CC BY
84
НЕОБХОДИМОСТЬ КОРРЕКЦИИ МЕТОДИКИ И ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КАК БАЗОВОГО ПОНЯТИЯ
СПОРТИВНОЙ НАУКИ
Ю.А. СИНЕЛЬНИКОВ, И.В. СИНЕЛЬНИКОВА, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ; Саровский физико-технический институт - филиал НИЯУ МИФИ (СарФТИ НИЯУ МИФИ),
г. Саров, Нижегородская область
Аннотация
В данной статье математически обоснованно оспаривается правильность существующих методик и единиц измерения физической работоспособности по технологии PWC170. В известной книге В.Л. Карпмана «Тестирование в спортивной медицине» было замечено следующее -работоспособность марафонца 1605 кГм/мин -абсолютная величина 23,1 кГм/минкг -относительная величина. В верхней части дроби, означающей единицы измерения, видим кГ - килограмм-сила. Эта сила получена путем умножения массы тела на ускорение свободного падения. Стало быть, поделив абсолютную величину на массу в верхней части дроби, отсекаем массу; остается ускорение, умноженное на 1 метр. Ускорение свободного падения - величина известная; чтобы узнать расстояние в метрах, поделим, что осталось, на ускорение. Получается примерно до десятых долей 2 метра в минуту. Получилось, что спортсмен-марафонец, поднявшись за 1 минуту по ступенькам на высоту 2 м, довел частоту сердечных сокращений до 170 ударов в минуту? Совершенно очевидно, что спортсмен-марафонец не может так реагировать на такую ничтожно малую нагрузку. Из вышесказанного делаем вывод -в обозначении кГ - килограмм-сила на самом деле речь идет не о силе, а о массе, т.е. не килограмм-сила, а просто килограмм. Иными словами, по книге В.Л. Карпмана умножали метры на массу, чтобы затем поделить на ту же массу. Изучение этой темы привело к очень неожиданным результатам.
Ключевые слова: работоспособность, методика, измерение, тест PWC170, спорт.
Abstract
The methods of the existing methodology are discussed in this article as well as the units of measurement of working abilities according to technology PWC170.
In V.L. Karpmana’s known book «Testing in sports medicine» has been noticed the following - working capacity of the marathoner of 1605 kgm/min - absolute size 23,1 kGm/minkg - relative size. In the top part of fraction of a meaning unit of measure we see kg -a kilogram force. This force is received by multiplication of weight of a body to acceleration of free falling.
So, having divided absolute size into weight in the top part of fraction, we cut weight, there is an acceleration increased by meter. Acceleration of free falling -size known to learn distance in meters we will divide that remains on acceleration. It turns out approximately to the tenth shares of 2 meters per minute. It has turned out, what the sportsman the marathoner, having risen for 1 minute on steps on height of 2 m, has finished frequency of warm reductions to 170 beats in a minute? Abundantly clear that the sportsman - the marathoner can’t so to react to the such is insignificant small loading. Of above told we do a conclusion - in a kg designation -the kilogram force actually is a question not of force, and about weight, i.e. not a kilogram force, and simply kg. Differently under V.L. Karpman’s book multiplied meters by weight that then to divide into the same weight. Studying of this theme has led to very unexpected results.
Key words: working capacity, methodic, measurement, PWC170 test, sports.
Измерение физической работоспособности (ФР) -важнейшее мероприятие по оценке результативности работы преподавателей и студентов. Тем более, что показатель этот год от года лучше не становится. Физическая культура, как и любая другая дисциплина, нуждается в объективных оценках эффективности преподавания. В Саровском физико-техническом институте и Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ уже довольно давно анализируется динамика этого параметра на протяжении всего периода обучения с помощью специально созданной системы управления
базами данных. Перебрав массу способов измерения ФР, было предложено остановиться на технологии PWC170. Как нам казалось, тест надежен, объективен и давно изучен, но появились некоторые сомнения в методике подсчета и единицах измерения параметра.
Наиболее очевидно суть возникшего вопроса проявляется в степ-эргометрическом варианте теста PWC170. Надо понимать, что степ-эргометрический вариант в данном случае рассматривается только как пример, метафора. Абсолютные и относительные величины нужно корректировать при любом способе замера, даже при
оценке ФР с помощью Петли Гистерезиса. Напомним методику замера: испытуемый под счет метронома восходит на ступеньку определенной высоты. Мощность выполненной работы подсчитывается по следующей формуле:
W = РХНХТХ1,Э, где Р - масса тела испытуемого (кг); Н - высота ступеньки (м); Т - кол-во восхождений в минуту; 1,3 - расчетный коэффициент.
Эта формула встречается в огромном количестве источников, которыми, в свою очередь, пользуется масса диссертантов, измеряющих PWC170. Итак, полученную таким образом (W) мощность принято считать абсолютной. В первоначальных единицах измерения эта мощность выглядит как кг -м/мин (килограммометр в минуту). Затем возможен перевод данной величины в ватты, джоули и т.д., но первоначальные единицы измерения это именно кг- м/мин. Далее, зная частоту сердечных сокращений (ЧСС1) при первой нагрузке мощностью W1 и ЧСС2 при второй нагрузке мощностью ^^2, считаем показатель PWC170 по известной формуле:
PWC170 = W1 + ^^^(Ш-ЧССО / ЧСС2-ЧСС1.
В конечном итоге PWC170 - это мощность, при которой испытуемый достигает ЧСС 170 уд./мин. Но запомним, что изначально мощность это кг м/мин.
Изложенный далее материал базируется, главным образом, на исследованиях, опубликованных в книге В.Л. Карпмана и др. «Тестирование в спортивной медицине»: «Для того, чтобы можно сравнивать уровень физической работоспособности у людей не только различного возраста и пола, но и с различной массой тела, рассчитывают относительные величины PWCAF на 1 кг массы тела в кг м/мин кг. Для этого абсолютное значение делят на величину массы тела в кг» [1]. Эта цитата очень известных физиологов спорта тиражирована десятками тысяч учебников для факультетов физвоспитания, а если учесть количество ссылок, то счет пойдет на сотни тысяч. Таким образом, несуразная, на наш взгляд, величина -килограммометры в минуту на килограмм - получила широчайшее распространение, причем еще с советских времен, когда редакторский контроль был куда суровее, чем сейчас. Запишем данную единицу измерения в виде дроби: кг - м/мин - кг. Из написанного очевидно, что килограммы можно сократить, при этом абсолютное значение не изменится, а изменится единица измерения. Получилась скорость (м/мин) вертикального восхождения или, если угодно, скорость преодоления земного притяжения. Для получения той же величины больше не надо измерять массу испытуемого, а единица измерений ясна - это скорость «отрыва» от земли. В связи с тем, что указанная величина не требует знания массы испытуемого, ее, на наш взгляд, и следует считать абсолютной, а вот данная величина на кг массы испытуемого (деленная на его массу) и является относительной.
Внимательный знаток теста PWC170 может совершенно справедливо возразить, что в некоторых технологиях
PWC (в случае велоэргометрии) в верхней части дроби, означающей единицы измерения, речь идет не о килограммах (кг), а о килограмм-силе (кГ). Килограмм-сила примерно равна силе, с которой тело массой один килограмм давит на весы на поверхности Земли (примерно, потому что вес немного зависит от широты, а также от объема или плотности тела) [2]. Из вышесказанного следует, что, во-первых, килограмм-сила от килограмма отличается только местом запятой после целого числа; в случае спортивного тестирования это, на наш взгляд, формальность. А во-вторых, совершенно понятно: чем больше нагрузка по усилию соответствует массе испытуемого, тем объективнее показатели тестирования. То есть мы опять возвращаемся к дроби из степ-эргометрического варианта: кг- м/мин - кг, где, как уже было сказано выше, кг подлежит сокращению и получается м/мин. Иначе говоря, зачем метры умножать на килограммы? Чтобы затем на эти же килограммы поделить?
Анализируя заданную тему, необходимо понимать следующее: сфера физиологических замеров не терпит примерных, математически необоснованных формулировок. Для понимания вопроса нужны знания в области элементарной математики, не выходящие за рамки 6-7-го класса, что вполне под силу студентам факультетов физкультуры и спортивной медицины.
Итак, изложенное выше - это теоретическое обоснование обсуждаемой темы. Далее рассмотрим практическое применение предложенных разработок. В книге В.Л. Карпмана и др. «Тестирование в спортивной медицине», на которой и базируется данная статья, читаем: «Абсолютные величины PWC170 у ватерполистов и баскетболистов даже выше, чем у обследованных спортсменов, занимающихся спортивной ходьбой, лыжников-гонщиков, конькобежцев, велосипедистов, марафонцев, т.е. тех, у кого доминирующим физическим качеством является выносливость» [1]. Мало кто из спортивной среды согласится с таким утверждением. Игроки в водном поло, несомненно, крепкие парни, но то, что они выносливее марафонцев и ходоков на 50 км, - это сомнительно.
Повторимся, речь идет не о специальной, а об общей выносливости. Тема эта важна тем, что именно ухудшение данного показателя негативным образом сказывается на работе всей кардиореспираторной системы, а этот факт, в свою очередь, является причиной того, что 60% мужского населения в России уходят из жизни досрочно, не достигнув пенсионного (60 лет) возраста. Возвращаясь к ватерполистам и марафонцам, видно, что предложенная В.Л. Карпманом формула расчета действительно ставит ватерполистов по ФР выше, чем марафонцев. Добиваясь практического результата от предложенных теоретических выкладок, поступим следующим образом (см. таблицу).
В таблице представлены данные о ФР и некоторые другие данные у спортсменов, тренирующих выносливость. Сравним представителя современного пятиборья и легкоатлета-марафонца. Итак, из таблицы видно, что PWC170 у пятиборца в абсолютных единицах -
а
Виды спорта PWC170 HV, см КДО*, мл ММ*, г Ow мл Возраст, лет
кГм/мин кГм/мин-кг
Биатлон 1930±117 27,7±1,9 163±16 25,9±3,9
Лыжные гонки 1760±305 25,7±4,6 1073±140 23,1±4,8
Конькобежный 1710±284 24±3,5 1050±121 21,8±3,2
Современное пятиборье 1709±242 23,5±3,0 883±85 152(122) 164 (117) 165±14 23,7±3,3
Легкая атлетика (средняя дистанция) 1676±190 24,1±4,9 1002±9,8 148(119) 160 (113) 21,0±2,0
Велосипедный 1676±296 22,7±2,8 1030±129 166(123) 159 (118) 21,4±3,9
Гребля (академическая) 1651±235 19±3,0 1010±162 180 (137) 167 (136) 20,3±3,9
Плавание 1642±217 22,9±3,0 145 (121) 161 (115) 19,9±1,3
Легкая атлетика (спортивная ходьба, марафонский бег) 1605±239 23,1±3,6 996±167 141(120) 147 (114) 26,9±3,5
Примечания: НУ - объем сердца; КДО - конечно-диастолический объем полости левого желудочка; ММ - масса миокарда левого желудочка; Qsmax, мл - максимальный систолический объем крови.
* В скобках приведены должные для данного веса тела величины [1].
1709 кГ-м/мин и в относительных - 23,5 кГ - м/мин - кг. У марафонца по той же таблице - 1605 кГ- м/мин и соответственно 23,1 кГ м/мин кг. То есть по технологии подсчета, предложенной авторами, пятиборец имеет более высокий уровень ФР, чем марафонец. Имея указанные данные, делаем следующее: из усредненных показателей нетрудно подсчитать также среднюю массу испытуемых. Поскольку относительных данные получили, поделив абсолютные на массу тела спортсмена, то, поделив абсолютные на относительные, узнаем вес (массу) испытуемых.
Получается, что пятиборец весил 72,7 кг, а марафонец - 69,4 кг. Затем, как уже было сказано выше, величину, ранее называемую относительной, считаем абсолютной (поскольку она никак не зависит от массы тела и означает скорость восхождения), делим на уже известную нам массу тела спортсмена.
Таким образом, получилась новая единица измерения ФР - скорость вертикального восхождения на единицу массы У/т. Пересчитав исходные данные, получаем -у пятиборца 0,323 У/т (метров в минуту на единицу массы), а у марафонца - 0,332 У/т. То есть по предложенной схеме подсчета марафонец обладает более высоким
уровнем ФР, чем пятиборец, хотя и у того, и у другого этот уровень очень высок. А вот в традиционной схеме подсчета пятиборец выносливее марафонца. Авторов представленной таблицы даже не смутило, что пятиборцы при большей массе тела имеют меньший объем сердца, чем марафонец. На наш взгляд, утверждение, что марафонец выносливее пятиборца, все же ближе к истине, и тому есть математическое подтверждение.
В рамках журнальной статьи трудно охватить все аспекты заданной темы. Есть вопросы по дозировке первой и второй нагрузки при замерах PWC, необходимо также при определении истинных показателей физической работоспособности проводить прямые измерения максимального потребления кислорода. Но с чем никак нельзя согласиться, так это с существующим сегодня понятием абсолютной и относительной физической работоспособности.
Существующие на сегодня базовые понятия физической работоспособности и методики подсчета подлежат пересмотру и коррекции. Все студенты, магистранты и аспиранты факультетов ФК должны иметь об этом четкое представление и широко использовать в исследовательских работах в области физической культуры и спорта.
Литература
1. Карпман В.Л. Тестирование в спортивной меди- 2. Яворский Б.М. Справочное руководство по физике /
цине / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. - Б.М. Яворский, Ю.А. Селезнев. - М.: Наука, 1990. - 576 с.
М.: Физкультура и спорт, 1988. - 208 с.
References
1. Karpman V.L. et al. Testing in sports medicine. - M.: 2. Yavorsky B.M. et al. Reference manual on physics. - M.:
Fizkultura i sport, 1988. - 208 p. Nauka, 1990. - 576 p.
