POMIAR MOMENTÓW SIŁ MIĘŚNIOWYCH

TEMAT: POMIAR MOMENTÓW SIŁ MIĘŚNIOWYCH

1.WSTĘP

PRZEDMOWA
Rozwój osiągnięć zawodników uzaleŜniony jest od wielu czynników. Określenie tych

czynników pozwala na świadome i celowe planowanie w zakresie sportu wyczynowego oraz na
ich pomiar i kontrole w procesie treningu. Rezultat sportowy zaleŜy zarówno od elementów nie
podlegających wytrenowaniu- czynniki wrodzone, genetyczne jak i tych podlegających
wytrenowaniu. Na te ostatnie składają się m. in.: technika ruchu poszczególnych dyscyplin
sportowych, cechy psychiczne (konsekwencja, inicjatywa, zdyscyplinowanie, odwaga), taktyka
walki itd. Najbardziej podstawowymi i najwcześniej poznanymi elementami, na które moŜe
wpływać trener poprzez odpowiedni trening sportowy są: cechy fizyczne zawodnika. Za główne
cechy fizyczne w teorii sportu i wychowaniu fizycznym uwaŜa się: SIŁĘ,
SZYBKOŚĆ,WYTRZYMAŁOŚĆ. RównieŜ w naukach ścisłych np.: w biomechanice, cechy te
uznawane są za podstawowe wartości fizyczne dotyczące ruchu organizmu. Stąd ten problem
rozwijania siły jako elementu przygotowania sprawnościowego zajmuje jedno z centralnych miejsc
w teorii i praktyce sportowej.

Poziom cech sprawności fizycznej bezsprzecznie ma istotny wpływ na rezultat sportowy.

Odpowiednia siła decyduje o tym, czy swoista dla określonej dyscypliny technika ruchu moŜe być
wykonywana w sposób gwarantujący osiągnięcie wysokiej skuteczności. Optymalny poziom siły
warunkuje, więc poprawne wykonanie techniki ruchu.

W dyscyplinach wytrzymałościowo-siłowych, w których występują cykliczne nawyki

ruchowe (np.: kajakarstwo, pływanie) wyniki pomiarów siły mięśniowej wiąŜą się najczęściej z
rezultatem uzyskiwanym przez zawodnika w danej konkurencji sportowej. Natomiast w
dyscyplinach wymagających opanowania wielu umiejętności (np.: sporty walki czy gry zespołowe)
ogromne znaczenie mają równieŜ: taktyka indywidualna, współpraca z partnerem, działanie
przeciwnika.

Ogólny poziom siły mięśniowej jak i siła poszczególnych zespołów mięśniowych

uwarunkowane są specyficznymi wymaganiami motorycznymi danej dyscypliny, bądź konkurencji
i powinny znaleźć swoje odzwierciedlenie w treningu (Eliasz 1994).

W kaŜdym ruchu człowieka, w kaŜdym wykonywanym przez niego ćwiczeniu przejawia się

swoista dzałalność mięśni-skurz i napięcie. Praca mięśni jest rezultatem współdziałania
centralnego układu nerwowego i aparatu ruchowego, jej wyrazem jest rozwijana przez nie siła.
Termin "siła" w odniesieniu do sprawności człowieka jest pojęciem bardzo szerokim, duŜo

szerszym niŜ w fizyce. Przy opisywaniu siły mięśniowej człowieka moŜna posługiwać się wzorami
i symbolami fizycznymi, ale naleŜy pamiętać równieŜ o jej podstawach biologicznych oraz
uwarunkowaniach psychicznych.

ródłem siły są skurcze mięśniowe, których wielkość zaleŜy wg H.

Sozańskiego i wsp. 1993 od:
-czynników osobniczych np.: wiek, płeć, budowa itd.
-czynników fizjologicznych np.: powierzchnia przekroju poprzecznego mięśnia, stan pobudzenia,
budowa morfologiczna mięśnia, napięcie i prędkość skracania się mięśnia
-czynników biomechanicznych np.: kąt zgięcia stawowego, długość mięśnia, wielkość ramienia
siły mięśnia
-innych czynników np.: mobilizacja psychiczna, rytm dobowy, wspomaganie farmakologiczne,
odnowa biologiczna

Na niektóre z tych czynników podczas badań nie moŜna mieć wpływu, gdyŜ zaleŜą od

warunków wrodzonych (budowa ciała, uwarunkowania genetyczne) lub wcześniej wytrenowanych
(masa mięśniowa, prędkość skracania się mięśnia, siła mięśnia przy jego długości spoczynkowej).

Inne są elementami, które zaleŜą od przyjętej metody badań (stan pobudzenia, kąt zgięcia

stawowego, mobilizacja psychiczna).

Mięśnie szkieletowe, dzięki przymocowaniu do kończyn połączonych ze sobą stawami

spełniają zadania mechaniczne. Elementy kostne, na których mięśnie posiadają swoje punkty
przyczepu, pełnią role dźwigni.

Prócz zespołu sił zewnętrznych działa na nie siła mięśni wyzwalająca się ze skurczów

mięśniowych. KaŜda, więc kość stanowi dźwignię dla mięśni do niej przymocowanych (Borowiec
1965).

PoniewaŜ na Ŝywym organizmie nie ma moŜliwości badania sił poszczególnych mięśni

izolowanych, przy analizie sił działających w wybranym stawie mówić moŜna jedynie o sile grup
mięśni uczestniczących w danym ruchu.

Przez siłę, zatem, naleŜy rozumieć maksymalny moment sił poszczególnych zespołów

mięśniowych lub sumę maksymalnych momentów sił w głównych stawach człowieka, mierzonych
w warunkach statycznych.

W laboratoriach lub klubach sportowych istnieje moŜliwość pomiaru maksymalnej siły

(momentów sił) pojedynczych zespołów mięśniowych. Zaletą pomiarów laboratoryjnych jest
moŜliwość wyizolowania pojedynczych zespołów mięśniowych. Poprzez kombinację uchwytów i
podpór moŜna osiągnąć warunki bardzo zbliŜone do warunków statyki w trzech płaszczyznach.
Zachowując te warunki moŜna zastosować wzór na sumę momentów sił. Poza siłą mięśni (Fm)
występują siły zewnętrzne odczytane na dynamometrze (Fd) oraz reakcji (R). Dlatego teŜ stąd w
warunkach statyki moŜna ułoŜyć następujące równanie:

F(m)*r(m)-F(d)*r(d)=0

przyjmując, Ŝe r(m)=0, czyli R=0 dochodzimy do równania (po przekształceniu):

F(m)*r(m)=F(d)*r(d) gdzie:

F(d)- siła zew. odczytana na dynamometrze,
r(d)- ramie działania siły zew.(najkrótsza odległość od osi obrotu do kierunku działania siły),
R- siła reakcji,
r- ramie działania siły reakcji,
F(m)- siła mięśniowa,
r(m)- ramie działania siły mięśniowej,

CEL BADANIA

Głównym celem przeprowadzonego badania jest zapoznanie się z metodą pomiaru

momentów sił mięśniowych zginaczy i prostowników głównych stawów człowieka. Korzystając z
otrzymanych wyników postaram się porównać te rezultaty do siebie, biorąc pod uwagę czterech
moich kolegów, którzy trenują lub trenowali róŜne dyscypliny sportowe. Na podstawie tego
zestawienia i porównania postaram się wyjaśnić przyczynę róŜnic, jakie, wystąpią w
maksymalnych momentach sił mięśniowych w poszczególnych stawach.

ZAŁOśENIA

1. na wszystkich pomiarach praca ma charakter izometryczny,
2. pomiar jest krótkotrwały,
    badany wykonuje tylko jedną próbę na kaŜdą grupę mięśniową czy to zginaczy,
    czy prostowników z maksymalnym zaangaŜowaniem fizycznym i emocjonalnym,
3. kąt w badanych stawach w czasie pomiaru ustalono na 90 lub zero stopni,
4. stabilizacja sąsiednich odcinków ciała,
5. warunki wykonania pomiaru są takie same dla wszystkich badanych.

