POMIAR I OCENA MOCY MAKSYMALNEJ I WYTRZYMAŁOŚCI
KOŃCZYN DOLNYCH
CEL BADANIA
Celem badania jest ocena wartości mocy maksymalnej Pmax i spadku mocy w czasie P(t)
kończyn dolnych podczas odbicia na równi pochyłej.
WPROWADZENIE
Podstawowymi parametrami w ocenie stanu i rozwoju cech fizycznych zawodników różnych
dyscyplin sportowych są wartość mocy maksymalnej oraz wytrzymałości całego organizmu.
Maksymalna moc może być rozwijana w krótkotrwałych wysiłkach, ale dopiero utrzymanie tej
mocy na jak najwyższym poziomie mówi nam o wytrzymałości badanego. W biomechanice
wytrzymałość jako cechę fizyczną charakteryzuje zmiana mocy w funkcji czasu. Daje nam to
możliwość oceny zarówno pracy całego organizmu, jak i poszczególnych grup mięśniowych. Do tej
oceny stosujemy trenażery, które dają natychmiastowe informacje o podstawowych parametrach
ruchu. Badania na trenażerach mogą dotyczyć wysiłku trwającego od kilku sekund do kilku minut.
Spadek mocy w czasie obrazuje nam współczynnik kierunkowy b równania prostej regresji:
P = a - b t
Badania nad określeniem mocy maks. i spadku mocy w biomechanice można przeprowadzać
na wielu urządzeniach. K. Fidelus, A. Mastalerz i T. Tokarski w swoim artykule pt. „Spadek mocy
w czasie ćwiczeń na równi pochyłej, ergometrze rowerowym i platformie dynamometrycznej”
wysunęli hipotezę, że istnieje statystycznie istotna zależność pomiędzy mocami rejestrowanymi na
trzech (wymienionych w tytule) urządzeniach badawczych. Badania przeprowadzone były na
studentach AWF w Warszawie. Podczas pomiaru na równi pochyłej badani wykonywali 60 odbić z
maksymalną intensywnością. Na platformie zarejestrowano 25 maksymalnych wyskoków
pionowych bez przerwy, a na ergometrze rowerowym badani wykonywali test Wingate. Dla
określenia spadku mocy w czasie wykorzystano równanie prostej regresji.
1
Porównując moce wykonane na różnych urządzeniach badawczych doszliśmy do wniosku, że istnieje statystycznie istotna zależność pomiędzy urządzeniami badawczymi. Stwierdzono istotną
zależność pomiędzy współczynnikiem nachylenia prostej regresji podczas ćwiczeń na równi i
ergometrze oraz na równi platformie. Tej ostatniej zależności nie stwierdzono podczas ćwiczeń na
ergometrze i podczas wyskoków.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Oceniając wytrzymałość poszczególnych badanych można również wydzielić kilka stref
czasowych związanych z energetyką mięśni. Jedynym źródłem energii jest ATP, a organizm
posiada różne systemy jego odtwarzania. Wszystkie te systemy są bardzo ściśle od siebie zależne i
podlegają wzajemnej regulacji. Oznacza to, że kolejny system syntezy ATP jest uruchamiany zanim
poprzedni ulegnie wyczerpaniu. Drogę odtwarzania ATP w komórce mięśniowej przedstawia rys. 1
Przemiany tlenowe włączają się już w momencie rozpoczęcia wysiłku, chociaż ich maksymalne
nasilenie obserwowane jest dopiero w późniejszym czasie. Działanie tych trzech systemów
odtwarzania ATP można przedstawić w odniesieniu do konkretnych wysiłków fizycznych.
Rys. 1. Drogi odtwarzania ATP w komórce mięśniowej.
2
W wysiłkach krótkotrwałych o dużej intensywności głównym, ale nie jedynym źródłem energii, czyli syntezy ATP, są procesy beztlenowe związane z glikolizą i bezpośrednim uzyskiwaniem
energii z udziałem fosfokreatyny (CrP). W maksymalnych wysiłkach trwających 30s, 20% energii
pochodzi z procesów tlenowych, których udział zwiększa się wraz z wydłużaniem czasu pracy. W
wysiłkach maks. trwających 1 minutę z procesów tlenowych pochodzi 30-40%, natomiast w
wysiłkach 4-5 minutowych- już 70-80% energii do pracy mięśni. Udział poszczególnych systemów
w resyntezie ATP zależy więc od intensywności i czasu trwania wysiłku.
Moc badanej osoby podczas kilkuminutowego wysiłku o bardzo dużej intensywności w
pierwszych
20s
spada
nieznacznie,
gdyż
energia
do
pracy
mięśni
pochodzi
z
wysokoenergetycznych procesów beztlenowych. Największy spadek mocy obserwujemy gdy
wysiłek związany jest przede wszystkim z beztlenową i tlenową fazą glikolizy. Podczas gdy
decydującą rolę odgrywają ustabilizowane procesy tlenowe, następuje mała zmiana mocy w funkcji
czasu.
