Энергетические характеристики количественного описания и анализа двигательной деятельности

При движениях человека силы, приложенные к его телу на некотором пути, совершают работу и изменяют положение и скорость звеньев тела, что изменяет его энергию. Работа характеризует процесс, при котором меняется энергия системы.

Работа силы – это мера действия силы на тело при его перемещении под действием этой силы. Она равняется произведению силы на перемещение:

Если сила направлена в сторону движения (или под острым углом к этому направлению), то она совершает положительную работу, увеличивая энергию движения тела. Когда же сила направлена навстречу движению (или под тупым углом к его направлению), то работа силы отрицательная и энергия движения тела уменьшается. Работа момента силы – это мера воздействия момента силы на тело на данном пути (во вращательном движении). Она равна произведению модуля момента силы и угла поворота:

В результате работы у тела изменяется кинетическая энергия механического движения, которая определяет возможность совершить работу. Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает движущееся тело:

Потенциальная энергия тела – это энергия его положения, обусловленная взаимным относительным расположением тел или частей одного и того же тела и характер их взаимодействия:

где, G – сила тяжести, h – разность уровней начального и конечного положения над Землей (относительно которого определяется энергия).

Механическая энергия внешних тел (кинетическая), передаиваясь при их действии на тело человека его звеньям, преобразуется в потенциальную энергию растягиваемых мышц-антаганистов и в рассеивающуюся тепловую энергию. Полной механической энергией называют сумму потенциальной и кинетической энергии:

Мощность силы – это мера быстроты приращения работы силы. Она равна отношению работы к промежутку времени, за который эта работа совершена:

Величина, показывающая, какая часть передаваемой энергии используется полезно, называется коэффициентом полезного действия. КПД – это эффективность приложения сил. Он равен отношению полезной работы (Апол) ко всей затраченной (Азатр):

Таким образом, биомеханические характеристики являются количественными. Они измеряются или вычисляются, имеют численные значения и выражают связи одной меры с другой (например, скорость – это связь пройденного пути со временем, затраченным на него).