Tomasz Zamiela, 3 męska

REAKCJA PODŁOŻA NA WYSKOK PIONOWY

****************************************************

1. WSTĘP

2. MATERIAŁ BADAŃ

3. WYNIKI BADAŃ

4. ANALIZA I WNIOSKI KOŃCOWE

5. WYKORZYSTANIE

6. OPIS ARTYKUŁU

VII. LITERATURA I PIŚMIENNICTWO

I. WSTĘP

Ocena skoczności dokonywana jest najczęściej za pomocą skoku w dal lub wzwyż.

Niektórzy autorzy testów sprawności fizycznej ( np. Denisiuk, Ulatowski, Pilicz ) za pomocą skoków próbowali określić moc kończyn dolnych. Skoczność i moc często używane są zamiennie, chociaż między nimi nie ma ( w sensie fizycznym ) bezpośrednich i prostych zależności.

Najstarszą i bodaj najczęściej stosowaną metodą do dziś jest próba oceny skoczności zwana skokiem Sargenta lub wyskokiem dosiężnym. Próba ta jest niedokładna, co podkreśla Fidelus i Gradowska, ponieważ ocenia jedynie wysokość wyskoku. Wzbudziła ona jednak zainteresowanie wśród biomechaników w celu oceny możliwości siłowo-szybkościowych układu ruchu człowieka. Jednak, aby przeprowadzić pełną analizę ruchu podczas wyskoku, potrzebna jest specjalna laboratoryjna aparatura pomiarowa, pozwalająca dokładnie i szybko ocenić przemieszczenie środka masy ciała człowieka.

Za pomocą systemu ERGOJUMP mogą być wykonywane trzy rodzaje skoków:

1. SJ ( squatting jump ) - z pozycją początkową w przysiadzie

2. CMJ ( countermovement jump ) - z pozycja początkową wyprostowaną.

3. DJ ( drop jump ) - wyskok poprzedzony zeskokiem.

Pomimo wielu zalet tej metody, dużym ograniczeniem jest brak możliwości oceny

parametrów dynamicznych ( np. mocy ) w pojedynczym skoku.

Stosowaną obecnie metodą oceny parametrów skoku pionowego jest metoda analizy, zarejestrowanej podczas próby siły reakcji podłoża. Zakłada ona, że ruch człowieka można opisać za pomocą ruchu środka masy ciała w kierunku pionowym ( jeden stopień swobody ). Badanego tratujemy jako układ materialny, którego środek masy porusza się względem inercjalnego układu odniesienia XYZ związanego ze ścianami pomieszczenia, w którym odbywa się ćwiczenie.

Charakterystyka rozwijanych sił reakcji są decydującym czynnikiem wpływającym na wynik w wielu dyscyplinach sportu. Buśko, Musiał i Wychowański uważają, że platforma dynamometryczna powinna być podstawowym urządzeniem pomiarowym w sporcie. W najnowocześniejszych platformach wykorzystuje się zjawisko piezoelektryczne i oprócz trzech składowych sił reakcji mierzy się trzy składowe momentów. Platformy takie produkuje firma „ Kistler „.

ZAŁOŻENIA:

1. Podczas wyskoku na platformie wyróżnia się następujące fazy:

• zamach ( obniżenie SM ( środka ciężkości ) podczas kontaktu skaczącego z podłożem ). Występuje tu siła bezwładności skierowana ku górze, a więc nacisk na podłoże maleje. Jest to faza odciążenia, w której R = G - Fi

• odbicie ( unoszenie SM podczas kontaktu z podłożem )

siła bezwładności i siła reakcji skierowane są ku dołowi, a przyspieszenie ku górze. R = G + Fi

- lot ( brak kontaktu skaczącego z podłożem, R=0 )

- lądowanie ( kontakt z podłożem po fazie lotu do chwili osiągnięcia stałej

wartości siły reakcji ).

2. Konieczność rozpoczynania prób z pozycji statycznej, co wynika z potrzeby

dokładnego określenia warunków początkowych ruchu. R=G

3. Błąd pomiarowy siły reakcji podłoża przy 8-bitowym przetworniku A/C powoduje

błąd oceny prędkości maksymalnej ok. 2,3 %, wysokości wyniesienia środka masy ciała w wyskoku ok. 4,5 % oraz mocy maksymalnej ok. 3,3 % i obniżenia środka masy ciała przed odbiciem ok.. 2,4 %.