URZĄDZENIE POMIAROWE
Do wykonania naszego badania wykorzystujemy stanowisko zwane „równią pochyłą”. Składa się
ono z wózka o masie 33 kg, z regulowanym oparciem i zjazdu zbudowanego z stalowych szyn
pochylonych pod kątem 15˚ do poziomu. Zjazd u dołu zakończony jest platformą. Do zjazdu
przymocowano przetwornik obrotowo-impulsowy z układem linek. Płytę kontaktową połączono z
komputerem.
SPOSÓB PRZEPROWADZENIA POMIARU
W celu określenia maksymalnej prędkości i mocy badany wykonuje dwie serie:
- próbną, składającą się z 6 odbić, a po 5 minutach:
- właściwą, składającą się z 60 odbić.
Jeżeli w pierwszych 10 odbiciach badany nie osiągnie prędkości większej lub równej z serii
próbnej, pomiar należy przerwać i po odpoczynku rozpocząć ponownie.
3
SPOSÓB OPRACOWANIA WYNIKÓW
Na podstawie wartości mocy w całej serii odbić analizuje się wytrzymałość badanego. Ogólnie
rzecz biorąc zmianę mocy w czasie można opisać równaniem prostej P = a - b t , w którym miernikiem wytrzymałości jest współczynnik kierunkowy b prostej regresji. Wyższe wartości
współczynnika b świadczą o wyższej wytrzymałości badanego.
Do analizy mocy maksymalnej, wybiera się powtórzenie, w którym badany uzyskał najwyższą
moc w pojedynczym odbiciu. Można wyliczyć współczynnik mocy względnej, dzieląc wartość
mocy maks. przez masę ciała.
MATERIAŁ BADAŃ
Badania przeprowadzono na studentach 1 grupy męskiej III roku WF, którzy charakteryzują
się podobną budową ciała: wzrost 173-180 cm, masa ciała 70,5-74,8 kg.
Tabela nr 1.
IMIĘ I NAZWISKO
MASA CIAŁA WZROST
1. Zajkowski Wojciech
74,0 kg
178 cm
2. Mazurowski Grzegorz
74,8 kg
180 cm
3. Woźniak Mirosław
72,8 kg
173 cm
4. Pachulski Adam
71,0 kg
180 cm
5. Zembrzuski Michał
70,5 kg
180 cm
WYNIKI BADAŃ
Zarejestrowane wyniki przedstawiono na poszczególnych wykresach:
Wykresy nr 1-5 przedstawiają wartości mocy w kolejnych odbiciach u poszczególnych
badanych. Wyznaczone są również linie trendu opisane wzorem. Wykresy przedstawione są w
jednej skali dla lepszego zobrazowania różnic między poszczególnymi osobami.
4
WYKRES nr 1.
P (W)
WOJTEK
2500
2250
P = 2266,1 - 14,2 t
2000
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
WYKRES nr 2.
GRZEGORZ
P (W)
2250
2000
P = 1945,9 - 13,9 t
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
5
WYKRES nr 3.
MIREK
P (W)
2500
2250
P = 1277,5 - 6,11 t
2000
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
WYKRES nr 4.
ADAM
P (W)
2500
2250
P = 1343,2 - 9,3 t
2000
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
6
WYKRES nr 5.
MICHAŁ
P (W)
2500
2250
P = 1652,2 - 8,9 t
2000
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
WYKRES nr 6.
P (W)
2500
2250
Liniowy (WOJTEK)
2000
Liniowy (MIREK)
1750
Liniowy (GRZEGORZ)
1500
Liniowy (ADAM)
1250
Liniowy (MICHAŁ)
1000
750
t (s)
0
30
60
90
120
150
180
7
Wykres nr 6. przedstawia proste regresji wszystkich badanych. Na podstawie powyższych
wyników możemy stwierdzić, że najwyższe wartości mocy osiągnął Wojtek,, jego najniższe
wartości są nawet większe od najwyższych wartości Adama i Mirka, u których linie trędu mają
podobny do siebie przebieg. Wartości wyników Grzegorza i Michała zawierają się pomiędzy
rezultatami Wojtka a Mirka i Adama.
Każdego z badanych można scharakteryzować bardziej szczegółowo:
U Wojtka (wyk. nr 1.) wartości mocy są zdecydowanie najwyższe, ale nie utrzymują się na tym
samym poziomie podczas wysiłku, który trwał blisko 2 minuty. Zjawisko to, charakteryzuje
równanie prostej regresji ( P = a - b t ), w tym przypadku: P = 2266,1 – 14,2 t . Współczynnik a
przyjmuje najwyższą, a współczynnik b najniższą wartość wśród badanych.
W przypadku Grzegorza (wyk. nr 2.) równanie prostej regresji wynosi P = 1945,9 – 13,9 t.
