Метрологическая оценка тренировочных и соревновательных упражнений тяжелоатлетов

Введение. Тяжелая атлетика в отличие от многих видов спорта требует от атлета максимальных проявлений силы (взрывная сила) при согласованности работы всех мышц, участвующих в движении. Кроме динамических характеристик движения и взрывной мышечной силы важными являются и кинематические – отражающие оптимальный суммарный вектор тяги работающих мышц, что является прямым показателем технического мастерства атлета. В то же время при выполнении любого упражнения с использованием различных снарядов (отягощений) стремятся исследовать всю систему «спортсмен – снаряд» (напр., «штангист – штанга»), но нередко рассматри- вают вопросы кинематики снаряда или, напротив, избранных рабочих звеньев тела атлета.

Оценка кинематических характеристик, осуществляемая тренером (субъективная оценка), будет более полной, если в процессе тренировок они будут дополнены средствами доступной объективизации, которые могут дать довольно ценную информацию. Техническая часть фиксации кинематики сводится к использованию различных систем захвата движения [3–5, 7, 13, 15]. Некоторые из них благодаря реализации принципа обратной связи могут способствовать улучшению технических аспектов движения [11]. Также представляется возможной оценка потенциальных рисков травм [6]. Иногда используют нейронные сети для обработки первичных данных кинематики, что при ограниченном количестве используемых маркеров, например, лишь на снаряде, позволяет получить дополнительные спрогнозированные представления о суставных углах [2, 10]. Например, в 2011 г. итальянской компанией Sensorize было изготовлено устройство FreeSense (рис. 1, слева) для регистрации отдельных параметров техники спортивных упражнений, которое позволяет измерять ускорения и угловые скорости по 3 осям координат, а также GPS-координаты [1]. Параллельно с развитием специальных измерительных технологий сегодня появляются и общедоступные системы, использующие «попутное» оборудование, к примеру, приложения, анализирующие кинематические (а косвенно и динамические) параметры на основе акселерометрических датчиков современных смартфонов, что в определенных условиях позволяет получить довольно точную информацию, сопоставимую с системами видеозахвата [16]. Все это за счет общедоступности может стать инструментом, часто используемым в тренерской практике.

Потенциал современных систем позволяет получить представление о стабильности техники выполнения упражнения, например, при рассмотрении кинематики отдельных звеньев тела тяжелоатлета в процессе выполнения рывка или толчка. При этом стабильность может быть обозначена как наименьшая вариативность от повтора к повтору при условии их достаточного количества с полным

Рис. 1. Измерительный прибор FreeSense (слева) и приложение Physics Toolbox Accelerometer (справа) Fig. 1. The FreeSense measuring device (left) and Physics Toolbox Accelerometer app (right)

восстановлением между ними, в противном же случае повышается вероятность травм и нарушается техника выполнения движения [9]. Становится возможной оценка индивидуальных аспектов технического мастерства атлета на различных этапах подготовки и, что более важно, при использовании различных рабочих весов. Можно также рассматривать вопрос групповой (типологической) вариативности техники, обусловленной как особенностями линейных параметров тела в целом, так и отдельно конечностей и/или их соотношений, а также степенью развития рабочих мышц (топографией силы).

С учетом того, что при выполнении тяжелоатлетических упражнений качество (техника выполнения) сильно зависит от степени развития мышц или топографии силы, с одной стороны, а также от степени освоенности движений – с другой, становится актуальным вычленение чисто технических аспектов освоения движений от тех компонентов, которые связаны с силой мышц. Несмотря на очевидность подобного утверждения, практически все работы (исследования), сделанные на тяжелоатлетах, выполнены с использованием рабочих весов, представляющих собой, как правило, 60 и более процентов от максимальных. На наш взгляд, сведения о степени освоенности движения будут тем точнее, чем детальнее будут рассмотрены элементы тяжелоатлетического рывка или толчка без использования больших весов, а степень развития мышц будет напрямую влиять на степень изменения ряда кинематических характеристик по мере увеличения рабочего веса или утомления.

Противоречие заключается в необходимости более глубокого понимания тренером направленности воздействия применяемых в тренировке упражнений, с одной стороны, и разрозненности информации об этом в научно-методической литературе – с другой.

