SPRAWOZDANIE obłęd, AWF, biomechanika ruchu, 1


SPRAWOZDANIE

TEMAT : POMIAR PRĘDKOŚCI PROSTOWANIA STAWU KOLANOWEGO W

ZALEŻNOŚCI OD WARTOŚCI MOMENTU OBCIĄŻAJĄCEGO.

  1. Wprowadzenie

Zarówno w praktyce sportowej, jak i biomechanice ważnym zadaniem staje się określenie zależności pomiędzy prędkością a siłą rozwijaną przez zawodnika podczas wykonywania dowolnych ruchów. Najczęściej mierzona jest prędkość ruchu w jednym stawie. Kończyna przemieszcza się dzięki naprężeniu współpracujących ze sobą mięśni zginaczy i prostowników.

Charakter pracy mięśni może być: koncentryczny- mięsień skraca się; ekscentryczny- mięsień ulega rozciąganiu; lub izometryczny- mięsień nie zmienia swojej długości.

Siła rozwijania w warunkach statycznych, ma zawsze większą wartość od siły rozwijanej w czasie pracy o charakterze koncentrycznym. Jednak największą siłę rozwijają mięśnie podczas pracy o charakterze ekscentrycznym.

Podczas badania ruchów w stawie należy rozpatrywać wpływ momentu obciążenia na kąt obrotu i prędkość kątową w stawie. Czynniki te decydują o technice i mocy ćwiczenia:

P(t)- zmiana mocy w czasie

P(t)=M(t)(t) M(t)-zmiana momentu obciążającego w czasie

(t)-zmiana prędkości kątowej w czasie

Badania nad zależnością V=f (F) dla mięśnia izolowanego prowadził A. V. Hill. Podał on równanie charakterystyczne w postaci:

(F+a) v = b (Fmax - F)

Fi - Fmax - bieżąca i maksymalna wartość siły

V- prędkość skracania się siły

a , b -stałe współczynniki

Z równania wynika, że przy skurczu izotonicznym (o stałym napięciu), prędkość skracania się mięśnia zmniejsza się hiperbolicznie wraz ze wzrostem obciążenia. Uzyskuje się hiperbolę o asymptotach równych stałym a i b.

Czas po pobudzaniu mięśnia do pracy, gdy nie zauważa się żadnych zmian(około 0,0015 s) nazywa się okresem utajonym. Następnie po upływie 0,0015 s ma miejsce rozluźnienie mięśnia (tzw. utajone rozluźnienie), po czym następuje skracanie mięśnia. Jest ono poprzedzone wydzielaniem niewielkiej ilości ciepła. Przy każdym pobudzeniu mięśnia wydziela się ciepło aktywacji o stałej wartości A, a następnie ciepło skracania a proporcjonalne do wielkości bezwzględnej skrócenia L.

  1. Cel badania

Celem badania jest określenie zależności między prędkością ruchu w stawie kolanowym a zewnętrznym obciążeniem siłowym tego stawu.

Dokonujemy pomiarów:

- prędkości kątowej w funkcji zewnętrznego obciążenia siłowego

- mocy rozwijanej przez grupę mięśni.

Pomiar taki pozwala również na znalezienie takiego obciążenia, przy którym badany rozwija największą moc. Ćwiczenie zaznajamia z pojęciem mocy i modelem mięśnia opracowanym przez Hilla.

  1. Metoda badania

- Badany siedzi na fotelu w pozycji ustabilizowanej ( podtrzymując się rękami ), tak aby zachować bezpieczny kąt prosty w stawie biodrowym.

- Badany napędza dźwignię prostując kończynę w stawie kolanowym z maksymalną prędkością; dla każdego obciążenia wykonuje się trzy próby, zapisuje się najlepszy wynik.

- Podudziem wprawiana jest w ruch dźwignia połączona z blokiem obrotowym, który jest sztywno umocowany do ramy.

