POMIAR I OCENA MOCY MAKSYMALNEJ I WYTRZYMAŁOŚCI
KOŃCZYN DOLNYCH
CEL BADANIA
Celem badania jest ocena wartości mocy maksymalnej Pmax i spadku mocy w czasie P(t)
kończyn dolnych podczas odbicia na równi pochyłej.
WPROWADZENIE
Podstawowymi parametrami w ocenie stanu i rozwoju cech fizycznych zawodników róŜnych
dyscyplin sportowych są wartość mocy maksymalnej oraz wytrzymałości całego organizmu.
Maksymalna moc moŜe być rozwijana w krótkotrwałych wysiłkach, ale dopiero utrzymanie tej
mocy na jak najwyŜszym poziomie mówi nam o wytrzymałości badanego. W biomechanice
wytrzymałość jako cechę fizyczną charakteryzuje zmiana mocy w funkcji czasu. Daje nam to
moŜliwość oceny zarówno pracy całego organizmu, jak i poszczególnych grup mięśniowych. Do tej
oceny stosujemy trenaŜery, które dają natychmiastowe informacje o podstawowych parametrach
ruchu. Badania na trenaŜerach mogą dotyczyć wysiłku trwającego od kilku sekund do kilku minut.
Spadek mocy w czasie obrazuje nam współczynnik kierunkowy b równania prostej regresji:
P = a - b t
Badania nad określeniem mocy maks. i spadku mocy w biomechanice moŜna przeprowadzać
na wielu urządzeniach. K. Fidelus, A. Mastalerz i T. Tokarski w swoim artykule pt. „Spadek mocy
w czasie ćwiczeń na równi pochyłej, ergometrze rowerowym i platformie dynamometrycznej”
wysunęli hipotezę, Ŝe istnieje statystycznie istotna zaleŜność pomiędzy mocami rejestrowanymi na
trzech (wymienionych w tytule) urządzeniach badawczych. Badania przeprowadzone były na
studentach AWF w Warszawie. Podczas pomiaru na równi pochyłej badani wykonywali 60 odbić z
maksymalną intensywnością. Na platformie zarejestrowano 25 maksymalnych wyskoków
pionowych bez przerwy, a na ergometrze rowerowym badani wykonywali test Wingate. Dla
określenia spadku mocy w czasie wykorzystano równanie prostej regresji.
1
Porównując moce wykonane na róŜnych urządzeniach badawczych doszliśmy do wniosku, Ŝe istnieje statystycznie istotna zaleŜność pomiędzy urządzeniami badawczymi. Stwierdzono istotną
zaleŜność pomiędzy współczynnikiem nachylenia prostej regresji podczas ćwiczeń na równi i
ergometrze oraz na równi platformie. Tej ostatniej zaleŜności nie stwierdzono podczas ćwiczeń na
ergometrze i podczas wyskoków.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Oceniając wytrzymałość poszczególnych badanych moŜna równieŜ wydzielić kilka stref
czasowych związanych z energetyką mięśni. Jedynym źródłem energii jest ATP, a organizm
posiada róŜne systemy jego odtwarzania. Wszystkie te systemy są bardzo ściśle od siebie zaleŜne i
podlegają wzajemnej regulacji. Oznacza to, Ŝe kolejny system syntezy ATP jest uruchamiany zanim
poprzedni ulegnie wyczerpaniu. Drogę odtwarzania ATP w komórce mięśniowej przedstawia rys. 1
Przemiany tlenowe włączają się juŜ w momencie rozpoczęcia wysiłku, chociaŜ ich maksymalne
nasilenie obserwowane jest dopiero w późniejszym czasie. Działanie tych trzech systemów
odtwarzania ATP moŜna przedstawić w odniesieniu do konkretnych wysiłków fizycznych.
Rys. 1. Drogi odtwarzania ATP w komórce mięśniowej.
2
W wysiłkach krótkotrwałych o duŜej intensywności głównym, ale nie jedynym źródłem energii, czyli syntezy ATP, są procesy beztlenowe związane z glikolizą i bezpośrednim uzyskiwaniem
energii z udziałem fosfokreatyny (CrP). W maksymalnych wysiłkach trwających 30s, 20% energii
pochodzi z procesów tlenowych, których udział zwiększa się wraz z wydłuŜaniem czasu pracy. W
wysiłkach maks. trwających 1 minutę z procesów tlenowych pochodzi 30-40%, natomiast w
wysiłkach 4-5 minutowych- juŜ 70-80% energii do pracy mięśni. Udział poszczególnych systemów
w resyntezie ATP zaleŜy więc od intensywności i czasu trwania wysiłku.
Moc badanej osoby podczas kilkuminutowego wysiłku o bardzo duŜej intensywności w
pierwszych
20s
spada
nieznacznie,
gdyŜ
energia
do
pracy
mięśni
pochodzi
z
wysokoenergetycznych procesów beztlenowych. Największy spadek mocy obserwujemy gdy
wysiłek związany jest przede wszystkim z beztlenową i tlenową fazą glikolizy. Podczas gdy
decydującą rolę odgrywają ustabilizowane procesy tlenowe, następuje mała zmiana mocy w funkcji
czasu.
URZĄDZENIE POMIAROWE
Do wykonania naszego badania wykorzystujemy stanowisko zwane „równią pochyłą”. Składa się
ono z wózka o masie 33 kg, z regulowanym oparciem i zjazdu zbudowanego z stalowych szyn
pochylonych pod kątem 15˚ do poziomu. Zjazd u dołu zakończony jest platformą. Do zjazdu
przymocowano przetwornik obrotowo-impulsowy z układem linek. Płytę kontaktową połączono z
komputerem.
SPOSÓB PRZEPROWADZENIA POMIARU
W celu określenia maksymalnej prędkości i mocy badany wykonuje dwie serie:
- próbną, składającą się z 6 odbić, a po 5 minutach:
- właściwą, składającą się z 60 odbić.
JeŜeli w pierwszych 10 odbiciach badany nie osiągnie prędkości większej lub równej z serii
próbnej, pomiar naleŜy przerwać i po odpoczynku rozpocząć ponownie.
3
SPOSÓB OPRACOWANIA WYNIKÓW
Na podstawie wartości mocy w całej serii odbić analizuje się wytrzymałość badanego. Ogólnie
rzecz biorąc zmianę mocy w czasie moŜna opisać równaniem prostej P = a - b t , w którym miernikiem wytrzymałości jest współczynnik kierunkowy b prostej regresji. WyŜsze wartości
współczynnika b świadczą o wyŜszej wytrzymałości badanego.
Do analizy mocy maksymalnej, wybiera się powtórzenie, w którym badany uzyskał najwyŜszą
moc w pojedynczym odbiciu. MoŜna wyliczyć współczynnik mocy względnej, dzieląc wartość
mocy maks. przez masę ciała.
MATERIAŁ BADAŃ
Badania przeprowadzono na studentach 1 grupy męskiej III roku WF, którzy charakteryzują
się podobną budową ciała: wzrost 173-180 cm, masa ciała 70,5-74,8 kg.
Tabela nr 1.
IMIĘ I NAZWISKO
MASA CIAŁA WZROST
1. Zajkowski Wojciech
74,0 kg
178 cm
2. Mazurowski Grzegorz
74,8 kg
180 cm
3. Woźniak Mirosław
72,8 kg
173 cm
4. Pachulski Adam
71,0 kg
180 cm
5. Zembrzuski Michał
70,5 kg
180 cm
WYNIKI BADAŃ
Zarejestrowane wyniki przedstawiono na poszczególnych wykresach:
Wykresy nr 1-5 przedstawiają wartości mocy w kolejnych odbiciach u poszczególnych
badanych. Wyznaczone są równieŜ linie trendu opisane wzorem. Wykresy przedstawione są w
jednej skali dla lepszego zobrazowania róŜnic między poszczególnymi osobami.
4
WYKRES nr 1.
P (W)
WOJTEK
2500
2250
P = 2266,1 - 14,2 t
2000
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
WYKRES nr 2.
GRZEGORZ
P (W)
2250
2000
P = 1945,9 - 13,9 t
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
5
WYKRES nr 3.
MIREK
P (W)
2500
2250
P = 1277,5 - 6,11 t
2000
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
WYKRES nr 4.
ADAM
P (W)
2500
2250
P = 1343,2 - 9,3 t
2000
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
6
WYKRES nr 5.
MICHAŁ
P (W)
2500
2250
P = 1652,2 - 8,9 t
2000
1750
1500
1250
1000
750
0
40
80
120
160 t (s)
WYKRES nr 6.
P (W)
2500
2250
Liniowy (WOJTEK)
2000
Liniowy (MIREK)
1750
Liniowy (GRZEGORZ)
1500
Liniowy (ADAM)
1250
Liniowy (MICHAŁ)
1000
750
t (s)
0
30
60
90
120
150
180
7
Wykres nr 6. przedstawia proste regresji wszystkich badanych. Na podstawie powyŜszych
wyników moŜemy stwierdzić, Ŝe najwyŜsze wartości mocy osiągnął Wojtek,, jego najniŜsze
wartości są nawet większe od najwyŜszych wartości Adama i Mirka, u których linie trędu mają
podobny do siebie przebieg. Wartości wyników Grzegorza i Michała zawierają się pomiędzy
rezultatami Wojtka a Mirka i Adama.
KaŜdego z badanych moŜna scharakteryzować bardziej szczegółowo:
U Wojtka (wyk. nr 1.) wartości mocy są zdecydowanie najwyŜsze, ale nie utrzymują się na tym
samym poziomie podczas wysiłku, który trwał blisko 2 minuty. Zjawisko to, charakteryzuje
równanie prostej regresji ( P = a - b t ), w tym przypadku: P = 2266,1 – 14,2 t . Współczynnik a
przyjmuje najwyŜszą, a współczynnik b najniŜszą wartość wśród badanych.
W przypadku Grzegorza (wyk. nr 2.) równanie prostej regresji wynosi P = 1945,9 – 13,9 t.
Współczynnik a jest o ponad 3000 niŜszy, świadczy to o rozwijaniu mniejszej mocy początkowe
niŜ poprzedni zawodnik. Współczynnik b wskazuje, moc u obydwu badanych spada
proporcjonalnie, gdyŜ róŜnica wynosi zaledwie 0,3.
U Mirka (wyk. nr 3) równanie prostej regresji wynosi: P = 1277,5 – 6,11 t . Wartości mocy osiąganej na początku wysiłku są najniŜsze wśród badanych, jednak u Mirka zauwaŜamy
najwyŜszą wartość współczynnika b , co odzwierciedla najmniejszy spadek mocy podczas trwania
całego wysiłku. U Mirka moŜna zaobserwować równieŜ duŜe róŜnice między poszczególnymi
wynikami.
W przypadku Adama (wyk. nr 4.) widzimy małą róŜnicę wartości podczas poszczególnych odbić
(z wyjątkiem kilku wyników). Równanie prostej regresji wynosi: P = 1343,2 – 9,3 t . Wartości osiąganej mocy podczas trwania całego wysiłku są porównywalne z wartościami mocy u Mirka,
współczynnik kierunkowy b wskazuje na szybszy spadek mocy w czasie.
U Michała (wyk. nr 5) wykres prostej regresji wynosi P = 1652,2 – 8,9 t . Spadek mocy w czasie jest podobny jak u Adama, róŜnica współczynniku b wynosi zaledwie 0,4. Jednak Michał
osiągał wyŜsze wartości mocy podczas trwania całego wysiłku. W tym przypadku równieŜ moŜemy
zauwaŜyć duŜe wahania pomiędzy kolejnymi wartościami mocy.
Do analizy mocy maksymalnej, bierzemy pod uwagę to odbicie, w którym badany uzyskał
najwyŜszą wartość mocy. Wyniki poszczególnych osób przedstawione są na wykresie nr 7. MoŜna
jednak wyliczyć moc przypadającą na 1 kg masy ciała badanego, która nazywamy
współczynnikiem mocy względnej. Współczynniki te, przedstawione są na wykresie nr 8.
8
Porównując wartości mocy maksymalnej i mocy względnej zauwaŜamy, Ŝe róŜnice między tymi wynikami u poszczególnych badanych, są proporcjonalne, gdyŜ badani charakteryzują się zbliŜoną
masą ciała .
WYKRES nr 7.
Wartości mocy max.
P (W)
2500
2000
1500
1000
500
0
Wojtek
Grzegorz
Mirek
Adam
Michał
WYKRES nr 8.
P max./masa
W/kg
35
30
25
20
15
10
5
0
Wojtek
Grzegorz
Mirek
Adam
Michał
9
WNIOSKI
Na podstawie przeprowadzonych badań moŜemy scharakteryzować poszczególne badane
osoby. Wysokie wartości mocy u Wojtka i jednocześnie duŜy spadek mocy w czasie, świadczy o
jego siłowo- szybkościowych moŜliwościach i nie wysokiej wytrzymałości. Na takie wyniki miało
wpływ wieloletnie trenowanie przez Wojtka judo na poziomie klasy mistrzowskiej. Trening judo
opiera się głównie na kształtowaniu siły i szybkości co zwiększa beztlenowe moŜliwości mięśni
(patrz rys. nr 1.). U Grzegorza równieŜ moŜna zaobserwować podobne właściwości jak u Wojtka, z
tą jednak róŜnicą, Ŝe wartości osiąganej mocy są o wiele niŜsze. W przypadku Mirka jest inaczej niŜ
u poprzednich badanych. Ta osoba ma większe moŜliwości tlenowe, to znaczy Ŝe jest zdolna do
długotrwałych wysiłków, o czym świadczy niski współczynnik b równania prostej regresji.
Odbywa się to kosztem niskich wartości osiąganej mocy (mniejsze beztlenowe moŜliwości mięśni).
U pozostałych dwóch badanych Adama i Michała moŜna zauwaŜyć podobny spadek mocy w
czasie, jednakŜe poszczególne wyniki Michała były duŜo wyŜsze. Obydwaj mają predyspozycje do
wysiłków odbywających się w dłuŜszym czasie. WyŜsze wartości mocy osiągnięte przez Michała i
duŜa wytrzymałość moŜe być skutkiem wieloletniego trenowania kolarstwa szosowego. W tej
dyscyplinie trening opiera się na rozwijaniu wytrzymałości, co nasila przemiany o charakterze
tlenowym, a głównym substratem do resyntezy ATP staja się tłuszcze. Dzięki temu dochodzi do
oszczędzania glikogenu mięśniowego, co w efekcie umoŜliwia wydłuŜenie czasu pracy mięśni.
LITERATURA:
1. Fidelus K., Ostrowska E., Urbanik Cz., Wychowański M., „Ćwiczenia laboratoryjne z
biomechaniki”. Wyd. AWF Warszawa 1996.
2. Hübner-Woźniak E., Lutosławska G. „Podstawy biochemii wysiłku fizycznego”
Biblioteka Trenera, Warszawa 2000.
10