Цель исследования - провести метрологическую оценку тренировочных и соревновательных упражнений квалифицированных тяжелоатлетов.

Материал и методы исследования: анализ научно-методической литературы по теме исследования, антропометрия, акселерометрия, методы математической статистики.

Общепринятыми методами антропометрии были измерены такие показатели, как высота акромиальной точки (см), длина ног

(а также бедра и голени, см), рук (а также плеч и предплечий, см).

Акселерометрия проводилась для измерения ускорений общего центра массы тела при выполнении тестовых упражнений . Для проведения измерений использовалось мобильное приложение Physics Toolbox Accelerometer (рис. 1, справа), установленное на смартфон [12]. Оно позволяет регистрировать количественные значения ускорений в трех проекциях с интервалами до миллисекунд и экспортировать данные в формате электронной таблицы. Такие измерения позволяют обеспечить повседневную доступность, а использование малых отягощений при подъеме штанги делает возможной оценку степени освоенности движения на различных этапах спортивной подготовки.

Измерение кинематических характеристик осуществлялось посредством применения смартфона, который крепился с помощью эластичного бинта сзади в области поясницы, на уровне 3-4-го поясничных позвонков (рис. 2), как было рекомендовано для закрепления аналогичного устройства FreeSense [1].

Были обследованы спортсмены-тяжелоатлеты (девушки) в возрасте от 17 до 20 лет, имеющие спортивный разряд от 1-го взрослого до мастера спорта РФ (1-й разряд – 4 человека, КМС – 7, МС РФ – 6 атлетов). Метрологической оценке было подвергнуто 11 тренировочных упражнений, отнесенных к группе толчковых (рис. 3); в общей сложности было проведено 374 измерения.

Благодаря небольшим весам, используемым в этих упражнениях, составляющим 15–20 % от персональных личных достижений в упражнениях, атлет мог выполнить весь комплекс, не нуждаясь в длительном отдыхе, за 6–7 мин.

Поскольку абсолютные значения параметров у разных испытуемых в упражнениях были разные, для последующего сравнительного анализа мы определяли отношение абсолютных значений в том или ином тренировочном упражнении к абсолютным значениям в базовом упражнении у каждого испытуемого. В качестве базового упражнения, своеобразной точки отсчета для других упражнений, был выбран соревновательный рывок штанги. В этом случае количественные параметры движений в базовом упражнении были приравнены к единице. Полученные таким образом индивидуальные коэффициенты позволили вывести их среднегрупповые значения.

Данные были обработаны с помощью программы SPSS Statistics, версия 20.

Результаты исследования и их обсуждение. График на рис. 4, полученный при помощи приложения для смартфона, показывает динамику ускорений по трем составляющим при взятии штанги на грудь с помоста в присед. На рис. 4 можно выделить отдельные фазы движения: разгон штанги (восходящая динамика графика вертикального ускорения ( у ) в начале упражнения), торможение штанги (нисходящая динамика графика), подседание с фиксацией штанги на груди (отрицательные значения графика до второго пика вертикального ускорения. Общий рисунок графиков толчковых упражнений в целом схож, однако имеет некоторые особенности в проявлении количественных значений кинематических характеристик, что и отличает упражнения друг от друга.

Рис. 2. Крепление измерительного устройства FreeSense (слева) и смартфона с приложением Physics Toolbox Accelerometer (справа) Fig. 2. Fixation of the FreeSense measuring device (left) and a smartphone with the Physics Toolbox Accelerometer app (right)

Рис. 3. Тестовые упражнения, использованные для регистрации кинематических характеристик

Fig. 3. Test routines used for the registration of kinematic characteristics

Рис. 4. Графики ускорений при взятии штанги на грудь с помоста в присед (пример)

Fig. 4. Acceleration graphs during front squat (example)

Время разгона штанги при взятии на грудь как с опоры, так и с виса было статистически значимо связано с длиной тела атлетов. Это показывает выгодность меньших значений длины тела и конечностей тяжелоатлетов, обеспечивая биомеханические преимущества при подъеме штанги за счет уменьшения необходимого крутящего момента и вертикального расстояния, на которое должна быть смещена штанга.

