2.2. Роль научных методов в развитии биомеханики
“…наука движется толчками в зависимости от успехов, делаемых методикой. С каждым шагом методики вперед, мы как бы поднимаемся ступенью выше, с которой открывается нам более широкий горизонт, с невидимыми ранее предметами”.
И.П. Павлов
Проникновение в биомеханику подлинно научных методов исследования связано с французским изобретателем Жаком Луи Дагером (1787 – 1851). В 1839 году им был разработан первый практический способ фотографии.
Дальнейший шаг по внедрению научных методов исследования в биомеханику был сделан французским физиологом Этьеном-Жюлем Маре (1830-1904). Э.Ж. Маре разработал метод пневмографии – записи опорных реакций с помощью передачи давления воздуха. В подошвы ботинка человека встраивались воздушные камеры. Во время опоры давление воздуха в камере повышалось, оно передавалось по трубочкам на прибор, который испытуемый держал в руке (рис. 2.5).
Рис. 2.5. Пневмография по Э.Ж.Маре
Это позволило определить длительность периодов опоры и полета при ходьбе и беге. Более серьезным изобретением Э.Ж. Маре является силовая платформа, позволяющая регистрировать величину реакции опоры при отталкивании. В 1872 году американский фотограф Эдвард Майбридж (1830-1904), поставив в ряд несколько фотоаппаратов, получил моментальные снимки последовательных фаз движения человека и животных (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Бег человека втрех плоскостях. Фотосъемка Е.Майбриджа
Э.Ж. Маре усовершенствовал этот метод, предложив фотографическое ружье (1882), которое позволяло производить один за другим 12 снимков. С помощью «ружья» он снимал и изучал полет птиц и насекомых, ходьбу, бег, прыжки человека. В 1880 году Э.Ж. Маре изобрел хронофотографию – фотографирование всего движения на одну пластинку. Чтобы это сделать, перед фотоаппаратом устанавливался вращающийся диск с прорезями. Когда прорезь открывает доступы светового потока к объективу, на пластине фиксируется положение человека. В результате съемки на одной пластине получается ряд положений человека в последовательные моменты времени. Первые хронофотографии были очень плохого качества (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Хронофотография прыжка
В дальнейшем Этьен-Жюль Маре ограничил число заснимаемых точек движущегося объекта. «Он одел человека с головы до ног в черное трико и на голову набросил капюшон. Из всей поверхности тела он оставил светлыми только узенькие полоски вдоль осей звеньев конечностей, да голову отметил светлой точкой. Полоски были сделаны из серебристой галунной тесьмы. Теперь на его фотографиях стали появляться палочковые схемы-человечки из спичек (рис. 2.8). Благодаря узости этих спичек он мог заснимать фазы движения гораздо более часто, не боясь, что одна фигура наложится на другую. (Н.А. Бернштейн, 1990.– С. 252). Следующий шаг вперед был связан с заменой светящихся полосок яркими маркерами, которые крепились на центры суставов. Хронофотография уступила место циклографии.
Рис. 2.8. Испытуемый, подготовленный для проведения эксперимента (слева) и хронофотография бега по Э.Ж. Маре
В конце XIX века немецкие ученые Вильгельм Брауне и Отто Фишер опытным путем (на нескольких замороженных трупах) определили относительный вес отдельных частей тела человека (головы, туловища, плеча, предплечья и т.д.), а также положение центров тяжести звеньев тела. Это позволило начать экспериментальное изучение динамики двигательных действий.