Популярность гиревого спорта особенно возросла в минувшем десятилетии. Это отражается в результатах научных исследований как в нашей стране [1, 2], так и во всем мире [3, 4]. Однако существующие методики тренировки гиревиков основаны на эмпирических данных, на личном опыте спортсменов и тренеров. На сайте Всероссийской федерации гиревого спорта можно ознакомиться с рекордными результатами российских спортсменов, которых они достигли без серьезных научных познаний. Однако научные исследования необходимы для того, чтобы обнаружить незаметные для многих «ноу хау» (know how – знаю как). Именно эти «мелочи» помогают повысить эффективность и экономичность двигательных действий. Направление для повышения результативности в спорте показывает наука биомеханика. Для изучения механических характеристик движения человека проводятся измерения времени, скоростей, ускорений и сил. Кажется, всё просто – бери приборы и измеряй. К сожалению, в настоящее время отечественная промышленность приборов для применения в спортивной практике не выпускает. Зарубежные аналоги таких приборов из-за их стоимости недоступны не только для тренеров и спортсменов, но и для научных организаций. Из курса истории биомеханики известны приборы для циклографической съемки Н.А. Бернштейна, спидографы, динамометры для спортивных снарядов, динамографические площадки В.М. Абалакова. Следуя их примеру, нами были изготовлены тензоплатформы и комплексы для измерения ускорения кинематических звеньев человека [5]. Однако применение стационарных тензоплатформ вызывает целый ряд затруднений при их использовании в исследованиях биомеханики двигательных действий спортсменов. Наиболее перспективным представляется метод регистрации динамических показателей движения спортсмена путем применения акселерометров (датчиков ускорения) [6–8]. В этой работе проведено сравнительное исследование методов тензодинамометрии и акселерометрии в упражнении гиревого спорта «толчок».
Цель исследования: определение степени сопряженности показателей вертикальной реакции опоры (R(t)_верт) и вертикальной составляющей ускорения туловища (а(t)_верт) во время выполнения упражнения гиревого спорта «толчок».
Материалы и методы исследования
Спортсмены-гиревики I спортивного разряда (n = 5) и кандидаты в мастера спорта (n = 6) выполняли толчок одной гири 16 кг в течение 60 с стоя на тензоплатформе. Было проведено 24 серии упражнения. Акселерометр (датчик ускорения) ADXL345 закреплялся на поясе у испытуемого. Регистрация сигналов R(t)_верт и а(t)_верт проводилась синхронно с помощью универсального регистратора на базе микропроцессора ATmega328. Частота измерений показателей равнялась 5 Гц, что является приемлемой для таких медленно протекающих процессов. Проводился видеоанализ техники упражнения «толчок» ведущих спортсменов-гиревиков. Также ранее проводились измерения вертикальной составляющей движения туловища у спортсменов высокой квалификации. Для общего применения в исследовании упражнения «толчок» предлагается буквенное обозначение зубцов на графиках, которые соответствуют характерным моментам движений спортсмена-гиревика (рис. 1). Анализ полученных графиков выполнялся с помощью программы Logger Pro 3. В данной программе было найдено уравнение регрессии зависимости R(t)_верт от а(t)_верт. На основе этих данных определялась взаимосвязь указанных показателей.
Рис. 1. Техника выполнения соревновательного упражнения «толчок» ЗМС С.Н. Мишина
Результаты исследования и их обсуждение
В процессе исследования доступной научной литературы были найдены многочисленные примеры применения различных сенсорных датчиков в спорте. Например, применение акселерометрии в тяжелой атлетике [9] и тензоплатформы в гиревом спорте [10] способствуют повышению эффективности тренировочного процесса. По видеозаписям на различных соревнованиях были созданы видеограммы ведущих спортсменов-гиревиков. Одна из этих видеограмм ЗМС С.Н. Мишина приводится на рис. 1. Ранее были проведены (n = 187) измерения вертикальной составляющей ускорения туловища у членов сборных команд России по гиревому спорту, а также вертикальной составляющей реакции опоры у спортсменов-разрядников (n = 24) на тензоплатформе. В ходе изучения видеограмм и динамических показателей R(t)_верт и а(t)_верт было выделено 12 характерных фаз движения. Это: a) исходное положение (ИП) перед очередным выталкиванием, b) полуприсед, c) выталкивание, d) «уход» под гири, d1) полуподсед, e) вставание из полуподседа, e1) остановка движения гирь, e2) фиксация, f) начальная фаза опускания, g) свободное опускание гирь, h) опускание гирь на грудь, i) амортизация. Эти характерные фазы имеют те же обозначения на графиках R(t)_верт и а(t)_верт (рис. 2 и 3) На рис. 2 показан случайным образом выбранный образец одного цикла упражнения «толчок» одной гири 16 кг. Для большей наглядности значения на оси ординат а(t)_верт масштабированы до более близкого совпадения по амплитуде кривых R(t)_верт и а(t)_верт. Наблюдается синхронность крупных зубцов обоих сигналов. Необходимо отметить, что небольших зубцов на графике а(t)_верт больше, чем на графике R(t)_верт. Это можно объяснить тем, что результирующее действие силы, передающейся на тензоплатформу, амортизируется усилиями нижних конечностей.
