Биомеханика: как понять движение тела и работу мышц на тренировках

Для технически грамотного выполнения физических упражнений, необходимо знать, как движется тело и какие механизмы лежат в основе каждого движения. В этом помогает разобраться биомеханика. Понимание биомеханических основ двигательной активности позволяет тренироваться более осознанно, эффективно и безопасно, снижая риск травм и максимизируя результаты. В этой статье разберемся, что такое биомеханика человека, зачем она нужна и как применять ее принципы на практике.

Биомеханика — это наука, которая изучает функции опорно-двигательного аппарата и двигательную активность человека с точки зрения принципов классической механики. Она объединяет принципы физики с анатомией и физиологией, изучает механические закономерности движения тела человека, анализируя взаимодействие мышц, костей и суставов и деформации тканей во время выполнения движений.

Исследования в области биомеханики применяются в медицине, спорте и повседневной жизни. В спорте и фитнесе биомеханика мышц человека необходима для разработки оптимальных тренировочных программ, улучшения спортивных результатов, снижения риска травм. В медицинской области она используется при проведении реабилитации после травм и лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата. Кроме этого, биомеханика позволяет понимать и лучше чувствовать свое тело, что важно как при занятиях спортом, так и для повседневной деятельности.

Биомеханика помогает:

• Освоить правильную технику выполнения движений, чтобы повысить безопасность тренировок и не допустить травмирования.
• Грамотно распределять нагрузки и укреплять определенные мышечные группы для предотвращения болей в мышцах и суставах, а также для ускорения восстановления после занятий. 
• Подбирать оптимальную амплитуду движений, чтобы максимально загрузить целевые мышцы, повысить эффективности тренировок и улучшить спортивные результаты.
• Выбирать правильное оборудование для тренировок, обеспечивая оптимальное положение тела для достижения своих фитнес-целей.

В биомеханике используется трехмерная система координат для описания движений тела в пространстве. Человеческое тело совершает перемещения в трех плоскостях:

• Фронтальная. Это вертикальная плоскость, проходящая посередине тела, которая разделяет его на переднюю и заднюю половины. В ней совершаются такие движения как отведение, приведение, боковые наклоны. 
• Сагиттальная. Это еще одна вертикально ориентированная плоскость, расположенная перпендикулярно по отношению к фронтальной, и разделяющая тело на правую и левую части. В этой плоскости выполняются сгибания и разгибания.
• Горизонтальная. Это плоскость, находящаяся перпендикулярно по отношению к двум другим плоскостям, которая делит тело на верхнюю и нижнюю половины. В этой плоскости выполняются различные вращения, повороты, скручивания.

Движения в суставах осуществляются вокруг определенных осей:

• Вертикальной. Эта ось проходит через центр тела и располагается перпендикулярно к плоскости опоры. Вокруг нее совершаются вращательные движения.
• Поперечная. Эта ось проходит в горизонтальном направлении и располагается параллельно плоскости опоры. Вокруг нее происходят сгибания и разгибания.
• Сагиттальная. Ось, которая проходит горизонтально по направлению спереди назад. Вокруг нее выполняются движения приведения и отведения.

Все движения выполняются посредством перемещения одной или нескольких костей относительно друг друга в местах их соединения — суставах. В зависимости от особенностей строения суставов, они могут осуществляться в одной или нескольких плоскостях. Перемещение костей относительно друг друга возможно за счет мышц, которые последовательно включаются в работу. Основную роль в двигательном акте играет сокращение мышц-агонистов. Мышцы-антагонисты в этот момент растягиваются, противодействуя и контролируя движение, а стабилизаторы фиксируют суставы и стабилизируют сегменты тела. 

В биомеханическом анализе используется пять ключевых понятий:

• Перемещение. Это основа движения человека, которая описывает изменение положения тела или его частей в пространстве. Перемещение является результатом мышечной активности и может быть описано с помощью координат, траектории, скорости и ускорения.
• Сила. Это толчковое или тяговое усилие, создаваемое сокращением мышц, которое противодействует силе тяжести и другим внешним силам, приводит в движение тело и его части, а также вызывает изменение движения.
• Импульс. Это динамическая характеристика, которая учитывает массу тела и его скорость. Передача импульса позволяет изменять траекторию и скорость движения человека.
• Рычаги. С точки зрения биомеханики тела, организм человека представляет собой механизм, состоящий из системы рычагов — костей с опорными точками в виде суставов, приводимых в движение силой мышц. Механическая эффективность движения зависит от того, как эти рычаги и силы взаимодействуют.
• Равновесие. Это способность удерживать тело в стабильном положении, при выполнении разнообразных движений и поз, противодействуя внешним силам. Равновесие достигается за счет координации мышечных усилий и управления центром тяжести. 