- Na środkowej części ramy obrotowej znajduje się szczelina i jej długość kątowa wynosi 260. Po jednej jej stronie znajduje się żarówka, którą połączono z zaciskiem zasilacza, po drugiej zaś, naprzeciw żarówki, diodę światłoczułą połączoną z przetwornikiem fotoelektrycznym.

- W czasie prostowania kończyny dolnej w stawie kolanowym, pomiędzy żarówką, a fotokomórką pojawia się szczelina, element światłoczuły oświetla się i przetwornik włącza czasomierz. Zmierzony czas wyświetla się automatycznie.

- Zmianę momentu oporującego, zapewnia różna ilość gum wykorzystanych przy pomiarze.

  1. Przebieg badania

Główne założenia :

  1. Opracowanie wyników

  1. Zmierzony czas wyprostu (t) kończyny w stawie kolanowym (wynik lepszy z dwóch zmierzonych) został zapisany w tabeli 2. i podany w [sm].

  2. Następnie obliczono prędkość 9 ω ) prostowania kończyny dla poszczególnych wartości obciążenia wg zależności:

  3. ω

    =

    ∆α

    t

    α = 0,454 rad

    ω- prędkość kątowa

    1. Moc rozwijana przez badanego dla poszczególnych wartości obciążenia została wyliczona ze wzoru:

    P = ω Mz , Mz - to stały moment zewnętrzny (oporujący).

    1. Moc względną (Pwz ) obliczono dzieląc wartość mocy bezwzględnej przez masę ciała.

    2. Na podstawie otrzymanych wyników opracowano charakterystyki zależności prędkości kątowej (wykres nr 1.), mocy bezwzględnej (wykres nr 2.) i mocy względnej (wykres nr 3.) od wielkości obciążenia (liczba gum).

    LP

    Imię i Nazwisko

    Masa ciała

    Wysokość

    Dyscyplina

    1

    Artur Wyzner

    75

    173

    Piłka ręczna

    2

    Adrian Slesicki

    80

    172

    Podnoszenie ciężarów

    3

    Grzegorz Witkowski

    83

    185

    Piłka nożna

    Tabela nr 1 przedstawia dane dotyczące wagi oraz wzrostu badanych osób. Wszyscy badani byli lub aktualnie są piłkarzami nożnymi. Jak wynika z tabeli masa ciała oraz wysokość jest bardzo zróżnicowana.

    Artur Wyzner

    Adrian Ślesicki

    Grzegorz Witkowski

    0,039

    0,037

    0,041

    11,641

    12,270

    11,073

    284,041

    299,395

    270,185

    0,045

    0,038

    0,044

    10,089

    11,947

    10,318

    394,476

    467,142

    403,441

    0,050

    0,041

    0,048

    9,080

    11,073

    9,458

    488,504

    595,737

    508,858

    0,055

    0,046

    0,053

    8,255

    9,870

    8,566

    554,705

    663,235

    575,638

    0,067

    0,052

    0,061

    6,776

    8,731

    7,443

    567,161

    730,765

    622,948

    0,081

    0,054

    0,068

    5,605

    8,407

    6,676

    562,175

    843,263

    669,650

    0,117

    0,060

    0,080

    3,880

    7,567

    5,675

    451,672

    880,760

    660,570

    0,113

    0,065

    0,088

    4,018

    6,985

    5,159

    521,096

    905,905

    669,134

    Tabela nr 2 przedstawia wyniki wartości bezwzględnych i względnych mocy prędkości kontowych i czasu. Najlepsze czasy badani uzyskali w pierwszych próbach przy najmniejszym obciążeniu, im większe obciążenie tym czas wykonania ruchu był dłuższy. Najlepszy wynik w pierwszej próbie uzyskał Jan Redliński. Dwie z pośród 3 badanych osób nie dotrwały do ostatnie próby. Podczas pomiaru wykonywano 3 podejścia z których zapisywano najlepszy czas.

