Obsah

04

Vliv nadmaximální rychlosti běhu na kinematické parametry běžeckého kroku

Úvod

V současnosti je rozvoj rychlostních schopností velmi aktuálním problémem sportovní teorie i praxe. Velká genetická podmíněnost a omezené možnosti rozvoje rychlostních schopností obrací pozornost k výběru talentované mládeže a hledají se nové, efektivnější prostředky a metody jejího rozvoje.

Při rozvíjení rychlostních schopností si musíme uvědomit, že “rychlost je rozvíjena hlavně rychlostí”. Proto je nejefektivnější a nejčastější metodou rozvoje rychlostních schopností opakovací metoda v maximální intenzitě. Avšak dlouhodobá aplikace této metody v přirozených podmínkách může vést k vytvoření rychlostní bariéry.

Jednou z možností překonání rychlostní bariéry je využití kontrastní metody, jejíž podstatou jsou záměrné změny a kombinace (přirozených, lehčích, těžších) vykonávání rychlostních cvičení.

Vytvoření lehčích podmínek pro realizaci pohybové aktivity je umožněno změnou několika parametrů, což se projevuje dosažením vyšší než je maximální rychlost v přirozených podmínkách. Hovoříme o nadmaximální, případně o nadlimitní anebo supra-maximální rychlosti. Lehčí podmínky mohou být dosaženy například jak v přirozených podmínkách (běh s větrem v zádech, běh s kopce), tak pomocí vnější síly (nejrůznější způsoby tahání), které ovlivňují sportovce.

Sportovní praxe potvrdila oprávněnost a účinnost používání prostředků na rozvoj supramaximální běžecké rychlosti, avšak zároveň požaduje exaktnější způsoby její aplikace. V tréninkovém procesu sprinterů se používají prostředky na dosáhnutí vysoké rychlosti, vyšší jako je maximální rychlost jedince v přirozených podmínkách (Leier, 1979; Vitasalo–Hirvonen–Mero, 1982; Holland, 1984). The speed thatcanbedeveloped by runnersismanifestedlikeovermaximal (Vacula, 1972; Chomenkov, 1974; Dostál, 1983 etc.) but more accuratelike supra-maximal, eventuallyover-limited (Mero–Komi, 1987; Kampmiller – Sedláček, 1988; Kampmiller and all, 1991; Koštial, 1997 etc.).

Z pohledu použití prostředků supramaximální běžecké rychlosti jsou platné doporučení Chomenkova (1974), Naglaka (1974), Maksimenka–Tabačnika(1985) a některých dalších, že lehčí podmínky mohou být využité pouze do té úrovně, která umožňuje běžci reprodukování takové rychlosti v přirozených podmínkách během krátké doby.

Biomechanice supramaximální rychlosti běhu věnovali pozornost např. Žukov–Šabanov (1983), Holland (1984), Bosco–Vittori (1987), Mero and all (1987), Mero–Komi (1990), Dintiman and all (1997), Vanderka (1998). Všichni potvrdili rozdílnou dynamiku změn těchto parametrů při zvyšování rychlosti běhu. Například na zvýšení rychlosti běhu se podílí délka kroku a kroková frekvence, avšak při vysoké rychlosti (nadmaximální) se mění jejich vztah nežádoucím směrem. Zvyšuje se význam parametru délky kroku, stávají se důležitějšími průměrné vertikální a horizontální síly akčního úhlu oporné končetiny. Tak se stěžují koordinační struktury a transfery do přirozených podmínek jsou ztíženy.

Mnoho výzkumníků potvrdilo pozitivní vliv použití prostředku supramaximální rychlosti na změny maximální běžecké rychlosti a tím i dosáhnout zvýšení sportovního výkonu v bězích na krátké vzdálenosti. Z předcházejícího je zřejmé, že proto, aby byl dosáhnutý relativně podobný tréninkový efekt, byly použité různé přístupy a postupy, založené hlavně na empirických, částečně i experimentálních testech a měřeních. Ale můžeme tvrdit, že sportovní praxe dosud nemá přesně a exaktně stanovenou metodologii používání prostředku supramaximální běžecké rychlosti.

