Динамометрия

Описаны методики измерения силы мышц и силы механического воздействия спортсмена на различные предметы – динамометрия (полидинамометрия) и тензодинамометрия. Подробно описано применение тензодинамометрии в области физической культуры и спорта (атлетизма).

Ручной динамометр

Использование динамометрии в области физической культуры и спорта

Введение

Динамометрия – метод, применяемый для оценки механического воздействия одного тела на другое. Термин динамометрия имеет греческое происхождение от слов δύναμις — «сила» и μέτρεω — «измеряю».

Основы динамометрии в области физической культуры и спорта заложены французским физиологом Этьеном-Жюлем Маре. В настоящее время динамометрия применяется для  оценки механического воздействия спортсмена на различные предметы, а также для косвенной оценки его силовых способностей. Информативным показателем силовых способностей является сила, развиваемая определенной мышечной группой. Наибольшее распространение получили динамометры для измерения силы мышц-сгибателей кисти – кистевые динамометры, и для измерения силы мышц, выпрямляющих туловище – становые динамометры.

Устройство механического динамометра

Важнейшей деталью механических динамометров является пружина, которая должна работать в области линейной деформации. Это означает, что измеряемая сила прямо пропорциональна удлинению пружины. При измерениях в спорте для оценки силы скелетных мышц очень часто применяются кистевые (рис.1) и  становые механические динамометры.

Кистевой механический динамометр
Рис.1. Кистевой механический динамометр

Устройство электронных динамометров

В спортивной практике часто необходимо измерить силу нескольких групп скелетных мышц, например: силу сгибателей и разгибателей предплечья, плеча, бедра и голени. Такая разновидность динамометрии получила название полидинамометрия. В этом случае в качестве силоизмерительного прибора используются электронные динамометры на растяжение. Например, электронный динамометр ДОР -3-5И с диапазоном измерений 0,5 Н – 5 кН и точностью показаний до 0,5 Н. Динамометр включает тензодатчик (тензорезистор), вмонтированный в упругою конструкцию S-образной формы и соединенный с ним кабелем электронный измерительный индикатор (рис. 2). В основе работы тензодатчиков лежит тензоэффект, суть которого  – изменение сопротивления проводника при его удлинении.

Электронный динамометр на растяжение ДОР-3-5И. Обозначение: 1 - тензодатчик, 2 - измерительный индикатор
Рис.2. Электронный динамометр на растяжение ДОР-3-5И. Обозначение: 1 — тензодатчик, 2 — измерительный индикатор

Недостатком механических  и электронных динамометров этого типа является оценка одного, чаще всего максимального значения силы. В связи с этим, если необходимо изучить изменение усилия, развиваемого мышечной группой или спортсменом при выполнении различных физических упражнений используется  методика которая называется называется тензодинамометрия.

Тензодинамометрия

Тензодинамометрия позволяет зарегистрировать усилия, развиваемые спортсменом при выполнении различных физических упражнений: бега, прыжков, акробатических, гимнастических  и тяжелоатлетических упражнений.  Это стало возможным благодаря тому, что в процессе выполнения спортивных движений спортсмен оказывает механическое воздействие на самые разнообразные предметы: спортивный снаряд, пол, дорожку, которые в результате этого деформируются. Для того, чтобы измерить значения развиваемых спортсменом усилий, используют  тензодатчики (тензорезисторы), преобразующие механическую деформацию в электрический сигнал и устройство регистрации, например, самописец, позволяющий регистрировать электрический сигнал не одномоментно, а длительно, в течение выполнения физического упражнения.

Примером использования тензодинамометрической методикя в спорте и медицине является разработка динамометрический аппаратно-программный комплекс Biodex (рис.3). В спорте он применяется для оценки момента силы мышц спортсменов относительно центров вращения в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах, а также скорости и положения звена. В медицине — для устранения осложнений после эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов.

Многофункциональный изокинетический динамометр Biodex. Момент проведения тестирования
Рис. 3. Многофункциональный изокинетический динамометр Biodex. Момент проведения тестирования

С уважением, А.В.Самсонова

Похожие записи:


Общий центр масс (ОЦМ) и общий центр тяжести (ОЦТ) тела
Введено понятие ОЦМ (ОЦТ) тела человека. Описаны методы определения положения ОЦМ (ОЦТ) тела человека. Приведены данные о положении…

Деформация растяжение-сжатие материала
Даны определения деформации растяжение-сжатие, механического напряжения, абсолютной и относительной деформации материала. Введено понятие модуля Юнга (модуля продольной…

Связь биомеханики с другими науками
Описана взаимосвязь биомеханики двигательных действий с научными дисциплинами: анатомией, биохимией, физиологией, спортивной медициной, математикой, механикой, информационными технологиями и…

Прочность материала
Дано определение прочности, предела прочности и временного сопротивления материала. Приведены значения прочности элементов опорно-двигательного аппарата (ОДА) человека.

Механическое напряжение
Дано определение механического напряжения и предела прочности материала. Приведены значения механического напряжения, возникающего в мышечных волокнах при их…

Деформация тела
Дано определение деформации тела и видов деформации (упругой и пластической). Рассмотрены способы деформирования тела: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб…