CC BY
9ФАЗОВАЯ СТРУКТУРА И АНАЛИЗ ТЕХНИКИ ПОДЪЕМА ШТАНГИ НА ГРУДЬ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СКОРОСТНОЙ 3D СЪЕМКИ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
УДК/UDC 796.012
Поступила в редакцию 04.07.2022 г.
Информация для связи с автором: niit1995@mail.ru
Кандидат педагогических наук Л.А. Хасин1
А.Л. Дроздов1
1Научно-исследовательский институт информационных технологий Московской государственной академии физической культуры (НИИТ МГАФК), Малаховка
PHASE STRUCTURE AND ANALYSIS OF THE TECHNIQUE OF LIFTING THE BARBELL TO THE CHEST BASED ON THE RESULTS OF HIGH-SPEED 3D SURVEY AND MATHEMATICAL MODELING
PhD L.A. Khasin1 A.L. Drozdov1
1 Research Institute of Information Technologies of the Moscow State Academy of Physical Culture (RIIT MSAPE), Malakhovka
Аннотация
Цель исследования - разработка комплексной методики для анализа техники тяжелоатлетических упражнений.
Методика и организация исследования. Метод регистрации движения -скоростная 3D видеосъемка четырьмя камерами. Приведены примеры использования комплексной методики. Рассчитаны: длительности фаз, вертикальные и горизонтальные перемещения, скорости и ускорения концов грифа штанги, силы взаимодействия спортсмена со штангой. Приведены графики поворотов грифа штанги в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Результаты исследования и выводы. Установлено соответствие между характеристиками движения и видеорядом (раскадровкой). Для расчета сил взаимодействия спортсмена со штангой используется математическое моделирование. Предлагаемую методику целесообразно использовать в учебно-тренировочном процессе тяжелоатлетов и в учебном процессе подготовки тренеров и специалистов для анализа техники выполнения тяжелоатлетических упражнений.
Ключевые слова: анализ техники тяжелоатлетов, скоростная видеосъемка, математическое моделирование толчка, подъем штанги на грудь.
Abstract
Objective of the study was to develop a comprehensive methodology for analyzing the technique of weightlifting exercises. Methods for calculating the space-time, kinematic and dynamic characteristics of lifting the barbell to the chest and the corresponding software have been developed and selected. Methods and structure of the study. The motion detection method is highspeed 3D video recording with four cameras. Examples of the use of a complex technique are given. Calculated: the duration of the phases, vertical and horizontal movements, the speed and acceleration of the ends of the barbell bar, the force of interaction between the athlete and the barbell. Graphs of barbell bar rotations in vertical and horizontal planes are given.
Results and conclusions. Correspondence between motion characteristics and video sequence (storyboard) is established. Mathematical modeling is used to calculate the forces of interaction between an athlete and a barbell. It is expedient to use the proposed methodology in the training process of weightlifters and in the educational process of training coaches and specialists to analyze the technique of performing weightlifting exercises.
Keywords: analysis of weightlifters' technique, high-speed video filming, mathematical modeling of the clean and jerk, lifting the barbell to the chest.
□ и
£ г. CL
4—
О OJ и
CL ' -о с
га
^
О (U .с Н
Введение. Представлена комплексная методика анализа техники подъема штанги на грудь по результатам скоростной съемки четырьмя камерами. Описана фазовая структура. Комплексная методика позволяет рассчитывать ряд пространственно-временных, кинематических и динамических характеристик подъема штанги на грудь, осуществлять визуализацию движения спортсмена и устанавливать соответствие между характеристиками движения и видеорядом. При анализе техники использовались результаты математического моделирования.
Цель исследования - разработка комплексной методики для анализа техники тяжелоатлетических упражнений.
Методика и организация исследования. Для регистрации движений использовалась скоростная видеосъемка. Размещение камер представлено на рис. 1.
Представленная расстановка камер позволяет осуществлять съемку, по которой можно рассчитывать не-
Рис. 1. Расстановка четырех камер
46
http://www.teoriya.ru
№11 • 2022 Ноябрь | November
обходимые для анализа пространственно-временные, кинематические и динамические характеристики движения спортсмена и штанги. Съемка четырьмя камерами позволяет качественно осуществлять визуализацию движения спортсмена и штанги и оценивать фазовую структуру. Результаты съемки позволяют установить соответствие между измеренными и рассчитанными показателями и кадрами видеосъемки. Перечислим некоторые показатели, используемые нами для оценивания техники: продолжительности фаз, координаты, скорости и ускорения штанги, силы, приложенные спортсменом к штанге, качественные показатели, характеризующие положение спортсмена и штанги, повороты штанги и др. Подходы, используемые для расчета этих показателей, описаны в наших публикациях [1-3].
В настоящей работе анализируется подъем штанги на грудь для толчка. Упражнение выполнялось КМС С. Х-вым, вес штанги - 125 кг, что составляет 80% от его лучшего результата. Тренер - ЗТ России С. А. Сырцов. Съемка производилась синхронно четырьмя камерами со скоростью 250 к/с. На рис. 2 представлена уточненная нами фазовая струк-
тура подъема штанги на грудь. Длительности фаз приведены в таблице.
