CC BY
20УДК: 796.88
ТРЕНЕР
ИЗМЕНЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРИСЕДАНИЙ СО ШТАНГОЙ В ПАУЭРЛИФТИНГЕ
Доктор биологических наук, доктор педагогических наук, профессор К.Д. Чермит Кандидат педагогических наук А.Г. Заболотний Адыгейский государственный университет, Майкоп
CHANGES OF KINEMATIC CHARACTERISTICS WHEN DOING SQUATS IN POWER LIFTING K.D. Chermit, professor, Dr.Hab., Dr.Biol.
A.G. Zabolotniy, Ph.D. Adygei state university, Maikop
Key words: kinematic structure, power lifting, squat.
The purpose of the study was to analyze changes in kinematic characteristics when performing squats in power lifting.
Training process can be controlled effectively, especially of elite athletes, in case of constantly available actual information on their fitness, comparing it with training loads and, if necessary, correcting of the training plan.
Three types of control are distinguished in sport: online, current and phased. These types of control have their specifics in sports biomechanics, mainly studying technique of sports exercises and athlete's motor abilities.
On-line control is aimed at estimation of the quality of execution of sports exercise after finishing a motor task. Current control provides information on the athlete's fitness in weekly training cycles, preferably daily. In this type of control estimation of the dynamics of the most informative motor indices in test tasks is important along with its comparison with dynamic changes of training loads.
Phased control is meant to estimate athlete's fitness level after long-term training (pre-season, off-season, regular season).
Athlete's result in the jumping test depends on his motivation. So trainers should to take into account that this testing procedure is hardly useful for current monitoring if the athlete is not eager to achieve maximum results. Thus, the designed method of instrumental biomechani-cal monitoring can be applied not only within a training process but also at official competitions. But nowadays it is possible only based on the weightlifting hall of Russian state university of physical culture, sport, youth and tourism, where the force platform is arranged. The advantage of this methodology compared to existing ones is in the capacity of immediate (within 2 minutes) receipt of information on the movement of the common center of mass of the «weightlifter-bar» system and motor dynamic indices.
Ключевые слова: кинематическая структура, пауэрлифтинг, приседание со штангой.
Введение. Совершенствование методики тренировки при выполнении приседаний со штангой в пауэрлифтинге неразрывно связано с получением и использованием объективной информации о механизме управления движениями в ходе преодоления отягощений [1-3]. Внешнее проявление механизма управления определяется кинематической структурой движения, характеризующей пространственно-временной порядок перемещений в кинематических цепях двигательного аппарата человека, обусловленный необходимостью достижения нужного результата. Изучение кинематических характеристик позволит установить изменчивость кинематической структуры и определить критерии качества выполнения двигательного действия. Объективным методом изучения кинематических характеристик является система видеоанализа движений, позволяющая изучать движения человека в процессе приседания со штангой.
Цель исследования - анализ изменений кинематических характеристик при выполнении приседаний со штангой в пауэрлифтинге.
Методы и организация исследования. В лаборатории эргономической биомеханики центра «Здоровье» АГУ изучены кинематические характеристики приседания со штангой. В эксперименте приняли участие 16 спортсменов. Испытуемые выполняли приседание со штангой с отягощением 50, 60, 70, 80, 90 %. Кинематические характеристики регистрировали с помощью оптической системы трехмерного видеоанализа движений. Аппаратная часть комплекса «Видеоанализ движений» состоит из: двух видеокамер, двух ламп подсветки; тест-объекта; световозвращающих маркеров; компьютера; платы видеозахвата, записывающей видеоряд на жесткий диск компьютера. Сделанные видеозаписи обрабатывали с помощью Программного комплекса Video Motion_ 3 D.
Программная часть комплекса выполняет следующие операции:
- производит съемку движений с частотой 50 кадр/с;
- автоматически обрабатывает координаты маркеров на теле человека;
- представляет в графической форме всю фиксируемую кинематическую информацию.
Результаты исследования и их обсуждение. Приседание со штангой осуществляется путем угловых перемещений в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах. С учетом направленности данных перемещений двигательное действие можно разделить на две фазы: опускание в присед и подъем из приседа. Изучены временные границы двигательного действия и длительность выделенных фаз в ходе преодоления отягощений от 50 до 90 %. Выявлено увеличение длительности фазы подъема из приседа в ходе преодоления околопредельных (80, 90 %) отягощений, что приводит к увеличению времени двигательного действия (табл. 1). Длительность фазы опускания в присед не меняется при всех использованных отягощениях.
Изменение временных параметров двигательного действия определяет необходимость изучения величины и динамики угловых перемещений в изучаемых суставах. Угол перемещения при работе коленного сустава составляет 123±9,2°, голеностопного - 57±7,2°, при сгибании/разгибании тазобедренного сустава - 26±5,7°, а при его отведении/приведении - 14,8±8,9°. Динамику угловых перемещений изучали путем анализа их графических изображений в суставах (рис. 1). Установлено, что графические изображения изменения углов в суставах при использовании 50-60 %-ных отягощений визуально представляют собой геометрическую параболу, левая ветвь которой характеризует сгибание в суставе, а правая - разгибание. В соответствии с принципами построения параболы временная последовательность разгибания в суставе является обратной последова-
Рис. 1. Угловые перемещения в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах при выполнении приседания со штангой с отягощением 50 и 90%
тельностью сгибания. Точность проявления этой зависимости возрастает с приближением момента перехода от сгибания к разгибанию; на графике это наблюдается в месте сближения ветвей параболы к точке ее изгиба. Точность данной зависимости снижается в момент перехода от исходного положения к началу реализации двигательного действия и при переходе заключительной части двигательного действия к финальному положению. На графике рис. 1 это отмечается в момент наибольшего расхождения ветвей параболы.
Обратная временная последовательность перехода от разгибания в суставах к сгибанию обнаруживается у всех испытуемых при преодолении 50 и 60 %-ных отягощений. Необходимо отметить, что речь не идет об абсолютном, математически точном ее проявлении. Речь идет о ее преимущественном проявлении, которое наиболее близко к абсолютному. Наибольшее приближение к математически точному проявлению данной зависимости характерно для углового перемещения в коленном суставе.
Увеличение отягощения до 70 и далее до 80 и 90 % приводит к нарушению обратной временной последовательности разгибания в суставе к сгибанию; на графике рис. 1 это отражается в растягивании середины правой ветви парабо-
Таблица 1. Временные параметры приседания со штангой с отягощением от 50 до 90% от максимального
Временные параметры Отягощение, %
50 60 70 80 90
Время выполнения двигательного действия 2,56±0,25 2,66±0,34 2,94±0,29 3,26±0,33 3,66±0,32*
Время приседа 1,27±0,12 1,33±0,13 1,32±0,13 1,44±0,2 1,41±0,21
Время вставания 1,26±0,14 1,32±0,20 1,62±0,21 1,82±0,21* 2,25±0,21**
Ритм 1,007 1,007 0,81 0,79 0,62
* - достоверность различий р<0,05, ** - достоверность различий р<0,001
лы в горизонтальном направлении, что говорит об увеличении времени разгибания сустава. Чем больше отягощение, тем более отчетливо проявляется данная тенденция. Выявленные изменения не затрагивают начального периода разгибания, где обратный характер разгибания по отношению к сгибанию сохраняется.
Таким образом, проявление обратной зависимости сгибания по отношению к разгибанию в ходе углового перемещения в суставе служит критерием качества выполнения двигательного действия. Графический рисунок изменения углов в суставах в этом случае визуально представляет собой симметричную параболу. Нарушение качества выполнения двигательного действия при применении околопредельных отягощений на графике (см. рис. 1) проявляется изменением правой ветви параболы, характеризующей процесс разгибания суставов при сохранении формы левой ветви, характеризующей сгибание.
Важным критерием качественной оценки двигательного действия является согласованность угловых перемещений. Для определения согласованности изучены графические рисунки угловых синкинезий коленного и голеностопного, коленного и тазобедренного, тазобедренного и голеностопного суставов в ходе приседания со штангой с отягощением от 50 до 90 %. Для построения графических рисунков параметры угловых перемещений выбранной пары суставов были отложены по разным осям координат, после чего строился график угловой синкинезии - зависимости углового перемещения в одном суставе относительно другого. Синкинезии, под которыми нами понимаются содружественные движения в структуре двигательного акта, являются составной частью
Рис. 2. Угловые синкинезии работы коленного и голеностопного суставов в ходе приседания со штангой с отягощением 50, 70 и 90%
синергий, то есть совместных согласованных сокращений различных мышечных групп, обеспечивающих реализацию двигательного действия. Они имеют большое значение в механизмах поддержания позы и равновесия тела. Согласованность работы мышечных групп при этом обеспечивается взаимодействием различных отделов центральной нервной системы - пирамидной и экстрапирамидной систем, мозжечка, сегментарного аппарата спинного мозга.
Под угловой синкинезией понимается согласованность угловых перемещений суставов, обеспечивающих выполнение двигательного действия. Графическое изображение угловых синки-незий сгибания и разгибания коленного и голеностопного суставов при преодолении 50 %-ных, равно как и 60 %-ных отягощений, представляет условную прямую, которая в точке экстремума имеет обратное направление. Полученные ветви графика у всех испытуемых преимущественно совпадают или располагаются параллельно, их расхождение возможно в начале и в конце разгибания (рис. 2). В связи с этим можно заключить, что согласованные угловые перемещения в механизме реализации двигательного действия проявляются на графике в совпадении условных прямых, характеризующих сгибание и разгибание в суставах.
Увеличение отягощения до 70, 80 % приводит к изменению формы прямой зависимости угловых перемещений в ходе разгибания суставов, что проявляется в ее отдалении от прямой зависимости угловых перемещений при сгибании. Несовпадение прямых рассматривается нами как начальный признак нарушения согласованной работы суставов. В двигательном действии это проявляется в опережении разгибания голеностопного сустава относительно коленного.
При 90 %-ных отягощениях отдаление прямой зависимости угловых перемещений в ходе разгибания суставов от прямой зависимости угловых перемещений при сгибании увеличивается. Достигая точки максимального расхождения, прямая разгибания преломляется в сторону прямой сгибания, по ее достижении обе прямые совпадают и далее значительно не отдаляются друг от друга на значительное расстояние. Точка преломления прямой зависимости угловых перемещений при разгибании коленного и голеностопного суставов является местом наибольшего нарушения согласованности в их работе. Причина нарушения согласованности - опережение в скорости разгибания в голеностопном суставе по отношению к коленному. Дальнейшее выполнение двигательного действия требует восстановления согласованности угловых перемещений, что осуществля-
УС - угловая скорость,
УУ - угловое ускорение,
* - достоверность различий при р<0,05.
Таблица 3. Соотношение долей угловой скорости перемещения в суставах при выполнении приседания со штангой с отягощениями от 50 до 90%
Таблица 2. Угловая скорость и угловые ускорения сгибания и разгибания в суставах при выполнении приседания со штангой с отягощениями от 50 до 90%
Параметры Величина отягощения, %
50 60 70 80 90
Тазобед., сгиб/ разгиб УС сгиб., рад/с 18,1±3,5 17,3±4 18,1±3,5 16,7±4 15,8±2,1
УС разгиб., рад/с 19,18±3,3 17,58±4,4 16,16±3,8 13,56±3,1 10,14±1,5 *
УУ сгиб, рад/с2 63,3±11 59,32±10 59,38±11 56,48±11 53,24±6
УУ разгиб., рад/с2 67,1±8 62,46±12 62,36±10 60,42±9 53,52±4,8
Коленный УС сгиб., рад/с 91,8±8,5 90,1±8,8 88,08±9,6 79,5±6,6 77,3±6,6
УС разгиб., рад/с 92,58±12,5 86,16±12 70,12±13 61,94±8 45,7±6*
УУ сгиб, рад/с2 250,86±33,8 212,44±42,6 218,4±66,3 192,8±51 156,04±40
УУ разгиб., рад/с2 235,92 214,06 190,56 189,6 159,3
Голеностопный УС сгиб., рад/с 28,5±4,9 27,3±4,4 29,01±5,6 25,5±4,2 24,7±4,1
УС разгиб., рад/с 28,7±4,5 25,04±5,3 21,5±5,8 19,76±4,1 15,7±4,2*
УУ сгиб, рад/с2 90,6±12 78,7±24 99,2±14 89,2±25 64,2±15
УУ разгиб. рад/с2 80,8±11 65,6±18 61,175±12 69,1±16 59,4±12
Величина отягощения, % Разгибание суставов Сгибание суставов
тазобедренный коленный голеностопный тазобедренный коленный голеностопный
Доли угловой скорости, %
50 14 66 20 13 66 21
60 14 67 19 13 67 20
70 15 65 20 13 66 21
80 14 65 21 14 65 21
90 14 64 22 13 66 21
Доли углового ускорения, %
50 17 62 21 16 62 22
60 18 63 19 17 61 22
70 20 61 19 15 58 26
80 19 59 22 17 57 26
90 20 58 22 19 58 23
50 17 62 21 16 62 22
ется путем торможения углового перемещения или путем возвратного движения в голеностопном суставе. Изучение графических рисунков угловых синкинезий коленного и тазобедренного, тазобедренного и голеностопного суставов подтверждает изложенное выше.
Изучены параметры угловой скорости и угловых ускорений и их соотношений в изучаемых су-
ставах при выполнении приседания с отягощением 50, 60, 70, 80 и 90 %. Соотношения определялись установлением процентных долей, угловой скорости и углового ускорения в механизме двигательного действия. В результате выявлено снижение скорости разгибания суставов при преодолении околопредельных (90 %) отягощений, при этом параметры угловых ускорений и скорости сгибания
суставов остаются стабильными при использовании всех отягощений (табл. 2).
Соотношение долей скорости углового перемещения при сгибании и разгибании в изучаемых суставах при всех отягощениях остается неизменным (табл. 3). Доля скорости углового перемещения в механизме реализации двигательного действия при разгибании тазобедренного сустава при использовании всех отягощений колеблется в пределах 14-15 %, а при сгибании - 13-14 %. Доля скорости углового перемещения при разгибании коленного сустава колеблется в пределах 64-67 %, а при сгибании - 65-67 %, доля скорости углового перемещения при разгибании голеностопного сустава - в пределах 19-22 %, а при сгибании - 20-21 %. Соотношение процентных долей угловых ускорений в изучаемых суставах, как и угловых скоростей, при использовании всех применяемых отягощений остается одинаковым.
Заключение. Изучение кинематических характеристик в процессе приседания со штангой с различными отягощениями позволяет заключить, что критериями качества выполнения приседания со штангой являются: обратный временной порядок угловых перемещений в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах при разгибании по отношению к сгибанию; согласованность угловых перемещений в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах отсутствие достоверных различий между скоростью углового перемещения при сгибании и разгибании тазобедренного, коленного и голеностопного суставов; отсутствие достоверных различий во времени углового перемещения при сгибании и разгибании тазобедренного, коленного и голеностопного суставов. Выводы
• Временной характер приседания со штангой определяется длительностью фаз опускания в приседе и подъема из приседа. Стабильность данных временных характеристик наблюдается до применения 70 %-ного отягощения. Увеличение отягощения до 80 и 90 % от максимального приводит к удлинению времени реализации всего движения за счет увеличения длительности фазы подъема из приседа.
• Временной порядок разгибания коленного, тазобедренного и голеностопного суставов при использовании 50-60 %-ных отягощений является обратным таковому при сгибании данных суставов. При этом графическое изображение углового перемещения представляет собой геометрическую параболу, левая ветвь которой характеризует сгибание в суставе, а правая - разгибание. Увеличение отягоще-
ния до 7О, ВО и 9О % приводит к нарушению данной зависимости.
• Согласованность угловых перемещений суставов, обеспечивающих выполнение двигательного действия, сохраняется в ходе применения отягощений в 5О-6О%. Первые признаки ее нарушения наблюдаются на графиках угловых синкинезий при увеличении отягощения до 7О-ВО %, а при 9О %-ном отягощении нарушение согласованности уже требует коррекции угловых перемещений. Причиной нарушения согласованности является опережение разгибания в одном суставе относительно другого. Восстановление согласованности осуществляется путем торможения углового перемещения или путем возвратного движения в одном из суставов.
• Изменение пространственно-временных кинематических характеристик определяется:
- стабильностью скорости угловых перемещений при сгибании и разгибании суставов до применения ВО %-ных отягощений;
- уменьшением скорости разгибания суставов при сохранении скорости сгибания при использовании 9О %-ных отягощений;
- устойчивостью параметров угловых ускорений в коленном, тазобедренном и голеностопном суставах при всех использованных отягощениях;
- стабильностью долей скорости углового перемещения в коленном, тазобедренном и голеностопном суставах при сгибании и разгибании (при всех отягощениях).
Литература
1. Чермит К.Д. Электромиографическая характеристика приседания со штангой в пауэрлифтинге / К.Д. Чермит, А.В. Шаханова, А.Г. Заболотний, A.A. Тхагова // Вестник Адыгейского государственного университета: ежеквартальный научный журнал. Сер. «Естественные науки». - Майкоп, 2О11. - № 4.
2. Чермит К.Д. Классификация биоэлектрической активности мышц при выполнении приседания со штангой в пауэрлиф-тинге / К.Д. Чермит, А.Г. Заболотний, А.В. Шаханова, A.A. Тхагова // Вестник Адыгейского государственного университета: ежеквартальный научный журнал. Сер. «Естественные науки». - Майкоп, 2О12. - № 1.
References
1. Chermit, K.D. The electromyographic characteristic of приседания со штангой в пауэрлифтинге / K.D. Chermit, A.V. Shakhanova, A.G. Zabolotniy, A.A. Tkhagova // Vestnik Adygeyskogo gosudarstvennogo universiteta: quarterly scientific journal. Ser. 'Natural sciences". - Maikop, 2О11. - № 4. (In Russian)
2. Chermit, K.D. Classification of muscle bioelectric activity when doing a front squat in powerlifting / K.D. Chermit, A.G. Zabolotniy, A.V. Shakhanova, A.A. Tkhagova // Vestnik Adygeyskogo gosudarstvennogo universiteta: quarterly scientific journal. Ser. 'Natural sciences". - Maikop, 2О12. - № 1. (In Russian)
3. Chermit K.D. Sports lateral stress (ports statement) 12th International Scientific Conference of Sport Kinetics 2О11. "Present and Future Research in the Science of Human Movement". University School of Physical Education in Krakow. Krakow, 2О11. P. 14В.
Информация для связи с автором:
chermit@adygnet.ru
Поступила в редакцию 04.05.2013 г.