Spełniając powyŜsze załoŜenia, eliminujemy wpływ techniki i wytrzymałości badanych osób

na wartość mierzonego momentu siły.

2. METODA I MATERIAŁ BADAŃ

Zastosowana metoda pozwoli na określenie wartości momentów sił mięśniowych dla

wybranych ruchów (zginanie, prostowanie) w danych stawach kończyn badanych, oraz stworzenie
pewnej topografii sił pracujących grup mięśni. Bezpośrednio badanym parametrem pomiaru była
siła F(N) oraz ramię tej siły w danym ruchu r(m).

Pomiar momentów sił zespołów mięśniowych odbywa się na stanowisku do pomiarów

momentów sił mięśniowych w statyce znajdującym się w Zakładzie Biomechaniki AWF w
Warszawie. Pozycje statyczne wybrano na podstawie pracy: ”Ćwiczenia laboratoryjne z
biomechaniki” (Fidelus i wsp. 1996)

Zastosowane urządzenie pomiarowe: rama pomiarowa, leŜanka, pasy stabilizacyjne, opaski,

linijka, dynamometr.

Badania przeprowadzono na studentach III roku AWF. W analizie i porównaniu zostaną

ujęte wyniki moje i moich czterech kolegów.

Oto ich dane:

Tabela nr 1. MATERIAŁ BADAŃ

IMIĘ I
NAZWISKO

WIEK
BADANEGO

MASA(kg)

DYSCYPLINA
TRENOWANA
DAWNIEJ

DYSCYPLINA
TRENOWANA
OBECNIE

ARTUR
ZGÓRSKI

21lat

P. SIATKÓWKA

REKREACJA

RYSZARD
WALASZCZYK

21lat

P. KOSZYKOWA

REKREACJA

ŁUKASZ
MATYSIAK

21lat

P. NOśNA

KULTURYSTYKA

PRZEMEK
MUSZYŃSKI

21lat

KULTURYSTYKA,
JUDO

PAWEŁ
ZIÓŁKOWSKI

21lat

P. S IATKOWA

REKREACJA

3. WYNIKI BADAŃ

Tabela nr 2. WYNIKI BADAŃ MOMENTÓW MIĘŚNIOWYCH
(ZESTAWIENIE OGÓLNE)

ZGÓRSKI

ZIÓŁKO-
WSKI

WALA-
SZCZYK

MATYSIAK

MUSZYŃSKI

STAW

RUCH

(N,m)

(N,m

(N,m)

(N,m

(N,m)

ZGINANIE

76,59 75,46

76,6

87,5

76,6

82,2
8

86,1

82,9

95,2

ŁOKCIOWY

PROSTOWANIE 51,48 45,9

60,95

58,6

64,68

72,8

63,6

85,5

70,8

73,6

ZGINANIE

113,3 114,8

147,84 129,4

151,4

138,
8

179,
5

164,1

186,9 168,8

RAMIENNY

PROSTOWANIE 129,5 105,6

128,1

120,7

128,1

131,
8

141,
2

126,5

186,2 147,4

ZGINANIE

167

150

138,1

123

162

166

128

165

151

162,3

KOLANOWY

PROSTOWANIE 253

207

233,2

263

244

233

277

283

205,8 242,8

ZGINANIE

190,4 132,8

176,28 194,7

209

206

183,
9

215,6

251,2 227,2

BIODROWY

PROSTOWANIE 504,9 490,8

531,7

470,9

490,8

560

622,
5

668,1

560,7 665,6

SKOKOWY

ZGINANIE

208

226

186

190

242

187

172

169

320

242

ZGINANIE

209,8

291,3

314,6

336

349,56

TUŁÓW

PROSTOWANIE

372,1

478,4

495,8

555,1

676,08

PRAWA

482

579

601

592

596

DŁOŃ

LEWA

460

581

554

619

539

Tabela nr 3. WYNIKI POMIARÓW MOMENTÓW MIĘŚNIOWYCH
(SUMA PRAWEJ I LEWEJ KOŃCZYNY)

