Wojciech Dobrowolski

ROK I, II⁰ WF, gr. 1M

SPRAWOZDANIE Z BIOMECHANIKI

Temat: Pomiar wytrzymałości i mocy maksymalnej kończyn dolnych na równi pochyłej

1. Wprowadzenie

Wartość mocy maksymalnej oraz wytrzymałość całego organizmu lub poszczególnych grup mięśniowych są podstawowymi parametrami w ocenie stanu i rozwoju cech fizycznych zawodników różnych dyscyplin sportowych. Wytrzymałość z fizjologicznego punktu widzenia jest to zdolność organizmu do wykonywania wysiłku, przy utrzymaniu homeostazy, bez występowania zmęczenia. Czyli podstawą wytrzymałości są procesy tlenowe, których zasób jest nieskończony a czas max. wynosi od 120-180s. Organizm ludzki posiada rónież inne źródła energetyczne z których czerpie moc. Bezpośrednim źródłem energii jest ATP, następnym jest Fosfokreatyna (CP) jej zasób wynosi 420 [J/kg], moc 54,4[W,kg], tmax 4-6, kolejne źródło to Glikogen o zasobie 960 [J/kg], moc 29,3 [W,kg] i tmax 35-45. Tak więc z biomechanicznego punktu widzenia wytrzymałość jest to zmiana mocy w funkcji czasu. W naszym badaniu do pomiaru mocy kończyn dolnych wykorzystaliśmy równie pochyłą, która wraz z połączonym komputerem dała nam informację na temat podstawowych parametrów ruchu. W badaniu tym miernikiem wytrzymałości jest współczynnik kierunkowy równania proste regresji opisującej zmianę mocy w funkcji czasu:

P = - bt + a

a - współczynnik [W] , b - współczynnik kierunkowy prostej regresji.

W teorii wychowania fizycznego oceny sprawności dokonuje się za pomocą licznych testów, w których jednym z ćwiczeń jest wyskok dosiężny jako ocena mocy kończyn dolnych. Jednak w badaniach biomechanicznych dowiedziono, że wysokość uniesienia środka masy nie koreluje z wartością mocy rozwijanej podczas odbicia. Wysokość wyskoku h zależy od wykonanej pracy [W] równej energii potencjalnej:

W = mgh

mg = const. dla danej osoby, h jest proporcjonalne do W, a współczynnikiem tej proporcjonalności jest ciężar ciała osoby badanej.

Do pomiaru mocy maksymalnej oraz zmian mocy kończyn w funkcji czasu wykorzystuje się stanowisko składające się z równi pochyłej i wózka. Urządzenie treningowe „równia pochyła” składa się z wózka o masie i zjazdu zbudowanego z szyn stalowych pochylonych pod kątem α 14° - 17° do poziomu. Zjazd z dołu zakończony jest platformą. Do zjazdu przymocowano przetwornik obrotowo-impulsowy z układem linek.

Układ ten realizuje takie funkcje jak:

• Maksymalna prędkość wózka i moc podczas każdego odbicia

• Drogę wózka po odbiciu

• Czas kontaktu z płytą

• Sumę wykonanej serii pomiarowej

• Czas serii i numer odbicia

Czas stanu pobudzenia mięśnia wynosi od kilkuset milisekund do kilku sekund. W takich odcinkach czasowych mięsień czerpie energię prawie wyłącznie z rozpadu (fosforylacji) ATP (adenozynotrójfosforanu) i CP (fosfokreatyny). Zresztą tylko te związki są chemiczne są zmagazynowane bezpośrednio w mięśniu. Węglowodany i tłuszcze są natomiast głównie zmagazynowane w układzie zasilania i stamtąd w miarę potrzeby są dostarczane do mięśni.

Podczas wysiłków trwających kilkanaście i kilkadziesiąt sekund istotną rolę w dostarczaniu energii dla pracy mięśnia zaczyna odgrywać glikoliza (rozpad glukozy), a zwłaszcza jej frakcja mleczanowa, która powoduje powstawanie kwasu mlekowego (anaerobowa, bezmleczanowa).

