Artur Zgórski
student III r. WF
grupa II męska

SPRAWOZDANIE Z BIOMECHANIKI

TEMAT: POMIAR I OCENA WARTOŚCI MOCY MAKSYMALNEJ
I WYTRZYMAŁOŚCI KOŃCZYN DOLNYCH



I. WSTĘP:

Wartość mocy maksymalnej oraz wytrzymałości całego organizmu lub poszczególnych grup mięśniowych są podstawowymi parametrami w ocenie stanu i rozwoju cech fizycznych zawodników różnych dyscyplin sportowych.
Moc maksymalna może być rozwijana wyłącznie w krótkotrwałych wysiłkach, a utrzymanie tej mocy na jak najwyższym poziomie może świadczyć o wytrzymałości badanego. Z fizjologicznego punktu widzenia wytrzymałości zależy od ogólnej wydolności organizmu, której miarą jest zużycie tlenu na minutę. Podstawą wytrzymałości są więc procesy tlenowe, które nie zawsze odzwierciedlają reakcje organizmu, zwłaszcza w wysiłkach krótkotrwałych lub angażujących ograniczoną grupę mięśni. Dlatego w biomechanice wytrzymałość jako cechę fizyczną charakteryzuje zmiana mocy w funkcji czasu. W ten sposób można oceniać zarówno pracę całego organizmu lub poszczególnych grup mięśniowych.
Do tej oceny stosuje się trenażery, które w znacznej mierze zastępują trenera, dając natychmiastowe informacje o podstawowych parametrach ruchu. Ocena wytrzymałości z użyciem trenażerów nie jest ograniczona czasem i może dotyczyć wysiłku trwającego kilkanaście a nawet kilkaset sekund. Miernikiem wytrzymałości jest tu współczynnik kierunkowy równania prostej regresji, opisującej zmianę mocy w funkcji czasu.

P=a-bt

Oceniając wytrzymałość badanego w wysiłku trwającym np.: 3 minuty można wydzielić kilka stref czasowych związanych z energetyką mięśni.

Wykres nr 1.

Czas stanu pobudzenia mięśnia wynosi od kilkuset milisekund do kilku sekund. W takich odcinkach czasowych mięsień czerpie energię prawie wyłącznie z rozpadu (fosforylacji) ATP (adenozynotrójfosforanu) i CP (fosfokreatyny). Zresztą tylko te związki są chemiczne są zmagazynowane bezpośrednio w mięśniu. Węglowodany i tłuszcze są natomiast głównie zmagazynowane w układzie zasilania i stamtąd w miarę potrzeby są dostarczane do mięśni.
Podczas wysiłków trwających kilkanaście i kilkadziesiąt sekund istotną rolę w dostarczaniu energii dla pracy mięśnia zaczyna odgrywać glikoliza (rozpad glukozy), a zwłaszcza jej frakcja mleczanowa, która powoduje powstawanie kwasu mlekowego (anaerobowa, bezmleczanowa).
W wysiłkach trwających kilka minut i dłuższych mięsień wytwarza energię głównie z tzw. tlenowych (aerobowych) źródeł energetycznych. Zatem stopień udziału poszczególnych źródeł energetycznych jest zmienny w funkcji czasu wysiłku, chociaż należy tu podkreślić, iż zawsze ich rozpad i synteza przebiegają równocześnie.
Mięsień wykonuje pracę (rozwija moc) zawsze dzięki rozpadowi ATP, ale tego związku starcza praktycznie na 2-3 skurcze. Najszybciej resyntezowana jest ATP z fosfokreatyny (CP). Resynteza ta zaczyna się równolegle z pojawieniem się ciepła aktywacji w mięśniu. Zatem praktycznie w maksymalnych wysiłkach mięsień czerpie energię z fosfokreatyny, co można przedstawić:

ATP ADP+P,
ADP+CP ATP+kreatyna

Średnie dane odnośnie zasobu (pracy i mocy źródeł energetycznych na kg masy ciała człowieka oraz dane charakteryzujące czas osiągania maksymalnej mocy i czas pracy przedstawiłem w tabeli nr 1.

Tabela nr 1. Charakterystyka zasobu (objętości) i mocy (intensywności) źródeł energetycznych mięśni.

Źródło energetyczne	Zasób			Moc		Czas osiągania mocy maksymalnej(s)	Czas pracy (s)
		cal/kg	J/kg		cal/kgs			W/kg
Fosfokreatyna	100		420	13	54,4	4-6	20-25
Glikoliza beztlenowa	230		960	7	29,3	35-45	90-120
Procesy tlenowe	∝		∝	3,6 0	15 0	120-180	∝ 0

Z tabeli nr 1 wynika, że im większą moc można osiągnąć za pomocą danego źródła energetycznego, tym mniejszy jest jego zasób i tym krótszy jest czas wykonywanej pracy. Zatem spadek rozwijanej przez człowieka mocy w czasie, zależy od aktualnie wykorzystywanych źródeł energetycznych mięśni. Ten fakt przemawia na korzyść energetycznej teorii zmęczenia, która zmniejsza zdolność do wykonywanej pracy, ponieważ moc kolejnych źródeł energetycznych maleje wraz z czasem wykonywanej pracy.

II. MATERIAŁ BADAWCZY:

Studenci III roku Akademii Wychowania Fizycznego w Warszawie wydziału Wychowania Fizycznego.



Tab. nr 2. Dane badanych

L.p	BADANY	WIEK	WZROST	MASA CIAŁA
1.	Artur Zgórski	22 lata	176 cm	78 kg
2.	Adam Marchwiński	22 lata	193 cm	91 kg
3.	Jakub Metelski	22 lata	175 cm	78 kg
4.	Mariusz Suszek	22 lata	181 cm	74 kg
5.	Paweł Ziółkowski	23 lata	184 cm	85 kg

III. METODA BADAWCZA:
Do pomiaru mocy maksymalnej oraz zmiany mocy kończyn w funkcji czasu wykorzystuje się stanowisko przedstawione na rysunku nr 2, składające się z równi pochyłej i wózka.

Rysunek nr 2.





Urządzenie treningowe zwane „równią pochyłą” składa się z wózka o masie 33 kg, z regulowanym oparciem, tak, że badany może przyjmować pozycję od leżącej do siadu i zjazdu zbudowanego z szyn stalowych pochylonych pod kątem α=15° do poziomu. Zjazd u dołu zakończony jest platformą. Do zjazdu przymocowano przetwornik obrotowo-impulsowy z układem linek. Płytę kontaktową wraz z przetwornikiem I/O połączono do komputera IBM PC. Układ ten wykorzystując pakiet oprogramowania „TRP” realizuje 4 podstawowe funkcje:
1. dokonuje pomiaru, oblicza i prezentuje na ekranie:
- maksymalną prędkość wózka i moc podczas każdego odbicia,
- drogę wózka po odbiciu- jako różnicę między położeniem wózka w chwili
utraty kontaktu z płytą,
- czas kontaktu z płytą,
- sumę pracy wykonanej w serii pomiarowej,
- czas serii i numer odbicia.
2. opracowuje automatycznie standardowy arkusz badania
Arkusz zawiera liczbę odbić, sumę całkowitej pracy oraz czas trwania całego testu. Arkusz zawiera wartości maksymalne, średnie i minimalne dla całej serii z podziałem na fazę hamowania („pasywne” - ekscentryczna praca mięśni) i odbicia („aktywne” -koncentryczna raca mięśni)
3. Przedstawia graficznie wartości czasu kontaktu z platformą, pracy i mocy, w każdym powtórzeniu całej serii dla fazy pasywnej i aktywnej
4. Graficznie i liczbowo przedstawia dane w pojedynczym akcie ruchowym, składającym się z hamowania i odbicia


IV. SPOSÓB PRZEPROWADZENIA ĆWICZENIA

W celu określenia maksymalnej prędkości i mocy badany wykonuje serię sześciu odbić z maksymalną siłą. Następnie po 5 minutowej przerwie wykonuje serię 60 maksymalnych odbić.
Jeżeli w pierwszych dziesięciu odbiciach badany nie osiągnął prędkości (mocy) większej lub równej z testu sześciu odbić, pomiar należy przerwać i po odpoczynku próbę wznowić.