4. Istnieje wiele czynników wpływających na wartość różnych parametrów służących

ocenie możliwości dynamicznych układu ruchu człowieka ujawnionych w próbie

wyskoku pionowego. Można do nich zaliczyć: wiek badanej osoby, uprawianą

dyscyplinę, staż treningowy, stan fizyczny organizmu ).

OPIS TORU POMIAROWEGO:

platforma dynamometryczna ----wzmacniacz ładunku ---- przetwornik A/C ---- komputer

2. MATERIAŁ BADAŃ

Tomasz Zamiela lat 21 masa 77,85 kg dyscyplina: fitness

3. WYNIKI BADAŃ

1. SKALOWANIE

Pierwszy bok kratki:

14 kratek - 200 N

1 kratka - x

x = 200 / 14 = 14,28 [ N ]

Drugi bok kratki:

24 kratki - 0,20 s

1 kratka - y

y = 0,20 / 24 = 0,0083 [ s ]

Pole jednej kratki:

P = x * y = 14,28 [ N ] * 0,0083 [ s ] = 0,1185 [ N*s ]

2. OPIS DANYCH NA WYKRESIE

, _ , _  poszczególne pola

R _min [ N ] - minimalna siła reakcji

R _max [ N ] - maksymalna siła reakcji

t _z [ s ] - czas zamachu

t _od [ s ] - czas odbicia

t _l [ s ] - czas lotu

G - ciężar ciała skaczącego zawodnika

Reakcja podłoża w spoczynku wynosi 778,5N ponieważ:

Wykres zaczyna się między 5 a 6 kratką nad wartością 700N, zatem

5 kratek * 14,28 N = 71,4 N

6 kratek * 14,28 N = 85,68 N

Linia pomiędzy nimi będzie miała wartość średniej arytmetycznej:

( 71,4 N + 85,68N ) / 2 = 157,08 N /2 = 78,54 N, a więc:

700 N + 78,54 N = 778,5 N

3. OBLICZENIE MASY MOJEGO CIAŁA ( m )

G = m * g

m = G / g = 778,5 [ N ] / 10 [ m/s2 ] = 77, 85 [ kg]

Odp. Masa mojego ciała wynosi 77,85 [ kg ]

4. OBLICZENIE POLA (  

    

Obliczam 

Obszar ten zawiera 2177 kratek, a zatem:

2177 * 0,1185 = 257,975 [ N * s ]

Obliczam 

Obszar ten zawiera 670 kratek, a zatem:

670 * 0,1185 = 79,395 [ N * s ]

Obliczam 

  257,975 - 79,395 = 178,58 [ N * s ]

Odp. Pole powierzchni oznaczonej jako  wynosi 178,58 [ N * s ]

5. OBLICZANIE PREDKOŚCI MAX ODBICIA ( V max )

Korzystam z: ZASADA ZACHOWANIA PĘDU ( zmiana pędu równa się popędowi )

p = 

  F ( t ) * t = F _k * t _k - F _p * t _p =  _   _

m * V _max = 

V _max =  / m

V _max = 178,85 / 77,85 = 2,3 [ m/s ]

Odp. Maksymalna prędkość odbicia wynosi 2,3 [ m/s ]

6. OBLICZAM WYSOKOŚĆ WYSKOKU

Korzystam z: ZASADY ZACHOWANIA ENERGII

E _k + E _p = const.

m * V ² / 2 = m * g * h

h = V ² _max / 2 * g

h = 2,3 ² / 2 * 10 = 5, 29 / 20 = 0,2645 [ m ] = 26,45 [ cm ]

Odp. Wysokość wyskoku wynosi 26,45 [ cm ]

7. OBLICZAM CZAS ZAMACHU

t _z = 4,56 - 3,85 = 0,71 [ s ]

Odp. Czas zamachu wynosi 0,71 [ s ]

8. OBLICZAM CZAS ODBICIA

t _od = 4,80 - 4,56 = 0,24 [ s ]

Odp. Czas odbicia wynosi 0,24 [ s ]

