Кинематические и динамические характеристики бегового шага

Бег по дистанции с максимальной скоростью давно привлекал исследователей, которые пытались выявить кинематические и динамические характеристики, а также основные лимитирующие факторы, препятствующие повышению скорости бега. Еще в 30-х годах прошлого века В. Фенн, используя математический аппарат, выявил величину работы, производимой спринтером при беге с максимальной скоростью.

Современная аппаратура позволяет с высокой точностью определять основные силовые и временные параметры движения спортсмена в лабораторных условиях и на дорожке, а также оценивать эффективность его техники. Количественные критерии кинематики и динамики бегового шага могут колебаться у спортсменов, отличающихся друг от друга морфологической структурой, разнообразием в развитии двигательных качеств и координационными способностями (Таблица 6).

Таблица 6

Основные количественные характеристики в спринте (В.Шпитальный 1971)

Средние или модельные значения для спортсменов различной квалификации позволяют выявить наиболее слабые стороны техники бега и таким образом указать оптимальные пути ее совершенствования.

В процессе становления спортивного мастерства изменения в технике движений происходят в соответствии с различными и не всегда однозначными закономерностями. Например, с ростом квалификации спринтера частота шагов изменяется не только за счет уменьшения времени опоры, но и времени полета. Важно отметить, что изменение этих параметров происходит одновременно с увеличением длины шагов. Таким образом, как временные, так и пространственные кинематические характеристики техники бега подвержены изменениям по мере повышения тренированности спортсмена. В такой же степени значительно вариативными представляются и динамические особенности техники отдельных спортсменов, проявляющиеся в момент взаимодействия спринтера с поверхностью беговой дорожки. На рис. 8 приведены некоторые динамические характеристики, проявляющиеся в момент взаимодействия спринтера с поверхностью беговой дорожки.

Рисунок 9 – Основные кинематические характеристики отталкивания в спринтерском беге:

t – время опоры, S1 – перемещение ОЦТМ в фазе отталкивания, Sу – вертикальное перемещение, ? – угол вылета после отталкивания, Fz – максимальное значение вертикальной составляющей реакции опоры, Fx – максимальное значение горизонтальной составляющей реакции опоры, V?– скорость перемещения ОЦТМ, VAM – максимальное падение скорости ОЦТМ

В периоде опоры различают две основные фазы – амортизацию и отталкивание. Границей, разделяющей их, является точка, в которой горизонтальная составляющая реакции опоры имеет нулевое значение. В этот момент ОЦМТ находится точно над площадью опоры. За период опоры ОЦМТ проходит расстояние, равное примерно 1 м, причем амортизационный участок траектории составляет около 40 % этой величины. Сравнение траектории пути ОЦМТ у спортсменов различной квалификации показывает, что более техничные спринтеры имеют меньший путь аммортизации, благодаря чему у них имеется больше времени для организации правильного отталкивания от опоры.

Траектория ОЦМТ в момент опоры представляет собой плавно изогнутую кривую, которая максимально опускается в момент подседа на 3,54,5 см, после чего начинает повышаться. Величина колебаний зависит от мастерства спортсмена, причем техничные спринтеры отличаются более гладким бегом. После завершения отталкивания тело спортсмена движется по инерции при угле вылета 2–4°.

Как показали исследования, более высокой скорости бега соответствует меньшее значение угла вылета. Например, при скорости 5,5 м/с угол вылета равен 8,1°, при 8,7 м/сек – 6,3°, а при 10,2 м/сек – 2,7°. Это позволяет спринтеру поднять ОЦМТ в полете на высоту 4–5 см и обеспечить необходимое продвижение вперед.

Динамические характеристики отталкивания определяются максимальными значениями развиваемого усилия (у лучших спортсменов более 300 кг) и количеством движения (Ft), приобретенного бегуном за период опоры. В амортизационной фазе скорость спортсмена снижается на 1–2%, а затем в результате развиваемого усилия поднимается несколько выше исходного уровня. Уровень колебаний скорости бегуна в период опоры является одним из основных критериев эффективности техники спринтерского бега. Чем меньше потери в процессе амортизации, тем соответственно меньше усилий затрачивается на разгон всей массы тела. Таким образом, динамические исследования техники бега показывают, что совершенствование технического мастерства должно идти по пути снижения энергетических затрат спортсмена в фазе амортизации, поэтому спринтеры должны стремиться к постановке ноги ближе к проекции ОЦМТ со скоростью, соответствующей движению тела. Сильнейшие спринтеры мира имеют «посадочную» горизонтальную скорость стопы 1,8–2,7 м/сек, приближаясь к идеалу, позволяющему свести к минимуму амортизационные затраты.

Если рассматривать спринтерский бег как целостное спортивное упражнение, то наряду с несомненной важностью рациональной техники старта, стартового разгона и отдельно взятого бегового шага, большое значение имеет определение оптимальных взаимоотношений длины и частоты беговых шагов. Количество шагов в беге на 100 м у большинства спринтеров колеблется от 41 до 48 у мужчин и от 46 до 50 у женщин.

По имеющимся данным, наибольшая частота шагов зафиксирована у советского спортсмена А. Корнелюка – 5,50 шаг/с и у спортсменки из ГДР М Гер – 5,08 шаг/с при соответствующей длине шага 198 см и 177 см. Наибольшая длина шага была У.Болта – 2,83 м при частоте 5,3 шаг/с. Эти величины в первую очередь зависят от параметров тела спортсмена, особенностей нервно-мышечного аппарата, координационных способностей, уровня гибкости, техники бега и целого ряда внешних условий (состояния поверхности дорожки, ветра и других факторов).

Скорость передвижения спортсмена определяется временными и пространственными характеристиками отдельного шага. В Таблице 6 представлены данные, показывающие, какую длину шага нужно иметь, чтобы при определенном времени его выполнения получить намеченную скорость бега.

Если принимать во внимание такие морфологические показатели, как длина ноги, измеряемая от верхнего вертела бедренной кости до лодыжки, то можно, пользуясь, рисунком 10, выявить соответствие частоты шагов и их длины для результата, данного спортсмена.

Рисунок 10 – Зависимость длины и частоты шагов от морфологических показателей

Если точка, соответствующая полученным данным, лежит на прямой, близкой к результату данного спортсмена, то можно говорить о гармоничном сочетании частоты и длины шагов: при нижнем ее расположении частота невелика и результат можно повысить за счет этого резерва. При нахождении точки выше прямой рекомендуется увеличить объем скоростно-силовой подготовки и упражнений на гибкость. Тренеры-практики нашли простой метод определения наиболее рациональной длины шага – необходимо измерить расстояние от пола до кончиков пальцев вытянутой вверх руки. Эта величина и будет соответствовать оптимальной длине шага в спринте.

Чтобы яснее представить соотношение между временем пробегания отдельного отрезка дистанции, длиной и частотой шагов, следует воспользоваться таблицей 7, где приведены данные, зарегистрированные в одном из забегов В. Борзова.

Таблица 7

Основные технические параметры бега на отдельных отрезках дистанции у В.Борзова

Исследования техники спринта, во многом показавшие основные критерии эффективного бега, проводились при участии спортсменов различной квалификации. Однако во всех случаях эталоном являлись данные спортсменов, добивавшихся выдающихся достижений. На приведенной кинограмме (рисунок 9) старта и стартового разгона А. Хари (1960 г.) можно увидеть отличное выполнение основных элементов старта.

По команде стартера «На старт» спортсмен занимает положение, которое характеризуется как «обычный старт», правда, впереди стоящая нога несколько отодвинута от стартовой линии. Руки выпрямлены в локтях и расставлены на ширину плеч. Взгляд бегуна направлен в точку примерно на расстоянии 1 м от линии старта. По команде «Внимание» спортсмен выводит плечи за линию старта, равномерно распределяя массу тела на руки и ноги. В этот момент спортсмен должен реагировать на любой сигнал, который он услышит, и мгновенно стартовать. Первое заметное действие – отрыв рук от поверхности дорожки, затем активное движение вперед сзади стоящей ноги, а в завершение отталкивание впереди стоящей ногой.

Характерной особенностью правильного выполнения старта является низкое перемещение маховой ноги над поверхностью дорожки и мгновенная ее постановка.

Рисунок 9 – Кинограмма старта А.Хари

Основные элементы хорошей техники по дистанции хорошо проиллюстрированы кинограммой бега К. Льюиса (рисунок 10).

Рисунок 10. Кинограмма бега К. Льюиса

Спортсмен ставит ногу на поверхность дорожки близко к проекции ОЦМТ на переднюю часть стопы, хорошо заряжая напряженные мышцы голени (кадр 7).. Наиболее характерной особенностью техники К. Льюиса является очень мощная работа мышц стопы. Едва пройдя положение вертикали, бегун активно поднимается на стопе, создавая условия для быстрого завершения отталкивания. О высокой эффективности маховых движений свидетельствует положение маховой ноги в момент вертикали опорной фазы (кадр 8) и активное разведение бедер в полете (кадр 3–4)

Рассматривая особенности бега на короткие дистанции, необходимо остановиться еще на двух важных частях бега: финишировании и беге по повороту. Основная двигательная установка на финише – продолжить максимально быстрый бег за линией финиша. Различные броски и наклоны на финише могут существенно отразиться на скорости бега, так как при подготовке к их выполнению спринтер может потерять ритм движений, изменить технику бега или сильно закрепоститься. При приближении к линии финиша спортсмены должны придерживаться следующих рекомендаций:

• Соблюдать нормальное положение тела и длину шага при приближении и пересечении финиша;

• Длина шагов должна быть такой же, как и на середине дистанции;

• Стопа маховой ноги ставиться ближе к проекции центра тяжести тела;

• Стремиться выполнять шаги быстрее, а не длиннее;

• На самой финишной черте спринтер наклоняет плечи вперед-вниз, чтобы иметь некоторое преимущество (это должно выполняться в том случае, если атлет делает последний шаг за линией финиша);

• Существует две модели финиширования: а) спринтер наклоняет голову, откидывая руки назад, активно продвигает плечи вперед; б) атлет поворачивает туловище, отводя противоположную руку назад, что помогает ему быстрее повернуть плечи.

На дистанции 200 м и в эстафете спринтерам приходится бежать по повороту. Стартовые колодки при этом располагают у внешнего края дорожки таким образом, чтобы начальную часть стартового разбега выполнять по прямой. При беге по повороту туловище наклоняется влево с тем, чтобы уравновесить действие центробежной силы, правая рука движется больше внутрь, левая – наружу, ступни ног ставятся с небольшим поворотом влево. При выходе на прямой отрезок дистанции в месте наибольшей крутизны целесообразно сместиться плавно к правой стороне своей дорожки.