Эргометрия и правила обратимости двигательных заданий

Эргометрия - это количественные методы измерения физической работоспособности.

Когда человек выполняет какую-либо длительную работу, например бег, плавание, работоспособность может быть охарактеризована по её интенсивности, или по объему выполненной работы, или по времени ее выполнения.

а. Интенсивность выполняемой работы. Она может быть выражена или через скорость движения во время выполнения работы, или через ее мощность, или через силу, проявленную во время этой работы.

б. Объем выполненной работы. Он может быть измерен или выражен:

- пройденным расстоянием (м);

- количеством выполненной работы (в джоулях);

- импульсом силы (в Ньютонах/с);

в. Время выполнения работы - это промежуток времени за который совершена работа (в секундах).

Эти три показателя называются эргометрическими показателями. Эргометрия изучает связь между этими показателями. Для этого

один показатель задается как параметра, а два других измеряются во время выполнения задания.

Например, задается дистанция для бега, а время, затраченное на ее преодоление и средняя скорость измеряются. Или дается задание бежать 1 час - измеряется пройденная дистанция и скорость и т.д.

Так, спортсменам дано задание пробежать 3 км. с максимальной скоростью. Они их пробежали за 12 мин., т.е. средняя скорость около 4,1 м/с. если теперь дадим задание пробежать 12 мин с максимальной скоростью наибольшее расстояние, то окажется, что спортсмены пробегут 3 км. со средней скоростью 4,1 м/с. Если дадим задание вовремя бега поддерживать скорость около 4,1 м/с, то окажется что они ее будут сохранять только в течении 12 мин. И за это время пробегут 3 км.

Таким образом, если величины интенсивности, объема и времени соответствуют друг другу, то результаты с одного задания можно перенести на другое. Это есть правило обратимости заданий.

Эргометрические зависимости

Существует три зависимости между эргометрическими показателями.

1. Объем задания и время. В циклических видах спорта это зависимость между длиной дистанции и временем ее прохождения или "дистанция-время".

2. Интенсивность задания и время. В циклических видах спорта это зависимость между скоростью на дистанции и временем ее прохождения или "скорость-время".

3. Интенсивность задания и объем. В циклических видах это зависимость между скоростью на дистанции и длиной дистанции или иначе - "скорость-дистанция".

Для циклических видов спорта особое значение имеют первые две зависимости.

Зависимость между объем задания и временем

Зависимость между величиной дистанции и временем прямолинейная, т.е. чем больше дистанция, тем больше времени тратится на ее преодоление. Графически эта зависимость выглядит в виде прямой (рис. 00), а математически в виде уравнения Д = а + вt, где Д

- длина дистанции в м., t - время ее прохождения в сек, "а" и "в" коэффициенты:

"а" - дистанция, которую спортсмен может пробежать с максимальной скоростью;

"в" - критическая скорость, она всегда меньше действительной на дистанции.

Во время прохождения дистанции тратится энергия. У человека она обеспечивается за счет аэробных и анаэробных процессов (с участием кислорода и без его участия), то есть имеется сумма двух способов выделения энергии. Этот процесс тоже можно записать в виде уравнения Е = а + вt, где Е - сумма выделенной энергии, "а" - величина анаэробной продукции энергии, "в" - скорость поставки энергии за счет аэробного процесса, "t" - продолжительность выделения энергии, которая, естественно, равна времени преодоления дистанции, то есть, чем больше время работы, тем больше тратится энергии. На преодоление более длинной дистанции необходимо больше времени. Следовательно, чем длиннее дистанция, тем больше тратится энергии, то есть между дистанцией и величиной траты энергии зависимость, также как и между дистанцией и временем тоже прямая.

Отсюда вытекает большая значимость коэффициентов а и в, т.к. их смысл теперь можно объяснить следующим образом.

Коэффициент "а" - это дистанция, которую спортсмен может пробежать на максимальной скорости за счет анаэробного обеспечения. С ростом квалификации или работоспособности она растет. В среднем у взрослых она составляет 100-200 м.

Коэффициент "в" - максимальная скорость спортсмена, достигаемая только за счет аэробного пути выделения энергии, когда потребление кислорода (МПК) максимальное (критическое). Эта скорость меньше истинной, т.к. является только частью всей скорости, также как аэробный процесс выделения энергии является лишь частью всей энергии, затрачиваемой на дистанции или на какую-либо другую работу. Если работа выполняется со скоростью ниже критической, то есть за счет аэробного пути выделения энергии, то она может выполняться часами, а увеличение скорости быстро приводит к снижению работоспособности (выносливости).

Таким образом, от зависимости "дистанция-время" можно совершить переход к энергетическому обеспечению на этой дистанции. А это означает, что путем анализа зависимости "дистанция-время" можно, не прибегая к сложным биохимическим исследованиям, ориентироваться в том, какой путь выделения энергии преобладает у данного спортстмена и в каком объеме, что имеет значение для выносливости спортсмена. А это означает, что тренер периодически анализируя зависимость "дистанция-время" у своих спортсменов, может видеть слабые места в их подготовке и вовремя делать коррекцию.

Биомеханические основы экономизации спортивной техники

Определение экономичности спортивной техники

Разные спортсмены одну и ту же работу выполняют с различными энергозатратами.

Следовательно, есть необходимость определять экономичность работы, находить причины неэкономичности и устранять их.

Определение экономичности техники можно сделать по коэффициентам в которых выражается отношение величины выполненной работы к величине затраченной энергии.

Валовый коэффициент (брутто-коэффициент). Отношение выполненной работы (А) к затраченной энергии (Е) К вал.= А/Е. Чем больше коэффициент, тем меньше энергии затрачено на эту работу.

Нетто- коэффициент. Человек, находящийся в покое, тратит энергию на поддержание позы, на жизнеобеспечение. Эти же энергозатраты присутствуют во время работы. Значит, чтобы знать сколько тратится энергии только на работу, надо из общих энерготрат (Е) вычесть энерготраты покоя (Еп). Это нетто-коэффициент, т.е. чистый коэффициент рабочих энерготрат. К нетто = А/Е - Еп. Энерготраты покоя для конкретного человека определяются по таблицам основного обмена (биохимия). Чем больше коэффициент, тем меньше энергии затарачено на выполненную работу.

Дельта - коэффициент. Это сравнение величины выполненной работы и энерготрат в двух разных заданиях.

К = А2/Е2 - А1/Е1

Например, А2 и Е2 - работа и энерготраты при прохождении дистанции 400 м, а А1 и Е1 - работа выполненная при прохождении дистанции 100 м.

Константа пути. Это величина энерготрат на 1 м пути. Применяется для характеристики энерготрат в циклических видах спорта. Например, константа пути при прохождении дистанции 100 м = Е/100.

При использовании описанных коэффициентов можно определить как отличаются по величине экономичности разные способы преодоления дистанции, например, пешком и на велосипеде. При ходьбе валовый и нетто-коэффициент будут больше, чем при езде на велосипеде, то есть ходьба экономичнее езды на велосипеде, но константа пути, или величина энерготрат, будет больше при ходьбе, так как во время ходьбы кроме отталкивания вперед надо еще поднимать вес тела. При езде на велосипеде энергия тратится только для давление на педали.

Вывод. Тренеру необходимо подбирать для спортсмена такую тенику передвижения, при которой будет высокий спортивный результат при наилучшей экономичности.

Повышение экономичности спортивной техники

Экономичность спортивной техники зависит от 3-х групп факторов:

- физиологических;

- биохимических;

- биомеханических.

Биомеханические факторы

С точки зрения биомеханики есть два пути повышения экономичности спортивной техники.

1. Снижение величины энерготрат в каждом цикле.

2. Рекуперация (накопление энергии).

Снижение величины энерготрат в каждом цикле.

Оно может быть осуществлено:

1. Устранением ненужных движений. Например, подъем ОЦТ тела во время отталкивания в беге должен быть только на такую высоту, при которой можно только успеть перенести тело поступательно на максимальную длину шага (рис. 00, а). При такой технике будет хороший результат и хорошая экономичность.

Если ОЦТ поднимается выше, чем надо для продвижения вперед - это не экономичная техника отталкивания (рис. 00, б). При такой технике будет плохой результат и большие энерготраты.

Если ОЦТ поднимается на меньшую высоту чем надо, то опускание ОЦТ закончится раньше, чем должен закончиться шаг, поэтому шаг укорачивается и скорость передвижения падает (рис. в). При такой технике энерготраты минимальные, но результат плохой.

2. Устранение ненужных сокращений мышц. Для этого, отрабатывая спортивную технику необходимо добиваться, чтобы в движении участвовали только те мышцы, которые непосредственно обеспечивают это движение. Иначе движение будет скованным и будет тратиться лишняя энергия. При участии в движении только необходимых мышц движения будут легкими и свободными.

3. Уменьшение внешнего сопротивления. Для этого выбирается более обтекаемое положение тела, выполняется группировка, подбирается специальная одежда, которая уменьшает трение обтекающего воздуха, спортивным снарядам и инвентарю придается обтекаемая форма (бобслей) и т.д.

4. Уменьшение внутрицикловых колебаний скорости. Например, в беге циклом является двойной шаг. Скорость передвижения в начале шага нарастает (фаза разгона), а во второй половине падает (фаза торможения) (рис. 00). Если она падает до нуля, то в фазе разгона следующего шага опять приходится начинать с нуля.

Если в фазе торможения путем правильной постановки ноги на опору не дать скорости упасть до нуля, то в фазе разгона следующего шага увеличение скорости будет начинаться на фоне уже имеющейся скорости и внутри цикловое колебание скорости уменьшится, что приведет к уменьшению энерготрат.

5. Выбор оптимального соотношения между силой действия и скоростью рабочего движения. Необходимо, чтобы сила действия и скорость действия соответствовали друг другу, поэтому между ним есть оптимальное соотношение. Проще это делать в тех видах спорта, где есть применение техники.

Например, если увеличить площадь лопасти весла, то при той же затрачиваемой силе скорость движения увеличится. Велогонщик во время езды меняет звездочки передачи велосипеда, т.е. меняет передаточное число. Поэтому он может при одной и той же величине энерготрат ехать с разной скоростью.

6. Выбор оптимального соотношения между длиной и частотой шагов. Скорость передвижения человека имеет прямую зависимость от длины и частоты шагов. Ее можно определить по формуле V = l * N, где V - скорость на дистанции, L - длина шага, N - частота шагов (темп). В результате тренировки возрастает сила мышц разгибателей конечности, скоростное качество сгибателей и техника отталкивания, поэтому увеличивается длина шага и их частота. В свою очередь это приводит к росту скорости на дистанции.

От сочетания длины и частоты шагов друг с другом зависит не только скорость, но и величина энерготрат, т.е. экономичность передвижения. В ходьбе их соотношение подбирается автоматически. В других вида циклических движений этого не происходит. Чтобы минимизировать энерготраты надо найти наиболее экономичное сочетание длины и частоты шагов и обучить ему спортсмена. Для этого необходимо спортсмену поочередно давать разные варианты задания: пробежать некоторую дистанцию с наибольшей длиной шагов, с наибольшей частотой шагов и третий вариант - показать наибольшую скорость. Наилучшим вариантом будет тот, в котором будет показана хорошая скорость при наименьших энергетических затратах. Так как для определения точной величины энерготрат требуются лабораторные исследования, а сделать их не у каждого тренера есть возможность, то для быстроты получения информации можно в конце дистанции подсчитывать ЧСС. Чем больше энерготраты на дистанции, тем больше ЧСС. Из трех вариантов надо выбирать тот, где показана хорошая скорость при меньшей ЧСС.

Это же исследование можно сделать без пробных забегов при наличии компьютера и соответствующей программы.