Попов В.П., канд. пед. наук, доцент, (Белорусский Государственный Университет Физической Культуры);
Зайцев И.Ф. (Белорусский национальный технический университет)
Аннотация
Авторы рассмотрели двигательные качества как различные стороны моторики и считают необходимым ввести в систему понятий теории спорта понятие «мощность» как физическое качество. Измерение мощности позволит более точно оценить скоростно-силовые способности и повысит качество управления подготовкой спортсмена.
Abstract
Authors have observed movement abilities as different forms of body motility and consider it necessary to add the concept of «power» (as a physical quality) to the general system of sport concepts. Power measurement will allow to estimate strength-speed abilities more precisely as well as it will allow to improve the management of the athlete’s preparation.
Введение
Подготовка спортсмена в любом виде спорта имеет достаточно сложную структуру, где базовым компонентом является физическая подготовка в которой одно из основных значений имеет сила. Поскольку выполнение любого упражнения представляет собой работу по преодолению собственного веса или противодействие внешнему сопротивлению, то это явление описывается известной формулой A=FS, где S понимается как путь приложения силы (F). Вместе с тем, во многих видах спорта результат зависит не только от силы, но и от скорости ее проявления. Эта способность измеряется показателем мощности W= FV. В Международной системе (СИ) единицей мощности является Ватт (Вт), который равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за 1 секунду или, когда груз массой 100г поднимают на высоту 1м за 1 секунду. Но вначале единица измерения мощности была другой. В конце 18 века шотландский изобретатель и предприниматель Джеймс Уайт, создавший паровую машину, искал способ объяснить владельцам лондонских пивоварен преимущество его паровых машин над лошадьми, которые использовались для измельчения сусла. С этой целью он ввел в качестве измерителя мощности одну лошадиную силу. Благодаря такой единице он Джеймс Уайт не только продал свои паровые двигатели, но и ввел единицу измерения, которая используется до сих пор. Правда и здесь не все просто. «Живые двигатели» кратковременно могут повышать свою мощность в несколько раз. Лошадь, обладает мощностью в ½ л.с , но может доводить свою мощность при беге и прыжках до десятикратной и более величины. Делая прыжок на высоту в 1м, лошадь весом 500кг развивает мощность равную 5 000 Вт или 6,8 л.с.
Рассматривая эту характеристику применительно к спорту, нельзя не отметить, что мощность является одной из важнейших энергетических характеристик двигательной способности человека. Мощность, проявляемая организмом человека, имеет значительный диапазон значений от уровня мощности сердца порядка 2 ватт до нескольких киловатт, проявляемых в упражнениях взрывного характера. Считается, что в среднем мощность человека при спокойной ходьбе равна приблизительно 0,1 л.с. т.е. 70 – 90 Вт.
При беге и прыжках человек может развивать мощность во много раз большую до 3.3 кВт [1].
Мощность человека с массой 70 кг при различных видах деятельности [16] представлена в табл. 1 .
Табл.1 Мощность, проявляемая при различных видах деятельности
| Вид деятельности (работы) | Мощность (Вт) |
| Обычная ходьба, слабый ветер | 60-65 |
| Быстрая ходьба, 7 км/час | 200 |
| Неспешная езда на велосипеде без ветра (10 км/час) | 40 |
| Езда на велосипеде со скоростью 20 км/час
в безветренную погоду |
320 |
| Бег, 9 км/ч | 750 |
| Езда на велосипеде 8,5 км/ч | 345 |
| Езда на велосипеде, 15 км/ч | 490 |
| Езда на велосипеде, 20 км/ч | 690 |
| Плавание, 10 м/мин | 250 |
| Плавание, 20 м/мин | 355 |
| Плавание, 50 м/мин | 850 |
| Гребля 50 м/мин | 215 |
| Гребля 80 м/мин. | 440 |
| Волейбол | 265 |
| Футбол | 930 |
| Баскетбол | 780 |
Таблица 1, иллюстрирует четкую закономерность, чем выше скорость выполнения работы, тем больше вырабатываемая человеком мощность. При одинаковой скорости движения мощность больше когда больше сила против которой совершается работа (например, собственный вес) и наоборот. Данный факт имеет решающее значение при оценке скоростных и силовых возможностей спортсмена в процессе физической подготовки и состязаний. В таких видах спорта, как спринтерский бег, прыжки, метания организм спортсмена должен обладать способностью развивать значительную мощность, хотя бы на короткий промежуток времени.
