Жесткость элементов как фактор эффективности удара в боксе

В боксе характер действия ударных сил целиком зависит от условий формирования удара. Мерой взаимодействия в этих условиях служит не сила удара, а ее импульс; при этом силы действуют в течение малого времени и достигают таких больших значений, что ударный импульс является конечной величиной:


где F — ударная сила, t — время действия этой силы.

Существует некоторое оптимальное время соударения (по нашим данным 0,11—0,13 с), при котором развивается наибольший импульс силы. За это время оба соударяющихся тела проходят определенный путь ударного взаимодействия: расстояние, преодолеваемое во время контакта кулака (перчатки) с ударяемым объектом (это расстояние составляет 3,2—11,3 см). Как показали наши исследования, основная часть пути ударного взимодействия (до 82%) падает на деформацию соударяющихся тел, при этом оба тела движутся разнонаправленно и передачи количества движения не происходит. Классическая механика исходит из того, что кинетическая энергия ударяющего тела полностью переходит в кинетическую энергию ударяемого тела, а энергетические отношения при ударе характеризуются величиной коэффициента восстановления — К:


где Т₀ — кинетическая энергия до удара, Т₁ — кинетическая энергия системы после удара.


В реальных спортивных движениях не действуют такие тела, которые бы при соударении обменивались энергиями, т. е. коэффициент восстановления К всегда меньше единицы. Современное понимание механики удара базируется на том, что в соударяющихся телах от места контакта мгновенно распространяются с конечными скоростями напряжение и деформация, при этом скорость волны сжатия А определяется формулой:


где Е — модуль упругости, ρ — плотность материала.

С повышением скорости соударения повышается и величина потенциальной энергии деформации системы. Эта величина пропорциональна квадрату относительной скорости движения тел.

Изложенное дает основание утверждать, что одним из факторов, определяющих формирование удара, является жесткость соударяющихся тел. Под жесткостью понимается способность тел сопротивляться деформации. Можно отметить, что жесткости в указанном аспекте ранее уделяли внимание S. Plagenholf (1971) и F. Russo (1970):


где I_n — момент инерции поперечного сечения элемента (осевой Ix=∫y²dF, полярной Ip=∫ρ²dF или центробежной Ixy=∫xydF), Е — модуль упругости материала.

Рассматривая удар в боксе, следует установить степень жесткости соударяющихся тел:


а) ударяющим телом в боксе является рука, усилие которой передается ударяемому объекту:

• через систему костей (пястных, запястных, локтевой, плечевой, лопатки), соединенных между собой связками и мышцами; в суставах кости покрыты слоем упругого хряща, суставная сумка заполнена суставной жидкостью;
• через боксерскую перчатку, набитую слоем волоса;

б) ударяемым объектом может быть:

• голова, жесткость которой определяется костями черепа;
• туловище, имеющее грудную клетку как замкнутую систему костей, связанных между собой хрящевой тканью и покрытых мышечной оболочкой.

При оценке описанных элементов можно отметить, что жесткость головы значительно превышает жесткость туловища, а жесткость руки в продольном направлении превышает жесткость головы и туловища.

Для анализа ударных характеристик при ударе в голову примем данную систему как соударение абсолютно жестких тел с упругим промежуточным элементом, где кости (кисти, предплечья, плеча, черепа) настолько жесткие, а промежуточные элементы (перчатка, суставное соединение) настолько мягкие, что деформации костей практически не происходит, деформируются лишь промежуточные элементы. По известной методике расчета подобных ударных систем (Е. В. Александров, В. Б. Соколинский, 1964), где сила сопротивления промежуточного элемента пропорциональна сжатию, получаем значения наибольшего сжатия промежуточных элементов (α_m), максимальной силы удара (F_max) и времени удара (t_уд) как длительности действия от начала до конца соударения.


где V₀ — скорость бьющей руки, m₁ — масса бьющей руки, m₂ — масса ударяемого элемента тела, С — жесткость суставов и перчатки.


При ударе в туловище можно рассматривать данную систему как соударение упругих тел с упругим промежуточным элементом. При таком рассмотрении ударной системы максимальная сила (F_max) и максимальное сжатие (α_m) окажутся меньше, чем те же величины при соударении жестких тел; время удара (t_уд) увеличится с уменьшением жесткости соударяемых тел.

Выражения (5, 6, 7) позволяют сделать следующие выводы:

• а) величина деформации перчатки и суставных соединений прямо пропорциональна скорости удара и массам соударяющихся тел, обратно пропорциональна жесткости;
• б) максимальная сила удара возрастает с увеличением скорости удара, массы соударяющихся тел, жесткости суставных соединений и перчатки;
• в) время удара не зависит от конечной скорости бьющей руки, оно растет с увеличением массы соударяющихся тел и уменьшается с увеличением жесткости суставных соединений и перчатки.

Анализ ударов, произведенных боксерами различной квалификации, показал, что многие из спортсменов стремятся достичь наибольшей ударной силы (F_max) в оптимальное ударное время (t_уд). Достижению высоких показателей в обоих случаях способствует повышение жесткости суставных соединений, жесткость перчатки при этом остается постоянной. Реализовать это положение можно, в частности, используя механизм предударного торможения бьющей руки. Как указывал Л. А. Орбели (1949), это приводит к тому, что рука перед ударом превращается в жесткий рычаг. Развивая эту идею, Л. В. Чхаидзе (1964) объяснял такое явление защитным повышением ударной массы за счет включения большого числа звеньев тела. Интересно отметить, что предударное торможение является основополагающим в технике ударов карате (A. Basile, 1966), отмечается оно и в ударах боксеров (В. К. Кисис, М. С. Шакирзянов, 1974).

Другим средством повышения жесткости суставных соединений может служить мгновенная блокировка движения в суставах руки (особенно в локтевом и лучезапястном) в заключительной фазе удара за счет одновременного волевого напряжения мышц-синергистов и антагонистов, окружающих эти суставы. Структура движения руки в заключительной фазе удара описана в работах по биомеханическому анализу прямого удара (О. П. Топышев, Г. О. Джероян, М. Базаев, 1977, 1978).


Из классической теории удара известно, что коэффициент передачи энергии удара будет наибольшим, если масса ударяющего тела равна массе ударяемого тела. Следовательно:

• при ударе в голову соперника в заключительной фазе удара достаточно использовать массу бьющей руки, примерно равную массе головы. Этого можно достигнуть за счет подвижности лопатки, позволяющей наносить удары одной рукой без включения туловища. Надо отметить, что в заключительной фазе удара необходимо закрепить локтевой и лучезапястный суставы для увеличения степени жесткости руки.
• при ударе в туловище соперника в заключительной фазе удара можно блокировать и плечевой сустав, что оптимизирует условия использования жесткости и массы бьющей руки.

Применяя положения теоретической и прикладной механики к условиям удара в боксе, можно сформулировать некоторые выводы:

1. Максимальная сила удара и ударное время как наиболее важные параметры удара боксера в значительной мере определяются жесткостью суставных соединений бьющей руки в момент соударения.

2. Жесткость бьющей руки при ударе может регулироваться за счет произвольного закрепления суставов к моменту соударения, а также использования механизма предударного торможения.

3. Активизация жесткости бьющей руки как регулируемый процесс может и должна являться объектом тренировочного воздействия для боксеров всех квалификаций.

О. П. Топышев, кандидат педагогических наук, Г. О. Джероян, кандидат педагогических наук, Г. Ф. Печеркин, мастер спорта СССР.