В биомеханике тела применяются термины, которые описывают движения в определенной плоскости или вокруг оси:

• Дорсифлексия. Это движение голеностопного сустава, при котором пальцы ноги тянутся к голени. Оно необходимо для многих повседневных и спортивных активностей — ходьбы, бега, прыжков. Дорсифлексия обеспечивает поддержание равновесия, правильное взаимодействие стопы с поверхностью, улучшает амортизацию и снижает нагрузку на суставы. При беге подъем носка стопы вверх перед приземлением способствует увеличению скорости за счет уменьшения времени контакта с землей и более мощного отталкивания от поверхности.
• Подошвенное сгибание. Это движение в голеностопном суставе, при котором пальцы ноги отводятся вниз. Опускание носка стопы происходит в сагиттальной плоскости и осуществляется благодаря работе мышц голени. Подошвенное сгибание используется в упражнениях на укрепление икроножной и камбаловидной мышц — подъемах на носки стоя и сидя.
• Инверсия. Это поворот стопы внутрь, который осуществляется за счет сокращения передней и задней большеберцовых мышц.
• Эверсия. Движение, противоположное инверсии, которое предполагает поворот стопы наружу. За эверсию отвечают длинная и короткая малоберцовые мышцы. Упражнения на инверсию и эверсию помогают укрепить голеностопный сустав, что важно для обеспечения стабильности стопы во время движений, улучшения равновесия и предотвращения травм.
• Латеральный поворот. Это вращательное движение части тела или конечности, направленное наружу по отношению к продольной оси.
• Медиальный поворот. Это внутреннее вращение части тела, обратное латеральному повороту, при котором происходит движение по направлению к центру тела. Латеральные и медиальные повороты является ключевым компонентом многих упражнений, направленных на развитие подвижности суставов, укрепление мышц кора и улучшение осанки. Кроме этого, медиальный поворот важно контролировать при приседании и жимах над головой, чтобы поддерживать правильное положение тела и стабилизировать суставы.
• Пронация. Естественное движение, при котором происходит поворот предплечья и кисти ладонью вниз.
• Супинация. Это название используется для обозначения противоположного движения — поворота предплечья из положения ладонью вниз в положение ладонью вверх. Развитие мышц, отвечающих за пронацию и супинацию, необходимо для силы хвата, стабилизации локтевого сустава и общей выносливости предплечья.
• Протракция. Термин, применяемый при описании разведения лопаток с округлением верхней части спины.
• Ретракция. Это движение назад, когда лопатки сходятся к позвоночнику. Потракция и ретракция важны для стабилизации плечевого пояса и предотвращения сутулости. 
• Абдукция. Этот термин обозначает отведение конечности в сторону от центральной оси тела, которое совершается во фронтальной плоскости.
• Аддукция. Это приведение конечности обратно к центральной оси тела. В фитнесе аддукция и абдукция используются для развития силы, стабильности и выносливости мышц ног, ягодиц и плечевого пояса, улучшения взрывной силы и контроля движений. 
• Флексия. Это сгибание — суставное движение, при котором угол между костями становится меньше. Оно совершается в сагиттальной плоскости.
• Экстензия. Движение, обратное флексии, при котором угол между костями, соединенными одним суставом, увеличивается.
• Латерофлексия. Это боковой наклон во фронтальной плоскости — сгибание позвоночника в сторону от средней линии в шейном, грудном или поясничном отделах. Подвижность в боковых наклонах важна для поддержания симметрии мышц и правильной осанки.

Биомеханика представляет собой ключевой инструмент в работе фитнес-тренера, который позволяет индивидуализировать тренировочные программы под конкретные особенности анатомии и физиологии каждого человека. Это позволяет клиентам достичь лучших результатов с учетом поставленных целей — увеличить силу, нарастить мышечную массу, улучшить гибкость или похудеть.

Благодаря знанию принципов биомеханики, фитнес-тренер может обосновать выбор тех или иных упражнений для индивидуальной программы, доступно объяснить технику их выполнения и быстро выявлять и корректировать неправильные движения, чтобы избежать перегрузки суставов и мышц. За счет этого значительно повышается безопасность тренировочного процесса и снижается риск получить травму.

Кроме этого, фитнес-тренер, использующий в работе знания в области биомеханики, поможет обеспечить гармоничное развитие всех мышц тела, чтобы не допустить мышечного дисбаланса, приводящего к дисфункциям опорно-двигательного аппарата. При уже имеющихся дисбалансах в мышечной системе, специалист сможет их быстро выявить и скорректировать через специальные упражнения и методики.