Однако нельзя думать, что просто увеличив мышечную силу или скоростные параметры движения, мы получим существенный прирост мощности. Закон Хилла[2], описывающий зависимость между силой и скоростью сокращения мышцы, позволил в последующих исследованиях на материале спорта установить, что максимальная мощность реализуется не в случае максимального проявления силы и скорости, что как оказывается невозможно, а при определенном их соотношении. Уже здесь появляется понимание, что скорость выполнения работы (это отражается в результате соревновательной деятельности) определяется показателем развиваемой мощности, а сила и скоростные показатели являются лишь компонентами мощности.
Теперь очень важный вопрос! Как соотносятся между собой классическое представление о физических способностях человека с показателями его механической мощности, реализуемой при выполнении физической работы? Для этого совершим краткий экскурс в историю вопроса. Как и с какой целью возникло понятие физические качества человека?
Двигательные качества как различные стороны моторики
В любом человеке заложены некоторые двигательные возможности, которые не могут проявиться иначе как в двигательной деятельности. Двигательные действия человека, особенно в спорте очень разнообразны. Но, как сопоставить возможности одного человека, проявляемые в разных ситуациях, или возможности разных людей, но проявляемые в одинаковых условиях? Очевидно требовалась некоторая качественная мера и количественные критерии для сравнения и оценке. Из этих потребностей и возникла классификация физических возможностей человека т.е. двигательные (физические) качества.
Многочисленные определения этого понятия и сейчас грешат легкостью и незавершенной формулировкой. Так В.М.Зациорский[3], заметил «правильно говорить о физических качествах как о «некоторой характеристике человека, а не движения». Л.П.Матвеев определил физическое качество «как конкретный вид способностей»[4], В.Н.Платонов «как комплекс функциональных свойств»[5]. Мнение, высказанное проф. Кряжем В.Н.[6], о сущности и природе понятия «физическое качество» достаточно точно и понятно проясняет ситуацию: «Каждый человек одарен от природы различными способностями — природными дарованиями, качествами, свойствами, дающими возможность производить те или иные действия, исполнять ту или иную работу. Одной из способностей является многогранная психофизическая двигательная способность человека, позволяющая ему активно воздействовать на окружающую среду и на самого себя посредством двигательной деятельности. В зависимости от вида, направленности и условий выполнения двигательной деятельности проявляются различные грани двигательной способности. Каждая грань отличается от других качественными характеристиками. Эти грани принято называть «двигательные» или «физические» качества.» В научно-методической литературе чаще всего выделяют силовые качества, быстроту, выносливость, гибкость, ловкость. В совокупности они достаточно полно, для практических целей, характеризуют двигательную способность учащихся. Так, например, при поднимании околопредельного отягощения проявляется физическое качество сила. При поднимании «до отказа» отягощения, составляющего 40%-50% от лучшего результата в данном силовом упражнении — силовая выносливость. При беге на 20 метров с хода с максимально доступной скоростью — быстрота, а при беге на 3 километра — выносливость. Когда выполняется физическое упражнение, требующее высокой подвижности в суставах, проявляется такое качество как гибкость. При освоении новых физических упражнений и способов деятельности и успешном решении неожиданно возникающих двигательных задач, требующих двигательной находчивости, проявляется умение управлять различными проявлениями двигательный способности».
Таким образом, всю многосторонность двигательных возможностей человека можно охарактеризовать через достаточно ограниченное число двигательных качеств. В действительности же эти качества проявляются не в «чистом» виде, а комплексно, так как они в большой степени взаимозависимы, как и мощность с силой и скоростью.
Говоря о физических качествах нельзя не заметить, что максимальная сила проявляется в условиях изометрического сокращения мышц, когда скорость мышечного сокращения практически отсутствует. Быстрота или скоростные показатели мышечного сокращения достигают максимума при минимальном внешнем сопротивлении, теоретически нулевом (рис 1,2).
Рисунок1. — Сила, проявляемая мышцей, уменьшается с увеличением скорости сокращения. Мощность достигает максимальных величин на некоторой средней скорости[7,8].
Далее, с началом движения и мышечного сокращения проявляются скоростно-силовые способности в широком диапазоне, что размывает конкретику проделанной работы, поскольку сила и скорость в разных сочетаниях создают разнообразный спектр проявляемой мощности. Мощность в свою очередь является интегральным показателем сочетания силы и скорости в каждом конкретном варианте. В соответствие с этим, проявление скоростно-силовых качеств удобно рассматривать через развиваемую в процессе движения механическую мощность: N = F·V, где F – сила, развиваемая мышцей, а V – скорость сокращения мышцы. Они проявляются в двигательных действиях, в которых наряду со значительной силой мышц требуется и быстрота движений (например, отталкивание в прыжках в длину и в высоту, финальное усилие при метании спортивных снарядов, (рис2).
Рис 2— Cоотношение мощности, силовых и скоростных параметров движения [8]
Много десятилетий мы применяли классическую классификацию физических качеств, она была удобной, но сегодня уже не очень эффективной. Не поэтому ли время от времени физиологи, тренеры и научные работники в разных странах и видах спорта вольно или невольно используют термин «мощность». Основоположник спортивной физиологии В.С. Фарфель полвека назад писал «Под скоростно-силовыми качествами понимается способность человека к развитию максимальной мощности усилий в кратчайший промежуток времени»[9]. Уже тогда авторитетный физиолог предположил, что именно мощность является интегральным показателем скорости выполнения работы, что к сожалению тогда не заметили теоретики.
Понятие мощность уже давно присутствует в отечественной и зарубежной спортивной и научной литературе без серьезной попытки рассмотреть его возможное значение для развития теории и практики спорта. Так, американские ученые, работающие с хоккеистами НХЛ аргументировано утверждают, что «для многих быстро изменяющихся спортивных состязаний, включая хоккей, мощность, а не сила и скорость являются самым важным элементом»[8]. Известный авторитет, основатель международной системы силового катания на коньках, Лора Стэм(США), декларирует, что «весь хоккей – это мощность. Многие «накачанные» игроки выглядят сильными, а катаются слабо»[10]. Очевидно, что
сила, как таковая, без учета мощности не имеет особой ценности в спорте. Способность проявлять значительную мощность в спорте зачастую зависит от того, как быстро атлет может развить максимальное усилие с помощью нейромышечной системы. Очевидно мощность, как способность, является результатом развития целой цепи других качеств[11].
Следует отметить, что человек ограничен в величине производимой им работы не только количеством требуемой для этого энергией, но и скоростью ее использования т. е. мощностью[1]. Если при прыжке в высоту или при подьеме штанги мгновенная мощность превышает 3 квт, то по различным данным средняя предельная мощность человека, которую он способен выработать за первые 10 секунд, равна 1,85 л. с., а при дальнейшей работе в течение 1—2 минут мощность падает до 0,5 л. с.[12]. Здесь скрывается еще один огромный пласт проблем, связанных с энергетическим обеспечением двигательной деятельности с различной мощностью и продолжительностью. Когда анализируют систему энергообеспечения, то здесь также используют терминологию -«мощность» и «емкость» систем энергообеспечения. Это позволяет нам по аналогии классифицировать мощность, проявляемую человеком в бесконечно малый отрезок времени и называть ее мгновенной, а время удержания ее — емкостью мощности. Здесь вероятно применим и вариант использования показателя «градиент снижения мощности» в заданном отрезке выполнения работы, что является самостоятельной темой теоретического исследования.
