REPREZENTARI GRAFICE A RELATIEI FORTA-VITEZA-POZITIE IN EXECUTII MAXIMALE – METODE DE INVESTIGARE SI APLICABILITATE IN SPORTUL DE PERFORMANTA

Adina LIPAI Institutul National de Cercetare pentru Sport

Cuvinte cheie: model teoretic, relatie forta-viteza-pozitie, modelul lui Hill

Keywords: theoretical model, force-speed-position relationship, Hill model

Rezumat

In lucrarea de fata vom prezenta doua modele teoretic de dependenta dintre parametrii forta, viteza si pozitie, si posibilitatea de investigare a realitatii concrete a acestor parametrii. De asemenea vor fi prezentate si necesitatea investigarii acestei relatii in conditii de lucru reale, cu instrumente specifice care vor pute fi folosite la influentarea acestei marimi din care va rezulta o crestere de performanta in miscare specifica.

Introducere

Performanta sportivilor poate fi raportata la unul dintre parametrii masurabili ce definesc proprietatile unui muschi, si anume: forta, lungime, viteza, intensitate sau putere. Relatia dintre forta si lungime privita tot ca o proprietate mecanica a muschiului descrie dependenta dintre forta maxima izometrica si lungimea muschiului.

 Exista mai multe modele teoretice care descriu functionarea muschiului. In lucrarea de fata vom prezenta modelul teoretic de dependenta a fortei in functie de viteza formulat de Hill si extensia acestui model introducindu-se si parametru pozitie pentru evidentierea dependendentei dintre cei trei parametrii: forta, viteza si pozitie.

Modele ideale ale functionarii muschiului

Modelul teoretic formulat de V. A. Hill descrie relatia matematica prin care se demonstreaza dependenta dintre forta maxima produsa la lungimea optima a muschiului si viteza de scurtare a muschiului corespunzatoare.

Aceasta formula este interpretata astfel: pentru contractii concentrice, forta maxima care poate fi produsa de un muschi la lungime optima scade odata cu cresterea vitezei de scurtare a muschiului, pana cand va atinge un punct critic (zero), moment in care forta externa a muschiului devine zero (Fig. 1).

Vladimir Zatiorski a preluat si detaliat modelele ideale de dependenta intre marimile forta si viteza respectiv dintre forta-viteza-pozitie. Forta produsa de un muschi variaza in functie de viteza de contractie a muschiului. Studii recente au demonstrat ca in cazul unei singure fibre musculare nu se obtine acceasi curba a relatiei dintre forta si viteza pentru forta mare si viteza mica, iar forta care poate fi produsa de un muschi scade rapid cu viteza de contractie a muschiului.

Fig. 1. Relatia dintre forta si viteza, pentru miscare concentrica (Zatsiorsky, 2005)

Deoarce atat dependenta dintre forta si lungime, cat si relatia dintre forta si viteza sunt proprietat mecanice ale muschiului, pentru a obtine o viziune cat mai apropiata de realitate cele doua corelatii au fost abordate simultan obtinandu-se modelul ideal tridimensional, de dependenta dintre forta, viteza si pozitie. Unde pe axa OX avem pozitia, pe OY viteza iar pe OZ forta. In figura de mai jos este reprezentat acest model asa cum a fost el descris de Zatiorsky.

Fig. 2. Curba forta-pozitie-viteza, modelul teoretic (figura luata din Zatsiorsky, 2000)

Metode de investigare

Studiile si investigatiile practice au aratat ca pentru modelul bidimensional al dependentei dintre forta si viteza cu cat curba obtinuta in urma achizitionarii de date reale, este mai aproape de modelul ideal, de curba prezentata in figura 1, cu atat performanta sportivului este mai mare.

