BIOMECHANIKA RUCHÓW BALISTYCZNYCH

BIOMECHANIKA RUCHÓW BALISTYCZNYCH Jan Gajewski Akademia Trenerska 2010 1

RUCHY BALISTYCZNE szybkie ruchy sterowane ante factum według wyuczonego stereotypu ruchowego. Zaliczamy do nich rzuty, skoki, kopnięcia, ciosy itp. (Lindsted i wsp. 2002) Akademia Trenerska 2010 2

ZAMACH gwałtownie wyhamowany ruch skierowany przeciwnie do zamierzonego ruchu balistycznego. (Walshe i wsp. 1998, Takarada i wsp. 1997) Akademia Trenerska 2010 3

WARUNKI PRACY MIĘŚNI Warunki, w których przyczepy pracujących mięśni zbliżają się do siebie nazywane są warunkami koncentrycznymi. Warunki, w których, mimo rozwijania przez mięśnie sił, ich przyczepy oddalają się od siebie pod wpływem działania sił zewnętrznych określane są jako ekscentryczne. Akademia Trenerska 2010 4

EFEKTY WYKONANIA ZAMACHU przedłużenie czasu rozwijania siły (charakterystyka czasowa siły mięśniowej) (Gordon i wsp. 2000, Bojsen-Moller i wsp. 2005, Mallisoux i wsp. 2005), zmiana kąta, pod jakim ustawione są wypustki miozynowe (Ettema i wsp. 1990, Gordon i wsp. 2000), wykorzystanie energii sprężystej zgromadzonej w mięśniach i ścięgnach (Takarada i wsp. 1997, Komi 2000), wykorzystanie dodatkowego pobudzenia (odruch na rozciąganie) (Walshe i wsp. 1998, Rossignol i wsp. 2005). Akademia Trenerska 2010 5

REAKCJA MIĘŚNIA NA MAKSYMALNE POBUDZENIE Narastanie siły od zera do wartości maksymalnej odbywa się czasie, którego wartość zależy od: składu włókien mięśniowych (Thorstensson i wsp. 1976), temperatury mięśnia (Strojnik i Komi 1998), stopnia zmęczenia (Enoka 1996, Komi 2000). Akademia Trenerska 2010 6

CZAS ROZWIJANIA SIŁY Podczas wykonywania zamachu mięśnie zostają włączone już podczas ekscentrycznej fazy ruchu (hamowania). Siła mięśni napędzających właściwy ruch balistyczny w momencie rozpoczęcia fazy koncentrycznej jest już rozwinięta do wartości maksymalnej. Akademia Trenerska 2010 7

NARASTANIE SIŁY W MIĘŚNIU F/Fmax [-] 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 tg = F' max 0 0,5 1 1,5 t 0,5 t[s] Akademia Trenerska 2010 8

KĄTY DZIAŁANIA SIŁY W WYPUSTKACH MIOZYNOWYCH Zjawisko zmiany kątów działania siły wykorzystywane jest w ruchach balistycznych oraz podczas ćwiczeń określanych jako stretching. Rozciągnięcie pobudzonych mięśni wzmaga rozwijaną przez nie siłę. Akademia Trenerska 2010 9

ZALEŻNOŚĆ SIŁY OD PRĘDKOŚCI SKRACANIA MIĘŚNIA Korzystając z pierwszej zasady termodynamiki, Hill na drodze teoretycznej sformułował i potwierdził doświadczalnie następujące równanie: (F+a)(v+b)=const. Gdzie F - siła rozwijana przez mięsień, v - prędkość skracania mięśnia, a,b - stałe. Akademia Trenerska 2010 10

1,5 M/M max P/P max 0,5-0,5 0 0,5 1-0,5 Prędkość kątowa [rad/s] CHARAKTERYSTYKA PRĘDKOŚCIOWA -1,5-2,5 Moment siły Moc MOMENTU I MOCY DLA GRUPY MIĘŚNIOWEJ -3,5-4,5 Akademia Trenerska 2010 11

MOC ROZWIJANA PRZEZ GRUPY MIĘŚNIOWE W WARUNKACH EKSCENTRYCZNYCH bezwzględna wartość mocy rośnie gwałtownie wraz ze wzrostem bezwzględnej wartości prędkości kątowej ruchu. Akademia Trenerska 2010 12

ODZYSKIWANIE ENERGII SPRĘŻYSTEJ Akademia Trenerska 2010 13

ENERGIA SPRĘŻYSTA MIĘŚNI I ŚCIĘGIEN Mięśnie rozciągnięte przez siły zewnętrzne gromadzą energię sprężystą. W przypadku zamachu, siłami zewnętrznymi są siły bezwładności występujące podczas gwałtownego hamowania. Zgromadzona energia zostaje uwolniona w koncentrycznej fazie ruchu wspomagając aktywne działanie mięśni. Akademia Trenerska 2010 14

F/Fmax [-] CHARAKTERYSTYKA DŁUGOŚCIOWA MIĘŚNIA 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 Składowa czynna Składowa bierna Maksymalna siła całkowita 0,00 0 0,5 1 1,5 2 L/L 0 [-] Akademia Trenerska 2010 15

AKUMULACJA ENERGII SPRĘŻYSTEJ W ŚCIĘGNACH I MIĘŚNIACH ŚCIĘGNA WŁÓKNA MIĘŚNIOWE Akademia Trenerska 2010 16

ODRUCH NA ROZCIĄGANIE Rozciągnięte wrzeciona mięśniowe generują impulsy nerwowe, które, jako informacja zwrotna, trafiają do motoneuronów jako dodatkowe pobudzenie. Akademia Trenerska 2010 20

ODRUCH NA ROZCIĄGANIE Rozciągnięte wrzeciona mięśniowe generują impulsy proporcjonalne do wydłużenia mięśnia, prędkości wydłużania i przyspieszenia wydłużania (Miao i Sakamoto 1995). y k (t) A x x(t k ) A v dx(t dt k ) A a d 2 x(t dt 2 k ) A x : A v : A a mają się, jak 1: 0,015: 0,0001 (Takanokura i Sakamoto 2001) Akademia Trenerska 2010 21

SYNERGIA ZJAWISK Tylko jednoczesne działanie przedłużenia czasu skurczu, zmiany kątów działania siły w wypustkach miozynowych, odruchu na rozciąganie pozwala na zakumulowanie energii sprężystej w ścięgnach i wykorzystanie podczas ruchu. Akademia Trenerska 2010 22

POAKTYWACYJNE WZMOCNIENIE SIŁY SKURCZU POST-ACTIVATION POTENTIATION (PAP) Zjawisko polega na zwiększeniu zarówno siły, jak i szybkości jej narastania podczas ruchów balistycznych wykonywanych po ciężkim treningu siłowym (oporowym) (Robbins, 2005). PAP może zostać wykorzystane do maksymalizowania wyników w podnoszeniu ciężarów, sprintach, skokach i rzutach (French, Kraemer, Cooke, 2003; Hilfiker, Hubner, Lorenz & Marti, 2007). Akademia Trenerska 2010 23

POAKTYWACYJNE WZMOCNIENIE SIŁY SKURCZU (Pilaczyńska-Szczęśniak i Celichowski 2001) Akademia Trenerska 2010 24

ZAOBSERWOWANE PRAWIDŁOWOŚCI Zjawisko jest silniejsze u osób o przewadze włókien szybko kurczących się (typ IIA i IIX). Efekt PAP jest wyraźniejszy u osób wytrenowanych (zmęczenie). Wzmocnienie może trwać od dwóch do trzydziestu minut po wysiłku. Akademia Trenerska 2010 25

HIPOTEZY DOTYCZĄCE ZJAWISKA Zwiększona fosforylacja lekkich łańcuchów miozyny podczas maksymalnych skurczów dowolnych powoduje zwiększoną wrażliwość połączeń aktyny i miozyny na oddziaływanie jonów wapnia Ca ++ (Rixon i wsp. 2007, Chiu, i wsp. 2003). Zwiększona czułość odruchu na rozciąganie (mierzona przez odruch T-Hoffmanna) zwiększa impulsację nerwową. (Hodgson i wsp. 2005) Zmiany drżenia po wysiłku mogą być związane z przebiegiem mechanizmów warunkujących PAP. Akademia Trenerska 2010 26

SUPERKOMPENSACJA Wit A. Zagadnienia regulacji w procesie rozwoju siły mięśniowej na przykładzie zawodników uprawiających podnoszenie ciężarów. Rozprawa habilitacyjna. Warszawa 1981 Wit A., Jusiak R. Wit B., Zieliński J. Wpływ ilości wykonywanej pracy i wielkości rozwijanej mocy przez mięsień na poziom fosfokreatyny i siłę mięśnia w fazie superkompensacji. Phys Educ Sport 1977; 21(4):29-35 Akademia Trenerska 2010 27

PODSUMOWANIE Zwiększenie siły skurczu podczas ruchów balistycznych jest złożonym zjawiskiem zależnym od mechanizmów nerwowych, biochemicznych i efektów mechanicznych. Na przebieg ruchu balistycznego ma wpływ zarówno bliższa, jak i dalsza historia pobudzeń mięśni zaangażowanych w ruch. Akademia Trenerska 2010 28

Dziękuję za uwagę Akademia Trenerska 2010 29