Заключение
Какова возможная значимость ввода понятия «мощность» в понятийный аппарат теории и практику спорта? С этой позиции очень легко иллюстрировать проблемность отсутствия понятия «мощность» в спортивной педагогике. Прежде всего это приводит к ошибочному трактованию результатов тестов скоростно-силовой подготовленности. Так, для определения уровня развития скоростно-силовых способностей используются такие популярные упражнения как прыжок в длину с места, тройной прыжок с ноги на ногу, прыжок вверх со взмахом и без взмаха рук (определяется высота выпрыгивания), метаний и т.д. Критериями оценки скоростно-силовых способностей служат дальность метаний (бросков), прыжков. По большинству из этих контрольных испытаний проведены исследования, составлены нормативы и разработаны шкалы[13]. В прыжковых тестах обычно анализировали результат в сантиметрах или дюймах. Почему то не заметили, что это недостаточно для оценки межиндивидуальных скоростно-силовых способностей. Очевидно, что более «тяжелый» человек, прыгающий на ту же самую высоту или длину в сравнении с более легким, должен выполнить значительно большую работу, чтобы переместить большую массу. Следовательно, он проявит и большую мощность. Поэтому необходимо преобразовать эту оценку в единицы мощности, что уже наши ученые(14 )и зарубежные коллеги(15 ) реализовали в тесте «вертикальный прыжок».
Вы когда-нибудь задумывались над тем, какой мощностью обладает ваше тело? Конечно, в тренажерном зале большая часть людей тренируется с целью обретения подтянутой фигуры, некоторые стремятся нарастить мышечную массу, а кто-то работает над повышением силовых показателей. А кто же работает над увеличением мощности? Можно сказать, что никто или одновременно все! Практически везде. Например, в беге побеждает тот спортсмен, который обладает и большей силой мышц и скоростью, которую он способен развивать, то есть мощностью своего тела. Аналогично можно сказать и про тяжелую атлетику: тот, кто может как можно быстрее поднять снаряд тот и обладает итоговой большей мощностью. Именно поэтому есть основания выйти за рамки общих представлений. Если мы хотим быть более успешными, то на тренировке не только можно, но и нужно работать в направлении развития мощности. Для этого необходимо продолжать развивать теорию мощности, совершенствовать средства и методы ее оценки, а также методику совершенствования.
Важная информация для образованных и думающих коллег. В настоящее время возможно приобрести программу расчета мощности человека, написанную для мобильного телефона и планшета. Программа устанавливается нашими разработчиками дистанционно и всегда будет с Вами. Контакт по тел.+375 29 6197491.
ЛИТЕРАТУРА
- Дубровский, В.И., Федорова В.Н. Биомеханика. /Учебник для Вузов/ М.: Владос, 2003. -С.91-95
- Хилл, А. Механика мышечного сокращения: старые и новые опыты пер. с англ. /А.Хилл. — М.: Мир, 1972. – С.183
- Зациорский В.М. Физические качества спортсмена / В.М. Зациорский. – М: ФиС, 1970. – С. 159
- Матвеев, Л.П. Теория и методика физического воспитания /Л.П.Матвеев- Т.1,М: ФиС,1976.-С.-303
- Платонов, В.Н. Ос новы спортивной тренировки./В.Н.Платонов.- М: ФиС, 1976. — С.280
- Кряж, В.Н. Воспитание физических качеств в детском и юношеском возрасте /В.Н. Кряж// Физическая культура и здоровье учащихся. В 3 ч. Ч.1. Основы знаний: пособие для учителей физической культуры/ М.Е. Кобринский [и др.]: под общ. ред. М.Е. Кобринского А.Г. Фурманова. — Минск: МЕТ, 2011. – С. 97-111.
- Hache, A. The physics of hockey / A. Hache. — Baltimore and London: The John Hopkins University Press, 1970. — 184 p.
- Dan Garner The Role of Power in Hockey Performance/ http://www.hockeytraining.com/author/dan/ June 11, 2015
- ФарфельВ.С. [Электронный ресурс] Режим доступа: \http://knowledge.allbest.ru/sport/3c0b65635a3bd68a5d53a88421216d26_0.html – Дата доступа: 10.03.2016
- Stamm, L. Power Skating / L. Stamm. — 4th ed. — Human Kinetics, 2010. — 269 p.
