CC BY
8
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СПОРТА
ВЫЯВЛЕНИЕ СРЕДСТВ СПЕЦИАЛЬНОЙ СИЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ВЕЛОСИПЕДИСТОВ МАУНТИНБАЙКА ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ С УЧЕТОМ БИОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ
А.В. ВОРОНОВ, П.В. КВАШУК, Г.Н. СЕМАЕВА, ФГБУ ФНЦ ВНИИФК
Аннотация
В работе изложены результаты исследования, направленного на изучение особенностей биодинамической структуры мышечного сокращения велосипедистов маунтинбайка (МТБ) при выполнении основного соревновательного упражнения и различных упражнений силовой направленности. Выявлены наиболее эффективные упражнения и условия их выполнения для развития специальных силовых качеств велосипедистов МТБ высокой квалификации.
Ключевые слова: маунтинбайк, велосипедисты МТБ высокой квалификации, соревновательное упражнение, упражнения силовой направленности, электромиограмма, электрическая активность мышц.
IDENTIFICATION OF THE MEANS OF SPECIAL POWER TRAINING IN ELITE MOUNTAIN BIKE CYCLISTS TAKING INTO ACCOUNT THE BIODYNAMIC STRUCTURE OF MUSCLE CONTRACTION
A.V. VORONOV, P.V. KVASHUK, G.N. SEMAEVA, FSBIFSC VNIIFK
Abstract
The paper presents the results of a study aimed at studying the features of the biodynamic structure of muscle contraction in mountain bike (MTB) cyclists when performing the main competitive exercise and various strength-oriented exercises. The most effective exercises and the conditions for their fulfillment for the development of special strength qualities of highly
qualified MTB cyclists were revealed.
Keywords: mountain bike, highly qualified MTB cyclists, competitive exercise, strength training, electromyogram, muscle
electrical activity.
Введение
Маунтинбайк (МТБ - кросс-кантри), один из наиболее популярных видов велосипедного спорта, получил дополнительный импульс развития после включения в программу Олимпийских игр 1996 г. в Атланте.
Соревновательная деятельность в МТБ имеет существенные отличия от шоссейных и трековых велогонок прежде всего потому, что проходит в условиях бездорожья, сложного микрорельефа (неровная поверхность, препятствия, трамплины) на сильно пересеченной местности (на официальных трассах иС1 общий набор высоты составляет около 1500 м). Это значительно повышает энерготраты спортсмена для поддержания высокой сорев-
новательной скорости, предъявляет высокие требования к технике прохождения спусков и уровню специальной силовой подготовленности при преодолении подъемов
[1, 2, 3].
Для совершенствования методики тренировки велосипедистов МТБ необходима объективная научная информация об особенностях соревновательной деятельности и эффективных средствах специальной физической подготовки.
В настоящее время ощущается острый дефицит таких исследований. К наиболее важным вопросам относится выбор наиболее эффективных средств специальной сило-
вой подготовки с учетом биомеханических особенностей функционирования локомоторного аппарата велосипедистов и режимов их выполнения в процессе тренировочной деятельности.
Задачей исследования было выявление средств специальной силовой подготовки велосипедистов МТБ высокой квалификации с учетом биодинамической структуры мышечного сокращения.
Методы и организация исследования
Электромиограмма регистрировалась с помощью программно-аппаратного комплекса «СпортЛаб» (Россия), состоящего из восьмиканальной телеметрической электромиографии, акселерометра, видеокамеры и устройства синхронизации [4].
При моделировании соревновательной деятельности на подъеме горной трассы регистрировали поверхностную электромиограмму мышц: на нижних конечностях (бедро) - латеральная (боковая) головка четырехглавой мышцы бедра - m. vastus lateralis; передняя головка четырехглавой мышцы бедра - m. rectus femoris; двуглавая мышца бедра - m. biceps femoris caput longus; (голень) -икроножная мышца - m. gastrocnemius medialis. Все измерения проводились с правой стороны.
При исследовании биомеханических характеристик за начало движения принимали вертикальное положение шатуна; второе положение - горизонтальное положение шатуна (поворот по часовой стрелке на 90о от начального положения); третье - вертикальное положение шатуна (поворот на 180о); четвертое - горизонтальное положение шатуна - угол 270о по отношению к началу цикла.
В каждом заезде рассчитывали среднее по нескольким последовательным оборотам педалей. Определяли среднее значение ЭМГ и ее вариативность. Затем проводили усреднение по заездам.
Расчеты производили по формуле:
( t=Tj Л
J Crn3MrJj'Kdt
Cp3Mrf =-
Е-
j=1
Tj
N
(1)
где:
СглЭМГ/'к - сглаженное значение амплитуды ЭМГ за один оборот педалей (мкВ);
I - мышца;
К - вид заезда (в низком, среднем и соревновательном темпе);
] - полный цикл оборота педалей;
N - число полных оборотов педалей в заезде.
Поскольку каждое движение отличается по времени от предыдущего и последующего, приняли длительность каждого цикла за 100%. Для построения усредненных профилей ЭМГ выбирали циклы, близкие по времени (± 10%). Средние значения миографических профилей мышц рассчитывали по 6-12 движениям.
Движения велосипедистов регистрировали с частотой 25 кадров в секунду (видеокамера Сапоп-ХМ2). Для точности определения времени двигательного цикла полный кадр раскладывали на два полукадра. Таким образом, частоту регистрации увеличили до 50 Гц, что позволило определить начало и конец двигательного цикла с точностью до 20 мс.
Аналогичным образом регистрировали электрическую активность мышц велосипедистов МТБ при выполнении силовых и скоростно-силовых упражнений, применяемых в тренировочном процессе.
Упражнения были разделены на три группы.
В первую группу входили упражнения, выполняемые на сильно пересеченной местности:
1) ходьба в подъем (угол подъема 5-7%) в различном темпе;
2) бег в гору в различном темпе;
3) ходьба и бег с горы в различном темпе;
4) прыжковые упражнения в подъем (многоскоки, прыжки типа «лягушка», прыжки вверх).
Спортсмены выполняли быструю ходьбу, беговые и прыжковые упражнения на отрезках 100-120 м на сильно пересеченной местности. За начало двигательного цикла принимали касание стопой правой ноги опоры, за окончание - касание опоры одноименной стопой в следующем шаге.
Вторая группа включала силовые упражнения со свободными весами и на тренажерах:
1) приседания со штангой в различном темпе;
2) жим ногами в положении «лежа».
Третью группу упражнений составили темповые заезды в подъем по шоссе с разным передаточным соотношением шестеренок.
Для сравнительного анализа работы нервно-мышечного аппарата велосипедистов МТБ при выполнении силовых и скоростно-силовых упражнений в качестве модельного упражнения приняли движение в подъем по горной трассе в соревновательном темпе «сидя в седле».
В исследовании приняли участие пять велосипедистов МТБ квалификации МС.
Результаты исследования
На рисунке 1 представлены примеры сравнительного исследования электрической активности мышц нижней правой конечности при выполнении упражнения из первой группы (быстрые ходьба и бег в гору) модельным упражнением «движение в подъем по горной трассе в соревновательном темпе в положении "сидя"».
Обработка массива экспериментальных данных (профилей ЭМГ активности мышц при выполнении специального упражнения и упражнений из первой группы) методом кросс-корреляции позволила определить влияние исследуемых упражнений на мышечные группы велосипедистов МТБ, обеспечивающие мощностные характеристики педалирования при преодолении подъемов на МТБ-трассе (табл. 1).
С*)
Максимум в гору сидя
1(3,6%) 2(10,7%) 3(35,7%)
Ходьба в гору
4 (89,3%)
1 (4,0%)
2 (24,0%)
3 (40,0%)
4 (50,0%)
А
со
о
ПЗ
916,7 -
700,0 -
300,0 -
42,0
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 99
Время (%)
Б
са
о
со ?
с <С
861,8 -800,0 -
400
0 8 16 24 32 40 48 56 64
72 80 88 96 99 Время (%)
В
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 99
Время (%)
Г
Д
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 99
Время (%)
Рис. 1. Профили электрической активности мышц при ускорении в подъем по горной трассе в положении «сидя» и ходьбе в гору в темпе 117 ± 3 шага в минуту: —— Максимум в гору сидя — Ходьба в гору А - общий вид упражнений; Б, В, Г, Д - ЭМГ-профили исследуемых мышечных групп
А
0 8
Б
В
16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 99
Время (%)
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 99
Время (%)
С*)
CG
707,7 -600,0
^ 400,0
ГО
оз g
н
1 200,0
21,0
m.gastrocnemius medialis_R
16
24
32
40
48
56
64
72
80
88 96 99 Время (%)
Г
Рис. 2. Профили электрической активности мышц при ускорении в подъем по горной трассе в положении «сидя» и ускорении бегом в гору в темпе 233 ± 5 шагов в минуту:
—— Максимум в гору сидя — Ходьба в гору
А, Б, В, Г - ЭМГ-профили исследуемых мышечных групп
Степень влияния упражнений первой группы на развитие силы основных мышечных групп велосипедистов МТБ, обеспечивающих увеличение скорости в процессе соревновательной деятельности*
Таблица 1
0
8
№ п/п Упражнение Темп (шаг/мин) М ± о m. vastus lateralis m. rectus femoris m. biceps femoris caput longus m. gastrocnemius medialis
1 Ходьба в гору 117 ± 3 + ++++ + ++++
2 Ходьба с горы 140 ± 2 + + ++ +
3 Бег в гору (средний темп) 163 ± 6 ++ ++ ++ ++++
4 Бег с горы (средний темп) 161 ± 3 ++ + + +++
5 Бег в гору (максимально) 233 ± 5 ++ +++++ ++++ +++++
6 Бег с горы (максимально) 159 ± 11 + + + +++
7 Многоскоки в гору 59 ± 2 ++ ++++ ++ +++++
8 Ходьба «выпадами вперед» 31 ± 5 ++ ++++ +++ +
9 Прыжки типа «лягушка» 58 ± 2 ++ ++++ +++ ++++
10 Прыжок вверх 48 ± 1 +++ ++++ ++ +++++
* Пояснение для
Тренировочное воздействие:
+ - очень слабое; ++ - слабое; +++ - среднее:
Анализ данных, представленных в табл. 1, позволяет утверждать, что ряд упражнений силовой и скоростно-силовой направленности (быстрая ходьба в гору, бег в гору с максимальной скоростью, многоскоки в гору, прыжки на двух ногах в гору и вверх) по величине развиваемых усилий отдельных мышечных групп вполне сопоставимы с требованиями соревновательной деятельности велосипедистов МТБ.
Однако по таким критериям, как градиент увеличения и снижения силы в движении, время удержания максимальных значений силы, последовательность включения мышечных групп в работу, эти упражнения не могут быть отнесены к категории специальных средств силовой тренировки велосипедистов МТБ высокой квалификации. То есть регуляция межмышечных координационных взаимоотношений при выполнении упражнений на пере-
таблиц 1 и 2:
+ +++ - сильное;
очень сильное.
сеченной местности имеет значительные отличия от педалирования на МТБ-трассе и, соответственно, перенос тренированности будет минимальным.
Таким образом, упражнения первой группы в большей степени относятся к средствам общей физической подготовки и могут успешно применяться на начальных этапах тренировочного процесса велосипедистов МТБ.
Упражнения второй группы изучались в условиях тренажерного зала. Спортсмены выполняли приседания со штангой разного веса и в различном темпе, а также жим ногами на тренажере в положении «сидя».
Анализируя данные таблицы 2, можно утверждать, что высокая эффективность для развития силы мышц бедра (m. vastus lateralis, m. rectus femoris) имеет упражнение «жим ногами лежа». Регуляция межмышечных координационных взаимоотношений при выполнении жима
С*)
ногами будет приближаться к характеристикам педали- ние со штангой весом 50 кг» менее эффективно. Упраж-рования, а тренировочный эффект будет более высоким, нения без отягощения и с малыми весами не имеют по-если индивидуально регулировать вес сопротивления ложительного влияния на развитие силы основных групп и темп выполнения упражнения. Упражнение «приседа- мышц велосипедистов МТБ.
Таблица 2
Степень влияния упражнений второй группы на развитие силы основных мышечных групп велосипедистов МТБ, обеспечивающих увеличение скорости в процессе соревновательной деятельности
№ п/п Упражнение Темп (шаг/мин) М ± о m. vastus lateralis m. rectus femoris m. erector spinae
1 Приседания 41 ± 2 + + -
2 Приседания (медленно) 9 ± 5 + + -
3 Приседания со штангой 20 кг 36 ± 7 ++ ++ -
4 Приседания со штангой 20 кг (медленно) 11 ± 7 ++ + -
5 Приседания со штангой 50 кг 31 ± 6 ++++ +++ -
6 Жим лежа (150 кг) 18 ± 4 +++++ +++++ -
7 Тяга штанги спиной (30 кг) 20 ± 3 ++ ++ ++
По-видимому, эффективность упражнений со свободными весами будет определяться индивидуальным подбором веса отягощения и скоростью (темпом) выполняемого движения.
Работа на шоссе занимает большой объем времени в подготовительном периоде годичного цикла тренировки
700 -
600 -_ 500 400 -300 -200 -100 4 0
Время (%)
велосипедистов МТБ. Всего было изучено 15 вариантов темповых заездов в подъем по шоссе с разной скоростью, темпом педалирования и передаточным соотношением.
На рисунках 3-5 представлены показатели ЭМГ активности исследуемых мышечных групп при наиболее эффективных вариантах преодоления подъемов на шоссе.
m
го
100
Рис. 3. ЭМГ активность m. vastus lateralis_R на подъемах трассы МТБ (соревновательный темп) и шоссе (передаточные соотношения 54*15 и 42*14)
Соревновательный темп сидя
700 -4
600-
500-
В)
(м 400
300
ro
200-
100
Передача 54 х15 сидя Передача 42 х14 сидя
40 60
Время (%)
100
Рис. 4. ЭМГ активность m. rectus femoris_R на подъемах трассы МТБ и шоссе
' С*) ——
0
го
800 700 600 500 400 300 200 100 0
/ "4
/ V \ \
I 1 \
___.'-O'— k ч \
\ \ 4 \ J* e с
\ \ >: H
----- ___A-----^
-1-1-1-;—--"T-1
0
20
40
60
80
100
Время(%)
- Соревновательный темп сидя
.......... Передача 54 х15 сидя
-----Передача 42 х14 сидя
Рис. 5. ЭМГ активность m. biceps femoris caput longus_R на подъемах трассы МТБ и шоссе
Общей тенденцией, отличающей педалирование на трассе МТБ и шоссе, является меньший вклад в достижение рабочей мощности педалирования мышечных групп передней поверхности бедра (m. vastus lateralis, m. rectus femoris) и больший вклад мышечных групп задней поверхности бедра (m. biceps femoris caput longus) при движении по шоссе.
Выявлено, что при движении по асфальту в подъемы с разным уклоном наиболее эффективными для развития специальных силовых качеств являются пере-
даточные соотношения, позволяющие поддерживать темп педалирования, характерный для преодоления подъемов на трассе МТБ с соревновательной скоростью (мощностью). Упражнения, выполняемые с меньшим или большим темпом педалирования (± 10% и более), независимо от передаточного соотношения и величины развиваемых усилий, имели значительные отклонения в синхронизации амплитудных и временных параметров электрической активности исследуемых мышечных групп.
Заключение
Анализ биодинамической структуры мышечного сокращения при выполнении упражнений силовой и ско-ростно-силовой направленности показал следующее:
• упражнения на местности - быстрая ходьба и бег в гору, многоскоки и прыжки на двух ногах в гору и вверх -относятся к средствам общей физической подготовки и могут успешно применяться на начальных этапах тренировочного процесса велосипедистов МТБ;
• упражнения в тренажерном зале - жим ногами лежа и приседания со свободными весами - будут приближать-
ся к характеристикам педалирования, а тренировочный эффект будет высоким, если индивидуально регулировать веса отягощения и скорость (темп) выполняемых движений.
• упражнения на шоссе при движении по асфальту в подъемы с разным уклоном будут эффективными для развития специальных силовых качеств велосипедистов МТБ, если силовые (мощность) и темповые (cadence) характеристики будут соответствовать соревновательным параметрам педалирования на трассе для маунтинбайка.
Литература
1. Impellizzeri, F, Sassi, A., Rodriguez-Alonso, M, Mo-gnoni, P., Marcora, S. Exercise intensity during off-road cycling competitions // Med. Sci. Sports Exerc. - 2002. -34. - Pp. 1808-13.
2. Stapelfeldt, B., Schwirtz, A., Schumacher, Y.O., Hillebrecht, M. Workload demands in mountain bike racing // Int. J. Sports Med. - 2004. - Т. 25. - Pp. 294-300.
3. McCole, S.D., Claney, K., Conte, J.C., Anderson R., Hagberg, J.M. Energy expenditure during bicycling // J. Appl. Physiol. - 1990. - Т. 68. - Pp. 748-53.
4. Воронова, А.А., Воронов, А.В., Квашук, П.В. Определение мышечных групп, влияющих на результат в скоростном спортивном скалолазании, с использованием методов электромиографии // Теория и практика физической культуры. - 2019. - № 12. - С. 24-26.
References
1. Impellizzeri, F., Sassi, A., Rodriguez-Alonso, M., Mo-gnoni, P. and Marcora, S. (2002), Exercise intensity during off-road cycling competitions, Med. Sci. Sports Exerc, no. 34, pp. 1808-13.
2. Stapelfeldt, B., Schwirtz, A., Schumacher, Y.O. and Hillebrecht, M. (2004), Workload demands in mountain bike racing, Int. J. Sports Med, vol. 25, pp. 294-300.
3. McCole, S.D., Claney, K., Conte, J.C., Anderson, R. and Hagberg, J.M. (1990), Energy expenditure during bicycling, J. Appl. Physiol., vol. 68, pp. 748-53.
4. Voronova, A.A., Voronov, A.V. and Kvashuk, P.V. (2019), Determination of muscle groups influencing on result in high-speed sport climbing, using the methods of electro-myography, Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury, no. 12, pp. 24-26.