9. OBLICZAM CZAS LOTU

Z wykresu nie mogę odczytać czasu lotu, ponieważ nie ma zaznaczonego wykresu lądowania ( zbyt duże skalowanie wykresu ). Zastosuje się natomiast do pewnego wzoru: znając wysokość wyskoku można obliczyć czas lotu ( źródło nr 1* ):

h = g * t _l ² / 8

0,2645 = 10 * t _l ² / 8

t _l = 0,46 [ s ]

Odp. Czas lotu wynosi 0,46 [ s ]

10. OBLICZAM MOC MAKSMALNĄ KOŃCZYN DOLNYCH ( P max )

F = R - G

P = W / t

P = F * S / t

P _max = F * V _max

P _max = V _max * ( R _max - G )

P _max = 2,3 * ( 1885,7 - 778,5 ) = 2,3 * 1107,2 = 2546,56 [ W ]

Odp. Maksymalna moc kończyn dolnych podczas wyskoku pionowego wynosi 2546,56 [ W ]

( Oblicza się również średnią moc kończyn dolnych. Wykonywane są wielokrotne powtórzenia wyskoków w czasie 15, 30 lub 60 sekund. Zakłada się, że ruch podczas wykonywania serii jest ruchem cyklicznym i prędkość odbicia i lądowania jest taka sama. Przyjmuje się również założenie, że czas przyspieszenia jest równy czasowi hamowania w każdym wyskoku w serii )

11. OBLICZAM WSPÓŁCZYNNIK ( P max/m [ W/kg ] )

P _{max / m} [ W/kg ] = P _max / m

P _{max / m} = 2546,56 / 77,85 = 32,71 [ W/kg ]

Odp. Współczynnik P _{max / m} = 32,71 [ W/kg ]

12. ZESTAWIENIE OBLICZEŃ

Pole kratki = 0,1185 [ N*s ]

m = 77, 85 [ kg]

 = 257,975 [ N * s ]

 = 79,395 [ N * s ]

 = 178,58 [ N * s ]

h = 0,2645 [ m ] = 26,45 [ cm ]

V _max = 2,3 [ m/s ]

t _z = 0,71 [ s ]

t _od = 0,24 [ s ]

t _l = 0,46 [ s ]

P _max = 2546,56 [ W ]

P _{max / m} = 32,71 [ W/kg ]

4. ANALIZA I WNIOSKI KOŃCOWE

Duże znaczenie w interpretacji wyników badań ma ocena wykonania ćwiczenia

( obniżenia środka masy ciał przed odbiciem ), co istotnie wpływa na wartość mocy rozwijanej podczas wyskoku, a jest praktycznie bez znaczenia przy ocenie wysokości wyskoku.

Wyniki uzyskane w teście Sargenta są istotnie wyższe od wyników uzyskanych

przy zastosowaniu metod oceniających przemieszczenie środka masy ciała. Fakt ten związany jest z metodyką przeprowadzania testu Sargenta.

W badaniach Wita, Bartosiewicza, Viitasalo i Eliasza stwierdzono, że istotnie statystycznie wyższe wartości P max i H max są w grupach ciężarowców i siatkarzy w stosunku do innych badanych grup. Największa wartości mocy mechanicznej została stwierdzona u przedstawiciela ciężarowców i wynosiła 6970 W, natomiast największa wartość wysokości wyskoku uzyskał przedstawiciel grupy siatkarzy i wynosiła ona 77cm.

Prowadzono różne badania, wykorzystując wyskok pionowy m. in.:

1. Badania oceniające wpływ płci i wieku kalendarzowego na poziom skoczności

przeprowadził Bosco i Komi ( 1980 ) oraz Viitasalo ( 1989 ).

2. Wpływ treningu na poziom skoczności zawodników uprawiających wyczynowo piłkę

siatkową i lekkoatletykę przeprowadzili między innymi Hakkinen ( 1984 ) oraz Viitasalo i

Aura ( 1984 ).

3. Analiza wpływu treningów siły i szybkości na poziom skoczności i mocy kończyn dolnych

można znaleźć w pracy Bartosewicz ( 1989 ).