- Houdjik, J. Push-Off Mechanics in Speed Skating with Conventional Skates and Klapskates/ G.Koning, J.Groot, M. Bobbert, G. J. van Ingen// Medicine and Science in Sports and Exercise 32 (2000) -P. 635.
12.Тихонравов, М.К. Полет птиц и машины с машущими крыльями /М.К.Тихонравов// Киев: Типография Государственного научно-технического издания, 1937. -128 с.
- Холодов, Ж.К. Теория и методика физического воспитания и спорта: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений.//Ж.К. Холодов, В.С.Кузнецов. — М.: Издательский центр «Академия», 2000. — 480 с.
14.Popov V. Metod of determining human power /Methodological the scientific aspects of sports training./V.Popov-Sports Authority of India, Netaji Subhas Southern Centre, Bangalore,1990.-P.15-17.
15.Bosko, C. A simple method for measurement of mechanical power in jumping /P. Luhtanen, P.V. Komi// Eur.Physiol.- 1983,Vol.50- P. 282.
- Енохович, А.С. Справочник по физике,- М.: «Просвещение»,1978.
МЕТРОЛОГИЯ МОЩНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Попов В.П., канд. пед. наук, доцент, (Белорусский Государственный Университет Физической Культуры);
Зайцев И.Ф. (Белорусский национальный технический университет)
В статье дается анализ понятия «мощность» как параметру, характеризующему двигательные способности человека. Рассматриваются теоретические и экспериментальные методы измерения мощности в спорте.
The article analyses ‘power’ as a unit, measuring a person’s movement abilities through both experimental and theoretical methods of power measurement in sports.
Подготовка спортсмена в любом виде спорта имеет достаточно сложную структуру. Одним из базовых ее компонентов является физическая подготовка, в которой в свою очередь ведущее значение имеет сила. Выполнение любого упражнения представляет собой работу по преодолению собственного веса или противодействие внешнему сопротивлению, как путь приложения силы (А=FS). Вместе с тем, во многих видах спорта результат зависит не только от силы, но и от скорости ее проявления или от скорости выполнения работы. Эта способность описывается известной формулой — показателем мощности W= FV. В Международной системе (СИ) единицей мощности является Ватт (Вт), который равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за 1 секунду или, когда груз массой 100г поднимают на высоту 1м за 1 секунду.
Принимая во внимание, что в большинстве видов спорта спортсмены соревнуются в скорости выполнения работы, то мощность как энергетическая характеристика организма или даже как физическое качество человека представляет значительный интерес.
Говоря о физических качествах нельзя не заметить, что максимальная сила проявляется в условиях изометрического сокращения мышц, когда скорость мышечного сокращения практически отсутствует. Быстрота или скоростные показатели мышечного сокращения достигают максимума при минимальном внешнем сопротивлении, теоретически нулевом (рис 1,2).
Рисунок1. — Сила, проявляемая мышцей, уменьшается с увеличением скорости сокращения. Мощность достигает максимальных величин на некоторой средней скорости[1,2].
Далее, с началом движения и мышечного сокращения проявляются скоростно-силовые способности в широком диапазоне, что размывает конкретику проделанной работы, поскольку сила и скорость в разных сочетаниях создают разнообразный спектр проявляемой мощности. Мощность в свою очередь является интегральным показателем сочетания силы и скорости в каждом конкретном варианте. В соответствие с этим, проявление скоростно-силовых качеств удобно рассматривать через развиваемую в процессе движения механическую мощность: W = F·V, где F – сила, развиваемая мышцей, а V – скорость сокращения мышцы. Они проявляются в двигательных действиях, в которых наряду со значительной силой мышц требуется и быстрота движений (например, отталкивание в прыжках в длину и в высоту, финальное усилие при метании спортивных снарядов (рис 2).
Рис 2. — Cоотношение мощности, силовых и скоростных параметров движения [2]
Много десятилетий мы применяли классическую классификацию физических качеств, она была удобной, но сегодня уже не очень эффективной. Не поэтому ли время от времени физиологи, тренеры и научные работники в разных странах и видах спорта вольно или невольно используют термин «мощность». Так, основоположник спортивной физиологии В.С. Фарфель полвека назад писал «Под скоростно-силовыми качествами понимается способность человека к развитию максимальной мощности усилий в кратчайший промежуток времени»[3]. Уже тогда авторитетный физиолог предположил, что именно мощность является интегральным показателем скорости выполнения работы, что к сожалению тогда не заметили теоретики.
Понятие мощность уже давно присутствует в отечественной и зарубежной спортивной и научной литературе без серьезной попытки рассмотреть его возможное значение для развития теории и практики спорта. Представление о механической мощности в спорте имеет длинную историю и сегодня понятие «мощность спортсмена» еще далеко от реального применения в теории и практике спорта.
Кратко проследим путь теории и практики спорта к измерению мощности спортсмена. Все началось с древнего понятия сила, затем появились быстрая, взрывная сила и др. Возникла потребность в их измерении, что привело к зарождению метрологии физических способностей человека. Так уже в 1921 году в Бостонском университете американский физиолог D. Sargent предложил для оценки физической подготовленности спортсмена использовать прыжок вверх[4]. Однако в Европе считают, что советский специалист Абалаков был первым, кто в 1938 применил вертикальный прыжок для измерения взрывной силы спортсмена. В мировой литературе этот метод называют Пояс Абалакова или Устройство Абалакова (Abalakov Jump) для прямого измерения перемещения центра тяжести спортсмена в процессе прыжка. В мировой практике метод Абалакова применяется до настоящего времени в различных вариациях[5]. Следует заметить, что показатель высоты прыжка весьма косвенно отражает скоростно – силовые возможности в сравнении спортсменов, имеющих различную массу тела. Очевидно, что подьем на высоту 50см тела массой 100 кг потребует значительно большей работы от организма в сравнении со спортсменом с массой тела 50 кг. Вне всяких сомнений их силовые и скоростные характеристики движения будут значительно отличаться, что делает эти тесты крайне не информативными, а в ряде случаев ошибочными.
Рис.-3 Наиболее популярные методы измерения высоты прыжка
Интерес представляет шкала оценки (Табл. -1) для взрослых спортсменов, рассчитанная американскими специалистами [6].
Табл. — 1 Оценка результата вертикального прыжка в см для мужчин и женщин
| Оценка | Мужчины | Женщины |
| Отлично | > 70 | > 60 |
| Очень хорошо | 61-70 | 51-60 |
| Выше среднего | 51-60 | 41-50 |
| Средний уровень | 41-50 | 31-40 |
| Ниже среднего | 31-40 | 21-30 |
| Плохо | 21-30 | 11-20 |
| Очень плохо | < 21 | < 11 |
В дальнейшем идея Абалакова была развита талантливым итальянским физиологом Carnelo Bosco (1982,1983). Вероятно он был первым кто предложил конвертировать показатель высоты прыжка (косвенно отражающий скоростно-силовые возможности) до уровня регистрации мощности спортсмена. Им были предложены 7 вариантов оценки мощности, а также формула расчета соотношения медленных и быстрых мышечных волокон. Эти работы известны в спортивном мире как Bosco Jump Test Protocol [7].
В последствии теория механической мощности в спорте развивалась благодаря усилиям физиологов. Появились различные варианты оценки, проявляемой спортсменом мощности, формулы: Levis, Harman, Jonsson, Bahamond [8,9]. Метод расчета пика мощности (Sayers Equation) стал популярен в профессиональном хоккее NHL[10]. Формулы расчета мощности и методика тестирования самых различных вариантов вертикального прыжка изложены в источнике [11].
Однако, следует заметить, что физиология спорта уже несколько десятилетий оперирует понятием мощность, а практика спорта и теория спортивной тренировки как бы не замечают этот чрезвычайно важный и интегральный показатель двигательного потенциала человека.
ПРЫЖОК В ДЛИНУ С МЕСТА
Несмотря на элементарный вычислительный аппарат, процедура расчета мощности на основе вертикального прыжка до сих пор не получила широкого применения в практике и теории тренировки. Возможно причиной являются сложности с приобретением контактных платформ и матов, а также электронных устройств для измерения высоты и времени прыжка. В связи с этим, наше внимание привлекло естественное упражнение, в чем то родственное вертикальному прыжку, имеющего древнюю историю. Речь идет о прыжке в длину с места, являвшимся олимпийской дисциплиной с 1900 по 1930гг.
Самым известным чемпионом в этом упражнении был американский атлет Рей Эри (Ewry Ray), который выиграл прыжок в длину на Олимписких играх в 1900, 1904, 1906, и 1908годах. Он установил олимпийский рекорд в прыжке в длину 3.47 м. 3 сентября 1904. Его достижение еще более впечатляет, поскольку Рей провел свое детство в инвалидном кресле, будучи частично парализованным полиомиелитом. В настоящее время, согласно книги Гиннесса, мировой рекорд принадлежит норвежцу Арне Тверваагу, прыгнувшему 11 сентября 1968г. на 3.71м.
Для использования в качестве теста прыжка в длину потребуется лишь рулетка или разметка на прыжковой поверхности (Рис.4). Прыжок в длину давно применялся для оценки скоростно-силовых способностей спортсменов в различных видах спорта. Однако исследователи не задумывались, что одинаковый результат, показанный двумя испытуемыми разного веса, означает, что каждый из них проделал разную механическую работу и проявил разную мгновенную мощность. Сравнивать в этом случае можно лишь показанный результат, но никак не способности. Представим, что два испытуемых с массой тела соответственно 50 и 100кг прыгнули в длину с места на 3 метра. Согласно принятой у нас практике следует считать их скоростно-силовые способности равными. Однако биомеханика с этим не согласна. Ответ в этом случае даст только один параметр – мощность, проявленная в прыжке. Математический расчет продемонстрированной мощности, оценил первого спортсмена в 1559 Вт, второго в 3119Вт.
Рис- 4 Тест «Прыжок в длину с места»
Почему же такой популярный в мире тест как прыжок в длину так и не был применен для оценки мощности спортсмена. Проблема состоит в том, что в математической формуле расчета имелся параметр, который требовал теоретического осмысления с позиций комплекса различных дисциплин. Анализ возможных теоретических решений этой задачи со специалистами различных направлений, а также скоростная видеосьемка позволили найти уникальное решение. Баллистики, физики и математики согласились с нашей концепцией, предлагающей рассматривать тестируемый обьект как физическое тело со всеми вытекающими отсюда решениями (Рис.5). Что это означает?
Рис. – 5 Прыгун в длину с места как физическое тело в момент отрыва от опоры
Физическое тело – это материальный объект, обладающий постоянной массой, простой формой с соответствующим ей объемом и отделенное от других тел внешней границей раздела. Понятие «физическое тело» используется для упрощенных теоретических и математических манипуляций и расчетов, не учитывающих внутреннее состояние реального объекта, а также изменения и преобразования его формы. Это означает, что для физического тела безразлично, как меняется его форма в момент перемещения. Важно только, какая энергия и на какое расстояние она его переместит.
Оценивая действия прыгуна при прыжке с места, как физическое тело определенной массы (m), развившее мощность (N) и переместившую его на расстояние (l), cледует обратить внимание на изменение его формы в момент отрыва от опоры. Этот момент характеризуется бесконечно коротким промежутком времени , а мощность, развиваемая мышечной системой, при этом – мгновенной мощностью прыгуна.
Соответственно, нет надобности знать, какие изменения формы физического тела происходят в это мгновение. Но, из баллистики известно, что наибольшая длина траектории полета этого тела имеет место, когда угол вылета составляет 45 градусов. Тогда, мгновенная мощность, развиваемая мышечной системой прыгуна, характеризуется выражением:
где
m – масса тела прыгуна, l – длина прыжка, g – ускорение свободного падения, α – угол вылета в момент отрыва от опоры.
Биомеханический анализ механограмм прыжка в длину с места, полученных при помощи скоростной видеосъемки (рис. 2), выявил значительный разброс значений углового положения звеньев тела обеспечивающих максимальную энергетику этого двигательного действия. Наибольший разброс касался углового направления вектора перемещения О.Ц.М. прыгуний. У 10-ти тестируемых прыгуний он колебался от 40 до 62 градусов (желтый сектор на рис. 2).
В то же время угол положения голени относительно опоры в момент отрыва был относительно стабилен, Так например, у тестируемых прыгуний угол положения голени относительно опоры в момент отрыва составил:
— у двух прыгуний – 44 градуса;
— у четырех прыгуний – 45 градусов;
— у трех прыгуний – 46 градусов и у одной – 49 градусов.
Здесь, при целевой задаче прыгнуть в длину с места на дальнее расстояние, человек ведет себя по принципу саморегулирующейся системы. В начальный, энергоемкий момент прыжка в длину с места, он организует свои двигательные действия так, чтобы угол вылета в момент отрыва от опоры составлял около 45°. Поэтому, учитывая особенности организации движения человеческим организмом, а сам человеческий организм, как некое физическое тело, то в качестве константы α выражения (1), можно уверенно выбрать угол 45 градусов.
С целью оперативного измерения мощности в ваттах нами разработана программа (12), позволяющая на основе показателей массы тела испытуемого и длины его прыжка оперативно рассчитать мгновенную механическую мощность, развиваемую за бесконечно короткий промежуток времени.
Данная программа дистационно размещается на внешнем накопителе информации (флеш карта, телефон и др) и функционирует на основе накопленной базы данных с возможностью выделять и корректировать нужные показатели расчетов на момент тестирования. Ранее накопленные данные остаются неизменными и могут фильтроваться по датам тестирования, рождения и фамилии. Анкетные данные, вместе с результатом расчета мощности каждого испытуемого автоматически добавляются в базу данных.
Программа дает возможность сохранять материалы базы данных в файлах EXCEL для дальнейшей математико-статистической обработке результатов тестирования.
ЛИТЕРАТУРА
1.Hache, A. The physics of hockey / A. Hache. — Baltimore and London: The John Hopkins University Press, 1970. — 184 p.
- Garner, Dan The Role of Power in Hockey Performance/ http://www.hockeytraining.com/author/dan/ June 11, 2015
- Фарфель, В.С. [Электронный ресурс] Режим доступа: \http://knowledge.allbest.ru/sport/3c0b65635a3bd68a5d53a88421216d26_0.html – Дата доступа: 10.03.2016
- Sargent, D.A. (1921). The Physical Test of a Man. American Physical Education Review, 26,188-194.
- Абалаков, В.М. http://www.topendsports.com/testing/tests/bosco-abalakov-jump.htm
- Оценка результата вертикального прыжка в см для мужчин и женщин Интернет доступ: topendsports.com/testing/norms/vertical-jump.httm
- Bosco, C, Luhtanen P, Komi PV (1983) A simple method for measurement of mechanical power in jumping. European Journal of Applied Physiology 50:273-282.
- Harman, E.A., Rosenstein, M.T., Frykman, P.N., Rosenstein, R.M., and Kraemer, W.J. (1991). Estimation of Human Power Output From Vertical Jump. Journal of Applied Sport Science Research, 5(3), 116-120.
- Johnson, D.L., and Bahamonde, R. (1996). Power Output Estimate in University Athletes. Journal of strength and Conditioning Research, 10(3), 161-166.
- Sayers, S., et al. (1999) Cross-validation of three jump power equations. Med Sci Sports Exerc. 31: 572.
- Интернет доступ: Калькулятор расчета мощности, проявляемой в тесте «Вертикальный прыжок» / Vertical Jump Power Calculators — http://www.topendsports.com/testing/vertical-jump-power.htm
- Попов, В.П. Мощность как физическое качество спортсмена / В.П. Попов, И.Ф. Зайцев // Мир спорта.-2016.-№2.-С.13-18.
- Попов, В.П. Измерение мощности человека [Электронный ресурс] Режим доступа: docendo.ru, рубрика 7, статья3.