Порядок выполнения работы
1. Подготовка материалов и программ для выполнения работы.
1.1. Открыть файл Excel «6.1. Образец оформления таблицы по определению энергетических характеристик тела спортсмена» (диск D/Биомеханика/Образцы оформления таблиц в Excel). Файл содержит 10 электронных таблиц, взаимосвязанных между собой:
– «I. Координаты центров тяжести звеньев и масштаб расстояний»;
– «II. Определение массы звеньев тела»;
– «III. Определение масштаба расстояний»;
– «IV. Определение длительности фаз»;
– «Va. Кинетическая энергия поступательного движения звеньев тела, Поза I – IV»;
– «Vб. Кинетическая энергия поступательного движения звеньев тела, Поза IV – VI»;
– «VI. Расчет вращательной составляющей кинетической энергии движения звеньев тела»;
– «VII Расчет полной кинетической энергии тела в фазах упражнения»;
– «VIII Расчет потенциальной энергии звеньев тела в фазах физического упражнения»;
– «IX Расчет потенциальной энергии тела как целого в фазах физического упражнения»;
– «X. Расчет полной энергии тела как целого в фазах физического упражнения».
Сохранить файл, используя функцию Microsoft Excel «Сохранить как» в своей папке (диск D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика) под названием «Определение энергетических характеристик тела спортсмена».
1.2. С помощью программы Adobe Photoshop открыть файл «Определение моментов инерции тела спортсмена относительно его ОЦТ» (диск D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика).
Сохранить файл, используя функцию Adobe Photoshop «Сохранить как», под названием «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия» (диск D/Биомеханика/Студент/Ф.И.О./Динамика).
1.3. Открыть программу RasChT.exe (диск D/Биомеханика).
2. Определение поступательной кинетической энергии звеньев тела спортсмена.
2.1. Определить координаты положения ЦТ звенев тела на всех слоях файла Adobe Photoshop «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия»:
Открыть с помощью программы Adobe Photoshop файл «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия» (диск D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика). Сделать видимым и активным первый слой файла (навести курсор на глаз слоя и удерживая клавишу Alt щелкнуть левой клавишей мыши; для активации – в палитре «Слои» переместить курсор вправо от пиктограммы изображения слоя, и щелкнуть левой клавишей мыши).
Активировать программу RasChT.exe и поместить ее окно на изображении спортсмена на слое, подогнать размер окна и сделать полупрозрачным.
Активировать в меню программы RasChT.exe опцию «Захват координат» и удерживая клавиш Ctrl щелчком по клавише Пробел зафиксировать координаты ЦТ звеньев перемещая курсор с ЦТ одного звена на ЦТ следующего звена соблюдая последовательность:
– Голова,
– Туловище,
– Плечо правое,
– Плечо левое,
– Предплечье правое,
– Предплечье левое,
– Кисть правая,
– Кисть левая,
– Бедро правое,
– Бедро левое,
– Голень правая,
– Голень левая,
– Стопа правая,
– Стопа левая.
Активировать опцию программы RasChT.exe «Перенос в Excel». В открывшемся файле «Книга 1» выделить и скопировать в буфер обмена координаты ЦТ звеньев тела спортсмена.
Активировать файл Excel «Определение энергетических характеристик тела спортсмена» (диск D/Биомеханика/Студент/Ф.И.О./Динамика).
Заменить содержание столбцов «Координаты Х и Y ЦТ звеньев тела, Поза I» таблицы «I. Координаты центров тяжести звеньев и масштаб расстояний» на значения содержащиеся в буфере обмена (выделить содержание значений в столбцах, вызвать правой клавишей контекстное меню, щелкнуть левой клавишей по опции «Вставить».
Сделать видимым и активным следующий слой файла Adobe Photoshop «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия» (навести курсор на глаз слоя и удерживая клавишу Alt щелкнуть по левой клавише мыши; для активации – в палитре «Слои» переместить курсор вправо от пиктограммы изображения слоя, и щелкнуть левой клавишей мыши).
Используя предложенный выше алгоритм определить координаты и занести в соответствующие столбцы таблицы Excel «I. Координаты центров тяжести звеньев и масштаб расстояний».
Таким же образом обработать все слои файла Adobe Photoshop «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия» и заполнить соответствующие столбцы таблицы Excel «I. Координаты центров тяжести звеньев и масштаб расстояний».
Полученные координаты центров тяжести звеньев автоматически будут использованы в таблицах «Va. Кинетическая энергия поступательного движения звеньев тела спортсмена, Поза I – IV» и «Vб. Кинетическая энергия поступательного движения звеньев тела спортсмена, Поза IV – VI» для расчета показателей перемещения на отрезках.
