3.3.8. Изучение закона среднего ритма и средних нагрузок

Оборудование. Эргометр; метроном.

Монтаж прибора осуществляют до урока. Прибор укрепляют на демонстрационном столе с помощью струбцины согласно приложенной к прибору инструкции (рис. 35). Измерительную ленту наматывают на катушку и конец ее пропускают через лентопротяжный механизм, подвешивают груз. Чтобы привести прибор в действие, надо рукой обхватить стойку, закрепить неподвижно предплечье держателями, на указательный палец надеть лямку и, сгибая палец, поднимать груз. Если прибор собран правильно, то при подъеме груза движется стрелка по шкале и разматывается измерительная лента, суммируя высоту, на которую был поднят груз во время всей работы. При опускании груза лента двигаться не должна.

Для определения мышечного усилия пользуются формулой F = mg, где F - сила (в даН), m - масса гири (в кг) и g - ускорение силы тяжести. Работу вычисляют по формуле: A=Fh, где А - работа (в Дж), h - высота, на которую был поднят груз (в м). (Можно считать, что работа при подъеме гири в 1 кг на 1 м приблизительно равна 10 Дж.)

Перед началом эксперимента полезно проанализировать формулу работы A=Fh. Если груз очень тяжел, тогда человек не сможет его поднять, и высота подъема окажется равной нулю. Из этого следует, что и работа превратится в ноль. Если же груз будет слишком легкий и величина его будет приближаться к нулю, то и работа окажется близкой к нему. Из анализа формулы ясно, что наибольшая работа будет при каких-то средних нагрузках. Но средние нагрузки для сильного человека будут одни, для слабого другие. Определить их и помогает опыт с эргометром.

Проведение опыта. К прибору поочередно подходит трое испытуемых, примерно равные по силе. Один из них поднимает 5 кг, второй 3 кг, третий 1 кг. Они работают до полного утомления. Учитель сравнивает результаты каждого из них. Темп работы устанавливается один и тот же: метроном 120.

По стрелке прибора учащиеся определяют амплитуду движения и признаки утомления: дрожание пальца, сбивание с ритма, ухудшение координации. О последнем может говорить появление посторонних движений, соскакивание петли с пальца, изменение дыхания и цвета лица.

Рис. 35. Школьный эргометр (по И. В. Козырю и П. И. Суворовой). Вверху - вид сзади: 1 - основание прибора; 2 - обойма; 3 - барабан; 4 - блок с храповым колесом; 5 - направляющий ролик; 6 - прижимной ролик; 7 - катушка для измерительной ленты; 8 - направляющий лоток; 9 - пружина. Внизу - прибор в действии (вид спереди): 1 - шкала; 2 - стрелка; 3 - струбцина; 4 - ремешок для пальца; 5 - основание приспособления для фиксирования руки; 6 - стойка; 7 - планка для держателей; 8 - держатели

Поскольку на величину работы оказывает влияние не только нагрузка, но и ритм, опыты должны вестись при одном и том же ритме. После этого уже на других испытуемых изучают влияние ритма на работу. Метроном ставят на 60, 120, 180 ударов в минуту.

Практика показывает, что выполнить эту работу в полном объеме невозможно. Поэтому на уроке можно ограничиться показом методики измерения и разработкой схемы опыта. С этой целью школьникам предлагают самостоятельную работу. Ее лучше провести по вариантам. Первый вариант у себя в тетрадях намечает схему опыта, выявляющего наилучший ритм работы, второй - наилучшую нагрузку.

Вопрос. Почему наибольшая работа возможна при среднем ритме и средних нагрузках? (Объяснение в тексте.)