Renata Łukasiewicz 3 ż/m.

Analiza wartości mocy maksymalnej i wytrzymałości kończyn dolnych z wykorzystaniem równi pochyłej.

1. WSTĘP

W ocenie stanu i rozwoju cech fizycznych zawodników różnych dyscyplin sportowych podstawowymi parametrami są: wartość mocy maksymalnej oraz wytrzymałość calego organizmu (lub poszczególnych grup mięśniowych). Oceny sprawności fizycznej dokonuje się za pomocą licznych testów . Jednym z takich testów jest wyskok dosiężny, który jest wykorzystywany do oceny mocy kończyn dolnych. Badania biomechaniczne dowiodły jednak, 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

gdzie: mg = const. dla danej osoby,

h – jest proporcjonalne do W, a współczynnikiem tej proporcjonalności jest ciężar ciała osoby badanej.

Impuls sił zależy głównie od siły odbicia, a prędkość odbicia przy tej samej wartości impulsu uzależniona jest od masy badanego. Oceniając wartość rozwijanej mocy należy zatem uwzględnić kilka zmiennych. O ile maksymalna moc może być rozwijana w któtkotrwałych wysiłkach , o tyle utrzymanie tej mocy na jak najwyższym poziomie może świadczyć o wytrzymałości ćwiczącego.

Wytrzymałość – to zdolność fizjologiczna organizmu, która zależy od ogólnej wydolności organizmu, a której miarą jest zdolność zużycia tlenu na minutę. Procesy tlenowe są więc podstawą wytrzymałości.

W biomechanice wytrzymałość jako cechę fizyczną charakteryzuje zmiana mocy w funkcji czasu. Dzięki temu można ocenić zarówno pracę całego organizmu jak i poczszególnych grup mięśniowych (wyprost w jednym stawie). Do tej ocenie stosuje się trenażey (urządzenia elektromechaniczne) dające natychmiastowe informacje o podstawowych parametrach ruchu. Ocena wytrzymałości z wykorzystaniem trenażerów nie jest ograniczona czasem, tzn. że może trwać kilkanaście a nawet kilkaset sekund. Miernikiem wytrzymałości jest tu współczynnik kierunkowy b równania prostej regresji, który opisuje zmianę mocy w funkcji czasu. Równanie prostej regresji:

P = a – bt

Wartości a i b możemy wyliczyć posługując się odpowiednim programem ststystycznym. Po uzyskaniu danych porównuje się je między badanymi. Miernikiem wytrzymałości jest współczynnik kierunkowy b prostej regresji.

Oceniając wytrzymałość badanego w wysiłku trwającym np. 180 sekund można wydzielić trzy strefy czasowe związane z energetyką mięśni. Na tej podstawie można ocenić wytrzymałość kończyn dolnych dla różnych czasów trwania serii ćwiczenia.

I strefa:

- trwa do 20 s.,

-energia pochodzi z wysokoenergetycznych procesów beztlenowych,

- obserwuje się tu nieznaczny spadek mocy.

II strefa:

- trwa od 20-120 s.,

- energia związana jest z beztlenową i tlenową fazą glikolizy,

- występuje tu największy spadek mocy w funkcji czasu.

III strefa:

- trwa od 120-180s.,

- energia czerpana jest z ustabilizowanych przemian tlenowych,

-ponownie obserwujemy małą zmianę wartości rozwijanej mocy w funkcji czasu.

METODOLOGIA BADAŃ

1. Cel badań.

Ocena wartości mocy maksymalnej oraz spadku mocy w czasie P (t) kończyn dolnych podczas odbicia na równi pochyłej.

1. Metoda badawcza

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

Badanie przeprowadzone zostało w AWF w Warszawie, w specjalnym laboratorium biomechanicznym wyposażonym w odpowiednie sprzęty i urządzenia służące do pomiaru parametrów.