Границы фаз. Начало первой фазы - момент возникновения отрицательной скорости конца грифа. Окончание фазы 1, начало фазы 2 - момент возникновения положительной скорости конца грифа. Окончание фазы 2, начало фазы 3 -момент начала уменьшения углов в коленных суставах спортсмена. Окончание фазы 3, начало фазы 4 - момент начала увеличения углов в коленных суставах. Окончание фазы 4,
Длительность фаз подъема штанги на грудь
№ п/п Фаза Длительность, c
1 Взаимодействие со штангой до момента отрыва 0,068
2 Предварительный разгон 0,556
3 Амортизация 0,108
4 Финальный разгон 0,136
5 1 опорный подсед 0,084
6 Безопорная фаза 0,104
7 Фиксация штанги в седе 0,472
8 Вставание 0,992
№11 • 2022 Ноябрь | November
>
.с
CL ч-0 ш
CL "О С
га >■
о ш
■С
I-
Рис. 3. График разности вертикальных координат концов грифа
Рис. 4. График разности горизонтальных координат концов грифа
Рис. 5. График зависимости горизонтальных составляющих сил, приложенных к пакетам блинов, от времени. Для левого пакета слева, для правого - справа
Рис. 6. График зависимости вертикальных составляющих сил, приложенных к пакетам блинов, от времени. Для левого пакета - слева, для правого - справа
начало фазы 5 - максимальное выпрямление коленных суставов. Окончание фазы 5, начало фазы 6 - начало безопорного движения. Окончание фазы 6, начало фазы 7 - окончание безопорного движения. Окончание фазы 7, начало фазы 8 - фиксация штанги в седе. Окончание фазы 8 - фиксация штанги на груди в положении стоя.
Результаты исследования и их обсуждение. Рассмотрим анализ техники подъема штанги на грудь С. Х-ва, проведенный по комплексной методике. На рисунках 3-4 представлены разности вертикальных и горизонтальных координат концов грифа, которые оценивают поворот штанги в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
На рис. 3 приведен график разности вертикальных координат правого и левого концов грифа. Этот график позволяет оценить повороты штанги в вертикальной плоскости. Отрицательная величина разности соответствует наклону грифа в сторону правой руки, положительная - в сторону левой. После отрыва штанги от помоста поворот усиливается до
момента окончания безопорной фазы (t = 1,068 с, поза 6 на рис. 2). Максимальное значение наклона в сторону правой руки —0,07 м. С момента начала вставания до фиксации штанги на груди происходит поворот в обратную сторону. Разность координат достигает величины 0,04 м в сторону левой руки.
На рис. 6 приведены графики зависимости от времени вертикальных сил, приложенных к пакетам блинов штанги. Максимальная сила на левом пакете в фазе финального разгона - 1488 N, на правом - 1247 N.
На рис. 4 приведен график разности горизонтальных координат правого и левого концов грифа. Отрицательные значения разности соответствуют повороту грифа по часовой стрелке (вид сверху). Как видно из графика на рис. 4, начиная от отрыва штанги, разность отрицательна и монотонно возрастает по модулю. Вращение продолжается до момента фиксации штанги на груди (t = 2,536 с, поза 8 на рис. 2). На рис. 5 приведены графики зависимости от времени горизонтальных сил, приложенных спортсменом к штанге. Пиковые значения горизонтальных сил, приложенных к левому и правому пакетам блинов, равны 584 и 439 N соответственно.
Вывод. Предлагаемая комплексная методика позволяет на основе 3D видеосъемки рассчитывать пространственно-временные, кинематические и динамические характеристики движения спортсмена и штанги, силы взаимодействия спортсмена со штангой и другие характеристики трехмерного движения спортсмена и штанги. Представленная методика позволяет осуществлять визуализацию движения спортсмена и устанавливать соответствие между характеристиками движения и видеорядом. Проведенный нами анализ литературы показал, что данная методика не имеет аналогов в мире. В комплексной методике, кроме разработанных нами алгоритмов и программного обеспечения, предполагается использование стандартного программного обеспечения и оборудования. Литература
1. Хасин Л. А. Расчет горизонтальных сил, прикладываемых спортсменом к штанге, при выполнении рывка с применением скоростной видеосъемки и математического моделирования / Л. А. Хасин, С. Б. Бурьян // Теория и практика физической культуры. - 2019. - № 6. - С. 29-31.
2. Хасин Л. А. Методика расчета сил, прикладываемых спортсменом к штанге при выполнении толчка, использующая математическое моделирование и алгоритмы фильтрации / Л. А. Хасин, С. Б. Бурьян, А. Л. Дроздов // Ученые записки университета им. П. Ф. Лесгафта. - 2019. - № 1 (167). - С. 307-312.
3. Хасин Л. А. Оценка асимметрии, возникающей при выполнении рывка штанги / Л. А. Хасин, А. Л. Дроздов // Теория и практика физической культуры. - 2022. - № 2. - С. 88-90.
References
1. Khasin L.A., Buryan S.B. Raschet gorizontalnykh sil, prikladyvay-emykh sportsmenom k shtange, pri vypolnenii ryvka s primeneni-yem skorostnoy videosyemki i matematicheskogo modelirovaniya [Calculation of the horizontal forces applied by an athlete to the bar during a snatch using high-speed video filming and mathematical modeling]. Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. 2019. No. 6. pp. 29-31.
2. Khasin L.A., Buryan S.B., Drozdov A.L. Metodika rascheta sil, prikla-dyvayemykh sportsmenom k shtange pri vypolnenii tolchka, ispol-zuyushchaya matematicheskoye modelirovaniye i algoritmy filtratsii [Methodology for calculating the forces applied by an athlete to the bar when performing a clean and jerk, using mathematical modeling and filtering algorithms]. Uchenye zapiski universiteta im. P.F. Les-gafta. 2019. No. 1 (167). pp. 307-312.
3. Khasin L.A., Drozdov A.L. Otsenka asimmetrii, voznikayushchey pri vypolnenii ryvka shtangi [Evaluation of the asymmetry that occurs when performing a snatch of the bar]. Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. 2022. No. 2. pp. 88-90.
48
http://www.teoriya.ru
№11 • 2022 Ноябрь | November