VI. OPRACOWANIE WYNIKÓW:

Wartości prędkości kątowej (ω) w zależności od obciążenia (liczba gum).

Tab. nr 2

NAZWISKO I IMIĘ BADANEJ OSOBY
LICZBA GUM		Zgórski Artur	Marchwiński Adam	Mossakowski Tomasz	Suszek Mariusz	Ziółkowski Paweł
2	WARTOŚĆ PRĘDKOŚCI KĄTOWEJ ( rad/sek )	11,94	11,64	9,86	11,35	10,32
4			9,86	10,8	9,65	14,19	9,87
6			8,56	10,31	8,56	9,66	9,46
8			7,82	9,86	8,25	9,46	8,25
10			7,32	8,73	7,09	8,4	7,56
12			6,48	8,11	6,48	7,2	6,13
14			5,27	7,69	4,41	5,17	6,3
16			4,93	7,21	----	5,1	4,68

Wykres prędkości kątowej (ω) w zależności od obciążenia (liczba gum).


Wykres nr 1.





Wartości mocy (P) w zależności od wartości obciążenia zewnętrznego (Mz).

Tab. nr 3.

LICZBA GUM (szt.)		2	4	6	8	10	12	14	16
Mz(Nm)		26	45	62	80	96	113	125	145
BADANY
A.Z	MOC (Wat)	310	444	531	626	702	732	659	715
A.M			302	486	632	788	838	915	961	1044
T.M			256	434	530	660	680	732	550	----
M.S			295,1	638,4	598,9	756,8	807,1	814,3	746,7	739,6
P.Z			268,3	444,1	586,5	660	725,7	692,6	787,5	678,6

Wykres zależności mocy (P) w zależności od wartości obciążenia (Nm).

Wykres nr 2.



Wykres nr 3.



Wartości mocy względnej.

Tab. nr 4.

LICZBA GUM (szt.)			2	4	6	8	10	12	14	16
Mz(Nm)			26	45	62	80	96	113	125	145
BAD.	Masa (kg)
A.Z	78		3,97	5,69	6,8	8,02	9,01	9,39	8,46	9,17
A.M	95			3,18	5,11	6,72	8,3	8,82	9,63	10,11	10,99
T.M	63			4,06	6,89	8,42	10,47	10,8	11,62	8,73	----
M.S	74			3,99	8,62	8,09	10,22	10,9	11	10,09	10
P.Z	83			3,2	5,35	7,06	7,95	8,74	8,34	9,48	8,17

Wykres względnej wartości mocy badanych.

Wykres nr 4.

