BADANIE PRZEBIEGU SIŁY REAKCJI PODŁOŻA PODCZAS WYSKOKÓW.pdf

BADANIE PRZEBIEGU SIŁY REAKCJI PODŁO ś A

PODCZAS WYSKOKÓW

I. Wprowadzenie do badania sił reakcji podło Ŝ a.

Badania statyczne i dynamiczne reakcji podłoŜa przy pomocy platform oraz odmiennych

systemów, są bardzo szeroko stosowane w biomechanice. Pierwsze obserwacje rejestracji sił

nacisku na podłoŜu oraz pionowego przyspieszenia głowy wykonał w 1886 r. E.Marey.

W latach 1916- 1923 J.Amar opublikował wyniki badań dwóch składowych sił reakcji

podłoŜa, dokonanych na platformie sił z gumowymi czujnikami.

W 1930 r. W.O.Fenn skonstruował i zastosował platformę siły ze spręŜonymi czujnikami, do

pomiarów poziomych sił reakcji.

MoŜliwości dynamiczne układu ruchu człowieka mogą być oceniane przez rozpatrywanie sił

wewn. i zewn. działających na ciało. Podczas ruchów zapoczątkowanych na podłoŜu, zgodnie

z III zasadą dynamiki Newtona, siła reakcji podłoŜa równa jest sile akcji ciała człowieka, ale

o przeciwnym kierunku i zwrocie. Składową pionową siły akcji tworzy siła cięŜkości G= mg

i siła bezwładności F i = ma i związana z niejednostajnym ruchem ciała. Siła reakcji podłoŜa

jest więc zaleŜna od aktywności ciała.

Podczas stania na podłoŜu w miejscu, siłę akcji stanowi tylko siła cięŜkości, czyli

R = G

W fazie związanej z aktywnym obniŜeniem środka cięŜkości ciała i wymachem kończyn

występuje siła bezwładności skierowana ku górze , a więc nacisk na podłoŜe maleje. Jest to

faza odciąŜenia, w której R = G - Fi . Zmiana przyspieszenia na zwrot przeciwny wywoła siłę

bezwładności o zwrocie zgodnym z siłą cięŜkości i siła reakcji wzrośnie R = G + Fi.

Charakterystyki rozwijanych sił reakcji są decydującym czynnikiem wpływającym na wynik

w wielu dyscyplinach sportowych. MoŜna więc powiedzieć Ŝe platforma dynamometryczna

powinna być podstawowym urządzeniem pomiarowym w sporcie. W najnowocześniejszych

platformach wykorzystuje się zjawisko piezoelektryczne i oprócz trzech składowych sił

reakcji mierzy się trzy składowe momentów.

II.Opis i przebieg badania sił reakcji podło Ŝ a .

Stanowisko do pomiaru sił reakcji składa się z następujących urządzeń:

platformy dynamometrycznej,

przetwornika siła – napięcie,

rejestratora albo dodatkowo z przetwornika sygnału analogowego na cyfrowy A/C,

komputera,

rejestratora.

Wymienione wyŜej urządzenia pomiarowe pozwoliły nam na zarejestrowanie w formie

krzywej zmian przebiegu sił reakcji podłoŜa.

Ciało badanego znajdowało się ( na początku ) w bezruchu ( statyka ), wartość reakcji

podłoŜa równa się cięŜarowi ciała. Następnie rozpoczyna się faza zamachu z wymachem

kończyn górnych w tył i obniŜeniem środka cięŜkości ciała. Na początku tej fazy

przyspieszenie środka cięŜkości (SC) skierowane jest do dołu, co powoduje działanie siły

bezwładności skierowanej do góry – nacisk na podłoŜe maleje. Moment ten nazywamy

odciąŜeniem, a pisak (komputer) rejestruje wartość siły mniejszą od cięŜaru ciała. Zmiana

kierunku przyspieszenia na dodatnie (skierowane od podłoŜa) rozpoczyna się w chwili

rozpoczęcia hamowania przysiadu. W tym momencie następuje zmiana kierunku działania

siły bezwładności Fi, która sumując się z cięŜarem ciała powoduje zwiększenie reakcji

podłoŜa R. U wytrenowanych osobników wartość przeciąŜenia podłoŜa moŜe dochodzić do

czterokrotnej wartości cięŜaru ciała.

Celem badania było:

zapoznanie się z przebiegiem w czasie siły reakcji podłoŜa i jej związkiem z

działaniem siły bezwładności.

wyliczenie impulsu siły powodującego prędkość wylotu środka cięŜkości (SC)

badanej osoby i wykreślenie na tej podstawie wysokości wyskoku.

III. Opracowanie wyników pomiarowych .

Charakterystyka osoby badanej;

Daniel Lewandowski

lat: 22; wzrost: 182 cm; masa ciała: 84 kg trenował piłkę ręczną

Pole duŜe (P 2 ) = 2384 mm

Pole małe (P 1 ) = 601 mm

Pole c = P 2 – P 1 = 2384 – 601 = 1783

1. wyznaczam podziałkę dla wartości xt :

xt – czas przypadający na 1 mm = 0,009 s

2. wyznaczam podziałkę dla wartości yR:

y R = G : h = mg : h = 13,3 (N/mm)

3. obliczanie podziałki dla impulsu siły (Ft) na 1 mm :

Ft = Pc * xt * yR

Ft = 213,4

4. obliczam prędkość odbicia od platformy:

Ft = m V

V = Ft : m

V = 2,54 m/s

5. obliczam na jaką wysokość w czasie wysiłku został uniesiony środek cięŜkości:

h = V : 2g

h = 0,323 m

6. obliczam pracę

W = Fs

W = mgh

W = 84 kg * 10 m/s * 0.323 m = 271,3 (J)

7. obliczam energię kinetyczną:

E k = mV : 2 = 271 (J)

8. obliczam czas podczas zamachu

t zamachu = 92 mm * 0,009 = 0,828 s

9. obliczam czas podczas odbicia

t odbicia = 28 mm * 0,009 = 0,252 s

10. obliczam średnią moc:

Pśr = W : t odbicia = 1076,6

Niestety, ze względu na fakt, iŜ na wykresie nie jest zaznaczona faza po odbiciu, nie moŜna

było obliczyć czasu lotu.

IV. Ocena bł ę du pomiarowego:

Błędy pomiarowe mogą być spowodowane przez:

wadliwe działanie urządzeń pomiarowych,

przeniesienie rąk w tył podczas obniŜenia środka cięŜkości (powstają wtedy zbędne

przyruchy, powodujące niedokładność na wykresie sił reakcji podłoŜa),

pomyłki obliczeniowe.

Poza tym pewną niedogodnością przy rejestracji wysokości wyskoku na platformach jest

potrzeba rozpoczynania próby z pozycji statycznej. Zastosowana wysokiej klasy aparatura

pomiarowa jest obciąŜona błędem związanym z działaniem przetwornika analogowo-

cyfrowego. Według G.Bartosiewicza błąd pomiarowy siły reakcji podłoŜa dla

ośmiobitowego przetwornika A/C powoduje błąd oceny:

prędkości maksymalnej V – około 2,3%,

wysokości wyniesienia środka cięŜkości h – około 4,5%,

V. Podsumowanie :

Na ogół trening o charakterze siłowym wpływa na wyŜszy wzrost skoczności niŜ trening

szybkościowy, natomiast na moc kończyn oba typy treningów wpływają podobnie.

Dokładnej analizie moŜna poddać parametry wyskoku pionowego, związane z techniką

wyskoku i koordynacją ruchową.

Platformę tensometryczną wykorzystuje się do analizy techniki odbicia w róŜnych

dyscyplinach sportowych, takich jak gimnastyka, lekka atletyka (skoki, rzuty, start niski,

biegi). Metodę rejestracji dynamiki siły moŜna zastosować w urządzeniach, w które uda się

wbudować czujniki tensometryczne (wiosło, dulka wioślarska, worek bokserski itp..).

mocy maksymalnej P – około 3,3%.

VI. Bibliografia:

1. K.Fidelus: Przewodnik do ćwiczeń z teorii sportu.

2. A.Jurczak, T.Ruchlewicz: Zmienność parametrów biomechanicznych wyskoku

dosięŜnego w procesie ontogenezy. W: Ogólnopolska Konferencja Biomechaniki.

Materiały. Gdańsk 1990.

3. S.Kornecki, T.Bober: Systematyzacja biomechanicznych metod badania techniki

ruchu. Zeszyty naukowe AWF Wrocław 1989 nr 49.

4. W.Musiał, M.Wychowański, A.Martyn, A.K.Gajewski, K.Wierzyńska-Starosta:

Pomiar mocy w ocenie cech fizycznych. Sport Wyczynowy1989 nr 6.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: