Biomechanická 3D analýza techniky hodu oštěpem a její srovnání se světovými oštěpaři

Práce se věnuje biomechanickému rozboru techniky oštěpaře za použití speciálního snímacího zařízení SIMI Motion. Srovnává pojetí konkrétní techniky s technikou světové atletické špičky, stanovuje slabiny, hledá mechanismy nápravy a zvýšení sportovní výkonnosti.

 

Učebnicově realizovaný pohyb je v ideálním případě tím nejefektivnějším způsobem, jak dosáhnout maximálního výkonu. Míra odchylek od ideálního modelu je potom také příčinou rozdílů mezi jednotlivými sportovci. Každá individualita však techniku své disciplíny absorbuje podle svých možností a předpokladů, podle zažitých pohybových stereotypů. Vytvoří tak svůj osobitý, zcela unikátní styl. S drtivým nástupem a rozvojem videotechniky a dostupností výpočetní techniky spolu se střihovými programy je zřejmý i posun ve sportu a využití techniky při tréninkovém procesu. Používáme systém SIMI pro 3D modelování pohybu. Pro své přednosti je vybrán k atletickým disciplínám. Na základě měření provedeme individuální popis techniky závodníka širší české špičky (osobní rekord 71,6 m) a porovnáme ji s nejlepšími světovými technikami.

Cíl studie

Cílem je vytvořit, popsat a analyzovat 3D model konkrétní techniky atletické disciplíny – hodu oštěpem –  a porovnat její parametry s oštěpaři světové úrovně.

Metody

Použili jsme případovou studii, kterou charakterizujeme jako rozbor stavu, vývoje a interakcí s prostředím jednoho jedince, k popisu a vysvětlení jejich stavů a vztahů, k interním a externím ovlivňujícím faktorům. Případová studie tedy zahrnuje zaměřené pozorování v přirozených podmínkách (Hendl, 1999). Předmětem analýzy a syntézy byla určena část pohybového obsahu hodu oštěpem. Soustředili jsme se na pohybový obsah. Pro vymezení strukturálně podobných vrhačských dovedností, profilujících pohybových činností a jejich technických základů pohybu jsme použili kinematicko-geometrickou analýzu. Zdrojovým materiálem byl počítačově zpracovaný videozáznam. Videozáznam byl zpracován programem SIMI Motion, který umožňuje 3D analýzu.

Výsledky a diskuze

Při sledování nezávisle proměnných aspektů vrhačského výkonu jsme se zaměřili na objektivně měřitelné parametry, jejichž hodnoty jsou k dispozici také u špičkových světových oštěpařů. 

Seznam sledovaných parametrů:

A – trvání přípravné fáze, trvání odhodové fáze

B – odhodová rychlost, výška odhodu, odhodový úhel, úhel vzletu oštěpu, položení oštěpu

C – úhel v koleně levé nohy v momentu zaujetí dvouoporového postavení – tzn. po dokroku levé nohy, maximální hodnota flexe v koleně levé nohy od zaujetí dvouoporového postavení do momentu odhodu, úhel v koleně levé nohy v momentu odhodu

D – úhel v lokti odhodové ruky v momentu ukončení impulzního kroku, úhel v lokti odhodové ruky v momentu zaujetí dvouoporového postavení, úhel v lokti odhodové ruky v momentu odhodu

E – náběhová rychlost, výška těžiště při zaujetí dvouoporového postavení, výška těžiště v momentu odhodu, délka posledního kroku, míra ukročení při zaujetí dvouoporového postavení, vzdálenost od břevna při zaujetí dvouoporového postavení, absolutní posun těžiště od ukončení impulzního kroku po zaujetí dvouoporového postavení (akcelerační dráha) a délka měřeného hodu

Obr. 8 Časové body t1, t2 a t3

Video 7 Hod oštěpem - pohled 1

Video 8 Hod oštěpem - pohled 2

Video 9 Hod oštěpem - pohled 3

A – Délka trvání přípravné a odhodové fáze

Tyto parametry přímo vycházejí z časových bodů t1, t2 a t3 – přípravná fáze: doba mezi t1 a t2, odhodová fáze: doba mezi t2 a t1.

Největší rozdíly můžeme zaznamenat při porovnávání délky trvání přípravné fáze, která vyjadřuje rychlost zaujetí dvouoporového postavení. Podle (Kněnický, 1977) levá noha po ukončeném odrazu do přeskoku se co nejrychleji přemísťuje nízko nad zemí do opory. Časový interval mezi dokrokem pravé nohy a zapřením levé nohy o zem musí být co nejmenší. Ve značné míře rozhoduje o kvalitě finální fáze hodu.

Všechny pokusy TO se vyznačují dlouhou dobou zaujetí dvouoporového postavení 0,27–0,29 s, oštěpař tak ztrácí horizontální rychlost a je negativně ovlivněn výsledný výkon. Rychlost provedení odhodové fáze je však na velmi vysoké úrovni 0,9–0,11 s, což však může být důsledkem krátké dráhy, po kterou v odhodové fázi na oštěp působí.

Graf 6 Čas přípravné (t1–t2) a odhodové fáze (t2–t3)

B – Parametry odhodu (výška odhodu, odhodový úhel a položení oštěpu)

Výška odhodu je jedním z parametrů, který ovlivňuje výslednou letovou dráhu oštěpu. Je závislá na výšce oštěpaře, boční stabilizaci trupu a úhlu v koleně přední oporové nohy v momentu odhodu. Oštěpaři by se měli snažit odhazovat oštěp co možná nejvýš, ovšem vždy musí udržovat kontakt s podložkou. Výška odhodů u Červenky dosahovala v porovnání se světovými oštěpaři extrémních hodnot 2,20–2,46 m. Při třetím pokusu (2,30 m) je příčinou pravděpodobně nezvládnutá předodhodová fáze, kdy se v momentu vypuštění dostává takřka do jednooporového postavení, při absenci opory na zadní pravé noze. To v kombinaci s úhlem v lokti odhodové paže a ztrátou stability, která způsobila vychýlení na levý bok, umožnilo vypustit oštěp v relativně velké výšce.

Podle (Vindušková et al., 2003), pokud zvýšíme místo odvrhu, zvětší se automaticky délka dopadu. Se zvyšující se výškou odvrhu se automaticky zvyšuje délka (vodorovná vzdálenost) dopadu náčiní. To znamená, že vrhači vyšší postavy mají automaticky výhodu oproti menším.

Dalšími parametry ovlivňujícími vzdálenost hodu jsou odhodový úhel, úhel vzletu oštěpu a konečně položení oštěpu, které závisí na předchozích dvou proměnných. Odhodový úhel je dán vektorem rychlosti a horizontální rovinou, a položení oštěpu tak znamená rozdíl mezi úhlem odhodu a úhlem vzletu oštěpu.

Podle (Kněnický, 1977) pro maximální délku šikmého hodu nám fyzikální zákony určují jako nejpříznivější úhel 45 °, odhodový úhel oštěpu je však vždy pod 42 °. Zmenšení odhodového úhlu se tedy vyplatí, je však možné jen do určité hranice. Příliš malý úhel způsobuje stržení oštěpu a plochou dráhu jeho letu. Při větším než optimálním úhlu letí oštěp do zbytečné výšky, jeho dráha je strmá. Oba hody jsou nehospodárné, výkon neodpovídá vynaloženému úsilí. Teoretické odhodové úhly by se měly pohybovat mezi 32–37 ° a úhel položení by neměl přesáhnout +8 °. Červenka při svém nejdelším pokusu odhazoval pod úhlem 33,9 °, což se pozitivně promítlo do výkonu, ovšem úhel položení +9,3 ° již naznačuje přílišné podtržení oštěpu. Další pokusy se vyznačují příliš nízkým odhodovým úhlem, při druhém pokusu dokonce 31 °. Třetí pokus vykazuje úhel položení až +11,9 °, což je příčinou velmi neefektivní letové dráhy a velkého odporu prostředí působícího na plochu oštěpu.

Tab. 2 Odhodové parametry

Nejzávažnějším činitelem, který má vliv na délku hodu, je odhodová rychlost. Každá změna rychlosti má pro výkon daleko větší význam než percentuálně stejná změna úhlu (Kněnický, 1977).

Horizontální složka odhodové rychlosti má ve vztahu k výsledné délce hodu nejvyšší korelační součinitel ze všech měřených parametrů. Podle (Kravcev, 1974; in Šimon, 2004) až  r = 871.

TO dosahuje špičkových hodnot odhodové rychlosti – při druhém pokusu dokonce 33,2 m/s, ovšem vzhledem k jeho přílišnému strhávání oštěpu lze vyvozovat, že převážná část výsledné rychlosti je tvořena složkou vertikální. Celkové srovnání odhodových parametrů můžete vidět v tabulce č. 2.

C – Úhel v koleně oporné (brzdící) nohy

Brzdící a oporná funkce nohy při zaujetí dvouoporového postavení a samotné fázi odhodu je nezbytná pro dosažení maximální odhodové rychlosti. Umožňuje efektivní přenesení horizontální rychlosti nabyté atletem v rozběhu do rychlosti kinetické působící na oštěp. Schopnost realizovat tento transfer je dobře patrná právě na úhlu oštěpařova brzdného kolena. Právě tato akce se zdá být rozhodující složkou výkonu vzhledem k faktu, že 60 % kinetické energie oštěpu je generováno v posledních 50 ms před odhodem.

Koleno levé nohy je mírně pokrčeno v okamžiku, kdy koleno pravé nohy přešlo do polohy souhlasné s rovinou hodu. Zapřením levé nohy je zajištěna fixace levé strany oštěpařova těla (Kněnický, 1977).

Teoretická východiska efektivity hodu vycházejí z principu zachování maximální extenze v kolenním kloubu levé oporné nohy, který by měl svírat úhel v rozmezí 160–180 °, přičemž maximálních hodnot extenze je třeba dosáhnout v okamžiku odhodu. Levá noha tak funguje jako jakási páka. Graf č. 7 poukazuje na úhel v koleně levé nohy v čase t2, při maximální flexi během odhodové fáze a v čase t3.

Graf 7 Úhel v koleně levé nohy v čase t2, při maximální flexi a čase t3

TO má v této složce výkonu velké nedostatky. Přes 160 ° extenze se dostal pouze při svém nejdelším pokusu, a to jen v momentu zaujetí dvouoporového postavení (169 °). Ostatní hodnoty jsou slabé, především fakt, že největší míra flexe v kolenním kloubu je prakticky vždy shodná s hodnotou flexe v momentě odhodu. To poukazuje na velmi špatný přenos energie atleta do oštěpu. Při nejkratším pokusu dosáhla flexe v koleně při odhodu dokonce 108 °, což oštěpaři v podstatě nedovoluje zapojit opornou nohu do pákového systému energetického transferu. Nikdo ze světové špičky nemá hodnotu maximální flexe shodnou s flexí v momentu odhodu. Výjimkou je Backley, ovšem i ten je schopný házet s extenzí větší řádově o 10 ° než TO. Osobně se domnívám, že tento faktor je největší slabinou výkonnosti TO.

D – Úhel v lokti pravé (odhodové) paže

Úhel, který svírá loket odhodové paže, je v odborné literatuře často zmiňovaným parametrem výkonu a faktorem ovlivňujícím přenos kinetické energie na oštěp. Z pohledu oštěpařské techniky by odhodová paže měla dosahovat maximální extenze až do chvíle t2 (zaujetí dvouoporového postavení) s ohledem na snahu dosáhnout maximálního zrychlení náčiní v odhodové fázi. Čím je napjatější paže, tím déle atlet na oštěp působí a tím větší zrychlení mu udílí.

Klíčovým činitelem je práce pravé paže, která byla až dosud pasivní a snažila se jen udržet oštěp v přímém směru a pod příslušným úhlem. Pravá paže zůstává co nejdéle a co nejdále vzadu. I když je napjata, hod se neprovádí napjatou paží. Záleží na individuálních schopnostech, dokdy má být napjatá. Oštěpaři s uvolněným pletencem ramenním ji mohou mít napjatou déle, „tvrdší“ musí začít s pohybem dříve (Kuchen, 1971).

Při pozorování extenze v loketním kloubu odhodové paže jsme se opět soustředili na hodnoty ve třech časových bodech t1, t2, t3. Nejvyšší hodnoty extenze v čase t1 dosáhl TO při svém druhém nejdelším pokusu – 171 °, ale při tomto pokusu měla míra extenze v čase t2 zároveň hodnotu nejmenší – 112 °.

Graf 8 Úhel v lokti odhodové ruky v časech t1, t2 a t3

Při porovnání hodnot v časech t1 a t2 se světovou špičkou nejsou parametry TO významněji rozdílné. Rozpětí hodnot extenze špičkových oštěpařů se pohybuje od 140 ° do 172 ° – t1, resp. 105–147 ° – t2.  TO potom 152–171 ° – t1 a 112–148 ° – t2. Obrovský rozdíl však můžeme registrovat v čase t3. Červenkovy hodnoty 130 °, 144 ° a 125 ° jsou výrazně nižší než „světový průměr“ přesahující 156 ° (graf 8). Přílišné pokrčení lokte při odhodu tak opět zamezuje dostatečnému kinetickému přenosu a výrazně zmenšuje poloměr otáčení, po kterém paže jako páka udává oštěpu zrychlení.

E – Další relevantní parametry ovlivňující výkon

Velký rozsah pohybů TO deklaroval již v odstavci akceleračních drah a potvrdil jej i při měření absolutního posunu těžiště v době t1–t2, tzn. během kroku zaujímání dvouoporového postavení. Hodnota dráhy těžiště dosahovala v maximu 2,2 m.

Rozběh musí být vyměřen tak, aby přeskok nebyl prováděn příliš blízko u odhodového břevna – obavy z přešlápnutí by se nepříznivě projevily při odhodu. Také však ne příliš daleko, hod se měří až od oblouku a závodník by se poškozoval. Nejlépe je to ve vzdálenosti 2–2,5 m od oblouku (Bartušek, 1968).

TO při všech měřených pokusech odhazoval výrazně daleko od odhodového břevna (4,8 m, 5,1 m, 5,3 m). Jeho opatrnost však byla poměrně zbytečná, neboť výška těžiště v odhodové fázi dosahovala velmi nízkých hodnot (viz dále) a umožňovala mu tak pohodlné tlumení horizontální rychlosti.

Rychlost rozběhu v jeho závěrečné části se pohybuje u mužů v rozmezí 6–8 m/s (Šimon, 2004).

TO dosahoval špičkových hodnot maximální dosažené horizontální rychlosti. Hodnoty kolem 9 m/s poukazují na obrovský fyzický a výkonnostní potenciál oštěpaře, pokud bude schopný přenést horizontální rychlost a kinetickou energii získanou náběhem do oštěpu pomocí dostatečných pák levé nohy a pravé paže.

Chodidlo levé nohy došlapuje asi na šířku stopy až ramenou vlevo od pravého chodidla (Kuchen, 1971).

Míra ukročení na ose y v čase t2 zcela odpovídá požadavkům na oštěpařskou techniku 0,41 m; 0,31 m; 0,38 m.

Výška těžiště při zaujetí dvouoporového postavení a výška těžiště v momentu odhodu byla prakticky při všech pokusech shodná a pohybovala se okolo 1,05 m.  Ovšem podle (Kuchen, 1971) by oštěpař měl zvednout těžiště těla přes levou nohu vzhůru a vypustit oštěp nad levou nohou.

TO se však snaží o příliš dlouhý poslední krok a „dlouhé“ zaujetí dvouoporového postavení. Neúměrně předkopává levou oporovou nohu, a prodlužuje tak délku posledního kroku (1,6 m; 1,43 m; 1,6 m), ze kterého není schopný udržet optimální úhel v koleně, a využít tak pákového principu hodu. Příliš dlouhý krok je také příčinou neschopnosti zvednout těžiště při odhodové fázi a aktivně působit na dráhu oštěpu.

Shrnutí

V předchozí kapitole jsme porovnali několik aspektů techniky TO s vrcholovými oštěpaři, kteří svoji výkonnost dlouhodobě dokazují výkony atakujícími devadesátimetrovou hranici. Nejeden výsledek našeho rozboru byl poměrně zajímavý. Můžeme konstatovat, že v mnoha parametrech sportovního výkonu a pojetí techniky se TO naprosto vyrovnává oštěpařské elitě a v některých faktorech je dokonce schopný ji předčit.

Největší předností TO je velký fyzický potenciál a pohybový rozsah. Je velmi dobře silově a rychlostně vybaven a má veškeré předpoklady k dosažení vrcholných výkonů.

Nezbytné však bude odstranit několik technických chyb, které celkový výkon sráží. Nejpodstatnějšími nedostatky jsou velké rezervy ve využívání „pákových“ principů přenosu kinetické energie z horizontální formy tvořené rozběhem do kinetické energie oštěpu. Snaha o protažení posledního kroku a příliš dlouhý postoj v dvouoporovém postavení zabraňují oštěpaři zaujmout výhodnou pozici přední oporné nohy s maximální možnou extenzí v koleně. Naopak zde dochází k výrazné flexi, která způsobuje ztrátu horizontální rychlosti kumulované rozběhem a znemožňuje plynulý pohyb vpřed z dvouoporového postavení. Pokrčené koleno nepouští zbytek těla vpřed, kyčel tak nemůže přes napnuté koleno urychlovat tělo v horizontálním směru. Z pokrčeného kolena, které se postupně napíná, se velká část energie transformuje především v energii vertikální, což není při hodu oštěpem žádoucí. V návaznosti na tuto skutečnost pak oštěpař v odhodové fázi příliš ohýbá loket, a tato flexe odhodové paže se opět negativně promítá do celkového zrychlení, které má paže  oštěpu udělit. V konečném důsledku přebytek vertikální složky odhodové rychlosti působí nepříznivě také na položení oštěpu při odhodu. Nezřídka dochází k přílišnému podtržení oštěpu v odhodové fázi. Oštěp pak při letu opisuje neefektivní dráhu, stoupá příliš vysoko a pak prudce klesá. Vzhledem k položení náčiní při odhodu na něj působí velký odpor vnějšího prostředí a zpomaluje jej.

Vyřešení problému s nedostatečnou extenzí v levém koleně by tak mělo vyřešit i problém přílišné rezervy určené k přeskoku a doznění odhodu.

(brož. vaz., s. 38 - 49)