2.2. Определить массу звеньев тела спортсмена:
В таблице «II. Определение массы звеньев тела» в ячейке «Масса» столбца «Масса (mi) в кг» замените имеющееся значение на значение массы спортсмена выполняющего анализируемое упражнение.
Масса звеньев тела рассчитается автоматически, значения появятся в соответствующих ячейках и используются для расчета характеристик в других таблицах файла Excel «Определение энергетических характеристик тела спортсмена».
Если процентное соотношение масс звеньев исследуемого спортсмена отличается от усредненных, приведенных в столбце «Масса (mi) в %», измените соотношение на требуемое. Последующие расчеты масс звеньев и связанных с ними показателей в таблицах V, VI, VIII произойдут автоматически.
2.3. Определить масштаб расстояний (Ms):
Активировать файл Adobe Photoshop «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия» (диск D/Биомеханика/Студент/Ф.И.О./Динамика).
Сделать видимым и активным первый слой файла (при нажатой клавише Alt щелкнуть левой клавишей мыши по изображению глаза слоя, для активации слоя щелкнуть левой клавишей мыши справа от пиктограммы слоя).
Активировать программу RasChT.exe, сделать ее окно полупрозрачным и поместить поверх изображения первого слоя файла Adobe Photoshop «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия».
Активировать опцию программы RasChT.exe «Захват координат» (при необходимости использовать опцию «Очистить историю»).
Определить координаты точек ограничивающих масштабный отрезок длиной один метр (масштабный отрезок нанесен мелом на поверхности опоры). Навести курсор с помощью мыши на первую точку, удерживая клавишу Ctrl, щелкнуть по клавише Пробел. Таким же способом зафиксировать координаты второй точки.
Активировать опцию программы RasChT.exe «Перенос в Excel» (координаты автоматически поместятся в файл Excel).
Копируйте координаты точек ограничивающих масштабный отрезок в буфер обмена и вставьте в соответствующие столбцы таблицы «III. Определение масштаба расстояний (Ms)», содержащейся в файле Excel «Определение энергетических характеристик тела спортсмена».
В столбце «Масштаб по оси…» таблицы «II. Определение масштаба расстояний (Ms)» и в соответствующем столбце таблицы «I. Координаты центров тяжести звеньев и масштаб расстояний» появятся значения масштаба. Эти значения автоматически будут использованы для расчетов искомых характеристик поступательной кинетической энергии звеньев тела в таблицах Va и Vб, а так же для расчета других характеристик.
2.4. Определить длительность фаз анализируемого физического упражнения:
В ячейку «Частота съемки» таблицы «IV Определение длительности фаз» внесите значение частоты съемки видеофайла использованного для анализа (например 300 к/с).
В ячейку «Был использован каждый?..» таблицы «IV Определение длительности фаз» внесите показатель частоты изъятия кадров из анализируемого видеофайла при подготовке материала для исследования (например каждый – 10).
В столбец «№ слоев поз» вставьте номера слоев соответствующих граничным моментам фаз физического упражнения (информация содержится в палитре слои файла Adobe Photoshop «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия».
Длительность фаз рассчитается в столбце «Длительность фазы» таблицы «IV Определение длительности фаз» и автоматически будет использована для расчета искомых показателей во всех прочих таблицах.
2.5. Искомые показатели кинетической энергии поступательного движения звеньев в фазах физического упражнения рассчитаются в таблицах Va и Vб в соответствующих столбцах.
3. Определение вращательной составляющей кинетической энергии звеньев тела спортсмена.
3.1. Для вычисления ориентации звеньев в пространстве определить координаты двух точек расположенных на продольной оси каждого из звеньев, во всех граничных позах фаз упражнения. Например, если выбрано шесть поз, то, на каждое из звеньев, должны быть определены по 2 точки (всего 12 пар координат расположенных в таблице подряд). Соблюдайте последовательность:
– Голова,
– Туловище,
– Плечо правое,
– Плечо левое,
– Предплечье правое,
– Предплечье левое,
– Кисть правая,
– Кисть левая,
– Бедро правое,
– Бедро левое,
– Голень правая,
– Голень левая,
– Стопа правая,
– Стопа левая.
Активировать файл Adobe Photoshop «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия» (диск D/Биомеханика/Студент/Ф.И.О./Динамика).
Сделать видимым первый слой файла (при нажатой клавише Alt щелкнуть левой клавишей мыши по изображению глаза слоя).
Активировать программу RasChT.exe, сделать ее окно полупрозрачным и поместить поверх изображения первого слоя файла Adobe Photoshop «Определение энергетических характеристик. Кинетическая энергия».
