Ось вращения может быть закрепленной, связанной с удерживающим телом, и свободной, когда нет внешнего удерживающего тела (в свободном полете).
Ось вращения нередко представляет собой внешнее для человека материальное тело, закрепленное неподвижно. Гимнаст, например, держится за гриф перекладины непосредственно, имеет с ним прямой контакт. Линия, проходящая через точки подвеса гимнастических колец, также является закрепленной внешней осью . гимнаст с нею связан уже не непосредственно, а через тросы колец. Но в обоих случаях это закрепленные внешние оси.
При вращении звеньев тела человека в суставах ось вращения всегда проходит внутри тела. Одно звено связано с другим суставно-связочным аппаратом и мышцами, переходящими через сустав. Здесь имеются закрепленные внутренние оси.
При вращении всего тела спортсмена в свободном полете ось вращения проходит через ОЦТ тела, но ни с каким внешним телом не связана. Она движется с ОЦТ по любой его траектории. Ось вращения тела человека, не имеющего опоры, свободная.
Вращательное движение твердого тела с кинематической стороны характеризуется расположением оси вращения. От расстояния каждой точки тела до оси вращения (радиус вращения) зависят их линейные скорости и ускорения . они прямо пропорциональны радиусу вращения (v=wr . a=er).
Закрепленные оси вращения (внешние и внутренние) характеризуют вращательное движение твердого тела также и с динамической стороны. Они связаны с удерживающим телом, которое вызывает искривление траектории точек, изменяет направление их скоростей.
1.3. Взаимодействие вращающегося и удерживающего тел
Центростремительная сила — это мера действия удерживающего тела на вращающееся. Она вызывает искривление траектории в зависимости от массы, скорости и радиуса вращения. Центробежная сила (инерции) — противодействие вращающегося тела искривлению его траектории — приложена к удерживающему телу. Обе силы приложены к разным телам, и поэтому не уравновешивают одна другую.
Удерживающее тело действует на вращающееся центростремительной силой, которая направлена перпендикулярно движению ОЦТ в сторону вогнутости траектории (центра кривизны). Центростремительная сила есть мера действия удерживающего тела на вращающееся . она приложена к вращающемуся телу в месте связи с удерживающим телом. Вращающееся тело получает центростремительное ускорение, вызванное действием центростремительной силы.
В свою очередь, вращающееся тело оказывает неуравновешенное сопротивление своей силой инерции, направленной прямо противоположно центростремительной силе и приложенной к удерживающему телу. Это — центробежная сила — сила инерции вращающегося тела.
Центробежная сила всего тела равна сумме центробежных сил всех его частиц. Центростремительная сила больше, если у вращающегося тела масса больше, поворот круче и особенно если велика скорость вращения (квадратичная зависимость).
В теле человека при вращательном движении каждое звено, расположенное ближе коси вращения, для соседнего звена, расположенного дальше от оси вращения, играет роль удерживающего тела.
При вращении в свободном полете нет внешнего удерживающего тела, нет и внешней центростремительной силы. Все внутренние силы в теле взаимно уравновешиваются и не оказывают влияния на траекторию ОЦТ. Но они удерживают частицы тела около оси вращения. Центробежные силы частиц одной половины тела служат центростремительными силами для частиц другой половины, расположенной по другую сторону от оси.
В биомеханической системе при вращении действуют многочисленные центростремительные и центробежные силы частей тела, его органов и тканей (в том числе и жидких). В результате возникают деформации и напряжение. Когда центростремительные ускорения больше, увеличиваются напряжениятканей, передающих нагрузки (мышцы, суставно-связочный аппарат), и деформации.
При увеличении Fцс части тела приближаются к ОЦТ, уменьшается радиус вращения (группирование). При уменьшении Fцс движение происходит в обратном направлении (разгруппирован и е). Здесь к вращательному движению каждого звена тела присоединяется поступательное — вдоль радиуса: приближение частей тела к оси и отдаление от нее, т. е. укорочение и удлинение радиуса вращения. Изменение радиуса вращения превращает вращательное (простое) движение в составное движение вокруг оси.
Такое движение вокруг оси с изменением радиуса вращения, по сути дела, встречается не только в полете, но и почти во всех движениях человека. Кинематические цепи конечностей укорачиваются и удлиняются (сгибаясь и разгибаясь). Да и в каждом суставе, строго говоря, нет постоянной геометрической оси вращения, так как форма суставных поверхностей не бывает геометрически правильной. А при больших нагрузках гиалиновые суставные хрящи еще вдобавок деформируются. Поэтому даже в каждом суставе движение не чисто вращательное . траектории точек звена имеют переменную кривизну.
Во многих случаях изменениями радиуса вращения, как очень малыми, можно. пренебречь. Но вместе с тем в большей части движений изменения радиуса вращения велики и играют существенную роль. Здесь уже нельзя ими пренебрегать и сводить сложное движение вокруг оси к простому вращательному. Наоборот, необходимо выявить, как с изменением радиуса изменяется движение вокруг оси.
Следовательно, в теле человека центростремительные силы, направленные к его оси вращения, могут, изменяя позу, уменьшать радиус вращения (группирование), тогда простое движение (вращательное) превращается в сложное (одновременно вокруг оси и вдоль радиуса),
