Autoři se zabývají využitím mobilního zařízení Pedar pro terénní výzkum síly odrazu u běžců na lyžích. Výsledky z pilotního šetření prokázaly podobné hodnoty jako u jiných studií (Komi, 1987; Norman, 1987; Lidinger, 1994). Při praktickém výzkumu byly zjištěny určité okruhy problémů při práci v zimním prostředí, které je před vlastním výzkumem nutné vyřešit.

Výkonnost ve sportu je mimo jiné podmíněna úrovní a rozvojem motorických předpokladů (Dovalil, 2002), což ovlivňuje schopnost realizovat správně techniku pohybu. U většiny sportovních odvětví je pro správné provedení techniky důležitá správná poloha těžiště těla a z toho vyplývající nutnost specifického rozložení hmotnosti těla na plochách dotyku těla s opěrnou plochou, tedy především na chodidle (Rusko, 2003).  Velikosti reakčních sil působících na plantě a jejich rozložení v průběhu celého pohybového cyklu může pomoci vypovídat i o ekonomičnosti a efektivitě vynaloženého úsilí sportovce. To je významné zejména u vytrvalostních činností, kde se každý pohybový cyklus opakuje mnohonásobně a špatné základní postavení a zatěžování chodidla se může stát příčinou předčasného vyčerpání energetických zdrojů a poklesu výkonnosti (Cacek & Grasgruber, 2009) nebo také schopnosti se silněji odrazit při každém pohybovém cyklu, a tím generovat větší hybnou sílu ve směru pohybu a ovlivnit tak celkový výkon sportovce. Běh na lyžích je kvadrupedální pohybová činnost, při které tvoří hybné síly ve směru pohybu jak dolní, tak horní končetiny a částečně i trup. Hlavní podíl na produkci hybné síly u obou způsobů běhu a jejich technik na většině trati mají dolní končetiny. Podle Bellizziho et al. (1998) lyžaři vytváří při běhu střídavém dvoudobém za různých rychlostí 69 % dopředné energie dolními končetinami a 31 % pažemi. Ovšem u volného způsobu běhu ve stoupání může být tento poměr až 50:50 % (Street, 1989; Ilavský & Suk, 2003). S ohledem na terén je maximální vertikální tlak vytvářený dolními končetinami při odrazu u střídavého běhu dvoudobého na úrovni 1,6–3 násobku tělesné hmotnosti. Absolutní hodnoty těchto sil dosahují u špičkových závodníků velikosti až 1500–2000 N (Komi, 1987; Rusko, 2003). Při volném způsobu běhu dosahuje maximální kolmý tlak na lyži při odrazu 0,8–2 násobek hmotnosti těla běžce, to znamená 600–1300 N (např. Lidinger 1994; Rusko, 2003). Výzkum síly odrazu prostřednictvím měření velikosti tlaku působícího při odrazu na lyže nebo chodidlo nohy v současné době již není obtížný v případě laboratorního šetření. Pokud měříme tlak při odrazu u sportů v přírodě, při specifické pohybové činnosti v terénu, je to záležitost více komplikovaná, zejména pokud se jedná o běh na lyžích. V historii výzkumných šetření kinetických parametrů odrazu běžce na lyžích byla provedena některá experimentální měření, pro klasický způsob běhu např. Ekstrom (1981), Komi (1987), Leppavuori et al. (1993) nebo u volného způsobu běhu Lidinger (1994). Výsledky těchto šetření nebyly zobecňovány pro malý počet probandů. U běžců na lyžích je tlak vytvářený na lyži při odrazu zjišťován pomocí různé přístrojové techniky, mezi popisovaným je mobilní systém fy Novel (GER) (Lidinger, 1994), telemetrický deskový systém upevněný na lyžích pod vázáním běžce (Ekstrom, 1981) nebo tenzometrické desky instalované pod sněhem na lyžařské trati (Komi, 1987; Leppavuori et al., 1993).

Cíl studie

Cílem naší studie bylo ověřit navrženou metodiku měření odrazu u běhu na lyžích v terénu se systémem Pedar a provést srovnání s výsledky jiných studií.