W wysiłkach trwających kilka minut i dłuższych mięsień wytwarza energię głównie z tzw. tlenowych (aerobowych) źródeł energetycznych. Zatem stopień udziału poszczególnych źródeł energetycznych jest zmienny w funkcji czasu wysiłku, chociaż należy tu podkreślić, iż zawsze ich rozpad i synteza przebiegają równocześnie.

Mięsień wykonuje pracę (rozwija moc) zawsze dzięki rozpadowi ATP, ale tego związku starcza praktycznie na 2-3 skurcze. Najszybciej resyntezowana jest ATP z fosfokreatyny (CP). Resynteza ta zaczyna się równolegle z pojawieniem się ciepła aktywacji w mięśniu. Zatem praktycznie w maksymalnych wysiłkach mięsień czerpie energię z fosfokreatyny, co można przedstawić:

ATP ADP+P,

ADP+CP ATP+kreatyna

Średnie dane odnośnie zasobu pracy i mocy źródeł energetycznych na kg masy ciała człowieka oraz dane charakteryzujące czas osiągania maksymalnej mocy wraz z czasem pracy przedstawiłem w poniższej tabeli:

Źródło energetyczne	Zasób	Moc	Czas osiągania mocy maksymalnej(s)	Czas pracy (s)
	cal/kg	J/kg	cal/kgs	W/kg
Fosfokreatyna	100	420	13	54,4
Glikoliza beztlenowa	230	960	7	29,3
Procesy tlenowe	∝	∝	3,6 0	15 0

Tab.1. Charakterystyka objętości i intensywności źródeł energetycznych mięśni.

Z przedstawionej przeze mnie tabeli wynika, że im większą moc można osiągnąć za pomocą danego źródła energetycznego, tym mniejszy jest jego zasób i tym krótszy jest czas wykonywanej pracy. Zatem spadek rozwijanej przez człowieka mocy w czasie, zależy od aktualnie wykorzystywanych źródeł energetycznych mięśni. Ten fakt przemawia na korzyść energetycznej teorii zmęczenia, która zmniejsza zdolność do wykonywanej pracy, ponieważ moc kolejnych źródeł energetycznych maleje wraz z czasem wykonywanej pracy.

2. Cel badań

Celem badania jest ocena wartości mocy maksymalnej Pmax i spadku mocy w czasie P(t)kończyn dolnych podczas odbicia na równi pochyłej u studentów Akademii Wychowania Fizycznego w Warszawie

2. Materiał badawczy

Materiał badawczy stanowili studenci 1 roku studiów magisterskich Akademii Wychowania Fizycznego w Warszawie. W celu określenia maksymalnej prędkości i mocy badany (po rozgrzewce) wykonuje 50 maksymalnych odbić od platformy. Dokonałem porównania 3 osób, które wybrane zostały przeze mnie nieprzypadkowo. Chmielewski uprawia 5-bój, czyli indywidualną dyscyplinę charakteryzującą się wszechstronnością. Gwiazda trenuje piłkę nożną, sport, w którym liczy się współpraca w grupie. Klekotka natomiast jest osobą nietrenującą.

Badany	Masa [kg]	Wzrost [cm]	Trenuje
Chmielewski	83	188	5 - bój
Gwiazda	75	184	Piłka nożna
Klekotka	75	175	XXXXXXXXXX

Tab.2. Charakterystyka badanych.

2. Metoda badawcza

Do pomiaru mocy maksymalnej oraz zmiany mocy kończyn w funkcji czasu wykorzystuje się stanowisko składające się z równi pochyłej i wózka.

Urządzenie treningowe zwane „równią pochyłą” składa się z wózka, z regulowanym oparciem, tak, że badany może przyjmować pozycję od leżącej do siadu i zjazdu zbudowanego z szyn stalowych. Zjazd u dołu zakończony jest platformą. Do zjazdu przymocowano przetwornik obrotowo-impulsowy. Płytę kontaktową wraz z przetwornikiem połączono do komputera.

