1,ВВЕДЕНИЕ

2.ОСНОВНОЕ ОТЛИЧИЕ

3.КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ

3.1.Время опоры

3.2.Время полета

3.3.Длина шага

3.4.Частота шагов

4.ДИНАМИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ

4.1.Сила реакции в опору

4.2.Точка приложения силы реакции

4.3.Направление силы реакции

4.4.Вертикальные и горизонтальные проекции силы реакции в опору

5.БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ

5.1.Наклон корпуса

5.2.Вынос ноги

5.3.Угол голени

5.4.Угол стопы

5.5.Тазобедренный сустав

5.6.Коленный сустав

5.7.Голеностопный сустав

6.КИНЕМАТИКА ФАЗЫ УСКОРЕНИЯ

7.КИНЕМАТИКА ФАЗЫ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ

8.ТАБЛИЦА 3. ХАРАКТЕРИСТИ ДЛЯ ФАЗЫ УСКОРЕНИЯ И ФАЗЫ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ

9.ЗАМЕЧАНИЯ ДЛЯ ТРЕНИРОВОК ФАЗ СПРИНТА

10.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Несмотря на то, что спринт – это задача, в которой атлету нужно перемещаться максимально быстро, на практике, выполнять это условие сразу невозможно физически. Точно так же, как машине нужно время для набора максимальной скорости со старта, спринтеру (или другому атлету) необходимо некоторое время, чтобы достичь своей максимальной скорости. Исходя из этого, разделяют две фазы:

1) Фаза ускорения – фаза от начала движения (старта), во время которой атлет набирает скорость

2) Фаза максимальной скорости – фаза от момента достижения максимальной скорости и до финиша (завершения спринта)

Надо сказать, что это не строгие фазы: во-первых, потому что переход между ними протекает не резко, а во-вторых, у различных атлетов разные соотношения этих фаз. Одни атлеты ускоряются очень хорошо и быстро, но их максимальная скорость достаточно невысокая, другие – ускоряются дольше, но имеют большую максимальную скорость. Для успеха в спринте, важно обладать как быстрым ускорением, так и высокой максимальной скоростью. Между тем, по данным (Delecluse et al., 1995) и (Ae, Ito, & Suzuki, 1992; Majumdar & Robergs, 2011), нетренированные спринтеры достигают своей максимальной скорости быстрее (10-35 м), тогда как элитным нужно больше разгона (60-80 м). Не стоит упоминать то, что максимальная скорость у элитных спринтеров значительно выше.

Рис 1.Кривая «скорость-дистанция» на дистанции 100 м для элитного спринтера (Данные Majumdar, A. S., & Robergs, R. A. (2011). The science of speed: Determinants of performance in the 100 m sprint. International Journal of Sports Science and Coaching, 6, 479–493)

 

 

ОСНОВНОЕ ОТЛИЧИЕ

Основное различие этих фаз в спринте лежит на поверхности:

Фаза ускорения – рост средней горизонтальной скорости Центра Масс (ЦМ) атлета

Фаза максимальной скорости – средняя горизонтальная скорость ЦМ атлета остается постоянной

«Средняя» означает, что даже во время фазы максимальной скорости, горизонтальная скорость различна – во время постановки ноги на опору, отталкивания и фазы полета.

Рис 2. Средняя (красная линия) и реальная (синяя линия) скорости для Усейна Болта (Берлин, 2009 г, 9.58 с)

Рост горизонтальной скорости ЦМ атлета в фазе ускорения означает, что горизонтальный импульс, который создает атлет при давлении на опору, выше тормозящего горизонтального импульса (сила трения + сила сопротивления воздуха):

Где Fпрод – это горизонтальная сила продвижения, генерируемая атлетом, t – это время приложения силы, и  Fторм – это горизонтальный импульс, уменьшающий скорость ЦМ (сила трения, сила сопротивления воздуха).

При постоянной скорости бега, когда атлет достигает своей максимальной скорости бега, горизонтальный импульс продвижения становится равен горизонтальному импульсу торможения:


Соответственно, фаза ускорения заканчивается тогда, когда атлет больше не в состоянии произвести горизонтальный импульс продвижения, который будет больше горизонтального импульса торможения.

Кроме того, как во время фазы ускорения, так и во время фазы максимальной скорости, атлет должен поддерживать свой вес тела, поэтому его вертикальный импульс должен быть равен импульсу силы тяжести:


Где  Fверт – это вертикальная сила, генерируемая атлетом, t – это время приложения силы, m – это масса атлета, g – это ускорение свободного падения.

Таблица 1

Процент от максимальной скорости, достигаемый элитным спринтером на дистанции 100 м в 10-ти метровых отрезках

 

 

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ

Время опоры

Время опорной фазы максимально при стартовом отталкивании, и неуклонно падает вниз с продвижением атлета по дистанции. Эти цифры могут изменяться от 0.36 с на старте, и вплоть до 0.085 с на максимальной скорости. Соответственно, фаза ускорения характеризуется большим временем контакта ноги с опорой, чем фаза максимальной скорости. Хотя, как было сказано ранее, четких границ нет, и время опоры уменьшается практически с каждым последующим шагом, пока не достигнет минимального значения для данного атлета и его текущей максимальной скорости.

Рис 3. Время контакта с опорой на первых 10 шагах ускорения и максимальной скорости для элитного спринтера

Время полета

Вместе с падением времени опоры, происходит рост времени полета – безопорной фазы между опорами разноименных ног. Вначале, когда скорость невысокая, атлету важно проявить как можно больше силы в опору для разгона. Поэтому, ему нужно как можно дольше давить (больше время опоры) и как можно меньше проводить время в воздухе (время полета), поскольку, находясь в безопорном положении, ускоряться невозможно.

Рис 4. Скорость ЦМ во время старта и первых двух шагов спринтера

Время полета растет от 0.07 с на первом шаге, и до 0.12-0.15 с на фазе максимальной скорости.

Рис 5. Время опоры и время полета спринтера во время прохождения 100 м дистанции

Длина шага

Длина шага растет с продвижением по дистанции и складывается из трех компонентов – длины приземления, длины отталкивания и длины полета. В фазе ускорения, длина приземления минимальна, длина отталкивания меньше, равно как и длина полета. При росте скорости, атлет больше времени «летит», а также увеличивается длина приземления и отталкивания. В итоге, шаги становятся длиннее.

Рис 6. Компоненты длины шага

Рис 7. Время контакта с опорой на первых 10 шагах ускорения и максимальной скорости для элитного спринтера

Частота шагов

Частота шагов также растет с продвижением по дистанции. Интересно, что при приближении к максимальной скорости атлета, длина шага остается постоянной, и рост скорости происходит за счет частоты шагов.

Рис 8. Длина шага и частота шагов при прохождении спринтером дистанции 100 м

Общие кинематические характеристики на первых 10-ти шагах фазы ускорения для тренированного спринтера даны в таблице ниже:

Таблица 2

Длина шага, частота шагов, время опоры и время полета на первых 10-ти шагах фазы ускорения для тренированного спринтера

 

 

ДИНАМИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ

Сила реакции в опору

Исходя из уравнений выше, можно предположить, что для создания импульса поддержания веса (вертикальный импульс) и импульса продвижения (горизонтальный импульс) атлету нужно проявлять все больше силы реакции в опору. На практике, так и происходит – с ростом скорости, время опоры падает, что вынуждает спринтера проявлять все больше силы в опору для поддержания собственного веса тела и продвижения вперед.

Рис 9. Вертикальная сила реакции опоры профессионального спринтера на различных скоростях бега

Точка приложения силы реакции

В фазе ускорения, точка приложения силы реакции опоры находится под ЦМ атлета, или даже позади него, что способствует лучшему разгону атлета.

Рис 10. Положение точки приложения силы в опору во время фазы ускорения

Во время фазы максимальной скорости, точка приложения силы меняется – впереди ЦМ при постановке ноги на опору, затем строго под ЦМ во время проявления максимальной вертикальной силы, и затем, как и в фазе ускорения, позади ЦМ во время горизонтального отталкивания.

Рис 11-13. Точка приложения силы реакции опоры при беге на максимальной скорости (фаза постановки, амортизации и отталкивания)

Направление силы реакции

Исходя из необходимости роста скорости, в фазе ускорения сила реакции направленна более горизонтально (под углом примерно 45 градусов).

В фазе максимальной скорости, направление меняется – сначала сила реакции имеет горизонтальное негативное направление (торможение), затем, вертикальное направление (вертикальная амортизация), и в конце, горизонтально положительное направление (отталкивание).

Рис 14. Изменение направление силы реакции опоры и ее величины при постановке стопы в беге с максимальной скоростью

Вертикальные и горизонтальные проекции силы реакции в опору

Важно понимать, что в определенный момент времени, атлет проявляет лишь одну силу. Однако, в каждый момент времени, как вы могли понять это выше, ее направление и величина различны.

Исходя из этого, принято разделять эту силу на проекции в вертикальном и горизонтальном направлении – это называется вертикальной и горизонтальной проекцией силы реакции опоры.

В общем, в фазе ускорения, горизонтальная проекция силы выше, а вертикальная – меньше. С продвижением по дистанции, горизонтальная проекция силы становиться меньше, а вертикальная – больше.

Рис 15. Горизонтальные и вертикальные составляющие силы реакции опоры для атлета в спринте на 100 м по беговой дорожке.

Данные Morin, J-B., & Sève, P. (2011). Sprint running performance: Comparison between treadmill and field conditions. European Journal of Applied Physiology, 111, 1695–1703, with kind permission from Springer Science and Business Media.

Вместе с тем, обе проекции имеют место на каждом шаге, а в фазе максимальной скорости появляются высокие горизонтальные тормозящие силы (из-за постановки ноги перед ЦМ), которые нужно компенсировать атлету горизонтальной проекцией силы, чтобы сохранить скорость бега.

Рис 16. Силы реакции опоры в трех проекциях для спринта на 60 м. Данные R NagaharaAssociation of Sprint Performance With Ground Reaction Forces During Acceleration and Maximal Speed Phases in a Single Sprint

БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ


Рис 17. Позиции постановки и отталкивания для фаз ускорения и максимальной скорости в спринте

Наклон корпуса

Наклон корпуса во время фазы ускорения значителен (около 45 градусов и более). Это связано с тем, что такая позиция смещает ЦМ атлета вперед и вниз, позволяя ему проявлять больше горизонтальной силы. В фазе максимальной скорости, наклон вперед практически отсутствует.


Рис 18. Изменение наклона корпуса и направления взгляда в спринте с продвижением по дистанции

Вынос ноги

Во время фазы ускорения, нога выносится низко, это минимизирует инерцию свободной конечности, позволяя атлету делать более частые и длинные шаги, не тратя время на фазу полета (во время которой, как известно, набирать скорость невозможно). Колено во время выноса ноги практически не сгибается.


Рис 19. Кинематика первых двух шагов Кристиана Колемана на старте с колодок. Обратите внимание на то, как низко выносятся его ноги относительно трека (носок практически касается поверхности)

В фазе максимальной скорости, время контакта ограничено, и атлету нужно разгонять свою голень перед постановкой. Для этого, после завершения опоры для одной ноги, он сгибает эту ногу в коленном суставе, уменьшая момент инерции. В этот момент, его стопа находится выше колена противоположной ноги.

Затем, согнутая нога выносится вперед в тазобедренном суставе, и распрямляется в коленном суставе, чтобы совершить контакт с опорой.


Рис 20. Кинематика выноса ноги в спринте на максимальной скорости

Угол голени

Один из важных моментов фазы ускорения – это положительный угол голени. Это означает, что колено находится впереди носка во время начала отталкивания уже при контакте с опорой.

В фазе максимальной скорости, угол голени отрицательный при постановке, становится нулевым во время амортизации и положительным при отталкивании.

Угол стопы

Стопа ставится на опору остро, с высокой пяткой во время фазы ускорения. Снова, это делается для направления силы отталкивания в более горизонтальный вектор.

В фазе максимальной скорости, стопа ставится в нейтральном положении, для более гладкого и быстрого контакта с опорой.

Тазобедренный сустав

В фазе ускорения, тазобедренный сустав сгибается до угла примерно в 86 градусов, с разгибанием до 164 градусов

В фазе максимальной скорости, при постановке ноги на опору, сгибание составляет 142 градуса, с пере-разгибанием до 182 градусов.

Коленный сустав

В фазе ускорения, при постановке ноги на опору, угол коленного сустава составляет 91 градус. При отталкивании, коленный сустав разгибается до 143 градусов.

В фазе максимальной скорости, постановка осуществляется при угле в 154 градуса. При амортизации, колено сгибается до 135 градусов, и при отталкивании сохранят примерно этот же угол.

Голеностопный сустав

В фазе ускорения, голеностопный сустав не показывает высоких показателей изменения суставного угла. Угол держится в пределах 75-90 градусов тыльного сгибания.

В фазе максимальной скорости, при постановке ноги на опору голеностопный сустав слегка согнут (130 градусов). Затем, в фазе амортизации, угол уменьшается примерно до 100 градусов, чтобы затем разогнуться снова до 135 градусов в фазе отталкивания от опоры.

КИНЕМАТИКА ФАЗЫ УСКОРЕНИЯ

КИНЕМАТИКА ФАЗЫ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ

ЗАМЕЧАНИЯ ДЛЯ ТРЕНИРОВОК ФАЗ СПРИНТА

Каждая фаза характеризуется несколькими аспектами, которые могут влиять на тренировки для увеличения результатов.

  1. Фаза ускорения характеризуется:

* Большими суставными углами при начале отталкивания (тазобедренный и коленный суставы, начальные углы – примерно 90°-90°)

* Большим временем контакта для проявления силы в опору (0.32-0.12 сек)

* Большей горизонтальной проекцией силы реакции опоры

  1. Фаза максимальной скорости характеризуется:

* Меньшими суставными углами при начале отталкивания (тазобедренный и коленный суставы, начальные углы – примерно 142°-154°)

* Меньшим временем контакта для проявления силы в опору (0.12-0.085 с)

* Большей вертикальной проекцией силы реакции опоры

Также можно отметить общие характеристики для обеих фаз:

  • Динамический баллистический характер движения (высокая скорость сокращения мышц при минимальной фазе торможения конечности)
  • Плиометрический тип сокращения мышц (использование цикла растяжение-сокращение и рефлекса растяжения мышц)
  • Унилатеральное проявление силы (сила проявляется каждой ногой отдельно по очереди)

В общем, в качестве средств СФП (специальной физической подготовки) рекомендуются следующие упражнения:

Для фазы ускорения:

  • Ускорения 10-30 м с санями или другим горизонтальным сопротивлением
  • Выпрыгивания из позиции зашагивания (одна нога на степ-платформе высотой с колено)/из положения полуприседа с нагрузкой
  • Прыжки в длину на 2 ногах/1 ноге (одиночный/тройной и т.д.)

Для фазы максимальной скорости:

  • Бег 30-60 м сходу
  • Многоскоки
  • Плиометрические движения (прыжки в глубину, отскоки в глубину, прыжки через барьеры)

В качестве средств ОФП (общефизической подготовки) рекомендуются следующие упражнения:

Для фазы ускорения:

  • Тяжелые шаги против саней
  • Ягодичный мост 2 ногами/1 ногой против нагрузки
  • Зашагивания на степ-платформу (высота колена) с нагрузкой
  • Выпады назад с нагрузкой
  • Болгарские сплит-приседания с нагрузкой
  • Приседания до углов 90-90 с нагрузкой (свободные/на ящик)
  • Тяга треп-грифа

Для фазы максимальной скорости:

  • Зашагивания на степ-платформу с нагрузкой (высота 20-30 см)
  • Четверть-приседания с нагрузкой (свободные/на ящик)
  • Обратные гиперэкстензии с нагрузкой
  • Нордик-сгибания
  • ТКЕ с горизонтальной нагрузкой

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Кэлли Баггет – Мануал по скорости
  2. Gavin L Moir — Strength and Conditioning: a biomechanical approach
  3. Delecluse, C. H., van Coppenolle, H., Willems, E., Diles, R., Goris, M., van Leemputte, M., & Vuylsteke, M. (1995). Analysis of 100 m sprint performance as a multi-dimensional skill. Journal of Human Movement Studies, 28, 87–101.
  4. Ae, M., Ito, A., & Suzuki, M. (1992). The men’s 100 meters: Scientific research project at the III World Championship in Athletics, Tokyo 1991. New Studies in Athletics, 7, 47–52.
  5. Majumdar, A. S., & Robergs, R. A. (2011). The science of speed: Determinants of performance in the 100 m sprint. International Journal of Sports Science and Coaching, 6, 479–493)
  6. Krzysztof, M., & Mero, A. (2013). A kinematic analysis of three best 100 m performances ever. Journal of Human Kinetics, 36, 149–161.
  7. Čoh, M., Tomažin, K., & Štuhec, S. (2006). The biomechanical model of the sprint start and block acceleration. Physical Education and Sport, 4, 103–114.
  8. Morin, J-B., & Sève, P. (2011). Sprint running performance: Comparison between treadmill and field conditions. European Journal of Applied Physiology, 111, 1695–1703, with kind permission from Springer Science and Business Media.
  9. R Nagahara – Association of Sprint Performance With Ground Reaction Forces During Acceleration and Maximal Speed Phases in a Single Sprint

Автор — Александр Булахов

Читать другие статьи автора

 

 

INSTAGRAM

Notice: Trying to get property of non-object in /home/z/zajtse/training-culture.ru/public_html/wp-content/plugins/bold-page-builder/widgets/bb_instagram/init.php on line 115

ПОДПИСАТЬСЯ СЕЙЧАС

Не пропусти новые статьи и курсы...

СВЯЗАТЬСЯ СО МНОЙ

Узнайте подробности о моих курсах и услугах