Лекция №6 тема: метрологические Основы контроля за физическим состоянием спортсменов.

Физическое состояние спортсмена характеризуется:

1) уровнем телосложения и составом тела;

2) состоянием здоровья;

3) уровнем развития двигательных качеств.

Телосложение и состав тела. Размеры и геометрия человеческого тела оказывают влияние на способность к двигательным достижениям. Общие принципы, правила и методика измерения показателей, характеризующих телосложение спортсмена, представлены в специальной литературе (Э.Г. Мартиросов, 1982).

Измерение размеров тела (антропометрические измерения) включает длиннотные, обхватные размеры, измерение диаметров, кожно-жировых складок. Анализ состава тела включает определение таких компонентов как воды, жира, тощей массы. Часто бывают, необходимы данные о физической зрелости молодых людей, включающие определение стадии полового созревания, определение костного возраста.

На этих измерениях основаны несколько индексов телосложения. Весьма полезным из них является весо-ростовой или пондеральный индекс (РI), предложенный Хирата (1972):

P I= ∛W /H • 1000,

где W- вес тела (кг), Н – длина тела (см).

 

Индекс Брока: W=H(см)- 100; индекс Кетле: W(г) /H(см), нормой является 350-450г/см.

Более точно соответствие нормальному телосложению определяют с помощью нормографа.

Показатели, характеризующие телосложение спортсмена, рассматриваются как критерии, пригодные для оценки двигательных (потенциальных) возможностей спортсмена и как критерии, на основе которых можно управлять динамикой нагрузок (т.е. являются информативными).

Установлено, что длина тела - информативный показатель в волейболе, гандболе и баскетболе. Длина тела и длина рук - информативны в академической гребле.

В беговых видах лёгкой атлетики (особенно в беге на средние и длинные дистанции) для контроля можно использовать такой показатель, как относительная длина ноги (L отн.). Он рассчитывается по формуле:

Lотн= L / H,

 

где L - длина ноги, Н- длина тела. У лучших бегунов мира этот показатель составляет 0.53- 0.55.

В практике контроля получили широкое распространение показатели, характеризующие: 1) плотность тела спортсменов; 2) соотношение между жировой и мышечной массой.

Определяют их следующим способом. При гидростатическом взвешивании спортсмена помещают на весы, стоящие в ванне. При этом вода должна полностью покрыть его. Зная массу и обьем вытесненной телом спортсмена воды, расчитывают плотность тела. Полученное значение подставляют в формулу Брозека (1963):

 

% жира = 100 (4.570 / плотность – 4.142).

Информативным показателем является также сумма измерений следующих кожно-жировых складок: 1)над трицепсом; 2) над бицепсом; 3) предплечья; 4) под лопаткой; 5) над подвздошной костью; 6) на внутренней и внешней стороне бедра; 7) на голени.

Установлено, что показатели, характеризующие объем жировой массы, меньше у спортсменов высокой квалификации. Например, у выдающихся бегунов марафонцев % жира равен 4.3 ±3.0; у хороших бегунов –6.1±4.0; у средних бегунов – 8.2± 2.8. Причем эти различия отмечаются уже в детском возрасте: у начинающих 8- летних бегунов с хорошими результатами (например, они пробегают за 9 минут 1803±77м) 17.5% жира в массе тела. У тех, чьи результаты хуже (1448±88м), объем жира 20%.

Информативным показателем является объем жира и по критерию «величина нагрузки» - чем она больше, тем меньше % жира.

Контроль за физической подготовленностью спортсмена.

Контроль за физической подготовленностью включает измерение уровня развития двигательных качеств. Возможны три варианта тестирования:

1) комплексная оценка физической подготовленности;

2) оценка уровня, и структуры какого - либо одного качества;

3) оценка уровня одного из проявления качества.

Тесты, используемые для контроля за физической подготовленностью, должны удовлетворять основным требованиям к тестам. Дополнительными требованиями к этим тестам являются:

1) техника выполнения тестов должна быть сравнительно простой и не оказывать существенного влияния на их результат;

2) тесты должны быть хорошо освоены, чтобы основное внимание спортсмен мог сосредоточить на достижении максимального результата, а не на технике выполнения.

А) Контроль за временем реакции.

Время выполнения любого физического упражнения с реагированием на сигнал обычно складывается из двух величин: 1) времени реакции (ВР) и 2) времени движения (ВД). Вклад ВР в результат не одинаков в различных видах спорта. Так, в циклических видах он незначителен (например, в беге на 100 метров он составляет 2-3%, а в беге на 1000 метров – 0.02%). В спортивных играх и единоборствах «удельный вес» ВР наибольший. Поэтому быстрота реагирования в спортивных играх и единоборствах информативна, и ее обязательно нужно контролировать.

Различают простые и сложные реакции. Время простой реакции измеряют в лабораторных условиях и в условиях соревновательной деятельности. В лабораторных условиях ВР (простой) измеряется с помощью хронорефлексометров.

Сигнал (звуковой, световой или тактильный), а также способ ответа на него должны быть стандартизированы.

В соревновательных условиях измерение простой реакции зависит от особенностей старта. Например, в спринте в стартовые колодки помещаются контактные датчики. Стартовый пистолет, датчики и времяизмерительное устройство (ВИУ) соединены между собой. Выстрел пистолета запускает ВИУ, а замыкание (или размыкание) стартового контакта останавливает его.

Время сложной двигательной реакции в соревновательных условиях зарегистрировать очень сложно. Поэтому его измеряют в лабораторных условиях.

В лабораторных условиях время реакции выбора (ВРВ) измеряют, демонстрируя спортсмену слайды с игровыми или боевыми ситуациями. Оценив ситуацию, спортсмен реагирует либо нажатием кнопки, либо словесным отчетом, либо специальным действием. Каждой кнопке соответствует определенный игровой прием. Начало экспозиции слайда запускает ВИУ, нажатие кнопки останавливает его.

Результатами такого тестирования являются ВР и точность принятого решения, (эталон точности определяется экспертами).

Измерение времени реакции на движущийся объект проводится так: в поле зрения спортсмена внезапно появляется объект (мяч, шайба, вылетающие из-за ширмы, точка на экране дисплея и т.д.), на который он должен реагировать определенным движением.

На ВР влияют такие факторы, как возраст, квалификация, состояние спортсмена в момент измерения, тип сигнала, сложность и освоенность ответного движения и т.д. В связи с этим вариативность ВР очень значительна, особенно у новичков. Поэтому надежность тестов, результат которых – ВР невелика.

Информативность показателей ВР высокая, если:

А) ВР является существенным элементом соревновательной деятельности;

Б) удельный вес ВР в общем времени движения достаточно велик;

В) способ реагирования в тесте близок к реагированию в соревновательных условиях.

Контроль за быстротой движений.

Осуществляется двумя способами: ручным (с помощью ручного пружинного или электронного секундомера) и автоматическим (с помощью элекромеханических спидографов, фотоэлектронных установок, лазеров и т.п).

Регистрация времени ручным секундомером наиболее простой способ, но имеет ряд недостатков;

1) значительную погрешность;

2) зависимость результатов измерений от умения и ВР секундометриста; 3) результат измерения - это сумма ВР и ВД, но узнать их значения при измерении ручным секундомером нельзя;

4) нельзя также измерить мгновенные значения скорости в любой точке движения;

5) и, наконец, наиболее существенный недостаток: такой секундомер нельзя включить в автоматизированную систему контроля.

Надежность и согласованность такого измерения в среднем невелика.

В значительной мере этих недостатков лишены автоматически ВИУ. Самым простым из них является электромеханический спидограф, но он наименее точен (погрешность составляет до 5-7%). Более предпочтительна в этом смысле фотоэлектронная установка. Наиболее точными для измерения скорости бега являются лазерные устройства. Они позволяют получать:

1) график динамики скорости спринтерского бега;

2) длину и частоту шагов в беге;

3) время опорных и полетных фаз.

Кроме того, можно получить и расчетные показатели: отношение длительности опоры ко времени полета, длине и частоте шагов и т.п.

Добротность тестов скоростных качеств (качество теста, характеризующееся высокой надежностью, информативностью, согласованностью, эквивалентностью).

Надежность тестов времени движении зависит от:

1) их сложности;

2) от степени освоенности. Наиболее надежны простые в координационном отношении тесты (например, бег с максимальной скоростью на 15-40м).

Все тесты, измеряющие время простой неспецифической реакции эквивалентны.

Нет корреляции между показателями простых специфических реакций, сложных реакций.

Невелика зависимость между элементарными и комплексными формами проявления скоростных качеств. Комплексная оценка скоростных качеств должна включать измерение ВР, времени достижения V макс и ее уровень в специфических тестах.

Б) Контроль за силовыми качествами.

От уровня развития силы зависят достижения практически во всех видах спорта. Поэтому методам контроля за силой уделяется большое внимание. Первые механические устройства для измерения силы человека были созданы еще в XYII веке.

При контроле за силовыми качествами учитывается три группы показателей:

1. Основные:

А) мгновенные значения силы в любой момент движения, в частности максимальную силу (F max).

Б) среднюю силу (F ср.)

2. Интегральные – импульс силы (I)

3. Дифференциальные – градиент силы F (t)

Максимальная сила характеризует: а) абсолютную силу, проявляемую без учета времени; б) силу, время действия которой ограничено условиями движения (например, F max отталкивания в беге.).

Импульс силы (I) характеризует силовые качества в ударных движениях (в боксе, по мячу и т.д.).

Средняя сила - это условный показатель, равный частному от деления импульса силы на время ее действия:

F cp. = I /t

Дифференциальные показатели или градиенты силы характеризуют уровень развития взрывной силы спортсмена. Они показывают, как быстро изменяются мгновенные величины силы.

Различают два способа регистрации силовых качеств: 1) без измерительной аппаратуры (например, наибольший вес, который может поднять или удержать спортсмен); 2) с использованием измерительных устройств (динамометров, динамографов, тензометрических силовых устройств).

Кроме общих требований для контроля за физической подготовленностью при измерении силовых качеств необходимо соблюдать специфические требования:

1) определять и стандартизировать в повторных попытках положение тела (сустава), в котором проводится измерение;

2) учитывать длину сегментов тела при измерении моментов силы;

3) учитывать направление вектора силы.

Измерение максимальной силы.

Максимальная сила измеряется в специфических и неспецифических тестах.

Специфические тесты - это регистрация силовых показателей в соревновательном упражнении или близком к нему по структуре. Например, измерение вертикальной силы отталкивания в беге с помощью тензометрического стенда. Примером неспецифических тестов является измерение силы различных мышечных групп в стандартных заданиях (сгибаниях и разгибаниях сегментов тела), используя стенд силовых обмеров.

В зависимости от способа измерения результатом бывает: 1) максимальная статическая сила; 2) максимальная динамическая сила.

При измерениях силовых качеств необходимо обращать особое внимание на положение тела, т.к. величина проявляемой силы меняется в зависимости от суставного угла.

В сгибательных и разгибательных движениях регистрируется не сила, а ее момент, поэтому результаты представлены в ньютонометрах (НМ).

Измеренные показатели силы называют абсолютными; расчетным путем определяются относительные показатели - по отношению абсолютной силы к массе тела.

Измерение градиентов силы.

Определение их величины связано с измерением времени достижения максимума силы или каких-то фиксированных её значений (0.5F мах и т.д.). С этой целью используют тензодинамографические устройства, позволяющие получить динамику силы. Результаты анализа динамограммы позволяют рассчитывать значения градиентов силы, используя специальные формулы.

Оценку скорости нарастания силы можно получить из следующих формул:

Первая из них используется для оценки взрывной силы в движениях, где развиваемые усилия близки к своему абсолютному максимуму; вторая для – оценки величины градиента силы в начальной части движения.

Анализ градиентов силы позволяет установить причины различий в соревновательных достижениях у спортсменов с одинаковым уровнем абсолютной силы.

Измерение импульса силы

Импульс силы определяется либо как произведение средней силы (F cp.) на время ее действия (t),либо по площади, ограниченной динамограммой и осью абсцисс.

Контроль за силовыми качествами без измерительных устройств.

В массовом спорте об уровне развития силовых качеств судят по результатам соревновательных или тренировочных упражнений. Существует два способа контроля: прямой и косвенный. В первом случае максимальная сила спортсмена соответствует тому максимальному весу, который он может поднять в технически простом движении (например, жиме штанги лежа). Во втором случае измеряют скоростно-силовые качества или силовую выносливость. Для этого используют такие упражнения, как прыжки в длину и высоту с места, метания набивных мячей, подтягивания, и т.д. Об уровне развития качеств судят по дальности бросков, метаний, исходя из зависимости между силой и скоростью движений.

Надежность силовых тестов зависит от: 1) их сложности; 2) способа измерения результата.

Наименее надежны тесты, измерения в которых проводятся механическими динамометрами, а так же градиенты силы. Высокая надежность у тестов, предназначенных для измерения максимальной силы с помощью тензометрических устройств.

В) Контроль за выносливостью.

Общие требования к контролю.

При измерении выносливости нужно учитывать следующее:

1) в основе разных проявлении выносливости лежат различные механизмы энергообеспечения: величина, характеризующая их емкость, является важным критерием выносливости;

2) мощность и эффективность работы этих механизмов зависит от технико-тактического мастерства спортсменов и прежде всего от эффективности техники;

3) проявление выносливости и волевые качества взаимосвязаны. При одном и том же двигательном потенциале (по энергетическим критериям) проявления выносливости у спортсменов могут быть неодинаковы.

Для измерения выносливости применяют две группы тестов:

1) Неспецифические тесты, с помощью которых оценивают общие потенциальные возможности спортсмена тренироваться в условиях нарастающего утомления. К ним относятся: а) бег на третбане; б) педалирование на велоэргометре; в) степ- тест. Эти двигательные задания должны выполняться в стандартных условиях, а измеряют обычно эргометрические и физиологические показатели. К эргометрическим показателям относятся: время, объем и интенсивность выполнения задания, к физиологическим – О₂ - потребление, ЧСС, порог анаэробного обмена (ПАНО) и т.п.

2) Специфические тесты, с помощью которых оценивают специальную выносливость, т.е. проявление выносливости при выполнении конкретного соревновательного упражнения. Такие тесты должны иметь структуру выполнения близкую к структуре соревновательного упражнения. Информативность специфических тестов выше, чем неспецифических. Однако условия их выполнения (особенно в спортивных играх и единоборствах) трудно стандартизовать, поэтому их надежность не всегда приемлема.

 

Методика измерения выносливости.

 

В качестве показателей выносливости используют эргометрические показатели: 1) время; 2) объем; 3) интенсивность выполнения упражнения.

Обычно один из этих показателей задают заранее (параметр). Один из оставшихся измеряется, а третий рассчитывается. Например, расстояние 1000м (параметр), время пробегания 1000м (180с) измеряется, а третий показатель-скорость рассчитывается: 1000м:180с = 5.55 м/сек.

В большинстве случаев выносливость характеризуется с помощью «предельных показателей» (в максимальных тестах). Величины этих показателей зависят от соотношения как минимум двух компонентов теста: длительности и интенсивности. Это нужно учитывать при контроле выносливости и измерять ее проявления в различных зонах мощности. Теоретически таких зон может быть три: в основе каждой из них лежит свои механизм энергообеспечения работы. К первой зоне относятся тесты, интенсивность которых ограничивает предельное время их выполнения до 3-7с. Во второй зоне предельное время 40-60с. В третьей от 1-2 мин. до нескольких часов.

Зависимости между проявлением выносливости в каждой из этих зон специфичны и обусловливаются особенностями видов спорта. Так, например, в конькобежном и велосипедном спорте проявления выносливости более взаимосвязаны, чем в беговых видах легкой атлетики. В беге на коньках известно немало спортсменов (Скобликова, Артамонова, Схенк, Хайден и др.), показывавших выдающиеся результаты на всех дистанциях. В легкой атлетике – только на смежных (100 и 200м; 5 и 10 км)

В циклических видах спорта специфическим критерием выносливости является снижение скорости в конце дистанции.

Выносливость следует измерять с учетом развития других двигательных качеств. Например, при равном результате в беге на 400 м (55с) необходимо учитывать скорость бега на 100м. У одного спортсмена результат 11.2с, у другого- 12.0, тогда у второго спортсмена уровень выносливости выше.

Для учета этого различия разработаны количественные показатели: запас скорости (ЗС) и коэффициент выносливости (КВ).

Запас скорости (ЗС) – это разность между средним временем пробегания эталонного отрезка (обычно это 100м) при прохождении всей дистанции и лучшим временем пробегания этого отрезка:

_{T дист}.

ЗС = --------- - t эт.

ⁿ

где T дист.- время пробегания дистанции; n – число, показывающее во сколько раз эталонный отрезок меньше всей дистанции.

Чем меньше величина ЗС, тем выше уровень развития выносливости.

Коэффициент выносливости (КВ) – это отношение времени преодоления всей дистанции ко времени преодоления эталонного отрезка

. _{t дист}

КВ = ---------

^{t эт.}

Чем меньше величина КВ, тем выше уровень развития выносливости.

Аналогично применяют показатели ЗС и КВ для оценивания выносливости в упражнениях силового характера: соотносят число повторений упражнения с отягощением с уровнем развития максимальной силы в этом упражнении.

Выносливость измеряются с помощью гетерогенных тестов, результаты в которых зависят не только от уровня этого качества, но и волевых качеств. Сделать это лучше всего в субмаксимальном тесте, при выполнении которого волевая мотивация незначительна. Широкое распространение в контроле выносливости получили физиологические и биохимические тесты.

В последние годы в качестве показателей выносливости стали чаще использоваться биомеханические критерии, такие, например, как точность выполнения бросков в баскетболе, время опорных фаз в беге, колебания общего центра масс в движении, скорость бега и частота шагов и т.п. Сравнивают их значения в начале, середине и конце упражнений. По величине различий судят об уровне выносливости: чем меньше изменяются биомеханические показатели в конце упражнения, тем выше уровень выносливости.

Эквивалентность тестов выносливости. Установлено, что эквивалентны тесты, измеряющие выносливость в одной зоне мощности. Между проявлениями выносливости в различных зонах мощности зависимости весьма специфичны. Они обусловливаются структурой вида спорта и индивидуальной структурой тренированности.

Научные данные показывают, что многие специфические и неспецифические тесты эквивалентны, но при условии, что в последних обеспечивается мотивация на предельный результат.

Контроль за гибкостью

Гибкость — это способность выполнять движения с максимальной амплитудой в суставах.

Различают два типа проявления гибкости: активную и пассивную.

Они зависят от способа измерения.

Активная гибкость определяется максимальной амплитудой в суставе при выполнении какого-либо движения.

Пассивная гибкость определяется по наибольшей амплитуде, которая может быть достигнута за счет внешней силы, величина которой должна быть одинакова для всех измерений. Только в этом случае можно получить объективную оценку пассивной гибкости.

Дефицитом активной гибкости (ДАГ) называется разница между активной и пассивной гибкостью (в см или угловых градусах).

Критерием состояния суставного и мышечного аппарата спортсмена является дефицит активной гибкости.

При регистрации показателей гибкости необходимо учитывать, что их величина зависит от времени тестирования (в 10 часов утра гибкость меньше, чем в 16 часов), температура воздуха (при 30С гибкость больше, чем при 10С), стандартизованности разминки (ее длительность влияет на увеличение гибкости).

Гибкость может быть измерена:

1) в угловых градусах;

2) в линейных мерах (см).

Измерить амплитуду движения в суставе можно следующими способами:

· механическим (гониометрическим);

· механоэлектрическим (электрогониометрическим);

· оптическим;

· рентгенографическим.

В первом случае измерение производится с помощью механического гониометра — угломера, к одной из ножек которого прикреплен транспортир. Ножки гониометра крепятся на продольных осях сегментов, образующих сустав. При выполнении движения (разгибание, вращение и т.д.) изменяется угол между осями сегментов. Изменение данного угла регистрируется гониометром.

Во втором случае транспортир заменяют потенциометрическим датчиком и получается электрогониометр. С его помощью получают гониограмму. Этот метод более точен.

Третий способ — оптический. Эти методы измерения гибкости основаны на применении фото-, кино- и видеорегистрации. На суставных точках спортсмена укрепляют датчики — маркеры, изменение взаиморасположения которых фиксируется регистрирующей аппаратурой. Точность оптических методов зависит от:

1) погрешностей регистрирующей аппаратуры;

2) способов крепления маркеров на суставных точках и величин их смещения при выполнении движения;

3) погрешностей анализа кино-, фото- и видеоматериалов.

Наиболее точный из оптических методов — стереоциклография, позволяющая регистрировать амплитуду движения в трехмерном пространстве.

Четвертый способ — рентгенографический метод, позволяющий определить теоретически допустимую амплитуду движения, рассчитав ее на основании рентгенологического анализа строения сустава.

Коэффициент надежности тестов гибкости равен 0,85 – 0,95. Информативность тестов на гибкость зависит от того, насколько амплитуда тестирующего движения совпадает с амплитудой соревновательного упражнения. Наибольшая информативность показателей гибкости маховых движений ногами отмечается у футболистов, барьеристов, прыгунов в высоту и длину.

Эквивалентность тестов на гибкость невысокая.

Возможна комплексная оценка гибкости, если она измеряется в разных заданиях (в разных суставах).

 

Основная литература: [1,2,3,4,5,6]

Дополнительная литература: [1,2]