2. Wyniki badań

Każdy z przedstawionych przeze mnie badanych wykonał 50 odbić, dzięki czemu mogliśmy odczytać czas, w jakim następowało kolejne odbicie oraz moc, z jaką poszczególny badany działał na podest równi.

Chmielewski	Gwiazda	Klekotka
t [s]	P [W]	t [s]
4,67	3734	4,05
7,5	3744	7
10,3	3662	10
13,1	3538	12,9
15,9	3577	15,9
18,8	3613	18,8
21,6	3613	21,8
24,4	3502	24,8
27,2	3486	27,7
30,1	3642	30,6
32,9	3404	33,5
35,8	3412	36,5
38,6	3471	39,4
41,4	3366	42,4
44,3	3521	45,3
47,1	3571	48,2
50	3448	51,2
52,8	3415	54,1
55,6	3566	57
58,5	3426	59,9
61	3512	63
64	3504	66
67	3531	69
70	3470	72
73	3475	74
75	3344	77
78	3462	80
81	3377	83
84	3317	86
87	3299	89
90	3313	92
92	3340	95
95	3384	98
98	3304	101
101	3262	103
104	3170	106
107	3260	109
109	3244	112
112	3405	115
115	3285	118
118	3282	121
121	3403	123
124	3467	126
127	3423	129
130	3281	132
132	3395	135
135	3370	138
138	3375	141
141	3425	143
144	3358	146

Ryc.1. Linie trendu badanych

Wykres trafnie porównuje wyniki osiągnięte przez poszczególnych badanych. Warto spojrzeć na odmienny przebieg mocy u pana Chmielewskiego, który oznacza, że ma on najlepszą wytrzymałość (jest typem wytrzymałościowo – siłowym), natomiast panowie Gwiazda i Klekotka są typami szybkościowo – siłowymi z tą różnicą, że pan Gwiazda posiada nieco lepszą wytrzymałość, co jest skutkiem treningu. Najwyższą wartość mocy miał pan Gwiazda Pmax = 4053[W], nasępnie pan Kawczyński z Pmax = 3967[W] i na końcu pan Chmielewski Pmax = 3744[W]. Współczynnik kierunkowy regresji (wskaźnik wytrzymałości) najlepszy uzyskał pan Chmielewski b = 2,2365, na drugiej pozycji był pan Gwiazda b = 7,1665, i na trzecim pan Kawczyński b = 9,4542 (im mniejsza wartość współczynnika kierunkowego regresji b tym wieksza wytrzymałość). W dalszej części sprawozdania dokładniej scharakteryzuję sylwetki wymienonych badanych.

Ryc.2. Przebieg mocy pana Chmielewskiego

Wykres pana Chmielewskiego charakteryzuje się tym iż, linia trendu jego mocy jest prawie płaska co, świadczy o dobrym przygotowaniu wytrzymałościowym i wskazuje na to, że w mięśniach posiada on więcej włókien wolnokurczliwych o dużej wytrzymałości. Jest to spowodowane tym, że trenuje on 5-bój na wysokim poziomie. Mało widoczne jest również przejscie ze źródła energetycznego jakim jest fosfokreatyna do glikogenu, co może świadczyć o znakomitym przygotowaniu wytrzymałościowym tego zawodnika. Maksymalna moc, jaką uzyskał to Pmax = 3744[W], natomiast najsłabszą Pmin = 3170[W], a różnica między Pmax, a Pmin to zaledwie ΔP = 574[W]. Współczynnik kierunkowy prostej regresji u niego wynosi zaledwie b = 2,2365.

Po przeanalizowaniu wykresu i wszystkich zależności możemy stwierdzić, że pan Chmielewski jest typem wytrzymałościowo – siłowym, co na pewno pomaga mu odnosić sukcesy w jego dyscyplinie sportowej. Możemy prognozować, że biegi długodystansowe byłyby jego mocną stroną.