VI. DYSKUSJA:

Przyglądając się krzywym na wykresach zauważymy, iż każda badana osoba ma ściśle charakterystyczną krzywą zgodną z wynikami uzyskanymi w trakcie wykonywania badania. Najbardziej nietypowa krzywa należy do M.S, u którego obserwujemy znaczny wzrost prędkości kątowej (ω )
( Wykres nr 1) i mocy (P) ( Wykres nr 2 i 3 ) w momencie gdy obciążenie równe było 4 gumy, a moment obciążenia zewnętrznego (Mz) wynosił
45 Nm. Wykres M.S różni się od pozostałych tym, iż jej maksymalne wyniki parametrów prędkości kątowej (ω) i mocy ( P) zostały uzyskane w innych warunkach niż u kolegów. Ponad to uzyskane przez niego wyniki są znacznie lepsze od najlepszych wyników pozostałych badanych również w wartości mocy przeliczonej na kilogram masy ciała badanego. Znaczyłoby to, iż M.S ma stosunkowo wysokie predyspozycje siłowo- szybkościowe, bardziej może szybkościowe niż siłowe co wynikałoby z charakteru budowy M.S ( Tabela nr1).
Pozostali badani z wyjątkiem T.M swe najlepsze wyniki (Pmax) uzyskali przy obciążeniu wynoszącym 14 gum i momencie obciążającym (Mz) wynoszącym 125 Nm. Co mówi nam, iż wysoki moment obciążający u tych badanych wpływa na uzyskanie najlepszych wyników jeśli chodzi o rozwijanie maksymalnej mocy (Pmax).
U T.M podobnie jak u M.S moment obciążenia zewnętrznego (Mz) musiał być mniejszy aby uzyskana moc osiągnęła swe maksimum
( Tab. nr 2, Wykres nr 2). Uwarunkowane jest to znacznie mniejszą masą ciała obu badanych( Tab. nr 1). Wartości względne mocy T.M i M.S są najwyższe w całej grupie co świadczy o posiadaniu dużej siły w/w badanych ( Tab. nr 4, Wykres nr 4).
U wszystkich badanych z wyjątkiem M.S prędkość kątowa (ω) swe maksimum uzyskało przy najniższym momencie obciążającym
( Tab. nr 2, Wykres nr 2). Wynik M.S jest zatem wynikiem niespodziewanym i mógł wynikać z pewnych niedokładności w wykonywaniu prób wcześniejszych przez badanego.
Wykres dotyczący zależności prędkości kątowej (ω) od ilości gum (obciążenia) należący do A.M (Wykres nr 2) mówi nam, iż w momencie, gdy obciążenie było najniższe badany uzyskał najlepszy wynik podczas gdy wzrost kolejnych obciążeń spowodował znaczne obniżenie wartości prędkości kątowej(ω) do poziomu średniego grupy. U pozostałych badanych spadek prędkości kątowej (ω) wraz ze wzrostem obciążenia był znacznie łagodniejszy niż u A.M (Wykres nr 1). Świadczyć to może o mniejszych dysproporcjach pomiędzy predyspozycjami siłowo- szybkościowymi a wytrzymałościowymi u A.Z, T.M, M.S oraz P.Z.



Wykresy obrazujące zależność rozwinięcia mocy maksymalnej (Pmax) w zależności od momentu obciążającego (Wykres nr 2 i 3) pokazują nam, iż u wszystkich badanych, z wyjątkiem M.S wartości mocy wzrastają łagodnie do maksimum, a następnie spadają. Silniejszy wzrost (skok) obserwujemy u A.M. Jest to osoba wysportowana uprawiająca kulturystykę (rekreacyjnie) i niewątpliwie ma to wpływ na osiągnięte wyniki. Pozostali badani to osoby, które kiedyś zajmowały się sportem w zwiększonym wymiarze czasu (oprócz M.S), tak więc wyniki przez nie uzyskane, oraz charakter ich wykresów świadczy o pewnym, dość dużym, potencjale siłowo- szybkościowym i wytrzymałościowym.


VII. WNIOSKI:

1. Na podstawie w/w wykresów możemy dowiedzieć się o naszych predyspozycjach siłowo- szybkościowych oraz wytrzymałościowych.

2. Możemy ocenić poziom wytrenowania (korzystając z wykresu trener może planować, jak poprawić prędkość zawodnika przez zastosowanie odpowiednich ćwiczeń i obciążeń). Po ponownym przeprowadzeniu badań z wykresów wnioskujemy o przydatności naszych zmian w trakcie cyklu treningowego.

3. Z wykresów oceniamy wytrzymałość prostowników stawu kolanowego, oraz spadek mocy wraz ze wzrostem obciążenia.


VIII. BIBLIOGRAFIA:

1. „Ćwiczenia laboratoryjne z biomechaniki” K. Fidelus
2. „Przewodnik do ćwiczeń z biomechaniki” K. Fidelus

4

---