Metody

Byla provedena pilotní studie odrazu obou způsobů běhu na lyžích, ve které jsme se zabývali metodologií výzkumu odrazu v terénu za méně nepříznivého prostředí a podmínek. Výsledky měření budou využity pro částečné srovnání s jinými studiemi. Kolmý tlak chodidla na podložku v průběhu odrazu byl zaznamenán pomocí mobilního systému Pedar (fy Novel, GER) prostřednictvím dvou tlakových stélek (formou vložek do bot, obr. 21), které obsahují 99 tlakových senzorů rovnoměrně rozložených na celou jejich plochu. Přístroj dále obsahuje datový záznamník, flash kartu a soupravu kabelů. Záznam byl proveden na frekvenci 50 Hz pomocí speciálního softwaru firmy Novel. Kalibrace stélek obuvi je prováděna s použitím cejchovacího zařízení přístroje Pedar. Síly vytvářené dolními končetinami lyžaře a přenášené na lyže byly zaznamenány pro oba způsoby běhu u několika kompletních pohybových cyklů v délce úseku 30 m. Pro vyhodnocení zatížení byla použita maska pro celou plochu tlakové stély. Pracovali jsme s průběžnými hodnotami generovanými po 0,02 s, ze kterých byly vypočítány průměrné hodnoty tlaku z fáze odrazu a zjištěna hodnota maximálního impulzu síly v průběhu sledovaných cyklů. Měření probíhalo na upravené standardní běžecké trati, na rovinatém úseku a ve stoupání o sklonu 7 °. Při měření měl běžec úkol absolvovat sledovaný úsek závodní rychlostí. Zařízení je umístěno na těle sportovce (obr. 22, 23). Měření bylo provedeno v průběhu února 2011 na standardních tratích v Novém Městě n. M., podkladem byl umělý sníh, který zaručoval stabilní podmínky pro měření.

V průběhu pilotní studie byl testován přední český běžec, člen reprezentačního družstva do 23 let. Věk běžce v době výzkumu byl 21 let, výška 190 cm, hmotnost 77 kg. Pravidelně trénuje 9 let. Jeho výkonnost určuje 88 FIS bodů.

Obr. 21 Tlakové stély, záznamové a přenosové zařízení Pedar

Obr. 22 Zařízení Pedar při výzkumu u běžců na lyžích

Obr. 23 Umístění záznamového a přenosového zařízení Pedar na sportovci

Výsledky a diskuze

Hodnoty, kterých běžec dosáhl (tab. 9,10), jsou v rozsahu výsledků jiných studií, které se zabývaly některou z technik běhu na lyžích (např. Komi, 1989; Lidinger, 1994).

Při běhu dvoudobém střídavém na rovině byl u probanda zaznamenán průměrný tlak celého odrazu ve výši 1,4 násobku hmotnosti jeho těla (1074 N), při běhu ve stoupání byl zjištěn 1,6 násobek hmotnosti (1230 N). Oba údaje se pohybují spíše na spodní hranici hodnot, které prezentoval Komi (1987). Rozdíl v tlaku na podložku mezi během na rovině a ve stoupání činil 14,5 %.

Tab. 9 Velikost tlaku na plantě zjištěná při jednotlivých způsobech a technikách běhu na lyžích

Tab. 10 Velikost tlaku na chodidle při odrazu vyjádřené násobky hmotnosti běžce

Maximální hodnoty tlaku v průběhu měřeného úseku na rovině dosáhl proband ve výši 1,8 násobku hmotnosti těla (1374 N) a ve stoupání 2,3 násobku (1789 N). Znamenalo to zvýšení tlaku na lyži při odrazu ve stoupání o 30,2 %. To jsou již hodnoty srovnatelné s výsledky Komiho (1987), který uvádí absolutní hodnoty v rozsahu 1500–2000 N.

Rozdíly mezi průměrným tlakem za celý odraz a maximální hodnotou tlaku činily na rovině 27,9 % a ve stoupání 45,4 %.

Nejnižší hodnoty průměrného tlaku na lyži při odrazu ze všech technik byly zaznamenány u běhu soupažného jednodobého, který činil na rovině i ve stoupání 0,9 násobek hmotnosti (659 N, 652 N).

Graf 12 Grafické znázornění zatížení planty v průběhu odrazu při dvoudobém běhu střídavém

U maximálního tlaku na lyži jsme zjistili jedny z nejvyšších hodnot ze všech sledovaných technik u našeho běžce jak na rovině – na úrovni dvojnásobku hmotnosti (1520 N), tak i ve stoupání – 2,3 násobek hmotnosti (1732 N). Zvýšení maximálního impulzu síly odrazu činilo ve stoupání 13,9 %. Rozdíly mezi průměrným a maximálním tlakem na rovině i ve stoupání jsou velmi zřetelné a činí na rovině 230,7 %, ve stoupání 265,7 %.  Je zřejmé, že odraz při jednodobém běhu soupažném má delší časový interval, při kterém je průměrná hodnota poměrně nízká, na druhé straně běžec vytváří vysoké hodnoty maximálního impulzu síly v potřebné fázi odrazu pro vytvoření hybné síly ve směru pohybu. Poměrně nízký průměrný tlak na podložku v průběhu celého odrazu, a tedy i nižší produkce hybné síly, je pravděpodobně jedním z důvodů, proč se u vrcholových běžců používá již jen minimálně.  Je málo efektivní a způsobuje časové ztráty v průběhu cyklu, prodlužuje neaktivní část cyklu a způsobuje vyšší kolísání rychlosti.

Graf 13 Průběh zatížení planty při odrazu u běhu soupažného jednodobého

U žádné ze sledovaných technik volného způsobu běhu nedosáhl proband podobných hodnot při běhu na rovině i ve stoupání, které uvádí např. Rusko (2002), tedy tlaku ve výši dvojnásobku hmotnosti. Nejvyšších hodnot dosáhl náš běžec logicky u bruslení prostého, při kterém se nepodílejí paže na vytváření hybné síly, a je tedy nutné zvýšenou prací dolních končetin udržet rychlost běhu. Průměrný tlak za celý odraz dosáhl na rovině 1,4 násobek hmotnosti hodnoty (1035 N) a jen mírně vyšší byla tato hodnota pro maximální tlak znamenající 1,6 násobek (1190).

Graf 14 Průběh zatížení planty při odrazu u bruslení volného

Při běhu ve stoupání bylo zjištěno malé zvýšení u průměrného tlaku celého odrazu (1,5 násobek, 1126 N) a relativně stejná úroveň hodnoty pro maximální tlak (1,6 násobek, 1177 N). Zvýšení u průměrného odrazu bylo zaznamenáno ve výši 8,8 %.  Hodnoty u bruslení prostého se jako jediné blíží horní hranici, kterou uvádí např. Lidinger (1994) nebo Rusko (2003).

Jak na rovině, tak ve stoupání byly zaznamenány minimální rozdíly mezi průměrným a maximálním tlakem na lyži u oboustranného bruslení jednodobého a dvoudobého.  U oboustranného bruslení jednodobého na rovině byl průměrný tlak na lyži za celý odraz zaznamenán ve výši 1,3 násobku hmotnosti (951 N), a stejně tak i pro dvoudobé – 1,3 násobek (941 N). Ve stoupání nebyl opět zaznamenán větší rozdíl mezi těmito technikami, u jednodobého ve výši 1,2 násobek (909 N) a pro dvoudobé 1,3 násobek (950 N).

Graf 15 Průběh zatížení planty při odrazu u bruslení oboustranného jednodobého

Pro hodnotu maximálního tlaku byly zaznamenány pro bruslení oboustranné jednodobé i dvoudobé opět jen velmi malé rozdíly mezi během na rovině a ve stoupání. Pro oboustranné jednodobé bruslení byla hodnota tlaku na rovině 1,4 násobek hmotnosti (1064 N) a ve stoupání se snížila o 1,3 % (1050 N). U oboustranného bruslení dvoudobého dosáhla hodnota maximálního tlaku na rovině i ve stoupání 1,4 násobku hmotnosti (1068 N), ve stoupání se mírně snížila o 4,7 % (1018 N).

Rozdíly mezi průměrným a maximálním tlakem pro všechny techniky volného způsobu běhu byly na rovině v rozmezí 11,9–15,0 % a ve stoupání 4,5–19,8 %.

Graf 16 Průběh zatížení planty při odrazu u bruslení oboustranného dvoudobého

Pokud srovnáme tlak u odrazu při bruslení na rovině a ve stoupání, je přibližně stejný u všech sledovaných technik. A pokud vycházíme z výsledků a závěrů některých jiných studií, např. Streeta (1989), pro udržení maximální možné rychlosti ve stoupání, je třeba zvýšit podíl práce horních končetin u celkového výkonu, přičemž tlak na podložku u dolních končetin zůstává přibližně stejný, a zvyšuje se tedy nutně výkon horních končetin.

Komplexní diskuze s jinými autory je poměrně obtížná, protože testovali buď jen ve stoupání nebo na rovině a vždy jen jednu z technik.

Shrnutí

Výsledky našeho běžce korespondovaly u všech testovaných způsobů běhu a technik s výsledky jiných výzkumů.

Nejvyššího průměrného tlaku na lyži bylo dosaženo u běhu střídavého dvoudobého ve stoupání, nejvyšších hodnot maximálního tlaku pro běh střídavý dvoudobý a soupažný jednodobý na rovině i ve stoupání. Větší rozdíly v tlaku na lyži mezi rovinou a kopcem jsou především u maximálního tlaku pro klasický způsob běhu (běh střídavý dvoudobý), u volného způsobu jsou rozdíly minimální. Systém Pedar (fy Novel, SRN) je vhodný pro uvedené měření v různém terénu. Při větším mrazu nastávají technické problémy s nastavením měřicího zařízení přes notebook a se záznamem přes notebook. Záznam byl proto proveden manuálně běžcem přes spouštěcí systém na vysílači na záznamový disk v přístroji. Dalším problémem bylo rychlé vybití akumulátoru. Ten při těchto podmínkách poměrně velmi trpěl, snížila se jeho kapacita a je řešena tepelná ochrana zdroje. Záznam některých úseků byl vlivem klimatických podmínek – chladného počasí – skutečně nekompletní. Příprava a měření jednoho běžce je poměrně operativní, všechny sledované techniky i s opakovanými měřeními dílčích pokusů provedených méně kvalitní technikou (současné expertní sledování) bylo provedeno v průběhu 60 min.

(brož. vaz., s. 97 - 111)