Рис. 2. Графики вертикальной составляющей реакции опоры R(t)_верт и вертикальной составляющей движения туловища а(t)_верт одного цикла упражнения «толчок» КМС А. с одной гирей 16 кг
В зависимости от техники выполнения упражнения в интервале «d1 – e» могут появиться дополнительные зубцы (d2, d3, …) в зависимости от длительности фазы полуподседа и усилий во время вставания до положения фиксации. Расщепление зубцов можно наблюдать и на других интервалах. На рис. 3 показан график вертикальной составляющей движения туловища ЗМС Д. Бенидзе при выполнении упражнения «толчок» с двумя гирями по 24 кг. Здесь наблюдается расщепление зубца d1 и зубца h и появление зубцов d2, d3. В настоящее время нет общепринятых модельных характеристик динамических показателей в упражнениях гиревого спорта, и в рамках данной статьи мы не ставим задачи их разработки.
Для одного цикла упражнения (рис. 2) определился линейный характер зависимости а(t)_верт от R(t)_верт с высоким коэффициентом корреляции (r = 0,805) (рис. 4). При этом среднеквадратичное отклонение равняется 1,211 м/с2. На рис. 4 точки а(t)_верт в основном находятся на одной прямой, однако отклонения существуют, и площадь «облака», предположительно, зависит от техники выполнения упражнения. Но для точного определения этой зависимости необходимы новые эксперименты.
Рис. 3. Графики вертикальной составляющей движения туловища а(t)_верт одного цикла упражнения «толчок» ЗМС Д. Бенидзе с двумя гирями по 24 кг
Рис. 4. Вычисление уравнения регрессии для зависимости а(t)_верт от R(t)_верт, где: Correlation – коэффициент корреляции (r = 0,8051), RMSE – среднеквадратичное отклонение (1,211 м/с2)
Для того чтобы определить амплитудные значения силы F(t), действующей на туловище в вертикальном направлении в характерных точках a, b, c, …, i, необходимо ускорение в этих точках умножить на массу «М» системы «спортсмен – гиря»: F(t) = а(t)_верт *M. В таблицу, приведенную ниже, включены известные данные ускорения а(t)_верт и R(t)_верт из рис. 2. В вычисляемой строке F(t) масса системы «спортсмен – гиря» определяется в интервале «a» от частного R(t)_верт (N) / 9,8 м/с2 = 90 кг. Следует отметить некоторое различие в разности амплитудных показателей R(t)_верт и силы F(t), действующей при движении туловища в вертикальном направлении при его определении методом акселерометрии. Значения этой разницы положительные, кроме точек d1, e1 и f. Мы предполагаем, что в характерных точках с положительной разницей R(t)_верт – F(t), усилия вдоль вертикальной оси в большей или меньшей степени уменьшаются компенсаторными и амортизационными движениями в нижних конечностях. На наш взгляд, отрицательная разница показателей R(t)_верт – F(t) объясняется тем, что данный испытуемый проявляет избыточные усилия и в точках d1, e1 и f избыточный разгон гири вверх завершается ее некомпенсированным падением вниз. В данном примере (таблица) большой разброс в показателях разницы R(t)_верт – F(t) указывает на невысокое качество техники движений испытуемого в упражнении «толчок».
Различие амплитудных показателей вертикальной реакции опоры R(t)_верт и силы F(t), действующей на туловище в вертикальном направлении
|
a |
b |
c |
d |
d1 |
e |
e1 |
e2 |
f |
g |
h |
i |
|
|
а(t)_верт, м/с2 |
9,8 |
5,7 |
15,1 |
2,6 |
19,8 |
5,7 |
10,2 |
9,8 |
11,6 |
5,3 |
15,3 |
7,8 |
|
F(t) = a(t)_ верт*M, N |
882 |
513 |
1359 |
234 |
1782 |
513 |
918 |
882 |
1044 |
477 |
1377 |
702 |
|
R(t)_верт, N |
882 |
593 |
1360 |
237 |
1480 |
586 |
882 |
882 |
982 |
503 |
1387 |
799 |
|
R(t)_верт – F(t), N |
0 |
80 |
1 |
3 |
-302 |
73 |
-36 |
0 |
-62 |
26 |
10 |
97 |
Заключение
Характерные зубцы показателей R(t)_верт и а(t)_верт соответствуют друг другу как на амплитудной оси, так и на временной оси. Применение в тренировочной практике акселерометров для регистрации вертикальных перемещений спортсмена во время выполнения физических упражнений является более доступным и менее затратным способом, чем применение стационарной тензоплатформы. Однако совместное применение тензоплатформы и комплекса датчиков ускорения движения кинематических звеньев спортсменов-гиревиков повышает качество исследования техники двигательных действий.
Библиографическая ссылка
Тихонов В.Ф. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕНЗОПЛАТФОРМЫ И АКСЕЛЕРОМЕТРА В ГИРЕВОМ СПОРТЕ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ТЕХНИКИ УПРАЖНЕНИЯ «ТОЛЧОК» // Современные наукоемкие технологии. – 2021. – № 2. – С. 214-218;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38521 (дата обращения: 21.11.2024).