Методика оценки биомеханических характеристик спринта: максимальная анаэробная мощность и оптимальная частота педалирования

Методика оценки биомеханических характеристик спринта: максимальная анаэробная мощность и оптимальная частота педалирования

Автор: Бравый Я.Р., Онищенко Д.А., Балтин М.Э.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 4 (106) т.28, 2024 года.

Бесплатный доступ

Представлена методология, направленная на определение максимальной анаэробной мощности и оптимальной частоты педалирования у спринтеров, что является ключевым аспектом в трековом велоспорте. Обсуждается влияние частоты педалирования на производительность спортсменов и значимость выбора передаточного числа на результативность в спринте. В исследовании участвовали 10 профессиональных велосипедистов спринтеров в возрасте 15–19 лет. Участники исследования выполняли три максимальных ускорения с возрастающим сопротивлением на велоэргометре с электронным тормозным устройством и датчиками для высокоточного измерения силы правой и левой ног и частоты педалирования, что позволяло фиксировать зависимости «сила – частота педалирования» и «мощность – частота педалирования». Анализ данных проводили с использованием линейной и квадратичной регрессий. Дополнительно проводилось морфологическое обследование участников, включая расчет жировой и мышечной массы с использованием антропометрических методов. Исследование выявило значительные различия в ключевых параметрах между спортсменами. Максимальная мощность достигалась при индивидуально специфической частоте педалирования, которая варьировалась в пределах 20–40 %. Результаты исследования подтверждают эффективность предложенной методики для индивидуальной настройки тренировочного процесса. Использование зависимости «мощность – частота педалирования» позволяет определить оптимальную частоту педалирования, при которой спортсмен достигает максимальной мощности. Полученные зависимости демонстрируют, что индивидуальная настройка передаточного числа для проявления в ускорениях оптимальной частоты педалирования позволяет достигать максимальной производительности и оптимизировать распределение усилий в ключевые моменты соревнований. Методика также предоставляет инструменты для анализа влияния усталости и других переменных на производительность спортсменов. Предложенная методология оценки биомеханических характеристик спринта на велоэргометре предоставляет возможность высокоточной оценки физических возможностей спортсменов спринтеров на треке. Ее применение в тренировочном процессе способствует оптимизации планирования тренировок, улучшению спортивных результатов и созданию персонализированных тактических решений. Методика представляет значительный интерес для тренеров и исследователей, занимающихся изучением механики движений и спортивной физиологией.

Еще

Максимальная анаэробная мощность, оптимальная частота педалирования, велоспорт, спринт, анаэробная производительность, зависимость сила-скорость

Короткий адрес: https://sciup.org/146283006

IDR: 146283006   |   DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2024.4.13

Список литературы Методика оценки биомеханических характеристик спринта: максимальная анаэробная мощность и оптимальная частота педалирования

