за счет чего повышается скорость бега спринтера
АтлетизмБегПрограммирование тренировокСтатьи Александра БулаховаУскорение УСКОРЕНИЕ И МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ В СПРИНТЕ
ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на то, что спринт – это задача, в которой атлету нужно перемещаться максимально быстро, на практике, выполнять это условие сразу невозможно физически. Точно так же, как машине нужно время для набора максимальной скорости со старта, спринтеру (или другому атлету) необходимо некоторое время, чтобы достичь своей максимальной скорости. Исходя из этого, разделяют две фазы:
1) Фаза ускорения – фаза от начала движения (старта), во время которой атлет набирает скорость
2) Фаза максимальной скорости – фаза от момента достижения максимальной скорости и до финиша (завершения спринта)
Надо сказать, что это не строгие фазы: во-первых, потому что переход между ними протекает не резко, а во-вторых, у различных атлетов разные соотношения этих фаз. Одни атлеты ускоряются очень хорошо и быстро, но их максимальная скорость достаточно невысокая, другие – ускоряются дольше, но имеют большую максимальную скорость. Для успеха в спринте, важно обладать как быстрым ускорением, так и высокой максимальной скоростью. Между тем, по данным (Delecluse et al., 1995) и (Ae, Ito, & Suzuki, 1992; Majumdar & Robergs, 2011), нетренированные спринтеры достигают своей максимальной скорости быстрее (10-35 м), тогда как элитным нужно больше разгона (60-80 м). Не стоит упоминать то, что максимальная скорость у элитных спринтеров значительно выше.
Рис 1.Кривая «скорость-дистанция» на дистанции 100 м для элитного спринтера (Данные Majumdar, A. S., & Robergs, R. A. (2011). The science of speed: Determinants of performance in the 100 m sprint. International Journal of Sports Science and Coaching, 6, 479–493)
ОСНОВНОЕ ОТЛИЧИЕ
Основное различие этих фаз в спринте лежит на поверхности:
Фаза ускорения – рост средней горизонтальной скорости Центра Масс (ЦМ) атлета
Фаза максимальной скорости – средняя горизонтальная скорость ЦМ атлета остается постоянной
«Средняя» означает, что даже во время фазы максимальной скорости, горизонтальная скорость различна – во время постановки ноги на опору, отталкивания и фазы полета.
Рис 2. Средняя (красная линия) и реальная (синяя линия) скорости для Усейна Болта (Берлин, 2009 г, 9.58 с)
Рост горизонтальной скорости ЦМ атлета в фазе ускорения означает, что горизонтальный импульс, который создает атлет при давлении на опору, выше тормозящего горизонтального импульса (сила трения + сила сопротивления воздуха):
Где Fпрод – это горизонтальная сила продвижения, генерируемая атлетом, t – это время приложения силы, и Fторм – это горизонтальный импульс, уменьшающий скорость ЦМ (сила трения, сила сопротивления воздуха).
При постоянной скорости бега, когда атлет достигает своей максимальной скорости бега, горизонтальный импульс продвижения становится равен горизонтальному импульсу торможения:
Соответственно, фаза ускорения заканчивается тогда, когда атлет больше не в состоянии произвести горизонтальный импульс продвижения, который будет больше горизонтального импульса торможения.
Кроме того, как во время фазы ускорения, так и во время фазы максимальной скорости, атлет должен поддерживать свой вес тела, поэтому его вертикальный импульс должен быть равен импульсу силы тяжести:
Где Fверт – это вертикальная сила, генерируемая атлетом, t – это время приложения силы, m – это масса атлета, g – это ускорение свободного падения.
Таблица 1
Процент от максимальной скорости, достигаемый элитным спринтером на дистанции 100 м в 10-ти метровых отрезках
КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ
Время опоры
Время опорной фазы максимально при стартовом отталкивании, и неуклонно падает вниз с продвижением атлета по дистанции. Эти цифры могут изменяться от 0.36 с на старте, и вплоть до 0.085 с на максимальной скорости. Соответственно, фаза ускорения характеризуется большим временем контакта ноги с опорой, чем фаза максимальной скорости. Хотя, как было сказано ранее, четких границ нет, и время опоры уменьшается практически с каждым последующим шагом, пока не достигнет минимального значения для данного атлета и его текущей максимальной скорости.
