Предмет и история биомеханики

Биомеханика – одна из самых старых ветвей биологии. Её истоками были работы Аристотеля и Галена, посвящённые анализу движений животных и человека. Но только благодаря работам одного из самых блистательных людей эпохи Возрождения – Леонардо да Винчи (1451 – 1519) – биомеханика сделала свой следующий шаг.

Леонардо да Винчи
«Сделай так, чтобы книга об элементах механики с ее практикой предшествовала бы демонстрации движения и силы человека и других животных, и посредством таковых ты сможешь доказать каждое твое утверждение».

Леонардо особенно интересовался строением человеческого тела (анатомией) в связи с движением. Он описал механику тела при переходе из положения сидя к положению стоя, при ходьбе вверх и вниз, при прыжках.
Записи из тетрадей Леонардо

Ко второй половине X V I I века были накоплены довольно обширные знания по механике: Уже были известны многие законы статики, Г. Галилей (1564 – 1642 гг.) провёл свои знаменитые опыты в области механики.

Первой научной книгой, от которой ведёт своё начало биомеханика, было сочинение итальянского математика и врача Д. А. Борели (1608 – 1679 гг.), которое было опубликовано в 1679 г. и называлось «О движении животных».
Иллюстрации из книги Джованни Борелли

В 1687 г. вышел главный труд И. Ньютона – «Математические начала натуральной философии», в котором сформулированы три основных закона классической механики: закон инерции, закон пропорциональности приложенной к телу силы и вызванного действием силы ускорения тела и закон равенства действия и противодействия. Здесь же был высказан закон всемирного тяготения.
Исаак Ньютон
(1643 – 1727), гениальный английский физик, механик, астроном и математик.

В X I X и начале X X века большой вклад в развитие биомеханики внесли американский учёный Е. Мейбридж, французский исследователь Э. Марей. Немецкие биомеханики В. Брауне и О. Фишер.
Е. Мейбридж
Э. Марей
О. Фишер
В. Брауне

Возникновение и развитие отечественной биомеханики связано с именами выдающихся учёных. Физиолог И. М. Сеченов (1829 – 1905гг.) опубликовал книгу «Очерк рабочих движений человека», в которой впервые рассмотрел некоторые вопросы биомеханики, А.А. Ухтомский (1875 – 1942 гг.) разработал учение о доминанте.
И. М. Сеченов
(1829 – 1905гг.)
А.А. Ухтомский
(1875 – 1942 гг.)

П. Ф. Лесгафтом (1837 – 1909гг.) была создана биомеханика физических упражнений, разработанная на основе динамической анатомии. В 1877 г. П. Ф. Лесгафт начал читать лекции по этому предмету на курсах по физическому воспитанию.

Большой вклад в изучение физиологии двигательного аппарата внёс Н. Е. Введенский (1852 – 1922гг.). Им выполнены исследования процессов возбуждения и торможения в нервной и мышечной тканях. Его работы о физиологической лабильности живых тканей и возбудимости систем имеют огромное значение для современной физиологии спорта. Большую ценность представляют также его работы о координации движений.

По определению А. А. Ухтомского (1875 – 1942гг.), биомеханика исследует «каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести рабочее применение». Им показано, что сила мышц зависит от их поперечного сечения. А. А. Ухтомский открыл важнейшее физиологическое явление – доминанту в деятельности нервных центов, в частности, при двигательных актах.

Вопросы физиологии спорта разрабатывал А. Н. Крестовников (1885 – 1955). Они были связаны с выяснением механизма мышечной деятельности, в частности, координации движений, формирования двигательных условных рефлексов, этиологии утомления при физической деятельности и другими физиологическими функциями при выполнении физических упражнений.

Большой вклад в познание взаимодействия уровней регуляции движений внёс Н. А. Бернштейн (1899 – 1966гг.). Им дано теоретическое обоснование процессов управления движениями с позиций общей теории больших систем. Нейрофизиологические концепции Н. А. Бернштейна послужили основой формирования современной теории биомеханики движений человека.

М. Ф. Иваницкий (1895 – 1969) разработал функциональную (динамическую) анатомию применительно к задачам физической культуры и спорта.

Бурное развитие спорта в СССР послужило основанием развития биомеханики спорта. С 1958 г. во всех институтах физической культуры биомеханика стала обязательной учебной дисциплиной.

Биомеханические исследования позволили создать новый тип спортивной обуви, спортивного инвентаря, оборудования и техники управления ими (велосипеды, коньки, горные и прыжковые лыжи, гоночные лыжи, лодки для гребли и многое другое).

Изучение гидродинамических характеристик рыб и дельфинов дало возможность создать специальные костюмы для пловцов, изменить технику плавания, что способствовало повышению скорости плавания.

Биомеханику преподают в высших физкультурных учебных заведениях во многих странах мира. Создано международное общество биомехаников, проводятся конференции, симпозиумы, конгрессы по биомеханике.