4. Analizowano wpływ wysiłku fizycznego na poziom maksymalnej mocy rozwijanej w

próbie wyskoku pionowego ( CMJ ).

5. Przeprowadzono została ocena zależności między parametrami charakteryzującymi

wyskok pionowy a wynikami pomiarów momentów sił mięśniowych zginaczy i

prostowników stawu kolanowego, biodrowego oraz tułowia w warunkach statyki.

Stwierdzono, że grupami mięśni, dominującymi w uzyskiwaniu wysokich wartości P max są: prostowniki stawu kolanowego ( PK ), zginacze tułowia ( ZT ) oraz zginacze stawu, natomiast uzyskiwanie wysokich wyników wartości H max determinują głównie momenty sił prostowników stawu kolanowego ( PK ) oraz prostowników tułowia ( PT ).

Znając te zależności, gdybym miał wyniki moich kolegów mógłbym sporządzić odpowiednią tabel i wykres oraz przeanalizować te zależności. Przykładowa tabela:

TABELA 1.

osoba	P max	PK	ZT	ZS		H max	PK	PT
	[ W ]	[ Nm ]	[ Nm ]	[ Nm ]		[ m ]	[ Nm ]	[ Nm ]
Zamiela	2546,56	208		257		0,2645	208
os1
os2
itd..

TABELA 2.

Przedstawia porównanie moich wyników do wyników badań jakie przeprowadził Wit, Bartosewicz, Eliasz i Viitasalo. W źródle nr 1* na stronie 82 przedstawili wyniki dla poszczególnych grup. Podając wartości średnie i odchylenia. Ja w tabeli poniżej wyliczyłem wartość zawodnika z poszczególnej grupy, który uzyskał najmniejszą i największą wartość.

		MOC MAKSYMALNA					WYSOKOŚĆ WYSKOKU
GRUPA	min	śr	Max	odchylenie		min	śr	max	odchylenie
Ciężarowcy	3513	4566	5619	1053		52,7	57,9	63,1	5,2
Judocy	1826	2374	2922	548		30,8	36,1	41,4	5,3
Szermierze	2118	2737	3356	619		43	49,2	55,4	6,2
Siatkarze	3921	4421	4921	500		52,2	59,2	66,2	7
Piłkarze ręczni	3099	3644	4189	545		44	49,4	54,8	5,4
Zamiela ( fitness )	2547	2547	2547			26,45	26,45	26,45

WYKRES 1.

Porównanie moich wyników mocy maksymalnej do zawodników o najniższych wynikach z poszczególnych grup.

WYKRES 2.

Porównanie moich wyników wysokości wyskoku do zawodników o najniższych wynikach z poszczególnych grup.

Mam większą moc wyskoku od: judoków i szermierzy, mniejszą od: ciężarowców, siatkarzy i piłkarzy ręcznych. Mam najniższą wartość wysokości wyskoku.

Należy pamiętać, że nie ma jednoznacznej zależności między mocą kończyn dolnych a wysokością wyskoku ( pisze o tym m. in. A. Wit, Bartosewicz )

O sensowną i prawdziwą interpretację jest bardzo ciężko, ponieważ wielu autorów jest sprzecznych co do zależności pomiędzy siłą mięśni w statyce, a mocą, czy wysokością wyskoku ( patrz: OPIS ARTYKUŁU ). Pokazałem jedynie, jak mogłyby wyglądać próby porównania.

V. WYKORZYSTANIE

Pomiar wysokości pojedynczego wyskoku jest bardzo dokładnym i obiektywnym sposobem oceny skoczności zawodnika. Zagadnie dokładności i obiektywności pomiaru wysokości wyskoku ma szczególne znaczenie w praktyce, zwłaszcza w odniesieniu do kontroli efektów potreningowych. Skoczność bowiem, łącząca elementy głównych cech motorycznych: siły, szybkości i koordynacji ruchowej stosunkowo trudno podlega kształtowaniu w procesie treningowym ( Ulatowski 1981 ). Można ocenić zdolności siłowo-szybkościowe.

Metodę rejestracji siły reakcji można wykorzystać do:

• oceny poziomu skoczności i mocy mechanicznej kończyn dolnych

• analizy wpływu stosowanych treningów o różnym charakterze ( siłowym czy szybkościowym ) na poziom skoczności i mocy kończyn dolnych

• analizie można poddać parametry wyskoku pionowego, związane z techniką wyskoku i koordynacją ruchową.

