Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Статья: Биомеханика и синергетика

Название: Биомеханика и синергетика
Раздел: Рефераты по физкультуре и спорту
Тип: статья Добавлен 09:08:04 04 марта 2007 Похожие работы
Просмотров: 235 Комментариев: 3 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

В.А. Ковалев, Москва

Системный подход в биомеханике позволяет сформировать картину строения движений [1]. Двигательный акт (двигательное действие) человека можно рассматривать как результат взаимодействия энергетически и информационно открытой системы с окружающей средой. Все движения в структуре делятся на двигательные (биокинематические и биодинамические) и информационные. Многие понятия в биомеханике можно рассматривать с позиций синергетики (самоорганизации) - современного междисциплинарного подхода, предметом исследования которого является динамическое поведение сложных открытых систем [11, 13]. По сути дела, это взгляд на мир через нелинейность. К самоорганизации очень часто приводит игра нелинейных динамических процессов, когда как динамическое, так и информационное содержание процесса оказывается согласованным с большой степенью точности и складывается в единый "организм" [3]. Информационное поведение сложных систем связывается с проявлением свободы воли в критических точках бифуркации и ограничивается физическими законами динамики [7]. Системе, в которой происходит увеличение порядка, можно приписать намерение измениться таким образом, чтобы добиться лучшей приспособленности к окружающим условиям. Изучение закономерностей построения структур, возникновения упорядоченности, знание внутренних свойств системы и законов ее эволюции позволяют выбрать оптимальные решения, методы управления.

Одним из проявлений самоорганизации в биомеханике можно считать упорядочивание системы движений, превращение ее в двигательное действие, сопровождаемое уменьшением симметрии системы движений и возникновением коллективных степеней свободы (мод), характеризуемых параметрами порядка; в этом случае остальные степени свободы как бы "заморожены". Еще Н.А. Бернштейн [4] рассматривал развитие координации и ловкости как преодоление "лишних" степеней свободы. По его образному выражению, согласованная работа мышц всего тела - "синергия" подобна игре оркестра, в котором в качестве дирижера выступает центральный мозг. Нелинейный характер взаимодействия между элементами биомеханической системы позволяет перераспределить энергию по степеням свободы. Как и в синергетике, в биомеханике сложная система приобретает свойства когерентных структур, отсутствующие у составляющих ее элементов (системные свойства, согласно [6]). Так, в частности, в костно-мышечной системе человека, представляющей собой активную среду с распределенными запасами энергии, возникают автоволны биомеханических цепей. Параметры порядка волнообразных движений определяются упругостью мышц, связок и силой тяжести, биомеханика становится волновой [1].

Классическая механика с ее детерминированным подходом рассматривает движение в его развитии во времени и в пространстве. Двигательное действие разбивается на составные элементы, фазы. Начальные условия однозначно определяют траекторию (конфигура цию) и конечное состояние. Однако явление хаоса в нелинейных динамических системах во многих случаях приводит к "забыванию" начальных условий, и результат перестает зависеть от них. Вместе с тем двигательное действие можно рассматривать не расчленяя на отдельные фазы, а как целостную когерентную структуру, где все события взаимосвязаны. Такая точка зрения характерна для квантовой механики, в которой справедлив вероятностный подход: сразу рассматри ваются все возможные траектории, с определенной степенью вероятности соединяются начальная и конечная точки. В этом случае происходит предвидение результата, когда двигательное действие определяется как настоящим, так и будущим (опережающее будущее). Для биомеханики могут быть важны оба подхода.

Эволюцию биомеханических систем можно исследовать с помощью теории катастроф [2, 5], предсказания которой полностью подтверждаются экспериментально, в частности в теории хлопков упругих конструкций и в теории опрокидывания кораблей [11]. Cуществование критических значений внешней нагрузки или разрушение той или иной внутренней связи приводит к бифуркационной перестройке и потере устойчивости. Изучаемые процессы устойчивости анализируются на основе энергетического принципа равновесия при помощи управляющих и внутренних параметров. Если в потенциальной яме первоначально небольшое отклонение от равновесия в дальнейшем затухает (аттрактор - устойчивый фокус на фазовой плоскости), то на вершине потенциала ситуация явно неустойчивая: малые отклонения увеличиваются, процесс развивается лавинообразно (катастрофа). Метастабильные неустойчивые состояния характеризуются тем, что к неустойчивости приводят лишь достаточно большие отклонения: плато или небольшая ямка на вершине холма. Равновесие тела человека, обеспечива емое балансом моментов всех сил, является примером метастабильного состояния. Механическая энергия тела человека в статике состоит из суммы потенциальной энергии в поле силы тяжести и биопотенциальной энергии упругого напряжения мышц. При внешнем воздействии на тело возникает нормальная реакция двигательного центра - стремление поддержать состояние равновесия так, чтобы центр тяжести (ц.т.) находился над площадью опоры. Тогда отдельный энергетический уровень может быть представлен в виде потенциальной ямы, по ширине соответствующей площади опоры. Глубина ямы определяется высотой энергетического барьера, зависящего от работы, совершаемой по преодолению сопротивления мышц. Следует отметить, что статические режимы довольно условны: наличие шумов - неизбежных флуктуаций положения ц.т. является источником нестационарности, в результате чего возникают локальные экстремумы потенциала, приводящие к дополнительному запасу устойчивости. Движение человека во время ходьбы, бега представляет собой автоволну - последовательность переходов из одного метастабильного состояния в другое во время каждого шага, сопровождающегося частичным падением (катастрофой). Очевидна аналогия с так называемым явлением самоорганизованной критичности, возникающим в том случае, когда системе выгодно скачком перейти на другой энергетический уровень: имеет место устойчивое стремление к неустойчивому положению. В природе такое поведение обнаруживают снежные лавины, кучи песка и т.д. [10]. Таким образом, сочетание устойчивых и неустойчивых состояний обеспечивает необходимую стабилизацию движения; в целом можно говорить о самоорганизованной устойчивой динамике. Совместимость несовместимого, переход количества в качество обеспечивают эволюцию.