Cíl

Cílem tohoto výzkumu je vysvětlit strukturu změn kinematických parametrů běhu na různých maximálních a supramaximálních rychlostech běhu a na tomto základě přispět k optimalizaci metodologie a její aplikace.

Hypotézy

Předpokládáme, že struktura kinematických parametrů běžecké pohybové aktivity se bude měnit v závislosti od různých úrovní supramaximální rychlosti v pozitivním i negativním směru, v závislosti od velikosti tažné síly.

Očekáváme, že záměrná aplikace tohoto supramaximálního běžeckého stimulu přispěje k zvýšeníúrovně maximální běžecké rychlosti a umožní nám kvalifikované vyjádření k jejímu dosažení a k metodologii její realizace v tréninkovém procesu.

Úlohy

Pro verifikaci našich hypotéz stanovujeme následující úlohy:

  • nalézt změny v kinematické struktuře běhu supramaximální rychlostí aplikací různých úrovní síly tahu

  • porovnat rozvoj a dynamiku změn kinematické struktury běhu v podmínkách maximální a supramaximální rychlosti běhu a určit podmínky pro použití supramaximální metody v tréninkových podmínkách.

Metodika

Vzhledem k variabilnosti a požadavkům a logickým vztahům jsme při řešení problému pracovali s několika skupinami běžců v delším časovém období.

Skupiny se lišily v počtech, v úrovni sportovní přípravyi ve sportovní výkonnosti. Členové skupin (n = 57) byli běžci na krátké vzdálenosti (100 – 400m), kteří byli v etapách výkonnostní avrcholové sportovní přípravy. Jejich věk se pohyboval od 14 do 31 let a sportovní výkonnost byla od 11,90s do 10,90s.

První skupinu tvořilo 26 závodníků z Bratislavy (Slovensko) a Mariboru (Slovinsko) a byli ve věku 17–31 let s úrovní výkonnosti v běhu na 100m: 11,67 s – 10,90 s. Jejich výsledky jsou použité na vyřešení první i druhé úlohy.

Druhá skupina byla tvořena 5 závodníky mistrovské a první výkonnostní třídy v bězích na 100–400m. Výsledky jejich měření se využily na řešení druhé úlohy.

Třetí skupinu tvoří dalších 26 mladých sprinterů ve věku 14–18 roků se sportovní výkonností 11,90 s – 11,00 s v běhu na 100m. Výsledky byly použité při řešení všech úloh.

Testování se uskutečnila v relativně stabilních podmínkách bratislavské haly v přípravném období (listopad – březen) v letech 1995–2004.

Maximální běžecká rychlost byla měřená na úseku 20m s letmým startem s náběhem 20m. Na té samé vzdálenosti absolvovali sprinteři I běh supramaximální rychlostí. Její dosažení bylo umožněno pomocí tahacího zařízení známého pod názvem SPEEDY (obr. 1). Běžec “tahající atlet” svojí silou tahu s pomocí jednoduché kladky urychluje partnera, který dosáhne dvojnásobné rychlosti tahajícího atleta. Nejdříve byla použita fixní kotva, následně jsme používali postupně sílu tahu 20, 30, 40 a 50N.

Testovaní sprinteři absolvovali následující běhy:

  • x 20m s letmým startem (lepší výsledek z běhů byl kriteriem maximální běžecké rychlosti),

  • 2–8 x 20m v supramaximální rychlosti s různými silami tahu (do analýz se braly všechny výsledky měření),

  • 20m s letmým startem absolvovali pouze vybraní jedinci na zjištění okamžitého tréninkového efektu.

Na zjištění a zpracování dat kinematických parametrů pohybové aktivity sprinterů v maximální a supramaximální rychlosti běhu byl využitý přístroj “Lokomometr” (Kampmiller–Holček–Šelinger, 1993; Šelinger–Holček, 1993). Systém pracuje on-line a základní parametry jsou k dispozici 1 min po absolvování běhu.

