Кинематические и динамические характеристики относятся к количественным характеристикам. При этом следует отметить тот факт, что движения человека и предметов, перемещаемых им, можно заметить и измерить, только сравнивая их положения с положением выбранного для сравнения тела (тело отсчета), поэтому все движения человека в биомеханике рассматриваются как относительные.
Движение выражается в изменении с течением времени взаимного положения тел. Его можно наблюдать и отсчитывать только относительно других реальных тел (например, при прыжках в длину — относительно бруска) или условных (например, в старте яхт — относительно линии створа).
В зависимости от условий задачи, стоящей при изучении двигательного действия, выбирается та или иная система отсчета. Принято выделять:
• инерциальную систему отсчета (земля, дорожка, лыжня) — движения их в данной системе незаметны при измерениях, т. е. изменениями скорости, ускорениями при решении данной задачи можно пренебречь;
• неинерциальная система отсчета — движущееся тело (скользящая лыжа, раскачивающиеся кольца), движение которого происходит с заметным ускорением, существенно влияющим на отсчет расстояния;
• соматическая система отсчета (тело человека) — движение звеньев рассматривается относительно туловища.
Наблюдая сам факт движений, их внешнюю картину, различают пространственную форму (рисунок, узор) движений и их характер (изменение во времени — быстрее, чаще и т. п.).
Количественные характеристики, раскрывающие форму и характер движений, называются кинематическими.
Они описывают движения в пространстве и во времени. Соответственно различают характеристики:
• пространственные;
• временные;
• пространственно-временные.
Пространственные характеристики позволяют определить, каково исходное и конечное положения при движении (координата), какова между ними разница, насколько они изменились (перемещение) и через какие промежуточные положения выполнялось движение (траектория), т. е. пространственные характеристики в целом определяют пространственную форму движений человека.
Координата точки — это пространственная мера местоположения точки относительно системы отсчета.
С точки зрения механики описать движение — это значит определить положение в любой момент времени, определить координаты опознавательных точек тела, по которым изучают ход движения в пространстве.
По координатам определяют, где находится изучаемая точка относительно начала отсчета, измеряя ее линейные координаты. Положение точки на линии определяет одна координата, на плоскости — две, в пространстве — три.
Изучая движение, нужно определить: 1) начальное положение, из которого движение начинается; 2) конечное положение, в котором движение заканчивается; 3) ряд мгновенных промежуточных положений, которые принимает тело при выполнении движения.
Перемещение точки — это пространственная мера изменения местоположения точки в данной системе отсчета.
Перемещение — величина векторная. Она характеризуется численным значением (модулем) и направлением, т. е. определяет размах и направление движения. Если после движения точка вернулась в исходное положение, перемещение равно нулю. Таким образом, перемещение есть не само движение, а лишь его окончательный результат — расстояние по прямой и направление от исходного до конечного положения.
Перемещение (линейное, в поступательном движении) измеряется разностью координат в моменты начала и окончания движения.
Перемещение тела при вращательном движении измеряется углом поворота — разностью угловых координат в одной и той же системе отсчета расстояний.
Траектория точки — это пространственная мера движения (воображаемый след движения точки). Траекторию определяют, устанавливая ее длину, кривизну и ориентацию в пространстве.
Пространственный рисунок движения точки дает ее траектория. Длина траектории показывает, каков путь точки.