  • Wackwitz, T. The influence of cadence on fatigue during maximal sprint cycling in world-class and elite sprint cyclists / T. Wackwitz, C. Minahan, P. Menaspà, M. Crampton, P. Bellinger // J. Sports Sci. – 2023. – Vol. 41, no. 24. – P. 2229–2235.
  • Kordi, M. Performance analysis and mechanical determinants of the opening lap of the team sprint in elite-level track cy-cling / M. Kordi, I. van Rijswijk // Eur. J. Sport Sci. – 2024. – Vol. 24, no. 9. – P. 1240–1246.
  • Robin, M. Analysis of elite road‐cycling sprints in relation to power‐velocity‐endurance profile: A longitudinal one‐case study / M. Robin, A. Nordez, S. Dorel // Scand. J. Med. Sci. Sports. – 2021. – Vol. 32, no. 3. – P. 598–611.
  • Fatigue-free force-velocity and power-velocity profiles for elite track sprint cyclists: the influence of duration, gear ratio and pedalling rates / A.K. Dunst, C. Hesse, O. Ueberschär, H.C. Holmberg // Sports. – 2022. – Vol. 10, no. 9. – P. 130.
  • Field- and laboratory-derived power-cadence profiles in world-class and elite track sprint cyclists / T. Wackwitz, C. Minahan, P. Menaspà, M. Crampton, P. Bellinger // J. Sports Sci. Routledge. – 2023. – Vol. 41, no. 17. – P. 1635–1642.
  • Grueneberger, R. A novel approach of modelling and predict-ing track cycling sprint performance / R. Grueneberger, K. Dunst // Appl. Sci. – 2021. – Vol. 11. – P. 12098.
  • Sprint cycling rate of torque development associates with strength measurement in trained cyclists / S. Connolly, P. Peeling, M.J. Binnie, P.S.R. Goods, C. Latella, J.L. Taylor, A.J. Blazevich, W.P. Timmerman, C.R. Abbiss // Eur. J. Appl. Physiol. – 2023. – Vol. 123. – P. 1–13.
  • Reliability and validity of cycling sprint performance at iso-linear mode without torque factor: a preliminary study in well-trained male cyclists / E.M.F. Nascimento, F. Klitzke Borszcz, T.P. Ventura, F. Caputo, L.G.A. Guglielmo, R.D. de Lucas // Res. Q. Exerc. Sport. Routledge. – 2024. – Vol. 95, no. 3. – P. 722–729.
  • Douglas, J. Maximal muscular power: lessons from sprint cy-cling / J. Douglas, A. Ross, J.C. Martin // Sports Med. - Open. – 2021. – Vol. 7, no. 1. – P. 48.
  • A novel approach to the determination of time- and fatigue-dependent efficiency during maximal cycling sprints / A.K. Dunst, C. Hesse, O. Ueberschär, H.C. Holmberg // Sports. – 2023. – Vol. 11, no. 2. – P. 29.
  • Dunst, K. Understanding optimal cadence dynamics: a sys-tematic analysis of the power-velocity relationship in track cy-clists with increasing exercise intensity / K. Dunst, C. Hesse, O. Ueberschär // Front. Physiol. – 2024. – Vol. 15. – P. 1343601.
  • Power output demands of elite track sprint cycling / S.A. Gardner, T.D. Martin, M. Barras, G.D. Jenkins, G.A. Hahn // Int. J. Perform. Anal. Sport. – 2005. – Vol. 5, no. 6. – P. 149–154.
  • Tomas, A. Fatigue during maximal sprint cycling: unique role of cumulative contraction cycles / A. Tomas, E.Z. Ross, J.C. Martin // Med. Sci. Sports Exerc. – 2010. – Vol. 42, no. 7. – P. 1364–1369.
  • Maximal torque- and power-pedaling rate relationships for elite sprint cyclists in laboratory and field tests / A.S. Gardner, J.C. Martin, D.T. Martin, M. Barras, D.G. Jenkins // Eur. J. Appl. Physiol. – 2007. – Vol. 101, no. 3. – P. 287–292.
  • Dunst, A. Modeling optimal cadence as a function of time dur-ing maximal sprint exercises can improve performance by elite track cyclists / A. Dunst, R. Grüneberger, H.-C. Holmberg // Appl. Sci. – 2021. – Vol. 11, no. 24. – P. 12105.