Pracovali jsme s následujícími parametry:

  • průměrná a okamžitá rychlost běhu,

  • kroková frekvencea délka kroku,

  • časové intervaly jednotlivých kroků, trvání doby kontaktu a doby letu

  • odvozené parametry např. Technická stabilita vyjádřená variancí směrodatných odchylek naměřených hodnot, efektivita daná poměrem letové fáze a doby opory, aktivita daná jako poměr délky kroku k trvání doby opory, atd.

Při vyhodnocování jsme využili základní logické metody a metody matematické statistiky.

V matematicko statistické analýze jsme použili neparametrické metody hodnocení. Proměnné byly charakterizované aritmetickým průměrem a směrodajnou odchylkou. Pro testování statistického významu rozdílů byl použitý Wilkoxonův t-test. Vztahy mezi proměnnými byly hodnoceny na základě Spearmanovo párového korelačního koeficientu a pomocí regresní analýzy.

Dosáhnuté výsledky výzkumu byly konfrontované s výsledky dalších autorů i s výsledky ve sportovní praxi pomocí logických metod (analytické, syntetické a indukčně-deduktivní metody). Na tomto základě jsme formulovali jednotlivé poznatky do závěrů výzkumu a metodických doporučení.

Výsledky a diskuse

  1. Změny kinematických parametrů pohybové aktivity sprintera při běhu supramaximální rychlostí

Vykonali jsme 143 měření v přirozených a 85 v zlehčených podmínkách. Použili jsme tahací zařízení s pevnou kotvou, co nám neumožnilo definovat a stabilizovat sílu tahu. I proto dosahovali sprinteři různou úroveň supramaximální rychlosti.

Průměrný čas našeho souboru v běhu na 20 m letno maximální rychlostí byl 2,167 s a při běhu supramaximální rychlostí 1,936 s. To znamená, že při zlehčených podmínkách dosáhli naši probandi na testovaném úseku lepší průměrný čas o 0,231 s, co je rychleji o 10,66. Statistické charakteristiky kinematických parametrů běhu v přirozených a v zlehčených podmínkách jsou uvedeny v tabulce 1. Při běhu supramaximální rychlostí vidíme značné, statisticky významné změny ve všech sledovaných parametrech, kromě prakticky nezměněné úrovně v krokové frekvenci. To znamená, že vyšší rychlost běhu byla dosažená výhradně na základě zvýšení v parametru délka běžeckého kroku.

Na základě párové korelační analýzy jsme posuzovali vztah mezi běžeckou rychlostí a ostatními parametry (obr. 2, 3, 4). V přirozených podmínkách jsme nepotvrdili signifikantní závislosti mezi rychlostí běhu a dobami opory a letu běžeckého kroku, avšak s krokovou frekvencí ano (obr. 2, 3, 4). Pouze velmi malou závislost jsme našli mezi rychlostí běhu a délkou běžeckého kroku. V zlehčených podmínkách je jasná tendence, že rychlejší sportovci mají kratší dobu opory (obr. 3) a bližší vztah můžeme registrovat mezi rychlostí běhu a délkou kroku (obr. 4). Kromě uvedeného jsme našli nevýznamný vztah mezi rychlostí a krokovou frekvencí (obr. 4) a vztahy mezi rychlostí a trváním doby opory a letu nebyly statisticky významné (obr. 2).

Na základě pozitivních změn doby opory a letu a délky kroku a prakticky nezměněné krokové frekvence a rovněž na základě relativně vysokých hodnot korelačních koeficientů mezi supramaximální rychlostí běhu a délkou kroku se domníváme, že v zlehčených podmínkách byli běžci pasivní. Dosažení vyšší kvality v některých parametrech vysvětlujeme hlavně působením vnější síly: tahacího zařízení.

