Внетренировочного средства повышения экономичности движений

В тренировочном процессе спортсменов все шире используются информационные обратные связи. Так, в работе Регу

юз

У. А., Рошегге 8. (2001) применялись специализированные компьютерные тренажеры. Исследовалось влияние видеоигры в гольф на контроль силы подачи мяча. Авторы отмечают, что хотя видеосимуляция не обеспечивает улучшение проприорецепции в реальном техническом действии, она дает игроку визуальное представление о выполнении данного действия. Подбор видеоигры должен базироваться на сходстве ее с «настоящей» игрой. Регулирование силы подачи может происходить двумя путями: аналоговым, когда игрок сосредотачивается на движениях • виртуального персонажа, и символьным, когда игрок следит за показаниями динамометра, регистрирующего силу удара. Видеоигры могут применяться как для обучения, так и для развлечения; в первом случае влияние на результативность несколько выше.

Целью экспериментов являлось определение эффективности применения информационных обратных связей для повышения экономичности бега. При планировании экспериментов были выполнены все условия организации рекордных двигательных режимов (см. выше) и определения лимитирующих звеньев. Было выявлено, что лимитирующими звеньями бегового шага являются не фаза отталкивания от опоры, как это можно было бы предположить заранее. Основным препятствием при поддержании скорости бега было торможение, возникающее при постановке ноги на опору и повышенные вертикальные колебания тела. Наиболее информативными параметрами, характеризующие эти явления были горизонтальное ускорение, возникающее в момент постановки ноги на опору и вертикальная составляющая ускорения при отталкивании.

Всего в экспериментах приняли участие 49 высококвалифицированных бегунов и многоборцев. В предварительных исследованиях были определены фазовая и биомеханическая структура бегового шага. Исследования проводились на тредбане «Квинтон», дополнительно оснащенного регистраторами продолжительности опорных и полетных фаз бега, ЧСС, газоанализатором и акселерометром (рис 35).

104

Рис. 35. Блок-схема тренажерно-исследовательского комплекса с дополнительными обратными информационными связями. АС -акселерометр, ПС - пульсометр, оп - датчик опоры, пол - датчик полета, УС - усилитель, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, аг - отрицательное горизонтальное ускорение, возникающее в момент постановки ноги на опору, ав - положительное вертикальное ускорение при отталкивании.

Регистратор времени опоры и полета представляет собой оптико-электкронное устройство, состоящее из трех линий оптической связи. Каждая линия включает источник света и фотодиод. Линии установлены между лентой тредбана и опорной площадкой таким образом, что спортсмен, наступая на ленту перекрывает хотя бы один из трех источников света. Электрическая схема работает по принципу «или». Поэтому независимо от того, какая линия перекрыта, на выходе схемы появляется постоянное напряжение, отличное от напряжения в случае освещения трех фотодиодов. Погрешность измерения устройства, которая состоит из систематической погрешности, обусловленной временем перекрытия источника света при постановке и снятия ноги и случайной погрешности, оказалась равной 5 - 6 мс. Это соответствовало метрологическим требованиям к точности измерения параметров.

Ускорения тела в горизонтальной и вертикальной плоскостях регистрировались с помощью усилителя и датчика фирмы «Брюль и Къер» с чувствительностью 20 - 30 мв/§ и погрешностью измерений

105

3% в диапазоне 0,3 - 10000 Гц. Чувствительный элемент (датчик) был закреплен на специальном поясе, который одевался на спортсмена и располагался на пояснице вблизи центра масс тела. Анализировалась отрицательная горизонтальная составляющая ускорения тела в фазе амортизации и положительная вертикальная составляющая ускорения тела в фазе отталкивания.

В предварительном эксперименте ставились две задачи: определение лимитирующих звеньев бегового шага и выбор критерия экономичности бега. В качестве лимитирующего звена была определена фаза опоры. Критерием экономичности был выбран пульс спортсмена на постоянной скорости бега.

Общеизвестным является тот факт, что при длительной работе умеренной мощности в основе расчета затраченной энергии лежат значения потребления кислорода. Поэтому мы сочли достаточным для доказательства возможности выбора в качестве критерия оптимальности ЧСС определение тесноты корреляционной связи динамики изменения пульса во время бега с разной мощностью на стандартной скорости с динамикой потребления кислорода.

Шесть квалифицированных бегунов на средние и длинные дистанции в качестве нагрузки использовали бег на тредбане со стандартной скоростью 4 м/с. Каждый из испытуемых поочередно, с интервалом отдыха не менее 30 минут, бежал тремя вариантами бегового шага: естественным, удлиненным и укороченным беговым шагом. Последовательность вариантов бега у каждого из бегунов была разной, чтобы при усредненных расчетах избежать влияния других факторов (перекрестный эксперимент). У спортсменов в течение 10 минут работы и 10 минут восстановления одновременно регистрировались потребление кислорода и ЧСС. Всего было проведено 18 опытов. На рис 36 представлены регистрируемые параметры.

106

Рис. 36. Форма регистрируемых кривых.

Результаты эксперимента представлены в таблице 9.

Динамика изменения потребления кислорода и ЧСС однонаправлена и изменения этих показателей находятся в тесной корреляционной связи. Значения коэффициентов корреляции для всех испытуемых и вариантов бега колебались от 0,87 до о,99 (Р < 0,01). Среднее значение коэффициента корреляции для всех испытуемых равно 0,94 ± 0,04 (Р < 0,01).

Было выявлено достоверное увеличение (Р < 0,001) регистрируемых величин при беге с удлиненным и укороченным шагом по сравнению с естественным бегом. В среднем, при укорочении шага на 12,9% потребление кислорода увеличилось на 11%, ЧСС увеличилась на 5,8%; при удлинении шага на 23,7% У02и ЧСС увеличился на 19,2%, ЧСС на 6,1%.

Во время бега независимо от варианта бегового шага значения У02 и ЧСС постоянно повышались. Повышение ЧСС составило, в среднем, по всем вариантам бега 1,6 уд/мин, повышение У02 составило 0,07 л/мин. Расчет величины повышения параметров производился по формуле (Х10 - ХЗ)/7, где Х10 - значение параметра на 10-ой минуте работы, ХЗ - величина параметра на 3-ей минуте.

107

Вариация (Ку) значений У02 колебалась в зависимости от режима бега от 5,4% до 12,4% и была равна, в среднем, 8%. Вариация значений ЧСС изменялась от 1,9% до 3,2% и в среднем равнялась 2,5%. Таким образом, в предварительном эксперименте было выявлено влияние произвольного изменения техники бега на параметры энергообеспечения и обнаружена тесная корреляционная связь между потреблением кислорода и ЧСС.

Для проверки гипотезы о существенном влиянии информационных обратных связей на экономичность бега была организована следующая схема управления и передачи информации о двигательных действиях спортсмена (рис. 37).

ш

Рис. 37. Блок схема управления обучением спортсмена в системе трехконтурной обратной связи.

Эта схема была реализована на тренажерно-исследовательском комплексе (рис. 35). В качестве индикаторов для передачи спортсмену текущей информации были разработаны и изготовлены аналоговые световые вертикально расположенные индикаторы. Эксперименты были построены следующим образом. Спортсмен, следуя определенному алгоритму действий наблюдал перед собой величины ускорений (отрицательной горизонтальной и положительной вертикальной составляющих ускорения общего центра масс во время амортизации и отталкивания, времени опоры

109

и полета) и ЧСС в виде

световых вертикальных столбиков. Перед ним стояла задача добиться уменьшения ЧСС на стандартной скорости бега (4м/с). При изменениях структуры движений по определенному алгоритму, ступени которого менялись через каждую минуту бега и чередовались с естественным бегом (рис. 38), спортсмен мог видеть перед собой изменения высоты вертикальных световых столбиков. Большинство спортсменов добивались поставленной перед ними задачи за счет мягкой постановки ноги, уменьшения вертикальных колебаний тела и расслабления во время бега.

