Биомеханические показатели уровня подготовленности лыжников-гонщиков и перспективы их использования

Биомеханические показатели уровня подготовленности лыжников-гонщиков и перспективы их использования

Поморский государственный университет имени М.В.Ломоносова

Чиков Александр Евгеньевич, к.б.н., доцент кафедры спортивных дисциплин

Чикова Светлана Николаевна, к.б.н., ст.преподаватель кафедры спортивных дисциплин

Подготовленность лыжника гонщика имеет много составляющих – физическую, функциональную, тактическую, техническую, психологическую. Правильное планирование нагрузки в каждой из видов подготовки позволяет подойти спортсмену к ответственным соревнованиям в оптимальной форме. Большое значение здесь приобретает способность контролировать уровень каждого вида подготовленности как в отдельности так и в комплексе.

В данной статье мы коснемся только биомеханической составляющей передвижения на лыжах.

В настоящее время элитные лыжники-гонщики с физиологической точки зрения находятся на пределе человеческих возможностей, т.е. повышение уровня максимального потребления кислорода, гемоглобина в крови, капилляризации мышц, количества митохондрий и гликогена в мышцах, увеличение функциональной гипертрофии мышц и т.п. практически невозможно. Поэтому необходимо искать дополнительные резервы, позволяющие более эффективно использовать энергетический потенциал которым обладает спортсмен.

Здесь как нельзя кстати будет привести высказывания сформулированное В.Л.Уткиным в 1985г. [2]: «Любая физическая деятельность человека, как циклическая, так и ациклическая возможна только при активном энергетическом метаболизме. Известно, что в условиях циклических локомоций человека на первом этапе метаболическая энергия с потерями преобразуется в механическую энергию, которая на втором этапе, с дополнительными потерями, трансформируется в полезный результат деятельности». Следовательно, уменьшая потери энергии, мы сможем повысить скорость передвижения на лыжах, при незначительных изменениях уровня мощности активного энергетического метаболизма.

Первый этап трансформации метаболической энергии характеризует функциональную подготовленность лыжника-гонщика, а именно эффективность ее преобразования в механическую мощность (тотальную внешнюю механическую мощность).

На втором этапе тотальная внешняя механическая мощность трансформируется в полезную механическую мощность. Отношение полезной мощности к механической характеризует продвигающую эффективность техники лыжника-гонщика.

Таким образом, повысить скорость передвижения на лыжах можно за счет более эффективного использования энергетического потенциала спортсмена.

До сих пор, такой взгляд на процесс подготовки лыжника-гонщика носил интуитивный характер ввиду отсутствия объективных методов определения количественных показателей механической и продвигающей эффективности.

Ключевым моментом нахождения указанных показателей является определение тотальной внешней механической мощности. Разработанный нами метод дополнительного сопротивления дает возможность определять величину механической мощности, что в свою очередь позволяет рассчитывать количественные показатели механической эффективности и уровня технической подготовленности спортсменов.

Хочется отметить, что до сих пор уровень техники определяют визуально, иногда с использованием видеосъемки. В ходе тренировок спортсмены и тренера стремятся максимально приблизить технику передвижения на лыжах к модели, при этом допускается индивидуальные отклонения, без чего в принципе не обойтись. Но насколько результативна используемая спортсменом техника – этого никто сказать наверняка не может. Предлагаемый нами коэффициент продвигающей эффективности позволяет объективно (количественно), определять эффективность техники.

Разработанная нами методика позволяет контролировать уровень функциональной и технической подготовленности лыжников-гонщиков высокой квалификации при непосредственном передвижении на лыжах, а следовательно дает возможность разрабатывать конкретные индивидуальные тренировочные программы и целенаправленно повышать скорость передвижения на лыжах при одном и том же уровне мощности активного энергетического метаболизма.

Важным моментом является то, что при таком подходе мы минимизируем отрицательное воздействие тренировочного процесса на здоровье спортсменов.

Цель исследования – определить количественные показатели механической мощности лыжников-гонщиков в зоне максимального энергетического обеспечения

Организация и методы исследования.

В исследовании принимали участие лыжники-гонщики, имеющие 1 взрослый разряд.

Для определения тотальной внешней механической мощности (Pto) был использован метод дополнительного сопротивления. Суть его заключается в двукратном прохождение 200-метрового отрезка с максимальной скоростью. При втором прохождении контрольного отрезка к спортсмену прикрепляется аэродинамическое тело с заранее известным сопротивлением. На контрольном отрезке между 100м и 200м происходит регистрации времени его прохождения. Оба раза лыжники проходили дистанцию одновременным одношажным коньковым ходом.

Результаты исследования и их обсуждение.

В ходе проведенного экспериментального исследования мы получили следующие индивидуальные значения, представленные в таблице 1.

Мы видим, что средняя максимальная скорость прохождения контрольного отрезка составила 5,6 м/с, при прохождении этого же отрезка с дополнительным аэродинамическим телом («парашют») скорость снизилась на 6,7%. Это имеет большое значение при выборе силы сопротивления «парашюта». Снижение скорости более чем на 10% существенно изменяет биомеханику движения, и результаты исследования будут недостоверными.

Таблица 1.

Индивидуальные и средние показатели скорости прохождения контрольного отрезка (Vmax1, Vmax2) , силы сопротивления дополнительного аэродинамического тела (Fпар), сила сопротивления среды продвижения лыжнику (Fcmax) и тотальной внешней механической мощности в зоне максимального энергетического метаболизма (Ptomax)

Сила сопротивления парашюта мы рассчитали исходя из его площади и скорости его передвижения относительно воздушных масс. Зная скорость прохождения первого и второго отрезков, силу сопротивления «парашюта» мы находим силу активного сопротивления окружающей среды (сопротивление воздуха и силы трения) передвижению лыжника в зоне максимального энергетического метаболизма. Умножая Fcmax на  Vmax2, рассчитываем механическую мощность лыжника-гонщика.

Индивидуальные значения Ptomax находятся в довольно широких пределах от 109 Вт до 320 Вт. Этому мы видим ряд причин. Хотя все лыжники имели 1 взрослый разряд, но уровень подготовленности существенно отличался, если одни только что выполнили норматив 1 разряда, то другие уже приближаются к «кандидату в мастера спорта», а вторая причина вызвана инструментальной погрешностью.

Определение количественных показателей механической мощности (Ptomax) (табл.1) является ключевым моментом в расчете механической эффективности (e_g) использования мощности активного энергетического метаболизма и продвигающей эффективности (e_p) техники лыжника гонщика.

e_g= Pto / Pai,

где Pto – тотальная внешняя механическая мощность, Pai – мощность активного энергетического метаболизма (определяется методом непрямой калориметрии).

e_p= Pua / Pto,

где Pua – полезная механическая мощность (определяется при пассивной буксировке лыжника в основной стойке), Pto – тотальная внешняя механическая мощность.

Таким образом, мы можем изучать закономерности трансформации метаболической энергии в скорость передвижения лыжника-гонщика на уровне целостного организма при непосредственном беге на лыжах в условиях спортивной тренировки. Анализируя их динамику, мы сможем понять, на каком этапе происходят потери энергии, с помощью специальных тренировочных программ минимизировать их, что в свою очередь приведет к закономерному росту подготовленности, экономичности, а, следовательно, и повышению скорости передвижения на лыжах [1].

Список использованной литературы

1.       Колмогоров С.В. Энергообеспечение и биомеханика плавания человека в экстремальных условиях спортивной деятельности: Дис. …докт. биол. наук. – Архангельск, 1995. – 435 с.

2.       Уткин В.Л. Энергетическое обеспечение и оптимальные режимы циклической мышечной работы: Автореф. дис. … докт. биол. наук. – М., 1985. – 46 с

Материал написан при поддержке фонда «Молодые ученые Поморья» проект № 03-32 «Закономерности трансформации метаболической энергии лыжников-гонщиков в механическую мощность».