Рис 3. Время контакта с опорой на первых 10 шагах ускорения и максимальной скорости для элитного спринтера
Время полета
Вместе с падением времени опоры, происходит рост времени полета – безопорной фазы между опорами разноименных ног. Вначале, когда скорость невысокая, атлету важно проявить как можно больше силы в опору для разгона. Поэтому, ему нужно как можно дольше давить (больше время опоры) и как можно меньше проводить время в воздухе (время полета), поскольку, находясь в безопорном положении, ускоряться невозможно.
Рис 4. Скорость ЦМ во время старта и первых двух шагов спринтера
Время полета растет от 0.07 с на первом шаге, и до 0.12-0.15 с на фазе максимальной скорости.
Рис 5. Время опоры и время полета спринтера во время прохождения 100 м дистанции
Длина шага
Длина шага растет с продвижением по дистанции и складывается из трех компонентов – длины приземления, длины отталкивания и длины полета. В фазе ускорения, длина приземления минимальна, длина отталкивания меньше, равно как и длина полета. При росте скорости, атлет больше времени «летит», а также увеличивается длина приземления и отталкивания. В итоге, шаги становятся длиннее.
Рис 6. Компоненты длины шага
Рис 7. Время контакта с опорой на первых 10 шагах ускорения и максимальной скорости для элитного спринтера
Частота шагов
Частота шагов также растет с продвижением по дистанции. Интересно, что при приближении к максимальной скорости атлета, длина шага остается постоянной, и рост скорости происходит за счет частоты шагов.
Рис 8. Длина шага и частота шагов при прохождении спринтером дистанции 100 м
Общие кинематические характеристики на первых 10-ти шагах фазы ускорения для тренированного спринтера даны в таблице ниже:
Таблица 2
Длина шага, частота шагов, время опоры и время полета на первых 10-ти шагах фазы ускорения для тренированного спринтера
ДИНАМИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ
Сила реакции в опору
Исходя из уравнений выше, можно предположить, что для создания импульса поддержания веса (вертикальный импульс) и импульса продвижения (горизонтальный импульс) атлету нужно проявлять все больше силы реакции в опору. На практике, так и происходит – с ростом скорости, время опоры падает, что вынуждает спринтера проявлять все больше силы в опору для поддержания собственного веса тела и продвижения вперед.
Рис 9. Вертикальная сила реакции опоры профессионального спринтера на различных скоростях бега
Точка приложения силы реакции
В фазе ускорения, точка приложения силы реакции опоры находится под ЦМ атлета, или даже позади него, что способствует лучшему разгону атлета.
Рис 10. Положение точки приложения силы в опору во время фазы ускорения
Во время фазы максимальной скорости, точка приложения силы меняется – впереди ЦМ при постановке ноги на опору, затем строго под ЦМ во время проявления максимальной вертикальной силы, и затем, как и в фазе ускорения, позади ЦМ во время горизонтального отталкивания.
Рис 11-13. Точка приложения силы реакции опоры при беге на максимальной скорости (фаза постановки, амортизации и отталкивания)
Направление силы реакции
Исходя из необходимости роста скорости, в фазе ускорения сила реакции направленна более горизонтально (под углом примерно 45 градусов).
В фазе максимальной скорости, направление меняется – сначала сила реакции имеет горизонтальное негативное направление (торможение), затем, вертикальное направление (вертикальная амортизация), и в конце, горизонтально положительное направление (отталкивание).
Рис 14. Изменение направление силы реакции опоры и ее величины при постановке стопы в беге с максимальной скоростью
Вертикальные и горизонтальные проекции силы реакции в опору
Важно понимать, что в определенный момент времени, атлет проявляет лишь одну силу. Однако, в каждый момент времени, как вы могли понять это выше, ее направление и величина различны.
Исходя из этого, принято разделять эту силу на проекции в вертикальном и горизонтальном направлении – это называется вертикальной и горизонтальной проекцией силы реакции опоры.
В общем, в фазе ускорения, горизонтальная проекция силы выше, а вертикальная – меньше. С продвижением по дистанции, горизонтальная проекция силы становиться меньше, а вертикальная – больше.
Рис 15. Горизонтальные и вертикальные составляющие силы реакции опоры для атлета в спринте на 100 м по беговой дорожке.
Данные Morin, J-B., & Sève, P. (2011). Sprint running performance: Comparison between treadmill and field conditions. European Journal of Applied Physiology, 111, 1695–1703, with kind permission from Springer Science and Business Media.
Вместе с тем, обе проекции имеют место на каждом шаге, а в фазе максимальной скорости появляются высокие горизонтальные тормозящие силы (из-за постановки ноги перед ЦМ), которые нужно компенсировать атлету горизонтальной проекцией силы, чтобы сохранить скорость бега.
Рис 16. Силы реакции опоры в трех проекциях для спринта на 60 м. Данные R Nagahara – Association of Sprint Performance With Ground Reaction Forces During Acceleration and Maximal Speed Phases in a Single Sprint
БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ
Рис 17. Позиции постановки и отталкивания для фаз ускорения и максимальной скорости в спринте
Наклон корпуса
Наклон корпуса во время фазы ускорения значителен (около 45 градусов и более). Это связано с тем, что такая позиция смещает ЦМ атлета вперед и вниз, позволяя ему проявлять больше горизонтальной силы. В фазе максимальной скорости, наклон вперед практически отсутствует.
Рис 18. Изменение наклона корпуса и направления взгляда в спринте с продвижением по дистанции
Вынос ноги
Во время фазы ускорения, нога выносится низко, это минимизирует инерцию свободной конечности, позволяя атлету делать более частые и длинные шаги, не тратя время на фазу полета (во время которой, как известно, набирать скорость невозможно). Колено во время выноса ноги практически не сгибается.
Рис 19. Кинематика первых двух шагов Кристиана Колемана на старте с колодок. Обратите внимание на то, как низко выносятся его ноги относительно трека (носок практически касается поверхности)
В фазе максимальной скорости, время контакта ограничено, и атлету нужно разгонять свою голень перед постановкой. Для этого, после завершения опоры для одной ноги, он сгибает эту ногу в коленном суставе, уменьшая момент инерции. В этот момент, его стопа находится выше колена противоположной ноги.
Затем, согнутая нога выносится вперед в тазобедренном суставе, и распрямляется в коленном суставе, чтобы совершить контакт с опорой.
Рис 20. Кинематика выноса ноги в спринте на максимальной скорости
Угол голени
Один из важных моментов фазы ускорения – это положительный угол голени. Это означает, что колено находится впереди носка во время начала отталкивания уже при контакте с опорой.
В фазе максимальной скорости, угол голени отрицательный при постановке, становится нулевым во время амортизации и положительным при отталкивании.
Угол стопы
Стопа ставится на опору остро, с высокой пяткой во время фазы ускорения. Снова, это делается для направления силы отталкивания в более горизонтальный вектор.
В фазе максимальной скорости, стопа ставится в нейтральном положении, для более гладкого и быстрого контакта с опорой.
Тазобедренный сустав
В фазе ускорения, тазобедренный сустав сгибается до угла примерно в 86 градусов, с разгибанием до 164 градусов
В фазе максимальной скорости, при постановке ноги на опору, сгибание составляет 142 градуса, с пере-разгибанием до 182 градусов.
Коленный сустав
В фазе ускорения, при постановке ноги на опору, угол коленного сустава составляет 91 градус. При отталкивании, коленный сустав разгибается до 143 градусов.
В фазе максимальной скорости, постановка осуществляется при угле в 154 градуса. При амортизации, колено сгибается до 135 градусов, и при отталкивании сохранят примерно этот же угол.
Голеностопный сустав
В фазе ускорения, голеностопный сустав не показывает высоких показателей изменения суставного угла. Угол держится в пределах 75-90 градусов тыльного сгибания.
В фазе максимальной скорости, при постановке ноги на опору голеностопный сустав слегка согнут (130 градусов). Затем, в фазе амортизации, угол уменьшается примерно до 100 градусов, чтобы затем разогнуться снова до 135 градусов в фазе отталкивания от опоры.
КИНЕМАТИКА ФАЗЫ УСКОРЕНИЯ
КИНЕМАТИКА ФАЗЫ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ
ЗАМЕЧАНИЯ ДЛЯ ТРЕНИРОВОК ФАЗ СПРИНТА
Каждая фаза характеризуется несколькими аспектами, которые могут влиять на тренировки для увеличения результатов.
* Большими суставными углами при начале отталкивания (тазобедренный и коленный суставы, начальные углы – примерно 90°-90°)
* Большим временем контакта для проявления силы в опору (0.32-0.12 сек)
* Большей горизонтальной проекцией силы реакции опоры
* Меньшими суставными углами при начале отталкивания (тазобедренный и коленный суставы, начальные углы – примерно 142°-154°)
* Меньшим временем контакта для проявления силы в опору (0.12-0.085 с)
* Большей вертикальной проекцией силы реакции опоры
Также можно отметить общие характеристики для обеих фаз:
В общем, в качестве средств СФП (специальной физической подготовки) рекомендуются следующие упражнения:
Для фазы ускорения:
Для фазы максимальной скорости:
В качестве средств ОФП (общефизической подготовки) рекомендуются следующие упражнения:
Для фазы ускорения:
Для фазы максимальной скорости:
Спринтерский бег
Содержание
Спринтерский бег [ править | править код ]
Спринтерский бег — стремительный и молниеносный — длится всего несколько секунд, поэтому цена ошибки в беге на короткие дистанции очень высока. Малейшие огрехи в технике на старте или финише, неудачная постановка стопы во время бега — и шанса исправить ошибку уже не будет, теряются драгоценные доли секунды.
Спринтерский бег — это преодоление небольших отрезков с максимально возможной скоростью. Соревнования спринтеров проводятся на дистанциях 60, 100, 200 и 400 м. Отличительная особенность спринтерского бега — анаэробное (бескислородное) дыхание, когда организм получает необходимую энергию из своих собственных запасов, а не за счет дыхания. Действительно, попробуйте посчитать, сколько раз вы успеете вдохнуть за короткую 100-метровую дистанцию. Техника бега на короткие дистанции имеет ярко выраженную силовую направленность — это высокое поднимание бедра при беговом шаге, жесткая постановка стопы, мощное отталкивание.
Тем, кто начинает заниматься бегом в зрелом возрасте, спринтерские упражнения следует выполнять, когда появится определенная спортивная форма. При резкой физической активности из-за отсутствия тренированности могут произойти растяжения мышц и связок, возникнуть проблемы с сердечно-сосудистой и дыхательной системой.
Старт [ править | править код ]
Любая спринтерская дистанция начинается с низкого старта. Каждый спортсмен бежит по своей дорожке, запрещено наступать даже на разделительную линию.
Низкий старт осуществляется из специальных беговых колодок. Для выявления фальстарта в колодках находится датчик, реагирующий на давление от стопы спортсмена.
Как только давление становится меньше предельно допустимой величины (то есть спортсмен убрал ногу с колодки) автоматически фиксируется фальстарт. На стартах более низкого уровня у колодок нет такой системы.
При старте из данного положения бегун выполняет три команды: «На старт!», «Внимание!» и «Марш!»
Для начала плавного разгона спортсмен не выпрямляется вертикально резко, а стартует затылком вперед с уклоном тела 45-52°.
Разгон [ править | править код ]
Стартовый разгон, как и старт, — основная составляющая успеха при беге на короткие дистанции. При разгоне спортсмен мощно отталкивается от дорожки, бедро поднимается под углом 90° к туловищу (рис. 6.5, а — з). Первый шаг выполняется в значительном наклоне, поэтому его длина небольшая (100-130 см).
Тело бегуна в этот момент не достигает максимальной скорости, а опорная нога испытывает большую нагрузку. Именно поэтому правильно выполнять первый шаг той ногой, которая сильнее.
С увеличением скорости бега нагрузка постепенно уменьшается. Первые три шага стартового разгона следует концентрировать на силе отталкивания от опоры, а все последующие шаги — на быстром движении бедер.
Для быстрого выхода со старта бегуну нужно принять такое положение, которое обеспечит наилучшее стартовое усилие. Следует учесть, что стартовое движение начинается с движения туловищем, поэтому
для разгона нужна хорошая сила мышц спины. Туловище выпрямляется на 4-7-м метре дистанции. Чем выше квалификации бегуна, тем длиннее стартовый разгон. На первых шагах центр массы находится спереди от точки опоры, на следующих шагах — ноги ставятся на проекцию центра массы.
Бег по дистанции [ править | править код ]
Постепенно удлиняется длина шагов (190-240 см), повышается скорость.
К 30 м дистанции скорость достигает 90-95 % максимальной.
Бег по дистанции (рис. 6.6, а — с) должен быть плавным и без рывков.
Обычно одна нога спортсмена сильнее, поэтому шаги по длине получаются неравномерными.
Для того чтобы этого избежать, следует развивать более слабую ногу.
Стопа ставится исключительно с носка и на носок, не опираясь на пятку (рис. 6.7). Отталкивание резкое и мощное за счет силы стопы.
Работа рук должна быть согласована с работой ног.
Кисть полусжата или свободно разогнута (рис. 6.8, а). Если сжать кисть в кулак или вывернуть прямые пальцы наружу, это изменит траекторию движения рук (рис. 6.8, б). Руки согнуты в локтевом суставе под углом 90°, кисти поднимаются вперед до уровня подбородка.
Финиширование [ править | править код ]
В стремительном беге на короткие дистанции любая потерянная секунда на вес золота. Финишировавшим считается спортсмен, который сбивает плечами финишную ленточку (рис. 6.9, а, б). Ленточек давно нет, а определять момент финиша принято по плечам бегуна, поэтому при пересечении финишной линии следует сделать резкое движение плечами вперед, чтобы выиграть драгоценные сантиметры у соперника.
Тактика бега на дистанции 60 и 100 метров [ править | править код ]
При беге на дистанции 60 и 100 м все движения совершаются с максимальной скоростью: молниеносный старт, мощное выбегание, быстрое преодоление дистанции, стремительный финиш. Максимальная скорость достигается бегунами на 80-90 м дистанции, затем скорость падает даже у самых тренированных спортсменов.
Тактика бега на дистанции 200 метров [ править | править код ]
Старт бега на дистанции 200 м производится на вираже, поэтому колодки следует устанавливать так, чтобы пробегать по прямой как можно больший отрезок дистанции. Стартовый разгон также производится по кривой,
при этом туловище бегуна наклоняется внутрь кривой для компенсации центробежной силы. Пробежать всю дистанцию 200 м с максимальными усилиями тяжело даже для тренированных спортсменов, поэтому рекомендуется «выключаться» из бега при выходе из виража на 2-3 шага.
Тактика бега на дистанции 400 метров [ править | править код ]
Техника бега на средние дистанции [ править | править код ]
Средние дистанции — 800 и 1500 м. Техника бега на средние дистанции существенно отличается от техники спринтерского бега: отсутствуют резкие ускорения, движения становятся более экономичными в плане расхода энергии, на первый план выходит скоростная выносливость, а не скорость.
Старт [ править | править код ]
Бег на средние дистанции начинается с высокого старта на две команды: «На старт!» и «Марш!».
По команде «На старт!» бегун становится у линии старта, одна нога — возле линии, вторая отставлена на две стопы назад. Туловище наклоняется вперед на 45°, ноги слегка согнуты, руки согнуты в локтевых суставах.
По команде «Марш!» начинается стартовый разгон, он продолжается 17-20 м. Постепенно бегун выпрямляет туловище до 5° и занимает место у бровки(наиболее удачное в тактическом плане), бег становится равномерным.
Бег по дистанции [ править | править код ]
На опору нога ставится с носка, опускаясь на наружный свод стопы и потом на всю стопу. Нога ставится на опору мягко, она слегка согнута в коленным суставе. Оптимальный угол отталкивания от опоры — 50-55°.
При прохождении поворотов (виражей) туловище бегуна наклоняется влево (к центру виража), левая рука двигается с меньшей амплитудой, чем правая, правое плечо выходит вперед, шаг левой ногой короче, чем правой.
Такую технику применяют бегуны на все средние дистанции, однако в зависимости от длины дистанции изменяется соотношение частоты и длины шагов, скорость бега.
Финиширование [ править | править код ]
Длина финишного броска составляет 150-200 м (полкруга) и зависит от физиологических возможностей спортсмена. Туловище бегуна подается вперед, увеличивается частота маховых движений руками и шагов, однако непосредственно перед самым финишем техника расстраивается вследствие утомления мышц.
Тактика бега на средние дистанции заключается в сохранении постоянной скорости на протяжении всего забега. Для этого необходимо выбрать наиболее подходящий темп бега и придерживаться его. В соревновательных забегах нередко участвуют пейсмейкеры — бегуны, задающие ритм. Их задача — лидировать определенный отрезок дистанции со скоростью, устраивающей ведущих бегунов.