  • Vercoe, J. Relationship between strength and power produc-tion capacities in trained sprint track cyclists / J. Vercoe, M.R. McGuigan // Kinesiology. – 2018. – Vol. 50. – P. 96–101.
  • The training and development of elite sprint performance: an integration of scientific and best practice literature / T. Haugen, S. Seiler, Ø. Sandbakk, E. Tønnessen // Sports Med. - Open. – 2019. – Vol. 5, no. 1. – P. 44.
  • Dwyer, D.B. Force–velocity profiles of track cyclists differ between seated and non-seated positions / D.B. Dwyer, C. Molaro, D.M. Rouffet // Sports Biomech. – 2022. – Vol. 22, no. 4. – P. 621–632.
  • Dunst, A.K. The concept of optimal dynamic pedalling rate and its application to power output and fatigue in track cycling sprinters—a case study / A.K. Dunst, C. Hesse, O. Ueberschär // Sports. – 2023. – Vol. 11, no. 1. – P. 19.
  • Pedaling performance changing of elite cyclists is mainly de-termined by the fatigue of hamstring and vastus muscles dur-ing repeated sprint cycling exercise / L. Wang, Q. Shao, G. Ma, M. Gong, W. Niu, J. Qiu // BioMed Res. Int. – 2020. – Vol. 3. – P. 7294820.
  • Girard, O. Sprint performance under heat stress: A review / O. Girard, F. Brocherie, D.J. Bishop // Scand. J. Med. Sci. Sports. – 2015. – Vol. 25, no. S1. – P. 79–89.
  • Isovelocity vs. isoinertial sprint cycling tests for power- and torque-cadence relationships / M. Kordi, J. Folland, S. Goodall, P. Barratt, G. Howatson // Int. J. Sports Med. – 2019. – Vol. 40, no. 14. – P. 897–902.
  • Torque and power-velocity relationships in cycling: relevance to track sprint performance in world-class cyclists / S. Dorel, C.A. Hautier, O. Rambaud, D. Rouffet, E. Van Praagh, J.R. Lacour, M. Bourdin // Int. J. Sports Med. – 2005. – Vol. 26. – P. 739–746.
  • Muscle fibre type, efficiency, and mechanical optima affect freely chosen pedal rate during cycling / E.A. Hansen, J.L. Andersen, J.S. Nielsen, G. Sjøgaard // Acta Physiol. Scand. – 2002. – Vol. 176, no. 3. – P. 185–194.
  • Optimal velocity for maximal power production in non-isoki-netic cycling is related to muscle fibre type composition / C.A. Hautier, M.T. Linossier, A. Belli, J.R. Lacour, L.M. Arsac // Eur. J. Appl. Physiol. – 1996. – Vol. 74, no. 1–2. – P. 114–118.
  • Effect of applied cadence in repeated sprint cycling on muscle characteristics / S. Klich, K. Michalik, B. Pietraszewski, E.A. Hansen, P. Madeleine, A. Kawczyński // Eur. J. Appl. Physiol. – 2024. – Vol. 124, no. 5. – P. 1609–1620.
  • Dunst K., Hesse C., Ueberschär O. Understanding Optimal Cadence Dynamics: Practical Applications and Further Direc-tions. 2024.
  • Driss, T. The measurement of maximal (anaerobic) power output on a cycle ergometer: A critical review / T. Driss, H. Vandewalle // BioMed Res. Int. – 2013. – Vol. 2013. – P. 589361.
  • Оценка стабильности двигательного паттерна гребцов-каноистов на основе амплитудно-временного анализа электромиографических профилей мышц / Ч. Хэ, Ш. Су, Н.С. Давыдова, Д.А. Лукашевич, В.Е. Васюк, М.В. Давыдов // Российский Журнал Биомеханики. – 2022. – T. 26, № 3. – P. 68–77.
  • Движение антропоида на подвижном основании / В.К. Бадяева, А.О. Блинов, А.В. Борисов, Р.Г. Мухарлямов // Российский Журнал Биомеханики. – 2022. – T. 26, № 3. – P. 87–97.