• analizy techniki odbicia w różnych dyscyplinach sportu ( skoki, rzuty, start niski, biegi, pływanie ).

Osobiście wydaje mi się, że badania prowadzone z platformą dynamometryczną mogą

ukazać efektywność wzrostu siły w treningu fitness. Mam szczególnie na myśli STEP REEBOK. Podczas takich zajęć, szczególnie kończyny dolne zaangażowane są w pracę. Ciekawe mogłoby być wykazanie zależności pomiędzy odpowiednim tempem wchodzenia, okresem i częstotliwością zajęć na efektywność wzrostu mocy kończyn dolnych oraz na wysokość wyskoku.

VI. OPIS ARTYKUŁU

J. Janiak, J. Eliasz, J. Gajewski

„ MAKSYMALNA SIŁA STATYCZNA KOŃCZYN DOLNYCH A PARAMETRY WYSKOKU PIONOWEGO „

( Biology of Sport, Vol. 14 Suppl. 7, 1997 )

Wybrałem ten artykuł, ponieważ łączy on dwa tematy naszych zajęć: o pomiarach momentów sił mięśniowych w statyce oraz o reakcji podłoża na wyskok pionowy.

Celem tej pracy było określenie wpływu wartości maksymalnych momentów sił poszczególnych grup mięśniowych kończyn dolnych na wartości parametrów mechanicznych trzech różnych rodzajów wyskoków oraz porównanie parametrów uzyskiwanych w tych wynikach.

Rozkłady wyników nie były zgodne z rozkładem normalnym i były wyraźnie asymetryczne w obu grupach ( kobiety, mężczyźni ). Wykazano, że płeć, rodzaj wyskoku oraz interakcja między tymi czynnikami mają istotny wpływ na wartość wysokości wyskoku.

Są autorzy, którzy podkreślają związek mocy maksymalnej i siły mięśniowej, ale są i tacy, którzy uważają, że nie ma istotnych związków pomiędzy nimi. Bierze się to z tego, że wielu uważa, że rodzaj włókien mięśniowych ma istotny wpływ na parametry wyskoku pionowego ( np. Viitasalo, Komi 1978 ).

Podsumowując można powiedzieć, że: siła kończyn dolnych i parametry mechaniczne wyskoku pionowego związane są ze sobą w niewielkim stopniu, co powoduje, że związek ten w niektórych badaniach ujawnia się w sposób istotny statystycznie ( Urbanik, Buśko, Grudniak, Mastalerz „ Związek między statycznym momentem siły i mocą odbicia kończyn dolnych. Prace Naukowe Instytutu Konstrukcji I Eksplotacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej, 75:309-311 ), a w innych nie ( Nieścieruk-Szafrańska B., B. Sobańska, J. Gajewski (1989) „ Relationship between the anaerobic capacity and muscle strength in girls training gymnastics. Biol.Sport6(Suppl3):126-128 ).

VII. LITERATURA I PIŚMIENNICTWO

1. „ Biomechaniczna ocena układu ruchu sportowca „ red. A. Wit

Instytut Sportu Warszawa 1992 r.

2. Fidelus, Ostrowska, Urbanik, Wychowański „ Ćwiczenia laboratoryjne z biomechaniki„

Wydawnictwo AWF W-wa 1996

3. Buśko, Musiał, Wychowański „ Instrukcje do ćwiczeń z biomechaniki „

Wydawnictwo AWF W-wa 1988

4. „ Biology of sport „ Instytut Sportu Warszawa. Materiały XIV Szkoły Biomechaniki

artykuł pt: „ Maksymalna siła statyczna kończyn dolnych a parametry wyskoku pionowego „

7. ANALIZA

Literatura:

1. „ Biomechaniczna ocena układu ruchu sportowca „ red. A. Wit

Instytut Sportu Warszawa 1992 r.

2. „

**OPIS ARTYKUŁU:

„ Maksymalna siła kończyn dolnych a parametry wyskoku pionowego „

Biology of sport, Vol. 14 Suppl. 7, 1997

---