BADANIE PRZEBIEGU SIŁY REAKCJI PODŁOŻA PODCZAS WYSKOKÓW

background image


BADANIE PRZEBIEGU SIŁY REAKCJI PODŁOśA

PODCZAS WYSKOKÓW


I. Wprowadzenie do badania sił reakcji podłoża.

Badania statyczne i dynamiczne reakcji podłoża przy pomocy platform oraz odmiennych
systemów, są bardzo szeroko stosowane w biomechanice. Pierwsze obserwacje rejestracji sił
nacisku na podłożu oraz pionowego przyspieszenia głowy wykonał w 1886 r. E.Marey.
W latach 1916- 1923 J.Amar opublikował wyniki badań dwóch składowych sił reakcji
podłoża, dokonanych na platformie sił z gumowymi czujnikami.
W 1930 r. W.O.Fenn skonstruował i zastosował platformę siły ze sprężonymi czujnikami, do
pomiarów poziomych sił reakcji.

Możliwości dynamiczne układu ruchu człowieka mogą być oceniane przez rozpatrywanie sił
wewn. i zewn. działających na ciało. Podczas ruchów zapoczątkowanych na podłożu, zgodnie
z III zasadą dynamiki Newtona, siła reakcji podłoża równa jest sile akcji ciała człowieka, ale
o przeciwnym kierunku i zwrocie. Składową pionową siły akcji tworzy siła ciężkości G= mg
i siła bezwładności F

i

= ma

i

związana z niejednostajnym ruchem ciała. Siła reakcji podłoża

jest więc zależna od aktywności ciała.
Podczas stania na podłożu w miejscu, siłę akcji stanowi tylko siła ciężkości, czyli

R = G

W fazie związanej z aktywnym obniżeniem środka ciężkości ciała i wymachem kończyn
występuje siła bezwładności skierowana ku górze , a więc nacisk na podłoże maleje. Jest to
faza odciążenia, w której R = G - Fi . Zmiana przyspieszenia na zwrot przeciwny wywoła siłę
bezwładności o zwrocie zgodnym z siłą ciężkości i siła reakcji wzrośnie R = G + Fi.

Charakterystyki rozwijanych sił reakcji są decydującym czynnikiem wpływającym na wynik
w wielu dyscyplinach sportowych. Można więc powiedzieć 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.

II.Opis i przebieg badania sił reakcji podłoża.

Stanowisko do pomiaru sił reakcji składa się z następujących urządzeń:

platformy dynamometrycznej,

przetwornika siła – napięcie,

rejestratora albo dodatkowo z przetwornika sygnału analogowego na cyfrowy A/C,

komputera,

rejestratora.

Wymienione wyżej urządzenia pomiarowe pozwoliły nam na zarejestrowanie w formie
krzywej zmian przebiegu sił reakcji podłoża.
Ciało badanego znajdowało się ( na początku ) w bezruchu ( statyka ), wartość reakcji
podłoża równa się ciężarowi ciała. Następnie rozpoczyna się faza zamachu z wymachem
kończyn górnych w tył i obniżeniem środka ciężkości ciała. Na początku tej fazy

background image

przyspieszenie środka ciężkości (SC) skierowane jest do dołu, co powoduje działanie siły
bezwładności skierowanej do góry – nacisk na podłoże maleje. Moment ten nazywamy
odciążeniem, a pisak (komputer) rejestruje wartość siły mniejszą od ciężaru ciała. Zmiana
kierunku przyspieszenia na dodatnie (skierowane od podłoża) rozpoczyna się w chwili
rozpoczęcia hamowania przysiadu. W tym momencie następuje zmiana kierunku działania
siły bezwładności Fi, która sumując się z ciężarem ciała powoduje zwiększenie reakcji
podłoża R. U wytrenowanych osobników wartość przeciążenia podłoża może dochodzić do
czterokrotnej wartości ciężaru ciała.

Celem badania było:

zapoznanie się z przebiegiem w czasie siły reakcji podłoża i jej związkiem z
działaniem siły bezwładności.

wyliczenie impulsu siły powodującego prędkość wylotu środka ciężkości (SC)
badanej osoby i wykreślenie na tej podstawie wysokości wyskoku.

III. Opracowanie wyników pomiarowych.

Charakterystyka osoby badanej;
Daniel Lewandowski
lat: 22; wzrost: 182 cm; masa ciała: 84 kg trenował piłkę ręczną
Pole duże (P

2

) = 2384 mm

Pole małe (P

1

) = 601 mm

Pole c = P

2

– P

1

= 2384 – 601 = 1783

1.

wyznaczam podziałkę dla wartości xt :
xt – czas przypadający na 1 mm = 0,009 s

2.

wyznaczam podziałkę dla wartości yR:
y R = G : h = mg : h = 13,3 (N/mm)

3.

obliczanie podziałki dla impulsu siły (Ft) na 1 mm :
Ft = Pc * xt * yR
Ft = 213,4

4.

obliczam prędkość odbicia od platformy:
Ft = m V
V = Ft : m
V = 2,54 m/s

5.

obliczam na jaką wysokość w czasie wysiłku został uniesiony środek ciężkości:
h = V : 2g
h = 0,323 m

6.

obliczam pracę
W = Fs
W = mgh
W = 84 kg * 10 m/s * 0.323 m = 271,3 (J)

7.

obliczam energię kinetyczną:

E

k

= mV : 2 = 271 (J)

background image


8.

obliczam czas podczas zamachu
t

zamachu

= 92 mm * 0,009 = 0,828 s

9.

obliczam czas podczas odbicia
t

odbicia

= 28 mm * 0,009 = 0,252 s

10.

obliczam średnią moc:
Pśr = W : t

odbicia

= 1076,6

Niestety, ze względu na fakt, iż na wykresie nie jest zaznaczona faza po odbiciu, nie można
było obliczyć czasu lotu.

IV. Ocena błędu pomiarowego:

Błędy pomiarowe mogą być spowodowane przez:

wadliwe działanie urządzeń pomiarowych,

przeniesienie rąk w tył podczas obniżenia środka ciężkości (powstają wtedy zbędne
przyruchy, powodujące niedokładność na wykresie sił reakcji podłoża),

pomyłki obliczeniowe.


Poza tym pewną niedogodnością przy rejestracji wysokości wyskoku na platformach jest
potrzeba rozpoczynania próby z pozycji statycznej. Zastosowana wysokiej klasy aparatura
pomiarowa jest obciążona błędem związanym z działaniem przetwornika analogowo-
cyfrowego. Według G.Bartosiewicza błąd pomiarowy siły reakcji podłoża dla
ośmiobitowego przetwornika A/C powoduje błąd oceny:

prędkości maksymalnej V – około 2,3%,

wysokości wyniesienia środka ciężkości h – około 4,5%,

mocy maksymalnej P – około 3,3%.

V. Podsumowanie:
Na ogół trening o charakterze siłowym wpływa na wyższy wzrost skoczności niż trening
szybkościowy, natomiast na moc kończyn oba typy treningów wpływają podobnie.
Dokładnej analizie można poddać parametry wyskoku pionowego, związane z techniką
wyskoku i koordynacją ruchową.
Platformę tensometryczną wykorzystuje się do analizy techniki odbicia w różnych
dyscyplinach sportowych, takich jak gimnastyka, lekka atletyka (skoki, rzuty, start niski,
biegi). Metodę rejestracji dynamiki siły można zastosować w urządzeniach, w które uda się
wbudować czujniki tensometryczne (wiosło, dulka wioślarska, worek bokserski itp..).


VI. Bibliografia:

1.

K.Fidelus: Przewodnik do ćwiczeń z teorii sportu.

2.

A.Jurczak, T.Ruchlewicz: Zmienność parametrów biomechanicznych wyskoku
dosiężnego w procesie ontogenezy. W: Ogólnopolska Konferencja Biomechaniki.
Materiały. Gdańsk 1990.

3.

S.Kornecki, T.Bober: Systematyzacja biomechanicznych metod badania techniki
ruchu. Zeszyty naukowe AWF Wrocław 1989 nr 49.

4.

W.Musiał, M.Wychowański, A.Martyn, A.K.Gajewski, K.Wierzyńska-Starosta:
Pomiar mocy w ocenie cech fizycznych. Sport Wyczynowy1989 nr 6.

background image


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Badanie przebiegów niesinusoidalnych sprawozdanie
cw11 Badanie przebiegow okresowych
06 Badanie zaleznosci sily, Księgozbiór, Studia, Fizyka
Badanie przebiegow pradow i napiec sinusoidalnych w elementach RLC, UTP-ATR, Elektrotechnika i elekt
Badanie przebiegu zmienności funkcji
4 Badanie przebiegu funkcji
06 Badanie zaleznosci sily', Księgozbiór, Studia, Fizyka
Ćw 6 Badanie przetworników siły
Badanie przebiegu czasowego e, Szkoła, Politechnika 1- 5 sem, SEM IV, Maszyny Elektryczne. Laborator
Badanie przebiegu czasowego a, Szkoła, Politechnika 1- 5 sem, SEM IV, Maszyny Elektryczne. Laborator
ŻuKoV, Badanie przebiegów falowych w liniach długich, POLITECHNIKA LUBELSKA
Badanie przebiegu czasowego b, Szkoła, Politechnika 1- 5 sem, SEM IV, Maszyny Elektryczne. Laborator
Badanie przebiegu zmiennosci funkcji
Badanie Przebieg c3 b3w Zmiennych za Pomoc c4 85 Oscyloskopu
badanie przebiegu funkcji, matematyka
Badanie przebiegów?lowych w liniach długich v3
8 badanie przebiegu zmienności funkcji
Badanie przebiegu czasowego d, Szkoła, Politechnika 1- 5 sem, SEM IV, Maszyny Elektryczne. Laborator

więcej podobnych podstron