STAW

RUCH

ZGÓRSKI

ZIÓŁKO-
WSKI

WALA-
SZCZYK

MATYSIAK

MUSZYŃSKI

SUMA P+L

ZGINANIE

152,05

164,1

158,8

170,0

178,2

ŁOKCIOWY

PROSTOWANIE 97,3

119,6

137,4

149,1

144,4

ZGINANIE

228,1

227,3

290,2

343,65

355,7

RAMIENNY

PROSTOWANIE 235,0

248,8

259,9

267,7

333,6

ZGINANIE

317,0

261,0

328,0

293,0

313,0

KOLANOWY

PROSTOWANIE 460,0

496,2

477,1

560,0

448,6

ZGINANIE

323,2

371,1

415,0

398,9

478,4

BIODROWY

PROSTOWANIE 990,9

1002,6

1050,8

1173,0

1225,6

SKOKOWY

ZGINANIE

434,0

376,1

429,0

341,0

562,0

ZGINANIE

209,8

291,8

314,0

336,0

349,5

TUŁÓW

PROSTOWANIE

372,1

478,4

495,8

555,1

676,0

942,0

1160,0

1155,0

1135,0

DŁOŃ

152

164.1

119.6

158.8

170

178.2

100

150

200

ZGÓRSKI

WALASZCZYK

MUSZYSKI

ZGINANIE I PROSTOWANIE W STAWIE ŁOKCIOWYM

ZGINANIE

PROSTOWANIE

Rysunek 1

2 2 8 .12 3 5

2 2 7 .3

2 4 8 .8

2 9 0 .2

2 5 9 .9

3 4 3 .6

2 6 7 .7

3 5 5 .7

3 3 3 .6

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

(N .m )

Z G Ó R S K I

W A L A S Z C Z Y K

M U S Z Y S K I

Z G IN A N IE I P R O S T O W A N IE W S T A W IE R A M IE N N Y M

Z G IN A N IE

P R O S T O W A N IE

sunek 2

317

460

261

496.2

328

477

293

560

313

448

200

400

600

(N,m)

ZGÓRSKI

ZIÓŁKOWSKI

WALASZCZYK

MATYSIAK

MUSZYSKI

ZGINANIE I PROSTOWANIE W STAWIE KOLANOWYM

ZGINANIE

PROSTOWANIE

Rysunek 3

500

1000

1500

ZGÓRSKI

ZIÓŁKOWSKI

WALASZCZYK

MATYSIAK

MUSZY

SKI

ZGINANIE W ST. KOLANOWYM

PROSTOWANIE

ZGINANIE W STAWIE BIODROWYM

PROSTOWANIE W STAWIE BIODROWYM

Rysunek 4

Tabela nr 4. PROCENTOWA ZAWARTOŚĆ DANEJ CECHY PRZYPADAJĄCA NA POSZCZEGÓLNE
RUCHY W STAWIE.

ZGÓRSKI

ZIÓŁKO-
WSKI

WALA-
SZCZYK

MATYSIAK

MUSZYŃSKI

STAW

RUCH

ZGINANIE

1,9

2,2

1,8

2,0

2,4

2,3

1,7

1,9

ŁOKCIOWY

PROSTOWANIE 1,5

1,9

1,5

1,6

1,8

1,4

1,5

ZGINANIE

4,0

3,7

3,3

3,5

3,2

3,3

3,8

3,5

RAMIENNY

PROSTOWANIE 3,2

2,8

3,2

3,1

3,0

3,1

3,8

3,1

3,8

3,1

ZGINANIE

2,9

3,7

3,5

3,1

3,7

3,8

4,8

4,3

3,1

3,3

KOLANOWY

PROSTOWANIE 6,2

6,2

5,9

6,7

5,5

5,3

7,4

5,9

4,2

5,0

BIODROWY

ZGINANIE

4,1

4,8

4,5

4,9

4,8

4,7

5,4

3,8

5,1

4,7

PROSTOWANIE 13,8

14,8

13,7

12,1

11,7

12,6

14,4

13,9

11,6

13,6

SKOKOWY

ZGINANIE

3,8

4,7

4,8

5,5

4,1

5,9

6,4

4,8

ZGINANIE

7,5

7,4

7,1

5,9

7,2

TUŁÓW

PROSTOWANIE

12,3

11,8

11,5

10,6

13,8

PROCENTOWA ZAWARTO

ŚĆ

MOM. MI

ĘŚ

NIOWYCH W

STAWACH (A.ZGÓRSKI)

3.8 3.4 7.7

12.4

8.9

28.6

7.6

7.5

12.3

6.6

ŁOKCIOWY ZGINANIE

ŁOKCIOWY PROSTOWANIE

RAMIENNY ZGINANIE

RAMIENNY PROSTOWANIE

KOL.ZGIN.