Tahací zařízení na jedné straně umožňuje značné zvýšení běžecké rychlosti, ale z pohledu silově-rychlostních a koordinačních speciálních sprinterských zručností způsobuje nežádoucí změny v kinematické striktuře běhu. Tak zvané „živé tahání“ s pomocí pevné kotvy vyvolává různé síly tahu a způsobuje zároveň s vyšší úrovní rychlosti běhu v supramaximálních podmínkách (vyšší jako optimální) výraznější negativní změny v charakteru některých parametrů pohybové aktivity (např. v délce kroku).

  1. Optimalizace síly tahu při aplikaci supramaximální běžecké rychlosti

V první části řešení tohoto problému jsme se rozhodli aplikovat diferencovaný přístup z pohledu hledání trendů změn vybraných kinematických parametrů běhu při různých úrovních supramaximální rychlosti.

S druhým souborem (5 závodníků mistrovské a první výkonnostní třídy) jsme uskutečnili 45 měření v přirozených a 26 měření v zlehčených podmínkách.

Na obr. 5 a 6 vidíme trendy změn kinematických parametrů při maximální a supramaximální běžecké rychlosti. Na ose x je vyjádřena běžecká rychlost sprintera na úseku 20 m s letmým startem, na ose y délka kroku a kroková frekvence (obr. 5) a doba opory a letu (obr. 6).

V přirozených podmínkách se při zvýšení rychlosti běhu z 9 na 10 m.s-1 realizuje zpočátku mírným snížením a potom významným zvýšením krokové frekvence, parametr délka kroku má opačnou tendenci (zvýšení a potom pokles), doba opory se zkracuje a doba letu má stoupající a potom klesající průběh.

V podmínkách běhu s tažným zařízením, když se běžec dostane do zóny supramaximální rychlosti 10–11 m.s-1, přichází k významným změnám – délka kroku se zvyšuje a tato tendence neustále graduje. Frekvence kroku se vůbec nemění, má stabilní charakter. Trvání doby opory sinusově klesá a doba letu stejně sinusově roste.

Z úrovní a tendencí změn jednotlivých kinematických parametrů běhu a jejich vzájemného porovnání v přirozených a zlehčených podmínkách můžeme sledovat jejich kontroverzní charakter. Opět potvrzujeme, že v podmínkách supramaximální běžecké rychlosti s tažným zařízením dochází k značnému nárůstu délky kroku při současném udržování krokové frekvence na stejné úrovni, co poukazuje na kontroverzní tendence v porovnání s během v přirozených podmínkách. Tento fakt nás přivádí k otázce, zdali z pohledu motorického učení a teorie rozvoje pohybových schopností je aplikovaná metodologie běhu supramaximální rychlostí efektivní nebo ne.

V druhé části řešení tohoto problému jsme začali regulovat velikost tažné síly tím, že jsme použili brzdící systém, který nám umožnil regulovat sílu tahu při používání tohoto zařízení. Třetí soubor (26 sprinterů ve věku 14–18 roků s výkonností 11,9–11,0 s v běhu na 100 m) absolvovali kromě 6–8 běhů na úseku 20 m letmo i běhy v supramaximální rychlosti při tažných silách (20, 30, 40, 50N).

Myšlenka optimalizace síly tahu je založená na vytvoření podmínek pro zvýšení krokové frekvence. Z metodologického hlediska nepovažujeme příliš velkou sílu tahu působící na sprintera za efektivní, protože neumožňuje dosažení vyšší frekvence kroku na celém úseku. Optimální síla tahu umožní zlepšit koordinaci ve vyšší úrovni rychlosti jednotlivých končetin i těžiště. Podle vykonaných měření se zdá, že sprinteři jsou schopni pozitivně reagovat při tažných silách 20, 30 a někdy i 40 N. Aplikace vyšších tažných sil negativně ovlivňuje požadované zvýšení krokové frekvence, neproporcionálně prodlužuje délku kroku, způsobuje pasivitu a nutí běžce koncentrovat pozornost na vlastní bezpečnost při realizaci takové pohybové aktivity.

