Wojciech Dobrowolski, gr. 1m

„Analiza wybranych elementów techniki pchnięcia kulą”

na podstawie artykułu Jacka Stodółki

Pchnięcie kulą jako konkurencja lekkoatletyczna wywodzi się z naturalnych form ruchu człowieka. Rzucanie kamieniami lub ciężkimi przedmiotami służyło człowiekowi pierwotnemu w walce o byt. Z czasem pod wpływem rywalizacji sportowej rzucanie różnymi przedmiotami przerodziło się w konkurencje lekkoatletyczne, między innymi w pchnięcie kulą. Jest to popularna konkurencja dla ludzi lubiących zmagania siłowe i powszechna wśród młodzieży na szkolnych zawodach lekkoatletycznych. Należy do grupy konkurencji sportowych o dynamicznym, siłowo-szybkościowym charakterze i złożonej technice ruchowej.

I. Opis merytoryczny artykułu

Tytułowy artykuł ma na celu wskazanie nam najważniejszych parametrów kinematycznych, jak i dynamicznych ruchu na podstawie pchnięcia kulą. Dlatego porównanie tych parametrów może nam dać podstawę do stworzenia techniki, która będzie doskonała dla zawodników o bardzo zróżnicowanych umiejętnościach i różnym poziomie sportowym.

Autor tego właśnie artykułu przeprowadził szereg testów dla trzydziestu zawodniczek o różnych umiejętnościach, zaczynając od najlepszych, a skończywszy na zawodniczkach uzyskujących słabe wyniki, a nawet nieklasyfikowanych. Wśród przebadanych kobiet były miotaczki, wieloboistki, oraz studentki I i II roku AWF we Wrocławiu. Badania zostały przeprowadzone przy użyciu kuli o masie 4 kg. Wykonywano trzy próby, za każdym razem zwiększano jednak ilość dodatkowych czynności jakie towarzyszą pchnięciu kulą. W pierwszej próbie kula wypychana była tylko kończyną górną, natomiast w drugiej pchnięcie było wykonywane z miejsca z koła do pchnięć kulą. Z kolei trzecia próba polegała na wykonaniu już prawidłowego pchnięcia z koła z uwzględnieniem wszystkich przepisów towarzyszących zawodom lekkoatletycznym.

Aby osiągnąć zamierzony cel badań należało wykonać szereg następujących zadań:

1. Pomiar ciągły (w funkcji czasu) drogi kuli w czasie wypychania i wyliczanie

wartości zmian prędkości w funkcji czasu.

2. Pomiar ciągły (w funkcji czasu) siły, z jaką człowiek oddziałuje na kulę.

Wykonując wyżej wymienione zadania autor artykułu udowodnił następujące hipotezy:

1. Odległość pchnięcia kulą zależy od prędkości przemieszczania się kuli w czasie

pchnięcia. U zawodniczek o słabszych umiejętnościach na odległość pchnięcia

kulą mogą mieć także inne czynniki.

2. Wielkość siły, jaką człowiek oddziałuje na kulę ma decydujący wpływ na

odległość pchnięcia.

3. Moc i popęd siły jako parametry, które opisują ruch w sposób bardziej

kompleksowy, pozwalają określić proporcjonalne wskaźniki (z podstawowych

parametrów fizycznych ruchu) determinujące odległość pchnięcia kulą.

4. Przemieszczenie punktu przyłożenia siły na kulę, decyduje o skuteczności techniki

w tej dyscyplinie.

Badania oparto o dwie bardzo znane metody pomiarowe:

- tensometryczną

- stroboskopową

Do wykonania zdjęć stroboskopowych wykorzystano lampę stroboskopową, która błyskała z częstotliwością 100 Hz, rejestrując przy tym jednocześnie szereg światełek, czyli błyśnięć na błonie fotograficznej o bardzo wysokiej czułości- 27DIN.

Rys.1 Przykładowy przebieg błyśnięć lampki stroboskopowej zarejestrowany na

błonie fotograficznej podczas pchnięcia kulą (próba III). Duża biała kropka

nad wykresem stanowi układ odniesienia (poziom i odległość 1 m).