KOL. PROST

BIODR. ZGIN

BIOD. PROST

SKOK. ZGIN

TUŁ. ZGIN.

TUŁ. PROST.

Rysunek 5

PROCENTOWA ZAWARTO

ŚĆ

MOM. MI

ĘŚ

NIOWYCH W

STAWACH (P.ZIÓŁKOWSKI)

4.1 3 7

6.3

12.6

9.4

25.8

9.5

7.4

11.8

6.6

ŁOKCIOWY ZGINANIE

ŁOKCIOWY PROSTOWANIE

RAMIENNY ZGINANIE

RAMIENNY PROSTOWANIE

KOL.ZGIN.

KOL. PROST

BIODR. ZGIN

BIOD. PROST

SKOK. ZGIN

TUŁ. ZGIN.

TUŁ. PROST.

Rysunek 6

PROCENTOWA ZAWARTO

ŚĆ

MOM. MI

ĘŚ

NIOWYCH W

STAWACH (R.WALASZCZYK)

3.8 3.4 7.7

6.1

10.8

9.5

24.6

9.6

7.1

11.5

7.5

ŁOKCIOWY ZGINANIE

ŁOKCIOWY PROSTOWANIE

RAMIENNY ZGINANIE

RAMIENNY PROSTOWANIE

KOL.ZGIN.

KOL. PROST

BIODR. ZGIN

BIOD. PROST

SKOK. ZGIN

TUŁ. ZGIN.

TUŁ. PROST.

Rysunek 7

PROCENTOWA ZAWARTO

ŚĆ

MOM. MI

ĘŚ

NIOWYCH W

STAWACH (P. MUSZY

SKI)

4.7 2.87.3

6.9

9.8

25.2

11.2

7.2

13.8

6.4

ŁOKCIOWY ZGINANIE

ŁOKCIOWY PROSTOWANIE

RAMIENNY ZGINANIE

RAMIENNY PROSTOWANIE

KOL.ZGIN.

KOL. PROST

BIODR. ZGIN

BIOD. PROST

SKOK. ZGIN

TUŁ. ZGIN.

TUŁ. PROST.

Rysunek 8

PROCENTOWA ZAWARTO

ŚĆ

MOM. MI

ĘŚ

NIOWYCH W

STAWACH (Ł. MATYSIAK)

4.7 2.86.6

6.9

13.3

9.2

28.3

11.3

5.9 10.6

9.1

ŁOKCIOWY ZGINANIE

ŁOKCIOWY PROSTOWANIE

RAMIENNY ZGINANIE

RAMIENNY PROSTOWANIE

KOL.ZGIN.

KOL. PROST

BIODR. ZGIN

BIOD. PROST

SKOK. ZGIN

TUŁ. ZGIN.

TUŁ. PROST.

Rysunek 9

Tabela nr. 5 WARTOŚĆ MOMENTÓW MIĘŚNIOWYCH NA KILOGRAM MASY CIAŁA.

IMIĘ I

NAZWISKO

MASA CIAŁA(kg)

SUMA
MOMENTÓW
MIĘŚNIOWYCH
(N,m)

WARTOŚĆ
MOMENTÓW
MIĘŚNIOWYCH
NA KILOGRAM
MASY CIAŁA
(N,m/kg)

MUSZYŃSKI

4824,0

55,45

ZIÓŁKOWSKI

3896,6

50,1

MATYSIAK

4536,4

54,6

ZGÓRSKI

3593,6

49,2

WALASZCZYK

4543,7

59,1

4. Analiza

Porównując momenty sił mięśniowych badanych osób moŜemy ocenić siłę mięśniową w

poszczególnych stawach i przyporządkować do uprawianej dyscypliny sportowej.