Domníváme se, že ve zlehčených podmínkách je adekvátní rychlost běhu o 5–8 % vyšší, než je maximální běžecká rychlost. Na dosažení takové rychlosti je zapotřebí relativně malé síly tahu. Takto se vytváří příznivé podmínky pro rychlejší koordinační spojení v neuro-muskulárním systému a tímto se může překonat i případná rychlostní bariéra. Avšak i při hledání optimální tažné síly jsme narazili na intraindividuální rozdíly. Za rozhodující považujeme fakt, že se ukázalo, že vyšší zvýšení frekvence kroku v supramaximální rychlosti dokázali realizovat jedinci, kteří disponují vyšší úrovní v parametru doba opory běžeckého kroku. Uvedený problém je asi úzce spojený s úrovní speciálních koordinačních schopností. Uvedené ukazujeme na příkladě dvou běžců. L.B. (obr. 7) měl v přirozených podmínkách frekvenci kroku 4,66 Hz a při supramaximální rychlosti ji při tahu 30 N dokázal zvýšit na 5,07 Hz. Avšak při vyšší síle tahu (40 N) se už dostavila negativní reakce v běžecké struktuře, která se projevila poklesem frekvence běhu. Naopak v případě K.S. (obr. 8) se zvyšováním síly tahu neustále mírně klesá i kroková frekvence ze 4,14 Hz na 3,96 Hz při síle 50 N.

Na základě uvedených faktů doporučujeme, aby při aplikaci tréninkového prostředku supramaximální rychlost běhu se i respektovaly individuální specifika sportovců. Domníváme se, že na sprintery s nižší úrovní frekvenčních schopností, může tento prostředek dokonce působit i negativně tím, že naruší jejich techniku běhu. To je ale pouze hypotéza, kterou je třeba ověřit výzkumem.

Shrnutí

1. Kinematické charakteristiky supramaximální běžecké rychlosti při extrémně vysoké síle tahu mají jiný charakter jako změny v přirozených podmínkách. Sprinteři v zlehčených podmínkách jsou pasivní, spoléhají se na vnější tažnou sílu. Vyšší rychlost je dosažená při prakticky nezměněné krokové frekvenci, výlučně na základě prodloužení délky kroku. Negativní trendy ve změnách těchto sledovaných parametrůpohybové aktivity se prohlubuje se zvyšováním supramaximální rychlosti. Uvedené fakty indikují, že je potřebné optimalizovat stimul z pohledu rozvoje pohybových schopností hlavně rychlostně silových a koordinačních.

2. Zefektivnění aplikace metodologie prostředku supramaximální rychlosti si vyžaduje optimalizovat sílu tahu s paralelně vytvořením podmínek pro zvýšení aktivity sprintera tak, aby byl schopný absolvovat celý úsek ve vyšší frekvenci. Optimalizaci této funkce významně přispívá možnost nastavení regulace intenzity stimulu (velikost síly tahu) supramaximální rychlosti, který umožňuje použití brzdícího mechanizmu v kombinaci s tažným zařízením “Speedy”. Vzhledem na charakter struktury změn v pohybové činnosti a individuálnostech sprinterů (hlavně úroveň krokové frekvence v přirozených podmínkách) se domníváme, že optimální tažnou silou je 20–30 N, někdy i 40 N, co umožní dosažení 105–108% z maximální běžecké rychlosti. Vyšší síla negativně ovlivňuje požadované zvýšení krokové frekvence, způsobuje pasivitu běhu, prodlužuje nepřiměřeně délku kroku a nutí běžce se koncentrovat více na svoji bezpečnost, aby se nezranil, jako na realizaci pohybové aktivity.

