Biomechanical characteristics of the phase structure of the starting force in bobsleigh

Актуальность. Стартовое усилие в бобслее осуществляется путем последовательной реализации исходного положения, фазы принятия стартового положения, стартового положения и фазы реализации стартового усилия, включающего период двуопорного отталкивания и период одноопорного отталкивания [3, с. 45]. Литературные данные и визуальный анализ графических кривых, характеризующих изменение углов в исследуемых суставах, позволяет разделить технику реализации стартового усилия на фазу принятия стартового положения и фазу реализации стартового усилия, куда входит период двуопорного отталкивания и период одноопорного отталкивания (толчковой ногой) [1, с. 74-92; 4, с. 150]. Граничными положениями выделенных фаз являются две позы: исходное положение и стартовое положение. Биомеханический анализ фазового состава движений стартового усилия в бобслее позволит усовершенствовать технику спортсменов в фазе разгона, что даст преимущество в гонке и положительно повлияет на итоговый результат. В связи с этим была поставлена цель – исследовать пространственновременную последовательность фазовой структуры стартового усилия.

Методы и организация исследования. Исследование проводилось на базе лаборатории анализа двигательной деятельности Кубанского Государственного университета физической культуры, спорта и туризма. Обследовались 15 высококвалифицированных бобслеистов. Входящие в комплекс видеоанализа камеры позволяют производить как видеосъемку со скоростью до 400 кадров в секунду, так и маркерную съемку, благодаря тому, что каждая камера оснащена инфракрасными светодиодами и процессором для вычисления двухмерных координат. Полученные данные поступают в программу регистрации и обработки данных, которая работает на базе операционной системы Windows и позволяет пользователям выполнять двух– и трехмерную обработку собранных данных о движениях объектов. Камеры располагались по периметру помещения, их объективы направлены в центр и сфокусированы в том месте, где испытуемым выполняется стартовый разгон [2, с. 7]. Полученные статистические данные (средние значения, среднеквадратические отклонения, ошибки среднего) рассчитывались средствами Microsoft Excell и Statistica.

Результаты и их обсуждение. В исходном положении угол в тазобедренном суставе составляет 98,6±4,5 градуса, в коленном суставе 112,4±3,35 градуса, в голеностопном 75,8±4,3 градуса (рис.1).

В фазе принятия стартового положения спортсмены производят сгибание в тазобедренном суставе с 98,6±4,5 до 65,4±2,6º, угловое перемещение при этом составляет 33,2 градуса. В коленном суставе спортсмены реализуют возвратное движение, производя разгибание коленного сустава с 112,4±3,35 до 142,8±10,2 градуса, а потом сгибание до 120,4±1,4 градуса. Такой способ принятия стартового положения позволяет произвести амортизационное движение в коленном суставе в начале реализации фазы стартового усилия. В голеностопном суставе спортсмены производят сги- бание с 75,8±4,3 до 65,2±3,4 градуса при угловом перемещении 16,6 градуса. Длительность данной фазы составляет 0,69±0,043 сек. В стартовом положении угол в тазобедренном суставе составляет 65,4±2,6 градуса, в коленном 120,4±1,4 градуса, а в голеностопном 65,2±5,4 градуса. Кроме того установлено, что стартовое положение представляет активную позу, которую спортсмен не фиксирует, переходя к реализации стартового усилия.

Изучение фазы реализации стартового усилия и ее структурных компонентов одноопорного и двуопорного отталкивания позволяет заключить, что двуопорное отталкивание реализуется путем одновременного воздействия на опору толчковой и маховой ноги. Оно характеризуется синхронным изменением равных параметров угловых перемещений в изучаемых суставах, что проявляется в совпадении графических кривых, отражающих данные суставные движения. В тазобедренном суставе оно осуществляется с 65,4±2,6 до 105,4±7,5 градуса при угловом перемещении 54,8 градуса, в коленном со 120,4±1,4 до 125,1±3,2 градуса при угловом перемещении 4,6 градуса и в голеностопном 65,2±5,4 до 88,3±3,1 градуса при угловом перемещении 23,1 градуса. Длительность двуопорного отталкивания составляет 0,3±0,031 сек..

Изучение доли углового перемещения в периоде двуопорного отталкивания позволяет установить, что на 67% оно осуществляется за счет углового перемещения в тазобедренном суставе, на 5% за счет углового перемещения в коленном суставе и на 28% от углового перемещения в голеностопном суставе (рис. 2).

Таким образом, приведение боба в движение, регистрируемое в процессе реализации двуопорного отталкивания, осуществляется преимущественно за счет мышечных групп, обеспечивающих разгибание в тазобедренном суставе.

Двуопорное отталкивание переходит в одноопорное с момента отрыва маховой ноги от опоры. Одноопорное отталкивание осуществляется путем разгибания изучаемых суставов толчковой ноги и сгибанием данных суставов маховой ноги.

Так, разгибание в тазобедренном суставе толчковой ноги реализуется со 105,4±7,5 до 158,9±5,2 градуса при угловом перемещении 53,5 градуса, в коленном со 125,1±3,2 градуса до 173,1±3,1 при угловом перемещении 48 градусов, а в голеностопном с 88,3±3,1 градуса до 120,4±4,2 при угловом перемещении 32 градуса.

