Биомеханический анализ атакующих ударов как предпосылка формирования технико-тактических действий в настольном теннисе

Доктор педагогических наук, доцент Г.В. Барчукова, Кандидат педагогических наук В.А. Воронов, Российская государственная академия физической культуры, Всероссийский научно-исследовательский институт физической культуры

Биомеханический анализ ударного действия позволяет выявить, с одной стороны, опорные точки (принципиальные основы выполнения ударных действий), которые, очевидно, едины для конкретного технического действия, выполняемого отдельным спортсменом и должны являться основой обучения технико-тактическим действиям с самого начала процесса формирования спортивного мастерства. В месте с тем, такой анализ позволяет выявить особенности технико-тактических действий в зависимости от стилей игры [1,2,3]. Определенное подтверждение этой гипотезы мы получили в ходе исследования спортивной карьеры теннисистов, которая показала, что неправильно освоенная на ранних этапах техника закрывает путь к вершинам спортивного мастерства [4].

Можно также предположить, что выявление особенностей выполнения технических приемов, положенное в основу процесса обучения, позволит улучшить его качество, контроль за освоением и управляемость этим процессом, увеличить возможности спортсменов в освоении движений повышенной координационной сложности, будет способствовать повышению эффективности спортивной тренировки в целом, а также результативности соревновательной деятельности игроков в настольный теннис.

Методика. Исследование проводилось с помощью системы автоматической регистрации движений человека "Selspot"-2, которая автоматически рассчитывала трехмерные траектории движений спортсмена. Датчики устанавливались на плечевом, локтевом и лучезапястном суставах игровой руки, а также на дистальной части ракетки. Момент удара по мячу фиксировался пьезодатчиком, вмонтированным в ракетку. Игровые характеристики ракетки при этом не изменились.

Точность регистрации координат составляет 2-3 мм. Частота регистрации кинематики движений - 200 Гц. Обработка данных проводилась на компьютере IBM. Рассчитывались кинематические характеристики - скорости и ускорения движений теннисиста при выполнении технических приемов: наката, топ-спина и удара справа.

Объектом исследования были теннисисты-мужчины в возрасте 17-21 года, кандидаты и мастера спорта.

Теннисист выполнял 3 серии, по 2 удара в каждой, следующими техническими приемами: накат справа, топ-спин справа, удар справа. Удары выполнялись по набрасываемым мячам в стандартных условиях без перемещений спортсмена. Учитывая то, что при выполнении ударного движения кроме туловища принимает участие еще и вся верхняя конечность: плечо, предплечье, кисть и спортивный снаряд - ракетка,с целью выявления структуры изучаемых технических приемов были рассмотрены скорости движений всех звеньев ударной системы в момент удара и максимальные по трем осям: X - поперечной, Y - продольной и Z - вертикальной.

Результаты. Выявлено, что при внешней схожести наката, топ-спина и удара справа в их выполнении имеются существенные пространственно-временные различия.

При выполнении наката справа плечевой сустав в момент удара движется больше вперед с продольной скоростью 0,881 м/с и достигает максимума 1,097 м/с на 0,058 с раньше ударного момента (рис.1а). Аналогичные показатели фиксируются и при движении вверх по оси Z. Однако при движении вокруг туловища (поперечная ось) пик максимальной скорости отстает от момента удара на 0,027 с, и скорость удара V х уд.= 0,497 м/с почти в два раза меньше максимальной скорости, развиваемой плечом, в данном направлении. Остальные звень ударной цепи также имеют большую скорость в продольной и поперечной плоскостях, чем в вертикальной. Совпадение момента удара с максимальной скоростью движения происходит в лучезапястном суставе и ракетке по оси Y. При выполнении топ-спина справа (рис. 1,б) плечевой сустав движется больше вверх V z уд.= 1,573 м/с, чем вперед V z уд.= 1,297 м/с, в локтевом и лучезапястном суставах наибольшие скорости отмечаются в продольно-вертикальном движении по осям Y-Z и меньшее - в поперечном. Однако ракетка имеет большие скорости в поперечно-продольном направлении, чем в вертикальном, хотя и вертикальная ее скорость достаточно высока. При таком раскладе скоростей мячу придается большее вращательное движение вверх, чем поступательное. Однако продольно-поперечное движение ракетки придает мячу достаточную поступательную скорость.

Рис 1. Ударные и максимальные скорости движения звеньев руки и ракетки при выполнении наката(а), топ-спина (б) и удара (в) справа

Также можно отметить, что совпадение момента удара с достижением максимальной скорости при выполнении топ-спина справа происходит в плечевом суставе в вертикальном движении, в локтевом суставе в поступательном движении, а в лучезапястном суставе и ракетке в вертикальном движении. Выполнение удара раньше достижения максимальной скорости происходит при поступательной скорости в плечевом суставе на 0,033 c, в лучезапястном - на 0,019 c и ракетке на 0,030 c. В остальных же направлениях момент удара происходит уже после достижения звеном максимальной скорости. Наиболее четко это выражено в поперечном движении по оси Х, свидетельствующем о том, что в этом направлении не происходит достаточного вклада энергии в мяч, а идет торможение руки после значительного ее разгона вверх-вперед.

