% случаев, когда один из близнецов занимался спортом, а второй - нет. У ДБ дискордантность достигала 85%. Что касается видов спорта (л/а, футбол и др.), то конкордантность была у МБ в 83% случаев, у ДБ лишь в 31%. Одну и ту же специализацию в рамках данного вида спорта (например, бег 400м в легкой атлетике или амплуа вратаря в футболе) избрали 87% среди МБ и 66% среди ДБ. Наконец, примерно равных спортивных достижений добились 70% МБ и 22% ДБ.
б) Конкордантностью двигательных возможностях и физиологических показателях - расчет коэффициентов наследуемости.
Индекс наследуемости характеризует долю генетической вариации в общей вариации изучаемого признака. Так, например, у детей 7-13 лет максимальные величины потребления кислорода на 93,4% обусловлены гинетически, максимальная чистота сердечных сокращений на 85,0%.
Для спортивной ориентации были выявлены следующие признаки, находящиеся под значительным контролем наследственных факторов (Л.П.Сергиенко, 1977). Эти признаки приводятся в порядке убывания генетических факторов.
1. Антропометрические показатели.
а) длина тела; б) длина нижних конечностей; в) длина верхней части тела; г) окружность верхних и нижних конечностей и груди; д) вес; е) длина верхних конечностей.
2. Гибкость в суставах (плечевых, тазобедренных).
3. Латентное время двигательной реакции (для ответного движения рукой, ногой).
4. Аэробная производительность.
5. Скоростно - силовые тесты:
а) прыжок в длину с мета; б) бег 30м; в) прыжок в длину с разбега.
6. Относительная мышечная сила.
7. Максимальная чистота сердечных сокращений.
8. Быстрота одиночного движения.
Эффективность отбора. прогнозирование потенциальный спортивных достижений основано как на изучении стабильности, так и выявлении роли генетических факторов. Оценка эффективности отбора возможна при наличии теста или группы тестов, показывающий высокую корреляцию между ювенильными значениями теста и критерием, в качестве которого надо брать дефинитивные показатели спортивного результата (рис.14).
Рассмотрим рис.1 на котором изображена схема классификации в процессе отбора: линия АБ показывает, что на основании критерия в данном тесте (область значений, лежащих правее) можно оценить наиболее способных в будущем спортсменов; линия ВГ и область, лежащая выше, не позволяет выбрать спортсменов, показавших наилучшие достижения в контрольном тесте. При этом все кандидаты, проходящие процедуру отбора, классифицируются на четыре группы:
1 - способные, которых отобрали для дальнейших занятий,
2 - неспособные и отчисленные,
3 - способные, которых по ошибке отчислили,
4 - неспособные, которых по ошибке отобрали в число способных.
Эффективность отбора будет, очевидно, тем выше, чем больше испытуемых попадет в группы 1 (правильно зачисленные) и 2 (правильно отсеянные) и чем меньше - в группы 3 (неправильно отсеянные) и 4 (не-правильно зачисленные).
Здесь встает несколько вопросов:
1. Чему равна эффективность отбора?
2. Каков должен быть классификационный норматив (т.е. на каком уровне должна пройти линия ВГ, чтобы отбор был уравновешенным)?



Рис.14. Схема классификации в процессе отбора

3. Сколько кандидатов надо просмотреть, чтобы добиться желаемой эффективности?
Введем понятия коэффициента эффективности и коэффициента выбора. Коэффициент эффективности равен доле правильно отобранных (принятых, зачисленных) кандидатов среди общего числа отобранных. Этот коэффициент имеет две разновидности:
а) коэффициент эффективности без использования тестов отбора:



где N - общее число кандидатов, цифрами 1,2,3,4 обозначена численность людей, попавших в каждую из отмеченных классификационных групп;
б) коэффициент эффективности при использовании тестов отбора 1

Коэффициент выбора - для отобранных среди общего числа кандидатов:


Рассмотрим, насколько процедура отбора повышает эффективность. Рассчитаем коэффициент эффективности в случае использования тестов отбора Повышение эффективности зависит от коэффициента выбора и исходного коэффициента эффективности. Исходная номограмма Тейлора - Рассела дает возможность рассчитать по известным значениям и величину коэффициента эффективности
Так при заданных значениях = 0,05 и= 0,10 составляет около 0,4. Другими словами, если в каком-либо случае способные составляют лишь 5% всех кандидатов, а мы отбираем каждого десятого из числа про-смотренных ( = 0,10), то в отобранной группе будет около 40% действительно способных спортсменов. Отбор в этом случае повысил эффективность в 8 раз (0,4 : 0,5 = 8).

Задание: по номограмме Тейлора - Рассела определить величину коэффициента эффективности в случае использования тестов отбора при заданных значениях коэффициента эффективности


Таблица 1.

Варианты	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	0,05	0,11	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,3
	0,2	0,1	0,4	0,2	0,6	0,1	0,4	0,2	0,4	0,1