Do rejestracji impulsu siły zastosowano specjalne urządzenie:

Rys.2 Schemat urządzenia do pomiaru siły: 1- kulista metalowa czasza; 2- trójnik

zamocowania czujników tensometrycznych; 3- czujniki tensometryczne;

4- oznaczenia liczbowe czujników; 5- pętla mocująca; 6- wyłącznik lampki

stroboskopowej

W kulistej czaszy wykonanej z metalu, dostosowanej do krzywizny kuli zamontowano trzy czujniki tensometryczne. Zostały one rozmieszczone w wierzchołkach trójkąta równobocznego, który był wpisany w okrąg czaszy. Tensometry te odkształcały się pod wpływem nacisku kuli. Miarą tego odkształcenia była zmiana natężenia prądu jaki przepływał przez mostek tensometryczny. Do mostka było podłączone przewodami urządzenie do rejestracji siły. Impuls elektryczny, który był wywołany przez wypychaną kulę w kolejnych próbach zapisywano na komputerze z częstotliwością próbkowania 50 Hz przez okres 5 sekund. Przykładowy zapis przedstawia wydruk na poniższym rysunku:

Rys. 3 Przykładowy zapis rejestracji siły (w mV) w funkcji czasu.

Wszystkie zapisy zarówno dynamiczne, jak i kinematyczne tego ruchu były zsynchronizowane w czasie, poprzez włącznik elektryczny, który był zamontowany w centralnym punkcie czaszy i połączony z lampą stroboskopową. W chwili, gdy kula znajdowała się w czaszy, pod wpływem nacisku dochodziło do zapalenia lampy stroboskopowej, a gdy kula opuszczała czaszę lampa gasła.

Po zsumowaniu wyników z poszczególnych punktów pomiarów sił i punktów pomiarów prędkości, wykonano wykres siły w funkcji prędkości. Należy dodać, że pomiary siły i prędkości były zsynchronizowane w czasie. Mając te dane, obliczono z nich zmiany wartości mocy w czasie wypychania kuli (w różnych przedziałach czasowych).

Wyniki Badań

Wyniki przedstawiono w postaci rozkładów prawdopodobieństwa na kolejnych rysunkach.

Na rysunku 4 uzyskane wyniki odległości wypchnięcia kuli przesunięte są w lewą stronę (we wszystkich trzech próbach), w kierunku wyników słabych. Zauważamy jednocześnie, że w następujących po sobie próbach zwiększa się zakres zanotowanych odległości. Wyniki prędkości maksymalnych w próbie II i III są umiejscowione na rysunku 5 w prawej jego części na podobnym poziomie wartości. Jedynie wyniki prędkości z I próby znacznie odbiegają od pozostałych i mieszczą się w przedziale wartości niskich.

Rys. 4 Rozkład prawdopodobieństwa uzyskanych wyników odległości wypchnięcia

kuli w kolejnych próbach.

Rys.5 Rozkład prawdopodobieństwa wyników prędkości maksymalnych

Uzyskanych z wypchnięcia kuli w kolejnych próbach.

Wyniki siły maksymalnej uzyskane z wypchnięcia kuli (rys. 6) charakteryzują się dużą rozpiętością wartości we wszystkich próbach, a największy ich zakres zanotowano w próbie III (29-245N).

Rys.6 Rozkład prawdopodobieństwa wyników siły maksymalnej uzyskanych

z wypchnięcia kuli w kolejnych próbach.

Wyniki odchyleń od osi kuli ze wszystkich trzech prób są zgrupowane w lewej części wykresu nr.7 w przedziale ich niewielkich wartości. W próbie III, najbardziej dynamicznej pod względem jej wykonania, ich zakres jest najmniejszy.

Rys.7 Rozkład prawdopodobieństwa wyników odchyleń od osi kuli uzyskanych z

wypchnięcia kuli w kolejnych próbach.

Rozkłady prawdopodobieństwa wyników mocy oraz popędów(rys. 9 i 8) są zbliżone do rozkładu prawdopodobieństwa wyników siły (rys.6).

Rys.8 Rozkład prawdopodobieństwa wyników mocy uzyskanych w wypchnięciu

kuli w kolejnych próbach.

Rys.9 Rozkład prawdopodobieństwa wyników popędu wypadkowego uzyskanych

z wypchnięcia kuli w kolejnych próbach.