Активировать опцию программы RasChT.exe «Захват координат» (при необходимости использовать опцию «Очистить историю»).
Активировать опцию программы RasChT.exe «Окно поверх остальных». Это позволит переходить в палитру «слои» программы Adobe Photoshop и менять видимый слой на следующий, и возвращаться в программу RasChT.exe используя минимум операций.
Удерживая клавишу Ctrl клавишей Пробел зафиксировать координаты двух точек расположенных на линии обозначающей диаметр головы (например, точки, ограничивающие проксимальный и дистальный конец линии).
Перевести курсор в палитру «слои» программы Adobe Photoshop и сделать видимым следующий слой файла.
Вернуться в программу RasChT.exe и зафиксировать координаты точек ограничивающих проксимальный и дистальный конец линии обозначающей диаметр головы на данном изображении.
Аналогичным образом зафиксировать координаты точек определяющих ориентацию головы в пространстве на всех слоях файла.
Таким же образом зафиксируйте координаты продольных осей всех других звеньев. Всего в таблице программы RasChT.exe (при условии, что определяется ориентация 14 звеньев на 6 слоях) должно быть представлено 168 пар координат.
Активировать опцию программы RasChT.exe «Перенос в Excel» (координаты автоматически поместятся в файл Excel).
Копируйте координаты точек определяющих ориентацию звеньев в буфер обмена, вставьте в столбцы «Координата по оси Х (ед. измерения программы RasChT)» и «Координата по оси Y (ед. измерения программы RasChT)» таблицы «VI. Расчет вращательной составляющей кинетической энергии звеньев тела», содержащейся в файле Excel «Определение энергетических характеристик тела спортсмена».
Вращательная составляющая кинетической энергии рассчитается автоматически и будет представлена в последнем столбце таблицы «Определение энергетических характеристик тела спортсмена».
Рассмотрите содержание каждого столбца таблицы и изучите последовательность расчета вращательной составляющей кинетической энергии тела спортсмена.
4. Определение полной кинетической энергии тела спортсмена.
Полная кинетическая энергия рассчитается автоматически в таблице «VII Расчет полной кинетической энергии тела в фазах физического упражнения».
Изучите формулы, использованные в таблице для расчета искомого показателя.
5. Определение потенциальной энергии звеньев тела в фазах физического упражнения.
5.1. С помощью программы Adobe Photoshop открыть файл «Определение моментов инерции тела спортсмена относительно его ОЦТ» (диск D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика).
Сохранить файл, используя функцию Adobe Photoshop «Сохранить как», под названием «Определение энергетических характеристик. Потенциальная энергия» (диск D/Биомеханика/Студент/Ф.И.О./Динамика).
Для определения координаты Y нулевого уровня отсчета высоты положения звеньев, используя инструмент «Линия» при нажатой клавише Shift постройте горизонтальную линию на уровне точки опоры одного из звеньев при одноопорном положении.
5.2. Открыть программу RasChT.exe (диск D/Биомеханика).
5.3. Определить высоту положения звеньев тела:
Определить координаты положения ЦТ каждого звена тела на всех слоях файла Adobe Photoshop «Определение энергетических характеристик. Потенциальная энергия» и координаты точки нулевого уровня отсчета.
Сделать видимым и активным первый слой файла (навести курсор на глаз слоя и удерживая клавишу Alt щелкнуть левой клавишей мыши; для активации – в палитре «Слои» переместить курсор вправо от пиктограммы изображения слоя, и щелкнуть левой клавишей мыши).
Активировать программу RasChT.exe и поместить ее окно на изображении спортсмена на слое, подогнать размер окна, сделать полупрозрачным, активировать опцию «Окно поверх остальных».
Активировать в меню программы RasChT.exe опцию «Захват координат» и удерживая клавиш Ctrl щелчком по клавише Пробел зафиксировать координаты ЦТ головы на каждом слое файла (последовательно перемещая курсор мыши из программы RasChT.exe в палитру «Слои» программы Adobe Photoshop, для смены слоя, и возвращая курсор в программу RasChT.exe, для фиксации координат).
Аналогичным образом зафиксировать координаты ЦТ других звеньев и нулевого уровня отсчета высоты положения звеньев соблюдая последовательность:
– Туловище,
– Плечо правое,
– Плечо левое,
– Предплечье правое,
– Предплечье левое,
– Кисть правая,
– Кисть левая,
– Бедро правое,
– Бедро левое,
– Голень правая,
– Голень левая,
– Стопа правая,
– Стопа левая,
– Нулевой уровень отсчета высоты положения звеньев.