  • Возможности современных технологий биомеханиче-ского анализа движений в изучении механизмов спортив-ных травм (обзор) / А.Н. Белова, Н.Н. Рукина, А.Н. Кузнецов, О.В. Воробьева // Российский Журнал Биомеханики. – 2022. – T. 26, № 2. – P. 74–86.
  • Characteristics of pedaling muscle stiffness among cyclists of different performance levels / I. López-Laval, R. Cirer-Sastre, F. Corbi, S. Sitko // Medicina (Mex.). – 2021. – Vol. 57, no. 6. – P. 606.
  • Hug, F. Electromyographic analysis of pedaling: A review / F. Hug, S. Dorel // J. Electromyogr. Kinesiol. – 2009. – Vol. 19, no. 2. – P. 182–198.
  • Брацун, Д.А. Биомеханические модели живой ткани / Д.А. Брацун, И.В. Красняков, А.Д. Брацун // Российский Журнал Биомеханики. – 2023. – Vol. 27, no. 4. – P. 50–71.
  • A new model of passive muscle tissue integrating Collagen Fibers: Consequences for muscle behavior analysis / A.K. Yousefi, M.A. Nazari, P. Perrier, M.S. Panahi, Y. Payan // J. Mech. Behav. Biomed. Mater. – 2018. – Vol. 88. – P. 29–40.
  • Саад, С. Динамическая модель верхних конечностей и ее применение: систематический обзор / С. Саад, Н. Ибрагим, Н.А.А. Осман // Российский Журнал Биоме-ханики. – 2023. – T. 27, № 1. – P. 87–97.
  • Effect of vasti morphology on peak sprint cycling power of a human musculoskeletal simulation model / M.F. Bobbert, L.J.R. Casius, S. van der Zwaard, R.T. Jaspers // J. Appl. Physiol. – 2020. – Vol. 128, no. 2. – P. 445–455.
  • Matiegka, J. The testing of physical efficiency / J. Matiegka // Am. J. Phys. Anthropol. – 1921. – Vol. 4, no. 3. – P. 223–230.
  • Effects of strength training on the biomechanics and coordi-nation of short-term maximal cycling / L. Burnie, P. Barratt, K. Davids, P. Worsfold, J.S. Wheat // J. Sports Sci. – 2022. – Vol. 40, no. 12. – P. 1315–1324.
  • Rylands, L.P. Effect of gear ratio on peak power and time to peak power in BMX cyclists / L.P. Rylands, S.J. Roberts, H.T. Hurst // Eur. J. Sport Sci. – 2017. – Vol. 17, no. 2. – P. 127–131.
  • Kohler, G. The generalized force–velocity relationship ex-plains why the preferred pedaling rate of cyclists exceeds the most efficient one / G. Kohler, U. Boutellier // Eur. J. Appl. Physiol. – 2005. – Vol. 94, no. 1–2. – P. 188–195.
  • Macintosh, B. Cadence, power, and muscle activation in cycle ergometry / B. Macintosh, R. Neptune, J. Horton // Med. Sci. Sports Exerc. – 2000. – Vol. 32. – P. 1281–1287.
  • Effects of resistive load on performance and surface EMG ac-tivity during repeated cycling sprints on a non-isokinetic cycle ergometer / R. Matsuura, T. Arimitsu, T. Yunoki, T. Yano // Br. J. Sports Med. – 2011. – Vol. 45, no. 10. – P. 820–824.
  • Muscle typology of world-class cyclists across various disci-plines and events / E. Lievens, P. Bellinger, K. Van Vossel, J. Vancompernolle, T. Bex, C. Minahan, W. Derave // Med. Sci. Sports Exerc. – 2021. – Vol. 53, no. 4. – P. 816–824.
  • Sargeant, A.J. Structural and functional determinants of hu-man muscle power / A.J. Sargeant // Exp. Physiol. – 2007. – Vol. 92, no. 2. – P. 323–331.
  • Böning, D. The efficiency of muscular exercise / D. Böning, N. Maassen, M. Steinach // Dtsch. Z. Für Sportmed. – 2017. – No. 9. – P. 203–214.
  • Tomaras, E. Less is more: Standard warm-up causes fatigue and less warm-up permits greater cycling power output / E. Tomaras, B. Macintosh // J. Appl. Physiol. Bethesda Md 1985. – 2011. – Vol. 111. – P. 228–235.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp