CC BY
46
УДК 576.54, 532.135, 576.526
Российский
Журнал
www.biomech.ru
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСИЛИЯ ПРИ СПЕЦИАЛЬНОЙ СИЛОВОЙ ПОДГОТОВКЕ НА ТРЕНАЖЕРАХ
Н.А. Дьяченко, Т.М. Замотин
Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта, Россия, 191121, Санкт-Петербург, ул. Набережная реки Мойки, 106
Аннотация. Рассматривается характер изменения усилия в системе «спортсмен -тренажер» при ступенчатом изменении внешнего отягощения (перемещаемой массы). Получены зависимости «отягощение - усилие», определены граничные значения отягощения и граничное количество повторений при специальной силовой подготовке, эти данные позволили получить характеристические кривые «усилие -отягощение» для разных видов спорта.
Ключевые слова: граничное отягощение, граничное количество повторений, ступенчатое изменение внешнего отягощения, характеристические кривые, специальная силовая подготовка, параметры усилия.
Введение
Характерной особенностью современных систем тренировки на этапе высшего спортивного мастерства является направленное развитие специальной силы, т.е. силы, которая по своим параметрам существенно приближена к параметрам усилия в основном соревновательном упражнении [11, 12].
Особенно широкое применение тренажеры получили в силовой и специальной силовой подготовке. Проявление специальной силы в разных видах спорта определяется величиной максимальной силы и временем ее развития [4, 5, 7]. Условно все виды спорта по характеру развития усилия можно разделить на три группы:
• ударный вариант развития усилия;
• оптимальный вариант развития усилия;
• медленный (вялый) тип развития усилия [10, 13, 14].
Первый вариант характеризуется жесткой регламентацией времени развития усилия (спринт, прыжки в длину), во втором варианте время развития усилия может изменяться в небольшом диапазоне (гимнастика, фигурное катание), в третьем случае время развития усилия может изменяться в достаточно широком диапазоне (керлинг, тяжелая атлетика) (рис. 1).
Изменение скорости во время развития усилия обусловлено величиной суммарного импульса силы, действующего на перемещаемую систему. В общем виде теорема об изменении количества движения выглядит как ^£ = mV2 -тУх, где £ -
импульс силы, т - перемещаемая масса, V - начальная скорость, V2 - конечная скорость (после воздействия примененного импульса силы) [1, 3, 8]. Следовательно,
© Дьяченко Н.А., Замотин Т.М., 2012
Дьяченко Николай Андреевич, к.пед.н., профессор кафедры биомеханики, Санкт-Петербург Замотин Т.М., аспирант кафедры биомеханики, Санкт-Петербург
09806267
для увеличения У2 необходимо увеличить импульс силы £ . Поскольку импульс силы -это интеграл от силы по времени, он определяется площадью под кривой развития усилия. Для увеличения этой площади существует два способа:
• увеличение времени приложения усилия;
• увеличение максимального значения усилия.
Первый способ неприемлем для первого и частично для второго варианта развития усилий, следовательно, увеличение скорости движения возможно только за счет увеличения максимального значения силы (рис. 2) [6].
Третий вариант развития усилия применяется в спорте редко, увеличение эффективности приложенных усилий зависит в этом случае только от максимального значения усилия. В процессе развития специальной силы одним из основных средств являются отягощения. Вместе с тем в тренировочном процессе не регистрируются параметры развития усилия, т.е. планирование силовой тренировки происходит на основе эмпирического подхода к величинам отягощений и числу их повторений [2, 8, 9, 15].
Материалы и методы
Для оценки характера развития усилия применялась разработанная в процессе проведения спецкурса «Тренажеры в физической культуре и спорте» методика регистрации инерциальной составляющей усилия. В подвижной части тренажера был закреплен датчик акселерометра, позволяющий регистрировать ускорение перемещаемой массы (рис. 3).
1 шах
Л
/а
ь 1 / ^тах 2 1 1 ^ ^тоу \
Рис. 1. Типы развития усилия в спорте: Fmax - максимальное значение силы; ^тах - время достижения максимального усилия; ^оу - полное время проявления силы
Рис. 2. Способы увеличения импульса силы за счет увеличения времени развития усилия (1) и увеличения максимального значения силы (2)
Датчик-акселерометр
I
:
шш
Рис. 3. Датчик-акселерометр
Рис. 4. Зависимость «усилие - отягощение» в тяге двумя руками (двуглавая мышца плеча, дельтовидная мышца, широчайшая мышца спины)
С помощью специальной компьютерной программы рассчитывалось значение максимального усилия, время его проявления и время достижения максимума усилия при ступенчатом увеличении отягощения (стека) по доступному диапазону нагрузок с дискретностью 10 кг. Датчик-акселерометр и программа обработки акселерограмм разработаны на кафедре биомеханики Национального государственного университета физической культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта, г. Санкт-Петербург. В качестве испытуемых были приглашены гребцы высокой квалификации, исследование проводилось на тренажере «нижний тяговый блок», оценивалась тяга двумя руками. Записывалась электромиограмма мышц, обеспечивающих это движение (двуглавая мышца плеча, дельтовидная мышца, широчайшая мышца спины). Запись электромиограмм осуществлялась с использованием поверхностных биполярных электродов и электромиомонитора, изготовленных ЗАО ОКБ «Ритм», г. Таганрог.
