Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Проведение занятий по физической подготовке спортсменов в рамках учебно-тренировочного процесса наиболее эффективно проходит с применением специальных устройств, схем, комплексов, аппаратуры, с помощью которой отображается информация о воздействии нагрузок на организм и органы индивидуума. При этом предпочтение отдаётся специальным и универсальным комплексам, которые можно использовать для различных видов спорта. Есть различия между техническими средствами, техническими устройствами и тренажёрами. Схемы, комплексы, приборы, аппаратура - относятся к техническим устройствам. Одной из составляющих психической и технической подготовки спортсмена, наряду с общефизической, является специальная подготовка, организованная в соответствии с программой курса. Различают тренажёрные устройства для обучения и совершенствования спортивной техники; общей и специальной физической подготовки; технической и специальной физической подготовки. Разработаны способы определения достоверности полученных результатов в оценке технико-тактической подготовленности волейболистов по двум независимым результатам (контрольному и экспериментальному) [1; 3; 4].

Спортивная форма спортсмена характеризуется его физической подготовкой: ловкостью, выносливостью, силой, быстротой реакции. В зависимости от решаемых задач физическая подготовка подразделяется на общую или специальную. В ходе занятий между субъектом и тренажёром должна осуществляться прямая и обратная связь, но в большинстве случаев тренажёры для игровых видов спорта не имеют объективной обратной связи, а если она и реализуется, как это сделано в работе [7] для волейболистов – связующих, то носит в большей степени имитационный характер. В этом случае на голени и пальцах рук волейболиста – связующего размещаются временные датчики, с помощью которых оценивается тактическая подготовленность. В практическом руководстве для начинающих [3] рассматривают подготовку волейболиста в виде структуры из 12 шагов, начиная с шага 1 - стойка и заканчивая шагом 12 – игровые ситуации. Для каждого шага подобраны тренировочные упражнения с мячом: подготовка, выполнение, проводка. Так, например, шаг 5 - атака предусматривает тренировочные упражнения: замедленный атакующий удар, сильный атакующий удар, удар ближней рукой, удар дальней рукой. Выполняя упражнения, игрок не использует тренажёрное устройство, а это, как показывает практика, сказывается на качестве его подготовки. Нами для решения задачи повышения качества подготовки спортсмена-волейболиста, а именно для отработки им удара по мячу в момент атаки, предлагается тренажёрное устройство, одновременно позволяющее провести информационную обработку удара.

Существующие волейбольные тренажёры, предназначенные для физической подготовки и отработки техники удара по мячу [7], работают в реальном времени и не сохраняют информацию о динамике процесса. Воспроизвести параметры удара, и тем более его динамику, невозможно. Разработанный нами тренажёр позволяет регистрировать протекающие процессы в динамике, с отображением информации на цифровом носителе.

За основу взят волновой метод считывания информации [5]. Известно, что при распространении волны от СВЧ- генератора к зеркалу возникает стоячая волна, состоящая из падающей и отражённой волны; при этом в результате интерференционных процессов образуются области с максимумом и минимумом энергии. Волна, состоящая из пучностей и узлов, и является объектом внимания. Зная длину волны, излучаемую генератором, и время развёртки сигнала в системе отображения, можно определить ряд параметров, характеризующих движение объекта.

Так, в работе [5] показана методика обработки такого сигнала на примере движения тела в поле работы генератора СВЧ-колебаний. По осциллограмме стоячей волны можно рассчитать путь S, пройденный падающей волной [5]: он равен произведению полуволны, равной λ/2, на их количество n:

S=λ/2 ·n, (1)

где λ - длина электромагнитной волны несущей генератора.

С другой стороны, отношением количества полуволн n ко времени их прохождения определяется доплеровская частота [5]:

, (2)

но

n = ,

тогда

, (3)

или

,

,

,

(4)

Таким образом, зная количество полуволн n , длину волны λ, время полёта мяча t, можно определить скорость полёта мяча при подаче, используя современные технические средства отображения информации в системе динамического тренажёрного стенда.

Для реализации данной задачи собран динамический тренажёр (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема тренажёрного исследовательского стенда:

1. Генератор и приёмник СВЧ-колебаний. 2. Волна падающая. 3. Волна отражённая.

4. Зеркало (мяч). 5. Осциллограф С1-77. 6. Рука. 7. Направление удара. 8. Отбойник.

9. Фоторегистратор

Если вместо зеркала 4 (рис. 1) поместить волейбольный мяч, то при движении мяча мы получим такой же результат, как и при движении зеркала. Для отработки методики считывания информации с осциллограммы воздействуем на мяч с небольшой силой. На рис. 2 показана осциллограмма движения мяча за 0,178 с, количество полуволн 13, длина волны несущей 0,032 м. Подставляем в выражение (4), имеем V= 1,16 м/с.

Рис. 2. Осциллограмма движения мяча при подаче (стрелка указывает направление удара)

Определим реальную скорость полёта мяча при подаче на предлагаемом тренажёре. На рис. 3 показана активная область тренажёра в момент удара по мячу. Она состоит из подающего мяч (1), мяча (2), растяжек, удерживающих мяч (3), прозрачного для электромагнитных волн отбойника (4), кронштейна крепления отбойника (5), штанги (6), рупорной пирамидальной антенны (7), коаксиально-волноводного перехода (8) и сгон от выхода генератора ГЗ-14 к антенне (7), и антенного выхода к осциллографу С1-77.

Отбойник (4) защищает антенну (7) от воздействия мяча в момент реального удара. Поэтому на осциллограмме будет иметь место прямой и обратный полёт мяча.

Рис. 3. Подача мяча (стрелкой показано направление удара):

1. Рука подающего мяч. 2. Мяч. 3. Растяжки. 4. Отбойник. 5. Кронштейн. 6. Стойка крепления отбойника и приёмопередающей антенны 7.8. Коаксиально-волноводный переходник. 9. Сгон с приёмного диполя

После произведённого подающего удара с помощью видеорегистратора фиксируем осциллограмму полёта мяча до отбойника (1) и обратно (2) (рис. 4).

Рис. 4. Удары по мячу: а – подающий; b – нападающий.

(а. Стрелка 1 - удар по мячу и полёт. Стрелка 2 – отскок мяча от отбойника.

Аналогично для b)

Расчётные параметры считываем с осциллограммы: n= 8, время полёта 0,01 s, длина волны λ=0,032 м. Подставляем значения в уравнение (4), определяем скорость полёта мяча. Она будет равна: V=12,4 м/с, что вполне согласуется с источниками [3; 6].

Аналогично проводим нападающий удар, где n=8, t=0,005 s, λ =0,032 м, скорость полёта мяча: V=25,6 м/с, что также согласуется с литературными источниками [3; 6].

Импульс силы, приобретенный мячом как в первом, так и во втором случае, можно рассчитать, исходя из выражения: P = F·t, где Р – импульс силы, F - сила, t – время действия силы. Силу определим, используя выражение F = ma, где m - масса мяча, а – ускорение. Тогда P = mat =mv, mv - это количество движения, где V - скорость движения мяча, m - масса мяча.

Таким образом, для подающего удара, при массе мяча 0,260 кг, имеем Р= 3,224 кгм/с, для нападающего удара Р= 6,656 кгм/с. Полученные результаты можно использовать как опорные точки в тренировочном процессе. Работа с тренажером состоит из подготовки, выполнения и проводки мяча согласно методике, показанной в работе [2] для результативного удара. При этом рассматривается три вида удара: скидка, замедленный атакующий, сильный атакующий.

Рассмотрим методику отработки результативного удара на предлагаемом тренажёре, состоящую из упражнений, которые характерны только для отработки конкретного удара. При этом следует отметить, что мяч зафиксирован в точке удара с помощью растяжек, а разбег при всех видах атаки одинаков [2]. Представим это в виде технологической карты результативного удара (таблица).

Технологическая карта результативного удара

Предлагаемый способ обработки полёта мяча позволяет получить более достоверные результаты, если воспользоваться методикой t-критерия Стьюдента, применяемой в сравнительном педагогическом эксперименте. Данная методика предполагает наличие двух составляющих - контрольной и экспериментальной. Расчет среднего показателя ведётся по формуле (5) для каждой составляющей:

Хср= (5)

где Хi - значение отдельного измерения, n - количество измерений.

Именно сопоставление среднеарифметического значений контрольной (6)

= (6)

и экспериментальной составляющей (7)

= (7)

позволяет судить об эффективности выбранной методики. Для утверждения окончательной достоверности того, что результаты экспериментальной группы лучшие, следует убедиться в статистической достоверности различий между рассчитанными значениями по формуле (8), взятой из источника [3]:

= (8)

где Хimax - наибольший показатель, Хimin – наименьший показатель. К – табличный коэффициент для групп различной наполняемости [3].

Проведённые тестовые испытания на контрольной и экспериментальной группах начинающих волейболистов показали удовлетворительные результаты в пределах 35%. Разработанный тренажёр позволяет преобразовать аналоговый сигнал отображения информации в двоичный, что открывает возможности для цифровой обработки с соответствующим техническим и программным обеспечением.