В таблице окна программы RasChT.exe (при условии, что определяются координаты ЦТ 14 звеньев на 6 слоях и координаты точки нулевого уровня отсчета высоты положения звеньев) должны появиться координаты 85 точек.
Активировать опцию программы RasChT.exe «Перенос в Excel». В открывшемся файле выделить и скопировать в буфер обмена координаты «Y» ЦТ звеньев тела спортсмена.
Активировать файл Excel «Определение энергетических характеристик тела спортсмена» (диск D/Биомеханика/Студент/Ф.И.О./Динамика).
Заменить содержание столбца «Координата Y ЦТ звена – h2 (е. изм. пр. RasChT)» таблицы «VIII. Расчет потенциальной энергии звеньев тела в фазах физического упражнения» на значения содержащиеся в буфере обмена (выделить содержание значений, вызвать правой клавишей контекстное меню, щелкнуть левой клавишей по опции «Вставить»). В последней ячейке столбца должны появиться значения координаты Y нулевого уровня отсчета высоты положения звеньев – h1.
6. Определение потенциальной энергии звеньев тела в фазах физического упражнения.
Искомые значения рассчитаются автоматически и появятся в столбце «Потенц. энергия звеньев тела в разл. мом. физ. упр. (ЕПОТЕНЦ.i = mi*g*(h2 – h1)*Ms)» таблицы «VIII. Расчет потенциальной энергии звеньев тела в фазах физического упражнения».
Изучите формулы таблицы позволившие осуществить расчеты.
7. Определение потенциальной энергии тела как целого в фазах физического упражнения.
Искомые значения рассчитаются автоматически и появятся в столбце «Средняя величина потенциальной энергии в фазе» таблицы «IX. Расчет потенциальной энергии тела как целого в фазах физического упражнения».
Изучите формулы таблицы позволившие осуществить расчеты.
8. Расчет полной энергии тела как целого в фазах физического упражнения.
Искомые значения рассчитаются автоматически и появятся в столбце «Полная энергия тела в фазах физического упражнения» таблицы «X. Расчет полной энергии тела как целого в фазах физического упражнения».
Изучите формулы таблицы позволившие осуществить расчеты.
9. Анализ энергетических характеристик тела спортсмена при выполнении физического упражнения.
9.1. Скопировать в папку «Динамика» (D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика) файл «Отчет студента по определению энергетических характеристик движения» (диск D/Биомеханика/Формы отчетов студентов по работам практикума).
9.2. Открыть файл «Отчет студента по определению энергетических характеристик движения» (D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика).
9.3. Оформить отчет по теме определение энергетических характеристик движения в соответствии с предлагаемым образцом.
В письменной форме ответить на теоретические вопросы представленные в образце отчета.
Сделать заключение о механической энергии тела спортсмена в физическом упражнении. Для этого необходимо ответить письменно на следующие вопросы:
– Какова величина полной кинетической энергии тела спортсмена в фазах физического упражнения?
– Как меняется полная кинетическая энергия по фазам упражнения, и каковы причины этих изменений?
– Как меняется полная потенциальная энергии тела спортсмена в фазах упражнения, и каковы причины этих изменений?
– Как меняется механическая энергия тела спортсмена в ходе выполнения физического упражнения?
9.4. Сохранить отчет по теме определение энергетических характеристик движения в папке «Динамика» (диск D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика).
Тематика вопросов для собеседования
Теоретические вопросы:
Какие характеристики относятся к энергетическим?
Что такое работа?
Что такое мощность?
Что такое энергия?
Что такое кинетическая энергия?
Что утверждается в теореме об изменении кинетической энергии материальной точки?
Чему равна кинетическая энергия системы тел состоящей из n материальных точек?
Из чего складывается полная кинетическая энергия тела?
Что такое потенциальная энергия?
Что является механической энергией тела?
Что измеряется в Джоулях?
Практические вопросы:
Как определить координаты центров тяжести звеньев и масштаб расстояний?
Как определить массу звеньев тела спортсмена?
Как определить масштаб расстояний?
Как определить длительность фаз анализируемого физического упражнения?
Как рассчитать кинетическую энергию поступательного движения звеньев тела?
Как рассчитать вращательную составляющую кинетической энергии?
Как рассчитывается полная кинетическая энергия тела в фазах физического упражнения?
Как рассчитать потенциальную энергию звеньев тела в фазах физического упражнения?
Как рассчитывается потенциальная энергия тела как целого в фазах физического упражнения?
Как рассчитать механическую энергию тела спортсмена в фазах физического упражнения?
|