При выполнении завершающего удара справа (рис. 1,в) плечевой и локтевой суставы в момент контакта ракетки с мячом имеют большую поступательную скорость V y уд.= 1,501 м/с и V x уд.= 4,109 м/с, соответственно, чем в других плоскостях. В остальных же звеньях - в лучезапястном суставе и ракетке - скорости больше выражены в поперечном направлении, чем в продольном - 5,187 м/с и 10,508 м/с, соответственно. Вклад же вертикальной скорости во всех звеньях ударной системы значительно меньше, чем в скоростях остальных направлений. Это свидетельствует о том, что мячу придается большая поступательная и меньшая, чем при топ-спине и накате, вращательная скорость.

Совпадение скорости удара с максимальной скоростью движения в ударе справа отмечается в продольном движении в локтевом суставе и в продольном и вертикальном движениях лучезапястного сустава и ракетки. Нередко отмечается выполнение удара раньше достижения максимальной скорости в плечевом суставе в вертикальном и продольном направлениях, свидетельствующее о неэкономном расходовании энергии. Запаздывание с выполнением удара в поперечном направлении от 0,017 с в плечевом суставе до 0,053 с в локтевом суставе после достижения звеном максимальной скорости не позволяет эффективно передать в этом направлении мячу кинетическую энергию.

Для определения общего вклада каждого кинематического звена в выполнение движения нами были рассчитаны суммарные скорости каждого звена.

Наибольшая средняя ударная скорость ракетки отмечается при выполнении топ-спина до 15,196 м/с (54,7 км/ч). При выполнении наката - 8,843 м/с (31,83 км/час) (рис. 2). При этом скорость движения звеньев руки постепенно убывает с уменьшением длины рычага и наименьшая скорость наблюдается у наиболее короткого рычага части кинематической цепи - плеча от 1,244 м/с при выполнении наката до 2,252 м/с при выполнении топ-спина. Причем скорость движения ракетки может достигать более высоких скоростей. Так, максимальная скорость ракетки, зарегистрированная нами при выполнении топ-спина справа, составляет 17,812 м/с (64,12 км/ч), что свидетельствует о высокой мощности движения и о передаче кинетической энергии мячу. Эти же исследования подтверждают, что наиболее мощным как по скорости движения звеньев руки и ракетки, так и по вкладу энергии в мяч и скорости его вращения является топ-спин.

Общий путь прохождения звеньев руки и ракетки в момент удара (по данным об амплитудах движений звеньев руки и ракетки при выполнении различных технических приемов) отражает ту же тенденцию (рис.3).

Чем выше уровень технико-тактической подготовленности, тем с большей скоростью спортсмен может выполнять точностные прицельные движения. В связи с этим следует выделить два основных момента обеспечения эффективности выполнения любого технического приема в настольном теннисе: 1) удар должен выполняться при нарастающей (положительной) скорости и 2) коэффициент полезного действия выполненного движения повышается при уменьшении разницы между ударной и максимальной скоростями.

Таким образом, показатели скорости движения ракетки в момент контакта с мячом и длительность этого контакта могут служить критериями эффективности и экономичности техники теннисиста. Показателем эффективности техники и физических качеств спортсмена также может служить отношение скорости удара к амплитуде движения, т.е. чем за более короткое время теннисист может развить большую скорость руки, тем более мощными и неожиданными будут его удары.

Необходимо также учитывать, что чем дольше время контакта ракетки с мячом, а следовательно, и путь его сопровождения, тем точнее он будет направлен в нужное место стола. Однако время контакта ракетки с мячом зависит от многих параметров: массы и диаметра мяча, его упругости, а также жесткости деревянной основы ракетки и качества губки и резины. Поэтому деревянное основание и накладки нужно подбирать с учетом индивидуальных особенностей теннисиста, стиля его игры и качества используемых мячей.

Рис. 2. Общие средние ударные скорости звеньев руки и ракетки при выполнении наката, топ-спина и удара справа.

Априори при выполнении различных видов ударов время взаимодействия ракетки с мячом должно быть различным, однако в проведенных нами исследованиях достоверных различий в этом параметре не выявлено. В среднем время контакта ракетки с мячом составляет 0,0207±00,003 с и колеблется в пределах от 0,015 до 0,024 с.

В результате исследований выявлено, что при всей вариативности техники и отдельных ее компонентов в целом у каждого теннисиста высокого класса с установившейся техникой в стандартных условиях деятельности наблюдается устойчивая структура соотношения ударных скоростей движения ракетки, кисти, предплечья и плеча при выполнении не только одного, но и разных видов технических приемов (табл. 1, 2). При этом между звеньями ударной цепи у каждого спортсмена существует определенная взаимосвязь. Так соотношение скоростей звеньев кинематической цепи в момент удара у более опытных теннисистов с более высокой спортивной квалификацией в разных попытках сохраняется с более определенной зависимостью (табл. 1), чем у менее подготовленных спортсменов (табл. 2). Такая устойчивость структуры соотношения ударных скоростей движений в различных звеньях ударной цепи свидетельствует о закрепленном двигательном навыке.

Таблица 1. Соотношение ударных скоростей звеньев руки и ракетки мастера спорта Б.Д. при выполнении топ-спина справа

* 1 и 2-я попытки

Таблица 2. Соотношение ударных скоростей звеньев руки и ракетки кмс Х.М. при выполнении топ-спина справа

* 1 и 2-я попытки

Определенные соотношения между скоростями звеньев ударной системы: плечом, предплечьем, кистью и ракеткой - можно рассматривать как структурные компоненты технических приемов, которые в рамках общих закономерностей носят в то же время индивидуальный характер и могут рассматриваться как предпосылки формирования индивидуального стиля. Общая тенденция соотношения скоростей звеньев ударной руки и ракетки может быть рассмотрена как модельная характеристика удара.

Выводы. Выявленные кинематические характеристики основных технических приемов в настольном теннисе наката, топ-спина и завершающего удара справа можно рассматривать как комплекс базовых данных для разработки моделей атакующих технических приемов игры в настольный теннис и на их основе осуществлять формирование специальных навыков при обучении и управлении технической и технико-тактической подготовками игроков в настольный теннис различного уровня подготовленности.

Известно, что передаваемая мячу кинетическая энерги пропорциональная квадрату времени взаимодействия мяча с ракеткой, длиной пути, который ракетка проходит в момент удара, а также зависит от упругих характеристик накладок и деревянного основания. Из этого следует, что чем большую скорость ракетки теннисист может развить к моменту ее контакта с мячом, тем большую кинетическую энергию он придаст мячу. При этом совпадение момента удара с пиком скорости должно быть в том направлении, в каком необходимо, чтобы летел мяч. А так как в настольном теннисе идет борьба за убыстрение игры и скорость полета мяча при высокой точности попадания является главным слагаемым успеха, то данный показатель может служить критерием оценки эффективности техники, критерием освоенности технического приема, а также для оценки спортивной формы теннисиста.

Рис. 3. Общий средний путь сопровождения звеньев руки и ракетки при выполнении наката, топ-спина и удара справа

Проведенное исследование указывает на необходимость внесения некоторых существенных изменений в традиционную методику обучения технике и технико-тактическим действиям. Соответствуя специфике предмета обучения, то есть особенностям построения движений, с одной стороны, тренировочные упражнения должны отличаться многообразием и вариативностью, а с другой - определенные моменты этих упражнений должны быть относительно постоянными.

Выявленные особенности выполнения основных атакующих ударов справа должны найти свое определенное выражение в дидактическом подходе при выборе условий и методов совершенствования вариативных, но в то же время целевых движений спортсмена. Практически для совершенствования выявленных основных моментов движения необходимо многократное повторение "жесткой" программы движений в неизменяющихся стандартных условиях. Вместе с тем для успешной реализации технико-тактических действий в соревнованиях необходимо совершенствование таких навыков в вариативных противоборствующих игровых ситуациях.

При этом в результате обучения диапазон изменчивости характеристик в выполняемых движениях должен соответствовать целесообразности, определяемой особенностями конкретных внешних ситуаций и индивидуальных возможностей обучающихся. В умении изменять характеристики движений в соответствии с показателями этих составляющих в реальных условиях и заключается одна из сторон высокого технико-тактического мастерства.

Список литературы

1. Донской Д.Д. О путях биомеханического обоснования спортивной техники // Принципиальные вопросы биомеханического анализа спортивных двигательных действий.- Малаховка, 1987, с. 20-25.

2. Зайцева Л.С. Исследование биодинамических структур ударного действия и морфофункциональных предпосылок индивидуализации его выполнения: Автореф. дис. М., 1974, 30 с.

3. Иванова Г.П. Биомеханика ударных взаимодействий в спорте: Автореф. докт. дис. Рига, 1991, 29 с.

4. Пономарчук В.А., Барчукова Г.В., Винник В.А. Предшествующая двигательная активность и процесс спортивного совершенствования (на примере настольного тенниса) // Теория и практика физической культуры, 1991, № 1, с.44-49.