Результаты
Характер изменения усилия отражен на рис. 4. Рисунок показывает, что максимальное значение усилия зарегистрировано при отягощении 60 кг. Поскольку в спортивной деятельности мы оперируем усилием, а не отягощением, понятно, что это отягощение является наиболее эффективным для развития специальной силы у данного спортсмена. Значение отягощения, при котором усилие максимально, является граничным в системе специальной силовой подготовки.
Рис. 5. Характеристические кривые зависимости «усилие - отягощение» для разных видов спорта
Рис. 6. Определение граничного количества повторений
Кривые развития усилия при изменении внешнего отягощения отличаются в разных видах спорта, поэтому их можно считать характеристическими, т.е. отражающими характер развития усилия спортсменов разных специализаций (рис. 5). На рисунке специально не приведены величины усилий и количество нагрузочных дисков в стеке, он отражает в данном случае лишь принципиальные отличия кривых (их характер). Прямая линия, характеризующая тяжелую атлетику, является лишь частью кривой для этого вида спорта ввиду недостаточности нагрузочных дисков в стеке для данного вида спорта.
Используя граничные значения отягощения в повторных сериях, авторы определили граничное значение повторений, т.е. количество повторений, при котором величина усилия не снижается (рис. 6).
Рис. 7. Электромиограмма исследуемых групп мышц ISSN 1812-5123. Российский журнал биомеханики. 2012. Т. 16, № 2 (56): 68-73
Повторение, которое предваряет снижение максимального значения усилия, является граничным (в данном случае - пятое) (см. рис. 6). Таким образом, в системе тренировки можно определять величину граничного значения отягощения и количество повторений для любой группы мышц в любом виде спорта, оценивая по предложенной методике характер развития усилия во времени в локальных упражнениях на разных тренажерах. Уровень специальной силовой подготовленности мышц, определяющих результат в данном виде спорта и его изменение, позволяет оценивать уровень тренированности и его изменение в тренировочном цикле. Анализ электромиограмм показал, что при проявлении максимального значения усилий происходит синхронизация пиков электрической активности основных мышц, определяющих эффективность тяги (двуглавая мышца плеча и реберного пучка широчайшей мышцы спины) (рис. 7). Такая зависимость определена впервые и показывает характер связи центральных и периферических механизмов при экстремуме движения.
Заключение
Исследование показало, что зависимость «усилие - отягощение» носит индивидуальный характер, не выявлено связи силы отдельных групп мышц с уровнем спортивной подготовленности. Вместе с тем мышцы, определяющие результат в избранном виде спорта по величинам усилия и времени его развития, существенно отличаются от остальных групп мышц. Предложенная методика позволяет моделировать временные и силовые параметры движения в разных видах спорта.
Список литературы
1. Биленко А.Г., Паттер Л.П. Основы спортивной метрологии: учеб. пособие. - СПб.: Изд-во СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта, 2005. - 138 с.
2. Евсеев С.П. Императивные тренажеры: учеб. пособие. - СПб: ГДОИФК, 1991. - 127 с.
3. Зациорский В.М. Физические качества спортсмена: основы теории и методики воспитания. -М.: Советский спорт, 2009. - 119 с.
4. Ирвинг Г. Физика организма человека. - Долгопрудный: Интеллект, 2011. - 991 с.
5. Ратов И.П., Попов Г.И., Логинов А.А., Шмонин Б.В. Биомеханические технологии подготовки. -М.: Физкультура и спорт, 2007. - 118 с.
6. Самсонова А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека. - СПб: Копи-Р групп, 2011. - 203 с.
7. Теория и методика физической культуры / под ред. Ю.Ф. Курамшина. - М.: Советский спорт, 2003. -464 с.
8. Юшкевич Т.П., Васюк В.Е., Буланов В.А. Тренажеры в спорте. - М.: Физкультура и спорт, 1989. -318 с.
9. Baker J. Developing short expertise: researchers and coaches put theory into practice. - Routledge, 2008. -215 p.
10. Elliott B. Training in sport: applying sport science. - New York: John Wiley & Sons, 1998. - 426 p.
11. Estivalet M., Springer P.B. The engineering of sport 7. - Paris: Springer-Verlag, 2009. - 715 p.
12. Haake S. The engineering of sport. - London: Taylor & Francis, 1996. - 347 p.
13. Raney A.A., Bryant J. Handbook of sports and media. - London: Routledge, 2006. - 633 p.
14. Reilly T. Ergonomics in sport and physical activity: enhancing performance and improving safety. - Human Kinetics, 2010. - 274 p.
15. Zatsiorsky V.M. Biomechanics in sport: performance enhancement and injury prevention. - New York: John Wiley & Sons, 2000. - 667 p.
DETERMINATION OF PARAMETERS OF FORCE IN SPECIAL POWER PREPARATION IN EXERCISE MACHINES
N.A. Dyachenko, T.M. Zamotin (St. Petersburg, Russia)
Nature of change of force in “sportsmen - exercise machine” system is considered at step change of external load (the moved weight). Dependences “load - force” are obtained, limiting values of load and limiting number of repetitions in the special power training are determined, the obtained data allowed us to obtain characteristic curves “force - load” for different sports.
Key words: limiting load, limiting number of repetitions, step change of external load, characteristic curves, special power training, force parameters.
Получено 30 мая 2012