Współczynnik a jest o ponad 3000 niższy, świadczy to o rozwijaniu mniejszej mocy początkowe
niż poprzedni zawodnik. Współczynnik b wskazuje, moc u obydwu badanych spada
proporcjonalnie, gdyż różnica wynosi zaledwie 0,3.
U Mirka (wyk. nr 3) równanie prostej regresji wynosi: P = 1277,5 – 6,11 t . Wartości mocy osiąganej na początku wysiłku są najniższe wśród badanych, jednak u Mirka zauważamy
najwyższą wartość współczynnika b , co odzwierciedla najmniejszy spadek mocy podczas trwania
całego wysiłku. U Mirka można zaobserwować również duże różnice między poszczególnymi
wynikami.
W przypadku Adama (wyk. nr 4.) widzimy małą różnicę wartości podczas poszczególnych odbić
(z wyjątkiem kilku wyników). Równanie prostej regresji wynosi: P = 1343,2 – 9,3 t . Wartości osiąganej mocy podczas trwania całego wysiłku są porównywalne z wartościami mocy u Mirka,
współczynnik kierunkowy b wskazuje na szybszy spadek mocy w czasie.
U Michała (wyk. nr 5) wykres prostej regresji wynosi P = 1652,2 – 8,9 t . Spadek mocy w czasie jest podobny jak u Adama, różnica współczynniku b wynosi zaledwie 0,4. Jednak Michał
osiągał wyższe wartości mocy podczas trwania całego wysiłku. W tym przypadku również możemy
zauważyć duże wahania pomiędzy kolejnymi wartościami mocy.
Do analizy mocy maksymalnej, bierzemy pod uwagę to odbicie, w którym badany uzyskał
najwyższą wartość mocy. Wyniki poszczególnych osób przedstawione są na wykresie nr 7. Można
jednak wyliczyć moc przypadającą na 1 kg masy ciała badanego, która nazywamy
współczynnikiem mocy względnej. Współczynniki te, przedstawione są na wykresie nr 8.
8
Porównując wartości mocy maksymalnej i mocy względnej zauważamy, że różnice między tymi wynikami u poszczególnych badanych, są proporcjonalne, gdyż badani charakteryzują się zbliżoną
masą ciała .
WYKRES nr 7.
Wartości mocy max.
P (W)
2500
2000
1500
1000
500
0
Wojtek
Grzegorz
Mirek
Adam
Michał
WYKRES nr 8.
P max./masa
W/kg
35
30
25
20
15
10
5
0
Wojtek
Grzegorz
Mirek
Adam
Michał
9
WNIOSKI
Na podstawie przeprowadzonych badań możemy scharakteryzować poszczególne badane
osoby. Wysokie wartości mocy u Wojtka i jednocześnie duży spadek mocy w czasie, świadczy o
jego siłowo- szybkościowych możliwościach i nie wysokiej wytrzymałości. Na takie wyniki miało
wpływ wieloletnie trenowanie przez Wojtka judo na poziomie klasy mistrzowskiej. Trening judo
opiera się głównie na kształtowaniu siły i szybkości co zwiększa beztlenowe możliwości mięśni
(patrz rys. nr 1.). U Grzegorza również można zaobserwować podobne właściwości jak u Wojtka, z
tą jednak różnicą, że wartości osiąganej mocy są o wiele niższe. W przypadku Mirka jest inaczej niż
u poprzednich badanych. Ta osoba ma większe możliwości tlenowe, to znaczy że jest zdolna do
długotrwałych wysiłków, o czym świadczy niski współczynnik b równania prostej regresji.
Odbywa się to kosztem niskich wartości osiąganej mocy (mniejsze beztlenowe możliwości mięśni).
U pozostałych dwóch badanych Adama i Michała można zauważyć podobny spadek mocy w
czasie, jednakże poszczególne wyniki Michała były dużo wyższe. Obydwaj mają predyspozycje do
wysiłków odbywających się w dłuższym czasie. Wyższe wartości mocy osiągnięte przez Michała i
duża wytrzymałość może być skutkiem wieloletniego trenowania kolarstwa szosowego. W tej
dyscyplinie trening opiera się na rozwijaniu wytrzymałości, co nasila przemiany o charakterze
tlenowym, a głównym substratem do resyntezy ATP staja się tłuszcze. Dzięki temu dochodzi do
oszczędzania glikogenu mięśniowego, co w efekcie umożliwia wydłużenie czasu pracy mięśni.
LITERATURA:
1. Fidelus K., Ostrowska E., Urbanik Cz., Wychowański M., „Ćwiczenia laboratoryjne z
biomechaniki”. Wyd. AWF Warszawa 1996.
2. Hübner-Woźniak E., Lutosławska G. „Podstawy biochemii wysiłku fizycznego”
Biblioteka Trenera, Warszawa 2000.
10