Изучение доли угловых перемещений в период одноопорного отталкивания позволяет установить, что на 40% оно осуществляется за счет углового перемещения в тазобедренном суставе, на 36% за счет углового перемещения в коленном суставе и на 24% за счет перемещения в голеностопном суставе (рис. 3). Полученные данные позволяют заключить, что фаза одноопорного отталкивания характеризуется увеличением доли углового перемещения в коленном суставе толчковой ноги при сокращении долей углового перемещения голеностопного и тазобедренного суставов.

1  30 59 88 117 146 175 204 233 262 291 320 349 378 407 436 465 494 523 552 581 610 639 668

1  30 59 88 117 146 175 204 233 262 291 320 349 378 407 436 465 494 523 552 581 610 639 668

№ кадра                     № кадра                    № кадра

2 i 3 i 4

1 – исходное положение; 2 – фаза приятия стартового положения; 3 – двуопорное отталкивание; 4 – одноопорное отталкивание

Рисунок 1. Динамика угловых перемещений в суставах толчковой и маховой ноги в ходе реализации стартового усилия

Рисунок 2. Доли углового перемещения в процессе реализации двуопорного отталкивания

Рисунок 3. Доли углового перемещения в процессе реализации одноопорного отталкивания

Движение маховой ноги характеризуется сгибанием в тазобедренном суставе со 105,4±7,5 до 88,9±14,5 градуса, в коленном со 125,1±3,2 до 83,3±7,5 градуса и в голеностопном суставе с 88,3±3,1 до 58,2±4,3 градуса. Длительность одноопорного отталкивания составляет 0,21± 0,012 сек.

Изучение динамики и максимальных значений угловых скоростей в изучаемых суставах в ходе двуопорного и одноопорного отталкивания позволяет установить, что при двуопорном отталкивании наибольшее значение угловой скорости отмечается при разгибании тазобедренного сустава и составляет 319±31,8 град\сек. Значения угловых скоростей разгибания коленного и голеностопного суставов достоверно ниже. При одноопорном отталкивании достоверных изменений угловой скорости разгибания тазобедренного сустава не происходит. Достигая своего максимального значения (337±24,3 град\сек) к началу одноопорного отталкивания, она стабилизируется до его окончания. Наибольшая скорость разгибания установлена в голе-

1 – исходное положение; 2 – фаза приятия стартового положения; – двуопорное отталкивание; 4 – одноопорное отталкивание.

Рисунок 4. Изменение скорости угловых перемещений в изучаемых суставах толчковой и маховой ноги

Vm Т – момент проявления максимальной скорости в тазобедренном суставе

Vm К – момент проявления максимальной скорости в коленном суставе

Vm Г – момент проявления максимальной скорости в голеностопном суставе

Рисунок 5. Проявление максимальной скорости разгибания тазобедренного, коленного и голеностопного суставов в фазовой структуре движения

ностопном суставе и составляет 500,5±25,1 град\сек. Достоверно ниже (Р<0,001) значения скорости разгибания коленного сустава (423±23,9 град\сек.). Таким образом, при самом большом угловом перемещении разгибание в тазобедренном суставе имеет самую низкую скорость, а разгибание в голеностопном суставе при самом низком угловом перемещении имеет самую высокую скорость.

Изучение очередности достижения максимальных значений угловой скорости позволяет установить, что быстрее всего максимальное значение угловой скорости проявляется при разгибании тазобедренного сустава, это происходит на 0,99±0,1 секунде, что соответствует концу двуопорного отталкивания, либо началу одноопорного отталкивания. Максимальное значение скорости разгибания коленного сустава установлено (1,12±0,03 сек) в середине одноопорного отталкивания, а максимальное значение скорости разгибания голеностопного сустава (1,17±0,04 сек) при его завершении (рис. 4, 5).

Заключение. В ходе работы были установлены угловые биомеханические характеристики описанных выше компонентов стартового усилия.

Стартовое положение представляет активную позу, которую спортсмен не фиксирует при переходе к реализации двуопорного отталкивания.

Фаза реализации стартового усилия включает период двуопорного и период одноопорного отталкивания.

В структуре двуопорного отталкивания перемещение в кинематических цепях двигательного аппарата спортсмена на 67% осуществляется за счет разгибания в тазобедренном суставе, на 5% за счет разгибания в коленном и на 28% за счет разгибания в голеностопном суставе. Наибольшее значение угловой скорости в ходе двуопорного отталкивания установлено в ходе разгибании тазобедренного сустава.

Реализация одноопорного отталкивания позволяет нарастить скорость разгоняемого снаряда, полученную в результате двуопорного отталкивания. При одноопорном отталкивании достоверных изменений скорости разгибания тазобедренного сустава не происходит, достигая своего максимального значения к началу одноопорного отталкивания, она стабилизируется до его окончания.

Быстрее всего максимальное значение угловой скорости обнаруживается при разгибании тазобедренного сустава, что соответствует концу двуопорного отталкивания, либо к началу одноопорного отталкивания. Максимальное значение скорости разгибания коленного сустава установлено в середине одноопорного отталкивания, а максимальное значение скорости разгибания голеностопного сустава при его завершении.