Astfel se emite ipoteza ca si in cazul modelului tridimensional de interdependenta dintre forta, pozitie si viteza, performanta sportivului va fi cu atit mai mare cu cat curba reala, trasata in urma achizitionarii de date reale, va fi mai apropiata de modelul ideal, cu atat performanta sportivului va fi mai buna. Primul pas in influentarea acestei curbe reale este trasarea ei din date obtinute in urma achizitiei cu un sistem specializat. Astfel se va urmari dezvoltarea unui sistem de trasare a acelei curbe, precum si definirea unei metodologii de interpretare a diferentelor dintre modelul ideal si cel real, ulterior dorindu-se obtinerea unei metodologii de influentare a parametrilor masurati, in sensul micsorarii diferentelor.

Folosind simulatorul de conditii s-au efectuat achizitii de date in antrenamente, obtinandu-se date referitoare la forta, viteza si pozite in exercitii de efort maximal si exercitii de control.

Datele obtinute au forma mai multor vectori ce contin o valoare corespunzatoare pentru fiecare din cei trei parametrii luate la intervale de timp egale. In figura 3 avem un exemplu de vectori ce cuprind valorile pentru cei trei parametrii masurati.

Fig. 3. Date reale a parametrilor F-V-P obtinute din achizitia cu simulatorul

In continuare vom prezenta un grafic tridimensional obtinut cu date reale, folosind fisiere de date din serii de exercitii maximale si probe de control. S-au folosit datele dintr-un singur exercitiu de natatie selectandu-se doar executia cu mana dreapta (Fig.4).

Urmarind modelul teoretic a lui Zatiorsky s-au reprezentat cele trei marimi: forta, viteza si pozitie intr-un sistem de axe tridimensional, trecandu-se la trasarea fiecarei "curba de achizitie", prin aceasta intelegandu-se o miscare a bratului pentru care se cunosc cei trei paramatrii achizitionati la intervale egale de timp. Urmatorul pas in trasarea graficului a fost trecerea in acelasi grafic a tuturor executiilor efectuate in acelasi exercitiu.

Urmarind figura 4 se poate observa ca miscarea de start pornste din punctul v = 0 si p = 0 (F = 119) si va aduce sistemul la viteza stabila care se va realiza ulterior.

Principala diferenta care apare intre modelul din figura 4 obtinut cu date reale si modelul din figura 2 care este modelul teoretic este data de numarul redus de achizitii efectuate, in figura 4 fiind practic reprezentata doar o „fasie" din modelul ideal. In acelasi timp fortele executate au fost relativ constante ducand la imaginea de „platou" din centrul graficului. Pentru a obtine un model mult mai apropiat de cel teoretic va fi necesara achizitionarea unui set de date in urma efectuarii unui exercitiu cu frane diferite.

Fig. 4. Curba forta-pozitie-viteza, model trasat cu date reale

Concluzii

In lucrarea de fata am prezentat doua modele teoretice ale dependentei fortei de viteza respectiv a dependentei fortei de viteza si pozitie. Urmarind metodologia de lucru folosita in cazul dependentei dintre forta si viteza s-a trecut la definirea unei metode de imbunatatire a performantei sportive urmarind modelul tridimensional al dependentei dintre forta, viteza si pozitie. S-a prezentat un model de achizitie pe date reale cu interpretarea datelor obtinute.

Abstract

The paper presents two theoretic models of the relation between force, speed and position parameters and the posibility do investigate this dependency with real data. Also in this paper will be prezented the necessity of investigating this relation on real data using specific tools witch can be also used to influence this parameters leading to an increase in performance for a specific exercise.

Bibliografie

SCHOR, V., HILLERIN, P., SI STUPINEANU, I., - Basic principles in designing simulators for monitoring effort in top performance sport, Aplications of Biomechanics, A Precongress Meeting to the Xth International Congres of Biomechanics,, Linkoping, Sweden, 1985.

ZATSIORSKY, V., (coordonator) - Biomecanichanics in Sport, (pag. 3 - 65). Ed. Blackwell Science, 2000.

ZATIORSKY, V., - Stiinta si practica antrenamentului de forta, publicatie pentru uz intern INCS Bucuresti, 2002.