Metodické zásady a aplikace

I . Zásady aplikace:

Velikost podnětu: letmé úseky v délce 20–50 m s náběhem 20–30 m

Intenzita podnětu: 105–108% maximální běžecké rychlosti, tj. síla tahu 20–40 N

Intervaly odpočinku: 3–8 min podle času trvání podnětu

Dávkování podnětu: 4–8 úseků na 1 tréninkové jednotce, tj. cca 100–200 m

Frekvence podnětu: 1–2-krát týdně

Zařazení podnětu: předzávodní období, závodní období – stimulační účinek, druhé přípravné období – preventivní účinek

Tréninkové metody: opakovací, kontrastní – kombinace ztížených, přirozených a zlehčených podmínek

II. Metodická pokyny pro správnou aplikaci:

  1. Před systematickým uplatňováním podnětů vykonávat zácvik sportovců (tahač i tažený) na nové podmínky,

  2. Tréninky zařazovat při vhodném (optimálním) stavu tělesné a technické připravenosti organizmu sportovce,

  3. Kvalitní a důsledné rozcvičení před tréninkem a průběžné udržování stavu připravenosti organizmu sportovce během tréninku. Podnět zařazujeme na začátek tréninkové jednotky, tj. ihned po rozcvičení,

  4. Působit na sportovce s cílem aktivní spolupráce při realizaci podnětů (zaměřenost na aktivitu subjektu, úsilí o zvýšení krokové frekvence, důsledná koncentrace na realizaci podnětu atd.),

  5. Individualizace přístupu – respektovat individuální zvláštnosti sportovců,

  6. Přísné dodržování zásad bezpečnosti (vhodný povrch na dráze, poučení tahače i sportovce, dostatečná délka doběhu, atd.) a podle možností eliminovat rušivé vlivy okolního prostředí.

Tab. 11 Statistické charakteristiky kinematických parametrů běhu v maximální a supramaximální běžecké rychlosti

Fig. 9 Runningmethodology and supra-maximalspeed’smeasuring

Obr. 9 Metodika realizace a měření při běhu supramaximální rychlostí

Fig. 10 Dependence ofrunning speed and flyingphaseofstrideatmaximaland supramaximalrunning speed

Obr. 10 Závislost rychlosti běhu a doby letu běžeckého kroku v maximální a supramaximální rychlosti běhu

Fig. 11 Dependence ofrunning speed and contactphaseofstrideatmaximaland supramaximalrunning speed

Obr. 11 Závislost rychlosti běhu a doby opory běžeckého kroku v maximální a supramaximální rychlosti běhu

Fig. 12 Dependence of speed, stridelength and rateatmaximal speed running

Obr. 12 Závislost rychlosti, délky kroku a krokové frekvence na maximální rychlosti běhu

Fig. 13 Regressionofkinematicsparameters’ changesatmaximaland supramaximalrunning speed

Obr. 13 Regrese změn kinematických parametrů v maximální a supramaximální rychlosti běhu

Fig. 14 Regressionofkinematicsparameters’ changesatmaximaland supramaximalrunning speed

Obr. 14 Regrese změn kinematických parametrů v maximální a supramaximální rychlosti běhu

Fig. 15 Trendsofrunning speed changes and striderateatdifferentpullingforces (runner L.B.)

Obr. 15 Trendy změn běžecké rychlosti při různých silách tahu (běžec L.B.)

Fig. 16 Trendsofrunning speed changes and striderateatdifferentpullingforces (runner K.S.)

Obr. 16 Trendy změn běžecké rychlosti při různých silách tahu (běžec K.S.)

Pilotní studie autorů M. Sebery a K. Migdauové se zabývá řešením výzkumné otázky, zda je rozdíl mezi jednotlivými objekty chůze popsatelný a predikovatelný pomocí matematicko-statistického aparátu. Cílem práce bylo porovnat variabilitu sledovaných parametrů v jednotlivých modifikacích způsobu chůze. Analyzované charakteristiky byly zjišťovány metodou měření plantárního tlaku pomocí systému Pedar. K řešení výzkumného záměru jsou využity pokročilé statistické metody, jejichž výsledky jsou rozličné a autoři se zasvěceně a kompetentně vyjadřují k jejich výhodám i nevýhodám. Výsledky pilotní studie chtějí autoři využít k identifikaci dalších způsobů pro zjištění charakteristik pohybu.