Omówienie wyników:

Zawodniczki, które brały udział w badaniu osiągnęły następujące rezultaty na poziomach:

a) I klasy sportowej - 14,60 m

b) II klasy sportowej - 12,37 m

c) cztery z pośród badanych zawodniczek osiągnęły wyniki na poziomie III klasy

sportowej - 10,20 m

Po porównaniu otrzymanych wyników z rekordem Polski (19,58 m), a nawet z rekordem świata (22,63 m) zauważamy, że nie są one adekwatne do parametrów ruchu mistrzów. Dobrane próby miały zilustrować różnice w parametrach ruchu, jakie zachodziły podczas różnego rodzaju wypchnięcia kuli. Różnice pomiędzy wynikami w I i II próbie mieszczą się w granicach 1,0 m - 5,5 m. Natomiast największe różnice widać u osób, które reprezentują najwyższy poziom w tej dyscyplinie. Bardzo ważne jest to że w I próbie różnice pomiędzy uzyskanymi wynikami są bardzo małe, a uwidaczniają się dopiero w kolejnych próbach. Można z tego wywnioskować, że różnice te wynikają z zastosowanej techniki wypchnięcia kuli. Dlatego różnice w II i III próbie świadczą o skuteczności techniki, jaką pchnięcie wykonała dana osoba.

Jednym z założeń niniejszej pracy jest to, że dłoń wypychająca kulę jest elementem decydującym o końcowym wyniku konkurencji pchnięcia kulą. Tym samym usiłowano dokonać pomiaru siły w całym przebiegu poprawnego wykonania, ale okazało się, że jest to bardzo trudne zadanie, ponieważ wymaga aby na dłoni zamontować urządzenie, które będzie rejestrowało wielkość siły. Te trudności wynikają nie tylko z rozwiązań konstrukcyjnych, ale także z zaburzeń czuciowych w układzie dłoń-kula. Już podczas badań stwierdzono, że w próbie I największe przyrosty siły przewyższały dwukrotnie masę kuli, natomiast w próbie II czterokrotnie a nawet sześciokrotnie, jak miało to miejsce w próbie III. Wcale to jednak nie oznacza, że wysoki poziom siły determinuje odpowiednio dalekie pchnięcia. Jest tu brak istotnych związków pomiędzy wielkością siły, a rezultatem sportowym. Warto odnotować, że u osób osiągających lepsze wyniki w pchnięciu kulą zwiększa się poziom mocy. Jednak te wartości nie u wszystkich są wprost proporcjonalne do osiąganych wyników. Występuje tu pewien pułap mocy, który to determinuje najdalsze odległości spośród wszystkich przebadanych i jest on wyższy w kolejnych próbach:

• w I próbie wynosi 152-363 W dla 5,50m-5,94m

• w II próbie wynosi 246-326 W dla 9,13m-11,10m

• w III próbie wynosi 451-830 W dla 9,24m-14,60m

Na samym końcu nasuwa się wniosek, że poziom wyników w pchnięciu kulą kształtuje pewien optymalny (niemaksymalny) poziom mocy, który w dużej mierze zależy od rozwijanej prędkości wypychania kuli.

WNIOSKI

1. W pchnięciu kulą nie można określić odległości na podstawie prędkości wylotu kuli bez uwzględniania innych, wielu dodatkowych czynników. Dla zawodniczek będących na tym poziomie sportowym duży wpływ na wartość osiąganych rezultatów mają przypadkowe czynniki.

2. Wyraźny brak jest statystycznie istotnych wartości współczynników pomiędzy siłą działającą na kulę, a rezultatem sportowym w pchnięciu kulą.

3. Z wyników przeprowadzonych badań wynika, że zawodniczki, które rozwijają dużą prędkość i siłę w końcowej fazie wyrzutu nie potrafią osiągnąć odpowiedniego wyniku sportowego dla poziomu wymienionych parametrów ruchu.

4. Wyniki, jakie zostały osiągnięte w tym doświadczeniu, kształtują optymalny poziom mocy, który jest uzależniony od poziomu rozwijanej prędkości dłoni.

5. Impuls siły świadczy tu o możliwości eksponowania przez zawodniczki niektórych cech motorycznych (siłowych lub szybkościowych). Dlatego bardzo ważnym stwierdzeniem jest to, że ten sam rezultat sportowy można osiągnąć na różne sposoby. Analiza wartości popędów z każdego czujnika tensometrycznego podkreśla słuszność nauczania techniki sportowej.

II. Moja ocena tego artykułu.

Artykuł, którego autorem jest Jacek Stodółka w dużym stopniu porusza metody analizy techniki ruchu. Są w nim przedstawione szczegółowo i dość czytelnie metody wykonania pomiarów ruchu. W tym przypadku jest to pokazane na dyscyplinie sportowej, jaką jest pchnięcie kulą. Autor, do przeprowadzenia doświadczeń zastosował metody oparte na stroboskopii i elementach tensometrycznych, czyli dotykowych, które mierzą wartości sił. Te z kolei są badane i zapisywane przez komputer IBM. Według mnie dużym atutem artykułu, jest to, iż autor do oceny wpływów techniki rzutów na wartość otrzymanych odległości przeprowadził badanie w 3 różnych fazach. Ponadto badania te były przeprowadzone na osobach o różnym stopniu przygotowania sportowego. Zastosowanie metody stroboskopowej pozwala nam na bardzo dokładne prześledzenie ruchu każdej zawodniczki. Gdy połączymy to z danymi o siłach działających na kulę, daje nam wynik parametrów zarówno dynamicznych, jak i kinematycznych.

Ja osobiście zaproponowałbym zbadanie większej ilości oddanych pchnięć, co pozwoliłoby uzyskać jeszcze bardzie dokładny wynik a dodatkowo zminimalizowało ryzyko wystąpienia przypadkowych błędów. Moim zdaniem mało uwagi poświęcił autor na szczegółowe przebadania ruchów samej dłoni. Przecież to od niej w ogromnej mierze zależy efektywność techniki.

III. Moja koncepcja badań z wykorzystaniem tej metody.

Badania przeprowadzone na kobietach, które pchają kulę z wykorzystaniem metody stroboskopowej i tensometrycznej podsunęły mi inny pomysł, ale przeniesiony na piłkę nożną. W ten sposób chciałbym sprawdzić najważniejsze parametry kinematyczne i dynamiczne ruchu na podstawie wyskoku piłkarzy do zagrania piłki głową. Badałbym wyskok po krótkim, ale dynamicznym nabiegnięciu. Sam te badania prowadziłbym przez okres ok. 1 miesiąca. Zaznaczam jednak, że pomiędzy prowadzonymi doświadczeniami badani zawodnicy powinni mieć co najmniej 48 godzin przerwy dla zregenerowania sił. Badania prowadziłbym na 5 grupach osób, począwszy od osób nietrenujących piłki nożnej, przez osoby grające na poziomie Ligi Okręgowej - czyli trenujących około 3 razy tygodniowo. Następną grupą badanych byliby zawodnicy grający w III lidze, a więc trenujący już dość systematycznie, później zawodnicy grający w polskiej ekstraklasie, czyli ci, którzy poza grą nigdzie nie pracują. Ostatnią grupą badanych byliby reprezentanci Polski, którzy na co dzień występują przeważnie w klubach zagranicznych.

Wyskoki piłkarzy do uderzenia głową nagrywałbym na kilku kamerach wideo, które są ze sobą połączone i rejestrują obraz z dużą częstotliwością, t.j. 200 klatek na sekundę. Kamery te byłyby ustawione w różnych miejscach, aby sam nabieg, jak i wyskok zarejestrować z wielu ujęć. Ponadto połączyłbym je z komputerem, dzięki czemu można bardzo szczegółowo analizować wykonywane doświadczenia. Dodatkowo pod powierzchnią trawy byłaby zamontowana platforma dynamometryczna, z której to zawodnicy wybijaliby się do uderzenia piłki głową. Na stawach wszystkich kończyn byłyby przyczepione czujniki, które zapisywałyby udział poszczególnych stawów w wykonaniu wyskoku. Czujniki te powinny być niewielkie, aby podczas nabiegu i wyskoku nie przeszkadzały badanemu. Uważam, że badania te pomogłyby wielu trenerom, aby uczyć już od najmłodszych lat dzieci prawidłowego wyskoku do uderzenia piłki głową. Przez jego prawidłowe wykonanie wyskok i sam moment uderzenia piłki stałby się bardziej efektywny.

IV. Bibliografia

1. „Problemy badawcze w lekkoatletyce (Wrocław 1994) 81-92”: artykuł: „Analiza wybranych elementów techniki pchnięcia kulą” - Jacek Stodółka.

2. „Ćwiczenia laboratoryjne z biomechaniki” K. Fidelus, E. Ostrowska, Cz. Urbanik, M. Wychowański.

---