Przeglądając wszystkie ryciny (wykresy) od razu zauwaŜymy, iŜ wszystkie wartości

uzyskane przez Przemka Muszyńskiego są bardzo wysokie (tabela nr 2 i 3). Przyglądając się
innym procentowym porównaniom (tabela nr 4) zawaŜymy, iŜ wszystkie wyniki Przemka są ponad
przeciętne liczbowo i procentowo. Wynika to z tego, iŜ Przemek jest częstym gościem siłowni na
Akademii Wychowania Fizycznego. MoŜna by pomyśleć, iŜ Przemek ma duŜą masę i dlatego
osiąga takie wyniki, ale tabela numer 5 temu zaprzecza. Porównując siłę do masy Przemka i tak
jest on bardzo wysoko sklasyfikowany wśród badanych. Nawet wykres 1 pokazuje nam, iŜ
Przemek zaczyna z wysokiego pułapu liczbowego prostowników stawu łokciowego i cały czas na
tym poziomie pozostaje.. Do tego trzeba dodać, iŜ jego momenty mięśniowe, w kaŜdym z
badanych stawów są wysokie (liczbowo) co znaczyłoby, iŜ Przemek jest bardzo wszechstronnie
rozwiniętym i ma równomiernie rozbudowaną siłę mięśniową.

Zupełnie inaczej sytuacja przedstawia się u mnie, Artura Zgórskiego. Biorąc pod uwagę

100% jako średnią badanych ( uzyskane wyniki) znajduję się mniej więcej około granicy 85%.
JednakŜe zginacze i prostowniki stawu biodrowego i kolanowego mam powyŜej średniej. Słabsze
natomiast prostowniki stawu łokciowego i ramiennego (tabela nr2 i 3).Prawdopodobnie jest tak
dlatego, Ŝe dyscyplina, którą trenowałem (tabela nr 1) charakteryzuje się małym rozwojem
właśnie tych grup mięśniowych.

Analizując dalsze wyniki wydawało by się, iŜ kolega Ryszard Walaszczyk trenujący

niedawno jeszcze koszykówkę ( tab. 1) ma bardzo słabe wartości momentów mięśniowych. Aby to
zbadać dokładniej zerknijmy do tabeli nr5 i porównajmy osiągnięte przez niego wyniki do jego
masy ciała. Okazuje się po porównaniu wartości wyliczonych, iŜ Ryszard ma bardzo wysokie
momenty sił przypadające na 1 kg masy ciała. Uzyskał najlepszy wynik w porównanej grupie.

Następną osobą analizowaną będzie judoka- Łukasz Matysiak. Po wynikach od razu

widzimy bardzo duŜe momenty mięśniowe w obrębie obręczy kończyny górnej oraz samej
kończyny. . Wynika to ze specyfiki uprawianej dyscypliny sportowej. Jego wyniki powyŜej
ś

redniej są imponujące. Nawet przeliczając je na masę ciała (tabela nr 5), i tak widzimy jakim

judokom jest Łukasz.. Natomiast słabszym elementem siłowego wyszkolenia Łukasza są jego
nogi (tabela nr 2 i rysunek numer 3). Procentowo są to wyniki około 80% średniej grupy. MoŜemy
więc stwierdzić, iŜ Łukasz Matysiak nie jest wszechstronnie rozwinięty fizycznie (siłowo) a raczej
ukierunkowany bardzo mocno ma swoją dyscyplinę.

Ostatnią osobą, którą poddam analizie i porównaniu będzie Paweł Ziółkowski. Z tabeli nr 1

odczytuję jaką to dyscyplinę trenuje Paweł. Analizując wykresy i tabele stwierdzam, iŜ Paweł ma
bardzo duŜe wartości w obrębie kończyny dolnej np.: zginanie kolanowe, natomiast średnie w
obrębie kończyny górnej. Prawdopodobnie przyczyną tego jest ogromny wpływ znaczenia techniki
( opanowanie zapewnia wysoki poziom zawodnika) ruchu w Pawła dyscyplinie.