Наибольшее количество положительных корреляций времени разгона штанги было связано с высотой акромиальной точки, той высотой, на которую атлету необходимо поднять снаряд (т. е. на грудь в присед для дальнейшего подъема из приседа и толчка от груди) и, соответственно, выполнить больший или меньший объем работы. В связи с этим необходимо отметить, что время разгона штанги, по сути, без учета антропометрических параметров не может быть стандартизировано для оценки эффективности движения.

□ 1 разряд (1)         О KMC (2)         □ МС (3)

Рис. 5. Зависимость времени (отн. ед.) разгона штанги от уровня спортивного мастерства (средние значения и стандартные отклонения): статистически значимые отличия результатов МС от остальных разрядов при р < 0,05, 1 – от 1-го разряда; 2 – от КМС

Fig. 5. Dependence of barbell acceleration time from the sport excellence level (average meanings and standard deviations): statistical significance of the results of Masters of Sport compared to athletes with other titles at р < 0.05, 1 - compared to First Adult Category Athletes, 2 - compared to Candidate Masters of Sport

Наряду с этим атлеты, имеющие более высокий уровень спортивного мастерства (рис. 5), демонстрировали лучшие показатели времени выполнения упражнения, что, по нашему мнению, является следствием ростовых параметров, так как корреляция высоты акромиальной точки с мастерством имела высокие значения (г = -0,8, р < 0,001), что отмечается и другими авторами [8, 14], указывающими на наличие взаимосвязей между результатами и соотношением поперечных размеров тела к длине. Данный факт позволяет демонстрировать лучшие силовые (динамические) показатели, а в нашем случае - кинематические.

Так, наибольшие значения коэффициента корреляции (г = 0.81, р < 0.001) проявляются между высотой акромиальной точки и временем взятия штанги на грудь в присед из положения выше колен (Т6). Взаимосвязь носила больше полиноминальный характер, чем линейный (рис. 6), что, возможно, определяется некоторыми оптимальными параметрами, в диапазоне которых наблюдаются минимальные корреляции, а за рамками - резкое снижение времени разгона из-за повышения длин рычагов и, соответственно, увеличения времени, требующегося на разгон. Меньшие значения коэффициентов корреляции наблюдаются при выполнении остальных упражнений: Т2 - г = 0,71, р = 0,007; Т3 - г = 0,65, р < 0,017, г = 0,81, р < 0,001; Т4 - г = 0,64, р < 0,019; Т5 - г = 0,76, р < 0,004; Т7 - г = 0,75, р < 0,003; Т8 - г = 0,73, р < 0,005. В то же время корреляций с длиной отдельных частей тела было мало, кроме статистически значимой взаимосвязи между длиной туловища и временем разгона штанги с виса ниже колен (Т3) - г = 0,73, р < 0,005, что связано с длиной образуемого рычага в этом моменте.

Меньшее количество корреляци й наблюдае т ся между уровнем к в алификаци и спортсмена и высотой акромиа л ьной точки со временем разгона снаряда в упражнениях Т7-Т11 (ва р ианты толчка от груди), что, по всей видимости, связано как с от н осительно меньшей длиной пути таза при разгоне штанг и , так и с большим участием работы рук, которая нами не и змерялась. В связи с этим необходимо использование как миним у м еще одного датчика на грифе штанги, что позволит больше детализировать движения системы «спортсмен - снаряд».

Рис. 6. Зависимость времени разгона штанги от высоты акромиальной точки при взятии штанги на грудь в присед

Fig. 6. Dependence of barbell acceleration time from the acromial height during front squat

Заключение. Необходимо отметить, что имеется ряд ограничений, связанных с тем, что было использовано лишь одно измерительное устройство, что, с одной стороны, упрощает процедуру записи, а с другой – не позволяет увидеть особенности кинематики в суставах и звеньях или же в движении штанги. Однако даже при использовании представленного подхода можно дифференцировать исследуемые параметры и определить те, которые могут быть связаны со спортивным мастерством или же с морфологическим профилем атлета.