Прыжки - Jumping

Эта статья о физическом акте прыжков. Для использования в других целях см. Прыгать (значения).
А косуля демонстрация прыжкового движения, Национальные парки Ваттового моря

Прыжки или прыгающий это форма передвижения или движения, в которой организм или неживой (например, робот ) механическая система движется по воздуху по баллистической траектории. Прыжки можно отличить от бега, галопа и прочего. походки где все тело временно находится в воздухе из-за относительно большой продолжительности фазы полета и большого угла первоначального запуска.

Некоторые животные, такие как кенгуру, используйте прыжки (обычно называемые прыжки в данном случае) как их основная форма движение, в то время как другие, такие как лягушки используйте его только как средство от хищников. Прыжки также являются ключевой особенностью различных занятий и видов спорта, включая длинный прыжок, высокий прыжок и конкур.

Физика

Прыжки бутылконосый Дельфин

Все прыжки связаны с приложением силы к подложке, которая, в свою очередь, создает реактивную силу, которая отталкивает перемычку от подложки. Любое твердое тело или жидкость, способная создавать противодействующую силу, может служить субстратом, включая землю или воду. Примеры последних включают дельфинов, выполняющих передвижные прыжки, и индийских лягушек-бегунов, выполняющих прыжки с места из воды.

Прыгающие организмы редко подвергаются значительным аэродинамическим силам, и, как следствие, их прыжки регулируются основными физическими законами баллистические траектории. Следовательно, хотя птица может прыгнуть в воздух, чтобы начать полет, никакое движение, которое она совершает в воздухе, считается прыжком, поскольку начальные условия прыжка больше не определяют траекторию полета.

После момента запуска (то есть начальной потери контакта с подложкой) перемычка пересекает параболический путь. Угол запуска и начальная скорость запуска определяют дальность полета, продолжительность и высоту прыжка. Максимально возможное расстояние по горизонтали достигается при угле запуска 45 градусов, но любой угол запуска от 35 до 55 градусов приведет к девяноста процентам максимально возможного расстояния.

А прыжок в шпагат выполнен акро танцор. Это один из нескольких видов прыжков, которые можно найти в танцевать.
А собака прыжок из неподвижного положения

Мышцы (или другие приводы в неживых системах) выполнять физическую работу, добавляя кинетическая энергия к телу прыгуна в течение двигательной фазы прыжка. Это приводит к кинетическая энергия при старте пропорционально квадрату скорости прыгуна. Чем больше работают мышцы, тем больше скорость старта и, следовательно, больше ускорение и короче временной интервал двигательной фазы прыжка.

Механический мощность (работа в единицу времени) и расстояние, на котором применяется эта сила (например, длина ноги), являются ключевыми факторами, определяющими расстояние и высоту прыжка. В результате у многих прыгающих животных длинные ноги и мышцы, оптимизированные для максимальной мощности в соответствии с соотношение силы и скорости мышц. Однако максимальная мощность мышц ограничена. Чтобы обойти это ограничение, многие прыгающие виды медленно предварительно растягивают эластичные элементы, такие как сухожилия или аподемы, чтобы хранить работу как энергию напряжения. Такие эластичные элементы могут выделять энергию с гораздо большей скоростью (большей мощностью), чем эквивалентная мышечная масса, таким образом увеличивая энергию запуска до уровней, превышающих то, на что способны одни мышцы.

Прыгун может быть как неподвижным, так и движущимся при совершении прыжка. В прыжке с неподвижного (т.е. прыжок с места) вся работа, необходимая для ускорения тела при запуске, выполняется за одно движение. В движущийся прыжок или прыжок с разбега, перемычка вводит дополнительную вертикальную скорость при запуске, сохраняя при этом как можно больше горизонтального импульса. В отличие от стационарных прыжков, в которых кинетическая энергия прыгуна при старте обусловлена ​​исключительно движением прыжка, движущиеся прыжки имеют более высокую энергию, которая является результатом включения горизонтальной скорости, предшествующей прыжку. Следовательно, прыгуны могут прыгать на большие расстояния, начиная с бега.

Анатомия

А лягушка скелет, показывающий удлиненные кости конечностей и дополнительные суставы. Красные отметки указывают на то, что у лягушек кости существенно удлинились, а суставы стали подвижными. Синий цвет указывает на то, что суставы и кости не претерпели изменений или имеют лишь несколько удлиненную форму.

Животные используют самые разные анатомические приспособления для прыжков. Эти адаптации относятся исключительно к запуску, так как любой последующий метод увеличения дальности или управления прыжком должен использовать аэродинамические силы, и поэтому считается скольжение или парашютный спорт.

Водные виды редко проявляют какую-либо особую специализацию в прыжках. Те, кто хорошо прыгают, обычно в первую очередь приспособлены к скорости и выполняют подвижные прыжки, просто плывя на поверхность с высокой скоростью. Несколько преимущественно водных видов, которые могут прыгать на суше, например шкиперы грязи, сделайте это с помощью движения хвоста.

Морфология конечностей

У наземных животных основной движущей силой являются ноги, хотя некоторые виды используют свои хвосты. Типичные характеристики прыгающих видов включают длинные ноги, большие мышцы ног и дополнительные элементы конечностей.

Длинные лапы увеличивают время и расстояние, на которое прыгающее животное может толкаться о субстрат, что обеспечивает большую мощность и более быстрые и дальние прыжки. Большие мышцы ног могут создавать большую силу, что приводит к улучшенным характеристикам прыжков. В дополнение к удлиненным элементам ног, многие прыгающие животные имеют модифицированные кости стопы и лодыжки, которые удлиняются и имеют дополнительные суставы, эффективно добавляя больше сегментов к конечности и даже больше.

Лягушки - отличный пример всех трех тенденций: лягушачьи лапы могут быть почти вдвое длиннее тела, мышцы ног могут составлять до двадцати процентов веса тела, и они не только удлинили ступню, голень и бедро, но и увеличили лодыжку. кости в другой сустав конечности и аналогичным образом растянули бедренные кости и приобрели подвижность в крестце для второго «дополнительного сустава». В результате лягушки являются бесспорными чемпионами по прыгунам среди позвоночных, перепрыгивая более пятидесяти длин тела на расстояние более восьми футов.[1]

Увеличение мощности за счет накопленной энергии

Кузнечики используйте накопитель упругой энергии для увеличения дистанции прыжка. Хотя выходная мощность является основным фактором, определяющим расстояние прыжка (как отмечалось выше), физиологические ограничения ограничивают мощность мышц примерно 375 Вт на килограмм мышц.[2] Чтобы преодолеть это ограничение, кузнечики закрепляют свои ноги с помощью внутреннего «механизма захвата», в то время как их мышцы растягивают эластичный аподема (похоже на позвоночное сухожилие ). Когда ловушка отпускается, аподема быстро высвобождает свою энергию. Поскольку аподема высвобождает энергию быстрее, чем мышца, ее выходная мощность превышает мощность мышцы, производящей энергию.

Это аналогично тому, как человек бросает стрелу рукой, а не использует лук; использование эластичного хранилища (дужки) позволяет мышцам работать ближе к изометрической на кривая сила-скорость. Это позволяет мышцам выполнять работу в течение более длительного времени и, таким образом, производить больше энергии, чем они могли бы в противном случае, в то время как эластичный элемент высвобождается, который работает быстрее, чем мышцы. Использование эластичного накопителя энергии было обнаружено у прыгающих млекопитающих, а также у лягушек, при этом соразмерное увеличение силы в два-семь раз превышает эквивалентную мышечную массу.[3]

Классификация

Один из способов классифицировать прыжки - это способ передачи стопы.[4] В этой системе классификации выделяют пять основных форм прыжков:

  • Прыгать - прыжок и приземление на две ноги
  • Хмель - прыжок с одной ноги и приземление на одну ногу
  • Прыжок - прыжок с одной ноги и приземление на другую ногу
  • Assemblé - прыжки с одной ноги и приземление на две
  • Sissonne - прыжок с двух ног и приземление на одну ногу

Прыгающие походки, отличные от Бег походки (см. Передвижение ), включают галоп, скачущий, и протыкание.[5]

Устройства и методы увеличения роста

Человек прыгает на батуте

Высота прыжка может быть увеличена с помощью батут или преобразованием горизонтальной скорости в вертикальную с помощью такого устройства, как полутрубка.

Для увеличения высоты вертикального прыжка спортсмена можно использовать различные упражнения. Одна категория таких упражнений -плиометрика - использует повторение дискретных движений, связанных с прыжками, для увеличения скорости, ловкости и силы.

Исследования показали, что более физически активные дети демонстрируют более эффективные прыжки (наряду с другими базовыми двигательными навыками).[6]

Также отмечается, что прыжковое развитие у детей напрямую связано с возрастом. По мере взросления детей видно, что их прыжковые способности во всех формах также увеличиваются. Прыжковое развитие легче определить у детей, чем у взрослых, поскольку в более молодом возрасте меньше физических различий. Взрослые одного возраста могут сильно отличаться по физическим характеристикам и атлетизму, что затрудняет понимание того, как возраст влияет на способность к прыжкам.[7]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Цуг, Г. Р. (1978). «Передвижение бесхвостых рыб: структура и функции. II. Прыжки полуаквальных, наземных и древесных лягушек». Вклад Смитсоновского института в зоологию (276): iii – 31.
  2. ^ Марш, Р. Л. (1994). «Прыжковая способность бесхвостых амфибий». Достижения в области ветеринарии и сравнительной медицины (38): 51–111.
  3. ^ Пепловски, М. М .; Марш, Р. Л. (1997). «Работа и мощность мышц задних конечностей кубинской квакши Osteopilus septentrionalis во время прыжков». J. Exp. Биол. (200): 2861–70.
  4. ^ Учебное пособие для начальной школы Лабанотация Пегги Хакни, Сара Манно (редактор), Мюриэл Топаз (редактор)
  5. ^ Тристан Дэвид Мартин Робертс (1995) Понимание баланса: механика позы и передвижения, Нельсон Торнс, ISBN  0-412-60160-5.
  6. ^ Раудсепп, Леннарт; Пелл, Пип (ноябрь 2006 г.). «Взаимосвязь между основными двигательными навыками и физической активностью вне школы у детей начальной школы». Педиатрическая наука о физических упражнениях. 18 (4): 426–35. Дои:10.1123 / pes.18.4.426.
  7. ^ Utesch, T .; Dreiskämper, D .; Штраус, Б .; Наул, Р. (1 января 2018 г.). «Развитие конструкции физической подготовки в детстве». Скандинавский журнал медицины и науки о спорте. 28 (1): 212–19. Дои:10.1111 / смс.12889. ISSN  1600-0838.

внешние ссылки