    0x01 graphic

    Wykres nr1 przedstawia zmiany prędkości kontowej zależnie od obciążenia. Jak widać w miarę wzrostu obciążenia maleje niemalże liniowo wartość prędkości kontowej. Zmniejszanie prędkości kontowej jest proporcjonalne do zwiększania obciążenia. Najwyższą wartość miał Jan Redliński 11.07 ω [rad/s] , najmniejszą miał Słomkowski Marek 10 ω [rad/s] miał on też największy spadek mocy w kolejnych próbach.

    0x01 graphic

    Wykres nr 3 przedstawia zmiany prędkości kątowej zależnie od obciążenia. Jak widać w miarę wzrostu obciążenia maleje niemalże liniowo wartość prędkości kątowej. Zmniejszanie prędkości kątowej jest proporcjonalne do zwiększenia obciążenia. Różnice w wynikach są bardzo niewielkie

    Badając się nawzajem i analizując wyniki pomiarów prędkości kątowej w funkcji zewnętrznego obciążenia oraz mierząc moc rozwijaną przez daną grupę mięśni, wnioskujemy o charakterystykach biomechanicznych pojedynczych zespołów mięśniowych (prostowników stawu kolanowego) w warunkach dynamicznych. Ten sposób badania wydolności mięśniowej ma bardzo szerokie zastosowanie w praktyce trenerskiej, sportowej.

    0x01 graphic

    Wykres nr 3 przedstawia zależność mocy i momentu obciążającego (wartości bezwzględnej) Wykresy te mają charakter paraboli, która w pewnym punkcie zyskuje maksimum czyli moc maksymalną. Można zauważyć zależność spowodowaną prawdopodobnie wielkością parametrów wagowo- wzrostowych. Największą wagę ma Janek Redliński i to on rozwija największą moc P[w] 778,7 przy 14 gumach , następnie Krystian Ryczkowski P[w] 596,8 przy 12 gumach i Marek Słomkowski P[w] 549,9 przy 10 gumach Tak jak spada waga badanych osób tak również maleje rozwijana moc maksymalna. Osoby wyższe i ważące więcej rozwijają większą moc. U badanych osób można zaobserwować znaczący spadek P[w] przy ich ostatnich próbach.

    0x08 graphic

    Wykres nr 4 przedstawia zależność mocy i momentu obciążającego (wartości względnej) Wykresy te mają charakter paraboli, która w pewnym punkcie zyskuje maksimum czyli moc maksymalną. Janek Redliński rozwija największą moc P[w] 7,94 przy 14 gumach , następnie Krystian Ryczkowski P[w] 8,64 przy 12 gumach i Marek Słomkowski P[w] 7,96 przy 10 gumach. U badanych osób można zaobserwować znaczący spadek P[w] przy ich ostatnich próbach.

    Wykres nr 4 zależność mocy względnej od obciążenia

    VII. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

    Otrzymane wyniki, przedstawione w tabelach, świadczą o tym że istnieje związek między prędkością ruchu w stawie kolanowym a zewnętrznym obciążeniem siłowym.

    W pracy zostały przedstawione wyniki trzech piłkarzy nożnych . Różnią się oni między sobą zarówno wagą jak i wzrostem.

    1. PODSUMOWANIE

    1. Im badana osoba uzyskała większą wartość tym prędkość kątowa v jest mniejsza.

    2. Im badana osoba uzyskała większą wartość ω, tym moc P jest większe.

    3. Stosunkowo duże wartości prędkości przy małym obciążeniu wskazują na duże możliwości szybkościowe zawodnika w ruchu, bez dodatkowego obciążenia.

    4. Duże wartości prędkości przy dużym obciążeniu oznaczają lepsze predyspozycje zawodnika do ruchów dynamicznych takich jak:

      • podnoszenie ciężarów

      • skoki

  4. Analiza charakterystyki ogólnej badanej osoby umożliwia stwierdzenie, przy jakiej prędkości ruchu ( prędkości kątowej), dany zespół mn rozwija maksymalną moc.

- Jest to przydatne trenerowi, by móc dobrać odpowiednie obciążenie, by uzyskać najlepszy efekt treningowy