В исследованиях по синергетике показано, что для многих сложных самоорганизующихся систем характерно усиление малых, согласованных с внутренними свойствами системы воздействий, так называемых резонансных возбуждений [3]. Вообще говоря, за высокую степень адаптации систем, находящихся на границе устойчивости, к быстро меняющимся условиям приходится платить. Такие системы имеют "ахиллесову пяту" - уязвимые места, слабое, но точное воздействие на которые приводит к их разрушению [8]. Принципиально важная роль согласования действий защищающегося с действиями нападающего (синергия двух биомеханических систем), использование точечного воздействия наблюдается в рукопашном бое по системе Кадочникова [9, 12].

Изучение характера выведения биомеханической системы из равновесия представляет интерес для единоборств. В случае непосредственного преодоления энергетического барьера с фиксированным направлением приложенной силы приходится затрачивать много энергии: это "работа на силу". Однако можно обойти барьер, достичь неустойчивого положения с минимальными энергетическими затратами. Каждое из направлений подвижности - степеней свободы обеспечивается парой мышц взаимно противоположного действия, так называемыми мышцами-антагони стами [4]. Другие же степени свободы оказываются незанятыми, ослабленными с точки зрения контроля, свободными для действий.

Потенциальная яма имеет вид седла с уплощенной верхней частью. Поэтому смена направлений воздействий на взаимно поперечные оптимальна, прежние действия как бы забываются, сила сопротивления в приближении закона Гука каждый раз начинается с нуля, а в то же время необходимое смещение ц.т. накапливается. При этом действия становятся непредсказуемыми для двигательного центра, осуществляющего контроль за движениями и застигнутого "врасплох". Таким образом, последовательность взаимно поперечных малых смещений выводит ц.т. за пределы площади опоры, используя намного меньшие физические усилия. Работает принцип минимакса: максимальный результат при минимуме энергетических затрат.

Полученный энергетический выигрыш, используемый при выведении из равновесия, является следствием информационного поведения системы. Безбарьерный, или туннельный, эффект возникает благодаря смене направлений воздействия, получения информации в точках бифуркации в виде команд от головного мозга, который как бы обманывает двигательный центр. При воздействии на систему важна не только энергия сигнала, но и его форма, т.е. информация.

На практике смена направлений естественным образом достигается во время волнообразных двигательных действий.

Список литературы

1. Агашин Ф.К. Биомеханика ударных движений. - М.: ФиС, 1977.

2. Арнольд В.И. Теория катастроф. - М., 1983.

3. Ахромеева Т.С., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г., Самарский А.А. Нестационарные структуры и диффузионный хаос. - М.: Наука, 1992.

4. Бернштейн Н.А. О ловкости и ее развитии. - М.: ФиС, 1991.

5. Гилмор Р. Прикладная теория катастроф. - М.: Мир, 1984.

6. Донской Д.Д. "Теор. и практ. физ. культ.", 1997, № 3.

7. Кадомцев Б.Б. Динамика и информация. - М: Ред. ж. УФН, 1998.

8. Малинецкий Г.Г., Митин Н.А. - В сб.: Новое в синергетике. Загадки мира неравновесных структур. - М.: Наука, 1988.

9. Мирошниченко Е.И. "Теор. и практ. физ. культ.", 1988, № 11/12.

10. Пер Бак, Кан Чен. В мире науки, 1991, № 3.

11. Пригожин И. От существующего к возникающему. М., 1985.

12. Ретюнских А.И., Заяшников С.И. Русский стиль рукопашного боя (Стиль Кадочникова). -Новосибирск: Весть, 1991.

13. Хакен. Синергетика. М.: Мир, 1985.

14. Томсон Дж. М.Т. Неустойчивости и катастрофы в науке и технике. - М.: Мир, 1985.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений21:58:13 18 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
14:55:13 24 ноября 2015
Очень поверхностно. Суть синергетического подхода в биомеханике лежит в совершенно иной плоскости. Недавно вышла отличная книга Леонида Бобровникова ("Основы квантовой синергетики функциональных систем"), где все это детально рассматривается.
Василий03:47:07 07 апреля 2008

Работы, похожие на Статья: Биомеханика и синергетика

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(150521)
Комментарии (1836)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru