Михаил Рудберг: Одновременный бесшажный ход. Даблполлерам и человекам

Михаил Рудберг: Одновременный бесшажный ход. Даблполлерам и человекам
Интерес европейских ученых к Одновременному Бесшажному Ходу обозначился еще 2005
году, когда ряд австрийских и шведских специалистов Зальцбургского и Стокгольмского
Университетов исследовали действия и движения группы шведских юниоров и сборников в
классических ходах на лыжероллерном стенде при наклоне дорожки в 1 градус.
Из множества угловых характеристик и динамометрических показателей наиболее
наглядной представляется кривая изменения осевых сил воздействующих на палку при
выполнении отталкивания руками в ОБХ. Вмонтированные под ручку тензометрические датчики,
предварительно калибровались стандартными разновесами от 5 до 50 кг. Изменяющееся под
нагрузкой сопротивление постоянному электрическому току фиксировалось с частотой 2000 раз в
секунду.
В диапазоне скоростей от 21 км/ч до 30 км/ч общее время отталкивания руками составило
от 0,34 сек до 0,26 сек, общее время цикла 1.2 - 0,9 сек. Пиковые значения максимальных усилий
от 230 до 270 ньютон достигались через 0,12 - 0,08сек от момента втыкания штырей.
Поначалу кажется, что максимальная осевая сила на каждой палке 250 н фантастически
велика. Однако, в пересчете приложение к двум палкам, означает примерно 50 кг веса, с которым
гонщики давили на опору. Другими словами, хорошенько нависая над стопами, спортсмены элиты
наваливаются на палки примерно двумя третями своего веса.
График изменения осевой силы на каждой палке интересно скомпоновать со взятыми к
примеру кадрами кинограмм П. Нортуга. Такая компиляция позволяет приблизительно оценить
эффективность усилий спортсмена в зависимости от углов наклона палок с точки зрения его
горизонтального продвижения.
Когда гонщик наваливается на палки, усилие отталкивания руками Fпалприкладывается к
ручкам и далее к штырям. Сила реакции опирания на палки передается от кистей к плечевым
суставам. На них же действует и вес гонщика,направленный вертикально вниз. Суммируясь по
величинам и направлениям, эти силы придают лыжнику горизонтальную составляющую
отталкивания палками - силу разгона Pазг, которая передаваясь затем на стопу, обеспечивает
продвижение лыж с гонщиком на них вперед:
Разг = cos a . Fпал
По мере отталкивания и отъезда лыжника от штырей уменьшается угол наклона палок от 85 градусов к горизонту при постановке до 25 градусов в момент отрыва. За все время
отталкивания, доля передачи усилия на палках горизонтальному продвижению увеличивается
в 10 раз.
Однако, и само усилие прикладывается спортсменами неравномерно.
СИ: 1 ньютон равен
силе, сообщающей телу массой 1 кг ускорение 1 м/с² в направлении действия силы
Весь период отталкивания руками можно разделить на три характерных отрезка,
приблизительно равных по времени в 0,1 сек каждый:
1. постановка палок (85*) - навал (70*) - вертикальный упор (55*) -средняя осевая сила на этом
отрезке составляет 200 кгс/сек2:
- гонщик с замаха вонзает штыри, вынося их на 25-35 см от креплений;
- возникшая на палках сила поначалу падает, как следствие её деформации и амортизации удара
постановки согнутыми предплечьями. Спортсмен подъезжает к палкам, пока
отрабатывает провисание корпуса между кистей.
- “быстрые” мышечные волокна развивают максимальное натяжение (время их срабатывания
0,055-0,085 сек). Лыжник подтягивает отставшие при постановке палок стопы.
2. - разгон (47*) - протяжка стоп (40*) - сила отталкивания нарастает, но за счет набирания
гонщиком инерции движения давление на тензодатчики начинает снижаться, хотя в среднем это
те же 200 кгм/сек2 на втором отрезке:
- “медленные” мышечные волокна подключаются к “быстрым” (время срабатывания 0,10,14сек). Лыжники при средних углах наклона палок набирают инерцию, ускоряясь на самом
эффективном отрезке.
3. - толчок (33*) - взлёт (25*) углы наклона палок самые выгодные, но кульминация отталкивания
миновала и сейчас приходится на возросшую скорость, когда толчок выполняется вдогонку.
Деформация датчиков уменьшается, что говорит об снижении сопротивления мышечным усилиям
отталкивания. Средняя осевая сила составляет 80 кгм/сек2.
Имп.Разг.1 = соs 70* (0,34) . 200 кг.м/сек2 . 0,1 сек . 2п = 13,6 кг.м/сек
Имп.Разг.2 = соs 47* (0,68) . 200 кг.м/сек2 . 0,1 сек . 2п = 27,2 кг.м/сек
Имп.Разг.3 = cos 33* (0,84) . 80 кг.м/сек2 . 0,1 сек . 2п = 13,4 кг.м/сек
В правом верхнем углу рисунка представлена таблица приблизительных вычислений
величин изменения скорости гонщика в результате отталкивания руками. Исходя из
суммарного импульса силы разгона лыжника (Разг) по всем трем отрезкам отталкивания 50-60
кгм/с, увеличение скорости гонщика ( изменениеимпульса тела) исчисляется как:
V1-V2 = Имп.Разг / Вес = 50-60 кгм/сек / 70-80 кг = 0,6 - 0,9 м/сек
Достигнутое за 0,3 сек такое изменение скорости соответствует ускорению в 2 - 3
м/сек2. Соответственно, торможение за время свободного скольжения при выпрямлении и
замахе за 0,7 сек составит 0,9 - 1,2 м/сек2.
Какие практические выводы можно сделать из приведенного исследования?
1. В классическом Одновременном Бесшажном Ходе окончание отталкивания палками не несет
в себе существенного вклада в увеличение горизонтального продвижения гонщиков - показания
тензодатчиков фиксируют здесь нисходящие значения усилий в последней трети отталкивания
руками.
2. Самой “полезной” частью отталкивания с точки зрения эффективности приложения
мышечных усилий является отрезок между углами наклона палок от 60градусов до 35. До
этого палки слишком вертикальны и большая часть усилий спортсменов расходуется на создание
упора в протяжке стоп вперед. После того на растущей скорости гонщики не успевают
полноценно приложиться к ускользающей опоре.
3. Поэтому, при повышении частоты отталкиваний в ОБХ, как и в КООХ вместо доталкивания
привычным полным распрямлением рук - спортсмены “ставят точку” кистями у бедер и уводят их
вперед на подготовку к следующему отталкиванию.
На скоростях 7-8 м/сек доработка полным выпрямлением помогла бы гонщикам удлинить
отталкивание руками еще на 25-30 см, что при длине шага около 6 метров дало бы прибавку в
лишний шаг на примерно на каждые 20 шагов.
Однако дополнительный ход кистей и задержка выпрямления туловища потребует и лишнего
времени. Гонщик на скорости 7-8 м/сек, проносится 30 см за 0,04 сек. Чтобы снова вернуть руки в
то же положение “кисти у бедер” потребуется примерно столько же времени, т.е. всего “назадвперед” = 0,07-0,08 сек. Поскольку спортсмен не сможет раньше начать следующий шаг, на
десяти шагах доталкивание отнимет у него время целого шага. Таким образом, при ОБХ выигрыш
одного шага на каждых 20-ти составляет на одном километре :
1000м / 120м(20шаг) . 6 м(1шаг) = 50 м
5.
РАЗЛОЖЕНИЕ СИЛ ПРИ ОТТАЛКИВАНИИ РУКАМИ
Изучая эволюцию коньковых ходов необходимо отметить, чтодистанционный шаг КООХ является производным от основного шага КОДХ с отталкиванием палками. Однако, спортсмены,
автоматически переносящие в одношажный ход навыки двухшажного, сталкиваются в этом с
определенными трудностями.
Дело в том, что участившаяся в два раза работа рук и туловищапредъявляет к действиям в
КООХ уже несколько иные требования.
1.
УКОРОЧЕННОЕ ОТТАЛКИВАНИЕ
На рис.22. схематически изображена кривая изменения вертикальных усилий на каждой
палке, в сочетании с приблизительными расчетами величин горизонтальных продвигающих
усилий, при отталкивании палками в ОБХ.
рис.22 График примерных величин усилий на палках при отталкивании руками в классическом
одновременном одношажном ходе (ОБХ).
Схожая работа рук позволяет предположить ту же тенденцию и в КООХ: жертвуя
доталкиванием руками назад, гонщики немного теряют в приращении скорости.
Еще один плюс такой техники - динамика выноса рук и распрямления туловища сразу
вслед за укороченным отталкиванием совпадает в эти моменты с вектором силы реакции на
финальное отталкивание ногой. Все три импульса в этой фазе посылают лыжника на
взлёт вперед-вверх-вбок.
2.
ДЕЙСТВИЕ СИЛ В БОКОВОЙ ПРОЕКЦИИ
в)
б)
а)
рис.23 Зависимость силы горизонтального продвижения гонщика в зависимости от угла
наклона палок в боковой проекции: а) при постановке палок под углом 85* Разг =
0,09 Fпал, б) по окончании смещенного подседания при 45* Разг = 0,7 Fпал, в) при положении
палок под углом 25* перед отрывом от снега Разг = 0,9 Fпал. Тонкой красной линией показаны
пути передачи усилий от кистей к опорной стопе (а)
На рис.23 показаны характерные моменты передачи усилий отталкивания руками на
опорную стопу в боковой проекции. Если взять за основу аналогичные действия в ОБХ, то на
каждой из палок оно может достичь максимума в 230-250 кг во время навала при ускорении, в
первой трети отталкивания.
В среднем 200 кг на каждой палке на протяжении первой трети в 0,1с придают
гонщику импульс силы горизонтального продвижения Разг = cos70* . 200кг . 0,1c . 2 = 12-15 кгс.
Затем0,1 сек, Разг = cos47* . 200кг . 0,1с . 2 = 25-30 кгс. За это время спортсмены набирают
инерцию ускорения, и уже не успевают полноценно прикладываться руками к ускользающей
опоре. Средние величины 80 кг за последние 0,1 сек придают Разг = cos33* . 80кг . 0,1с . 2 = 12-15
кгс.
Основываясь на таких расчетах, можно полагать, что с момента постановки палок на снег
гонщики последовательно развивают на них сначала в большей степени вертикальный
упор фаза II (рис. 22,а), а затем, по мере отъезда от штырей, в фазе III выполняют горизонтальное
продвижение (рис.22,б,в). Общее время отталкивания руками лежит в пределах от 0,25 сек
в скоростном вариантедо 0,35 сек в дистанционном, а его длина в среднем составляет от 1,8м
при дистанционном и до 2,20м при скоростном вариантах.