Рис.38. Изменение ЧСС у 17 бегунов на средние и длинные дистанции в зависимости от разных вариантов бега.

У, - уравнение повышения (тренда) ЧСС во время эксперимента в связи с утомлением.

В основной части исследования по определению приемов и величин повышения экономичности было проведено три эксперимента. Результаты первого из них представлены в табл. 10, рис 38. В каждом эксперименте производился расчет регрессионного уравнения повышения пульса. Расчет изменений ЧСС в каждом шаге программы производился относительно

110

 

Регистрация биомеханических параметров (времени полетной и опорной фаз, горизонтальной и вертикальной составляющих ускорений тела, частоты и длины шагов) и ЧСС производилась на 30-ой секунде каждого шага программы.

Расчет уравнения регрессии динамики ЧСС показал следующую зависимость изменений пульса в естественных режимах бега от времени: У = 133,9 + 0,256 х. Таким образом, повышение ЧСС в естественных режимах бега составило 0,3 уд/мин за каждую минуту бега.

При удлинении шага на 12,6 см по отношению к среднему арифметическому значению всех естественных режимов бега, значение ЧСС повысилось в среднем на 2,1 уд/мин (Р < 0,05). При укорочении шага на 5,9 см ЧСС также повышалась на 1,7 уд/мин.

При отработке 6-го шага программы ЧСС в среднем по группе осталась практически неизменной. Однако, это было связано с тем, что не все спортсмены справились с таким не простым заданием -уменьшить отрицательное ускорение в фазе амортизации. Оказалось, что у тех спортсменов, которым это удалось, пульс существенно снизился, у тех же, которые не сумели выполнить задание, пульс повышался.

В восьмом шаге программы спортсменам предлагалось на

112

основе акцентированного внимания на расслабление мышц и использовании срочной информации о величине пульса попытаться найти наиболее экономичный вариант бега. Это удалось сделать практически всем - 92% испытуемых. Пульс при беге с расслаблением понизился в среднем на 2,4 уд/мин (Р < 0,01).

Среднее значение времени опоры и полета для естественного бега составило, соответственно, 219 и ИЗ мс. В восьмом шаге программы при расслаблении эти величины составили 225 и 112 мс. Как видно, фаза опоры увеличилась, а фаза полета стала немного короче. Частота и длина шагов для режима бега с расслаблением остались практически неизменными (2,97 Гц, 134,7 см) по отношению к естественному бегу (3,00 Гц и 132,9 см). Этого нельзя сказать о других режимах, кроме шестого, где частота и длина шагов была близка к средней частоте и длине шагов пяти режимов естественного бега.

После нескольких занятий по овладению приемами снижения отрицательного ускорения в фазе амортизации и снижения вертикальных колебаний тела, были проведены два эксперимента. В первом каждому из спортсменов было предложено бежать с уменьшением отрицательной горизонтальной составляющей до и после естественного режима бега. Во втором - с уменьшением вертикальных ускорений тела в промежутке между естественными режимами. Результаты экспериментов приведены в таблицах 11 и 12.

Оказалось, что при выполнении задания по уменьшению отрицательного горизонтального ускорения в среднем на 0,23§ (Р < 0,05) существенно снизились ЧСС, время опоры, длина шага и результирующая ускорений тела. При этом произошло значительное повышение частоты шагов. Время полета и вертикальная составляющая практически не изменились (табл. 11).

из

 

 

критерий экономичности - ЧСС и время полетной фазы. Остальные параметры не претерпели достоверных изменений (табл. 12)

Заключение. Была обнаружена возможность управления структурой движений спортсменов при использовании дополнительных информационных обратных связей. По-видимому, это, главным образом, связано с повышением разрешающей способности человека оценивать небольшие отклонения параметров собственных двигательных действий. Спортсмен, пользуясь объективной информацией об особенностях своей структуры движений, изменяя технику бега, видит, как влияют эти изменения на энергообеспечение его деятельности, и может более эффективно управлять ими. По отзывам многих спортсменов, они не могли объяснить, в результате каких перераспределений акцентов усилий происходило достижение экономизации. Это говорит о том, что спортсмен самостоятельно не всегда точно может оценить уровень межмышечной координации и экономичности собственных движений.

Повышение экономичности бегового шага происходило в результате уменьшения тормозящих сил и излишних напряжений во время бега. В этом бег отличается от многих циклических локомоций. Если в других циклических видах спорта -конькобежном, лыжном, велосипедном, плавании, гребле и т.д., лимитирующим и главным звеном является фаза отталкивания, то в беге существенную роль в достижении спортивного результата играет фаза амортизации, способность спортсмена мягко входит в фазу опоры. Возможно, снижению тормозящих сил способствует меньший вес спортсмена и массинерционные характеристики ног. Вполне вероятно, с этим связаны успехи чернокожих спортсменов с тонкокостным строением опорно-двигательного аппарата. При таких локомоциях с наличием прыжковых элементов, по-видимому, не последнее значение имеют рекуперационные возможности, позволяющие наиболее экономично переносить кинетическую энергию полета в потенциальную энергию опоры.

Тонкие ощущения работы опорно-двигательного аппарата при беге часто недоступны даже опытным спортсменам. Многие бегуны просто не знают и не задумываются над этими особенностями. Вместе с тем, овладение приемами совершенной техники не только

116

способствует повышению спортивного результата, но и позволяет избежать травм нижних конечностей, наиболее уязвимых мест бегуна. Поэтому, применение такого внетренировочного средства, как дополнительные информационные обратные связи полезны, как расширяющие кругозор спортсмена, способствующие за гораздо более короткий срок повышению экономичности бегового шага и позволяющие уменьшить вероятность переутомления и травм.

Глава 6. Состав и технологии современного комплексного контроля

Система комплексного контроля предназначена для оценки состояния здоровья и работоспособности (различных сторон подготовленности) организма спортсменов на всех этапах его совершенствования.

Применение комплексного контроля обусловлено необходимостью

определения структуры и уровней развития физических качеств, функционального состояния, психического развития, других сторон подготовленности;

- изучения динамики их изменения в процессе спортивного совершенствования;

- определения степени воздействия тренировочной нагрузки на организм спортсмена (степени утомления), мер •осстановления и коррекции средств и методов тренировки.

Комплексный контроль должен отвечать требованиям точности, надежности и специализации.

Эти требования приводят к необходимости создания системы кшплексного контроля на базе современной аппаратуры с.аэстаточно высоким уровнем разрешающей способности, возволяющей воспроизводить точные измерительные процедуры в течение, как минимум, четырехлетнего олимпийского цикла. Кроме того, перед контролем стоит задача определения тех  малых изменений в организме спортсмена, которые в конечном итоге и! составляют слагаемые рекордного результата. Отсюда следует | необходимость поиска показателей, адекватно отображающих г наименьший прирост спортивной формы на наивысшем уровне I спортивного мастерства, то есть специализированных измерений в I жидом виде олимпийской программы. I   Однако, несмотря на существенные различия двигательных

локомоций в различных видах спорта, комплексный контроль должен обладать признаками унификации средств и методов измерений и стандартизацией условий и тестирующих процедур (В.В. Иванов, О.П. Ершова, 1983, И.П. Ратов, 1984). Ими же было предложено проводить эти мероприятия по родственным группам видов спорта: циклическим, скоростно-силовым, игровым, единоборствам, сложно-координационным.