Urządzenie treningowe „Równia pochyła”znajdujące się w Zakładzie Biomechaniki AWF składa się z:

- wózka o masie 33 kg z regulowanym oparciem, tak aby ćwiczący mógł przyjmować pozycje od leżącej do siadu

- zjazdu zbudowanego z szyn stalowych pochylonych pod kątem alfa = 17⁰ 30’ do poziomu

- zjazd z dołu zakończony jest platformą

- do zjazdu przymocowany jest przetwonik obrotowo-impulsowy z układem linek

Płyta kontaktowa wraz z przetwornikiem O/I połączona jest z komputerem IBM PC z kartą PIO 8255. Układ ten wykorzystuje pakiet oprogramowania „TRP” realizując w ten sposób podstawowe funkcje:

1. dokonuje pomiaru, oblicza i prezentuje na ekranie w trybie „on-line”:

- max. prędkość wózka i moc podczas każdego odbicia,

- drogę wózka po odbiciu ( jako różnicę między położeniem wózka w chwili utraty kontaktu z płytą i najwyższym położeniem wzdłuż równi),

- czas kontaktu z płytą,

- sumę pracy wykonanej w serii pomiarowej,

- czas serii i numer odbicia.

b) opracowuje automatycznie standardowy arkusz badania prezentowany na ekranie monitora.

2.3. Materiał badawczy

Dnia 09.11.2011 w Warszawie przeprowadzone zostało badanie oceny mocy maksymalnej oraz zmiany mocy kończyn dolnych w funkcji czasu podczas odbicia na równi pochyłej. W badaniu wzięły udział studentki studiów stacjonarnych AWF w Warszawie, będące na kierunku wychowanie fizyczne. W doświadczeniu tym wzięło udział 20 studentek.

1. WYNIKI

   1. Dane grupy badawczej

Imię	Nazwisko	Wiek	Masa ciała [kg]	Wysokość [cm]	Dyscyplina sportowa
Justyna	Malinowska	22	46	156	-
Renata	Łukasiewicz	22	58	173	-
Natalia	Piróg	22	63	167	akrobatyka

Tabela przedstawia dane dotyczące grupy badawczej odnośnie wieku kalendarzowego, masy ciała, wysokości ciała oraz uprawianej dyscypliny sportowej.

Renata Łuksaiewicz	Justyna Malinowska	Natalia Piróg
Czas t[s]	Moc P[W]	Czas t[s]
3,85	2397	4,09
6,3	2407	6,7
8,7	2420	9,2
11,1	2351	11,8
13,6	2302	14,4
16,1	2355	17
18,5	2258	19,6
21	2229	22,2
23,6	2168	24,8
26,2	2146	27,4
28,7	2123	30
31,2	2180	32,6
33,7	2160	35,1
36,4	2043	37,7
38,9	2013	40,3
41,5	2005	42,8
44,1	1956	45,4
46,7	2024	47,9
49,3	2014	50,4
51,9	1924	52,9
54,4	1890	55,4
56,9	1742	57,8
59,4	1837	60
62	1937	63
65	1940	65
67	1921	68
70	1943	70
72	1783	73
75	1746	75
77	1760	78
80	1834	80
82	1851	82
85	1765	85
88	1799	87
90	1748	90
93	1684	92
95	1599	95
98	1720	97
100	1588	100
103	1604	102

Tabela przedstawia wyniki badanych uzyskane w 40 powtórzeniach. Na podstawie tabeli możemy odczytać maksymalną, minimalną oraz średnią moc ćwiczących i czas w jakim nastąpiły te wyniki. Możemy także określić stopień wytrzymałości studentek.

Po zapoznaniu się z procedurą badawczą i urządzeniem treningowym, w celu uzyskania maksymalnej mocy badane wykonały serię 40 maksymalnych odbić.

Do analizy mocy maksymalnej wybrane zostaje to powtórzenie, w którym badana uzyskała najwyższą moc w pojedyńczym odbiciu, w którejkolwiek z serii. Można także wyliczyć moc przypadającą na 1 kg masy ciała badanego i jest to tak zwany współczynnik mocy względnej. Wartości te informują o zdolnościach szybkościowo-siłowych ćwiczącego.

Na podstawie wartości mocy w całej serii 40 powtórzeń analizuje się wytrzymałość badanego. Do opisania zmiany mocy w czasie posługujemy się równaniem linii prostej: P= a – bt, w którym miernikiem wytrzymałości jest współczynnik kierunkowy b prostej regresji.

1. Wykresy obrazujące zmianę wartości rozwijanej mocy w funkcji czasu dla przedstawianych studentek.

Ryc.1. Przebieg mocy w czasie dla Justyny Malinowskiej.

Badana swoją maksymalną moc uzyskała podczas pierwszego odbicia od platformy i wynosi ona 1655[W] w czasie 4,09 [s]. Minimalną moc uzyskała w 39 próbie – 999 [W], która nastąpiła po upływie 100 [s]. Różnica pomiędzy max. a min. wartością uzyskiwanej mocy wynosi 656 [W]. Całe badanie ćwicząca wykonała w czasie 102 [s]. Z równania prostej regresji P= -6,445t + 1608, R²= 0,942 możemy stwierdzić, iż badana posiada zdolności wytrzymałościowo-siłowe. O dobrej wytrzymałości badanej świadczy także fakt, że odnotowano u niej mały spadek mocy w funkcji czasu.

Ryc. 2. Przebieg mocy w czasie dla Renaty Łukasiewicz.

Badana swoją maksymalną moc uzyskała podczas trzeciej próby i wyniosła ona 2420 [W]. Odbicie to nastąpiło po upływie 8,07 [s]. Najniższą moc osiągnęła w 39 powtórzeniu – 1588 [W], po upływie czasu 100 [s]. Całe badanie ćwicząca wykonała w czasie 103 [s], a różnica między max. a min. wartością uzyskiwanej mocy wyniosła 832 [W]. Z równania: P = -7,712t + 2388, R²= 0,920 możemy odczytać, że badana charakteryzuje się zdolnościami szybkościowo-siłowymi.

Ryc. 3. Przebieg mocy w czasie dla Natali Piróg.

Badana swoją maksymalną moc, tj. 2748 [W], uzyskała w pierwszym odbiciu na równi pochyłej po upływie 4,28 [s]. Najniższą moc – 1243 [W] zanotowano podczas 36 powtórzenia, po upływie 96 [s]. Całe doświadczenie ćwicząca wykonała w czasie 106 [s], zaś różnica między max. a min. wartością uzyskanej mocy wyniosłą 1505. Duży spadek mocy w funkcji czasu oraz równanie: P = -13,08t + 2607, R² = 0,933 świadczą o tym, że badana posiada zdolności szybkościowo-siłowe.

Ryc. 4. Zestawienie linii trendu charakterystycznych dla grupy badanych studentek.

Rycina obrazuje linie trendu charakterystyczne dla trzech ćwiczących: Malinowskiej, Łuksiewicz i Piróg..

Najwyższe wartości rozwijanej mocy uzyskała Natalia Piróg. Jednocześnie charakteryzuje się ona najmniejszą wytrzymałością. Obserwujemy u niej również duży spadek wartości rozwiniętej mocy. Piróg trenuje akrobatykę, a w tej dyscyplinie spotrowej kończyny dolne odgrywają istotną rolę. Jej poziom wytrenowania i siły mięśniowej jest znacznie wyższy niż u pozostałych badanych. Dodatkowo należy podkreślić, iż dyscyplina ta należy do sportów bazujących na wysiłakch o maksymalej mocy.

Najniższe wartości rozwijanej mocy uzyskała Justyna Malinowska, ale charakteryzuje się ona za to największą wytrzymałością spośród trzech badanych i wykazuje stosunkowo małą zmianę wartości rozwijanej mocy w funkcji czasu. Niska wartość mocy maksymalnej tej badanej może być spowodowana tym, iż charakteryzuje się ona niską masą ciała.

1. WNIOSKI

Trenażer „Równia pochyła” służy do analizy mocy maksymalnej oraz do określenia predyspozycji wytrzymałościowych i szybkościowo-siłowych zawodników różnych dyscyplin sportowych.

Przedstawione na rycinach 1-5 wyniki badań wskazują,że najwyższe wartości mocy rozwijaja Natalia Piróg, której dyscyplina sportowa opiera na wysiłkach o maksymalnej mocy. Ona też jednocześnie wykazuje najmniejszą wytrzymałość. Niższą moc maksymalną uzyskały pozostałe badane, które nie trenują żadnej dyscypliny. Charakteryzują się one lepszą wytrzymałością, gdyż u nich obserwujemy mały spadek mocy w czasie. Im większe osiągamy wartości mocy maksymalnej, tym nasza wytrzymałość jest słabsza i adekwatnie do tego, im mniejsze osiągamy wartości mocy maksymalnej i potrafimy tę moc utrzymać na jak najwyższym poziomie, tym nasza wytrzymałość jest lepsza.

PIŚMIENNICTWO:

1. Fidelus K, Ostrowska E, Urbanik Cz, Wychowański M., Ćwiczenia laboratoryjne z biomechaniki, Warszawa 1996.

2. Urbaniak Cz., Wpływ składowych obciążenia treningowego na przyrost cech fizycznych kończyn dolych, Warszawa 1995.