Analýza odrazové fáze salt vzad s různým počtem obratů

Studie řeší problematiku odrazové fáze salta vzad prohnutě (back somersault with twisting) s různým počtem obratů kolem podélné osy těla. Cílem práce bylo na základě 3D kinematické analýzy salt vyhodnotit úhlové změny ve fázi přechodu z přemetu vzad do salta.  Pro 3D kinematickou analýzu jsme využili systém Simi Motion, pomocí kterého jsme analyzovali provedení sledovaného prvku u reprezentantky České republiky a účastnice olympijských her v Pekingu v roce 2008. Výsledky ukázaly, že se vzrůstajícím počtem obratů se zmenšuje úhel, pod kterým doskakuje gymnastka na podložku na počátku odrazové fáze (touchdown angle). U salta s jedním obratem (180°) má tento úhel průměrně velikost 54 °, u salta s obratem o 1080 ° je průměrná hodnota úhlu 45,9 °. Tyto výsledky mohou pomoci zkvalitnit technickou přípravu sportovních gymnastů.

 

V dnešní době vrcholové gymnastky stále častěji zařazují v sestavách prostných salta prohnutě s násobnými obraty. Salta s obraty jsou specifická tím, že dochází k rotaci kolem více os současně. Jsou to prvky vyšších obtížností B, C, D, E podle počtu provedených obratů. Závodnice se snaží zařadit nejobtížnější tvary na závěr sestavy, která trvá kolem 70 s. Bezchybné zvládnutí těchto prvků vyžaduje nadprůměrnou úroveň kondičních i koordinačních schopností. Sebemenší chyba ve fázi odrazu se projeví při doskoku, který hraje podstatnou roli při hodnocení. Jedním z problémů, který trenéři řeší, jsou úhlové změny ve fázi odrazu v závislosti na počtu provedených obratů v saltu vzad prohnutě kolem podélné osy. Z tohoto důvodu jsme provedli podrobnou 3D kinematickou analýzu fáze přechodu z přemetu vzad do salta.

Zkoumané pohybové struktury

Dostupných odborných studií, které by podrobně a komplexně analyzovaly gymnastické pohybové struktury s obraty je bohužel nedostatek. Borms et al. (1973) kinematicky analyzoval „the full twist back somersault“. Zaměřil se na pohyby vyvolávající rotace těla, zejména pohyby paží. Van Gheluwe et al. (1977) ve své práci ověřoval, jaký princip využívají gymnasti při rotacích u salt vzad – rozvinul teorii dvou os (někdy nazývanou jako rotaci „kočky“ a „hula“ teorii založenou na gyroskopickém efektu). Frohlich (1979) se zabýval způsoby, kterými lze uvést tělo do rotací kolem různých os během letové fáze a poznatky aplikoval na specifické pohyby ve sportovní gymnastice. George (1980) přiblížil obecné biomechanické zákonitosti rotací využitelné ve sportovní gymnastice. Ze současných autorů můžeme uvést Pascala (2003), který se ve svém článku zabývá obecnými fyzikálními principy rotací lidského těla při gymnastických cvičeních. Objasňuje, jak rotace vznikají, jak je možné je regulovat, či zastavit, či jak se mohou vzájemně ovlivňovat rotace těla kolem jednotlivých os. Sands et al. (2008) se ve své případové studii věnovali rotacím již u konkrétních gymnastických prvků. Popsali charakteristiky výkonu salta se čtverným obratem a porovnali provedení salt s trojným a se čtverným obratem. Dále se rotacemi u gymnastických prvků zabýval McCharles (2006), a to zejména z didaktického hlediska. Uvádí parametry, podle kterých lze rozhodnout, ve kterém směru rotace bude gymnasta provádět obraty lépe.

Fyzikální principy uplatňující se při realizaci salta vzad prohnutě s několikanásobnými obraty jsou podle Krištofiče (1996) následující: zisk dopředné rychlosti rozběhem a předřazenými cviky, momentové působení odrazu dolních končetin a princip setrvačnosti, které zajišťují točivost, regulace úhlové rychlosti otáčivého pohybu změnou momentu setrvačnosti, vznik druhotné rotace na principu gyroskopického efektu a Coriolisovy síly. V průběhu rozběhu, přemetového poskoku, rondátu a přemetu vzad získává tělo kinetickou energii. Ve fázi odrazu dochází ke zmenšování úhlu mezi segmenty dolních končetin, odrazové svaly se protahují, čímž je kinetická energie částečně přeměněna na potenciální energii pružnosti svalů dolních končetin. Kontrakcí odrazových svalů dolních končetin se tato forma mechanické energie mění zpět na energii kinetickou, která je v okamžiku vzletu maximální. Pro bezchybné provedení cviku je klíčová fáze odrazu, kterou je determinována následná letová fáze. Cílem fáze odrazu je optimálně převést horizontální rychlost získanou v průběhu akrobatické řady do šikmého směru, výsledkem čehož tělo gymnastky začne stoupat pod optimálním úhlem vzletu. Tato přeměna vektoru rychlosti je podmíněna „vzpříčením“ dolních končetin pod určitým úhlem. To zajistí maximální výšku a optimální rotaci těla kolem příčné osy pro daný počet obratů.

Maximální výška umožní provedení maximálního počtu obratů kolem podélné osy v letové fázi a optimální úhlová rychlost rotace salta je podmínkou bezchybného provedení fáze doskoku. Rotace kolem příčné osy je iniciována v mikrofázi dokončení odrazu, kdy odrazová síla prochází před těžištěm. Díky takto vzniklému rameni síly vzniká otáčivý moment a tělo rotuje kolem příčné osy procházející těžištěm. V letové fázi gymnastka vytváří asymetrickými pohyby paží druhotnou rotaci kolem podélné osy na základě gyroskopického efektu a Coriolisovy síly.

Velmi důležitý je doskok, kdy se gymnastka dostává opět do kontaktu s podložkou. Má-li provedení předchozí letové fáze optimální časoprostorové charakteristiky, a gymnastka tak nemá problém s nedotočením či přetočením salta, je její tělo v této poslední fázi setrvačnou silou stlačováno dolů. Excentrickou činností svalů dolních končetin gymnastka převede kinetickou energii svého těla na jiné formy energie a uvede své tělo do statické polohy.

Cíl studie

Na základě 3D kinematické analýzy salt vzad prohnutě s různým počtem obratů vyhodnotit úhlové změny ve fázi přechodu z přemetu vzad do salta.

Metody

Byla provedena analýza salt vzad prohnutě s různým počtem obratů u závodnice Sokola Brno I Kristýny Pálešové, která se zúčastnila OH v Pekingu 2008. Zkoumané pohybové struktury jsou součástí její sestavy prostných. Měření jsme prováděli v tělocvičně Sokola Brno I na pružné akrobatické podlaze s doskokem do molitanové jámy na zpevněnou doskokovou plochu.

Analýze jsme podrobili salta vzad prohnutě s obratem o 180 °, 360 °, 540 °, 720 °, 900 ° a 1080 °. Těmto saltům předcházela akrobatická řada rozběh, přemetový poskok, přemet stranou s půlobratem, přemet vzad. Gymnastka provedla každé salto s daným počtem obratů třikrát. Celkem jsme tedy analyzovali 18 salt vzad prohnutě s různým počtem obratů.

Podrobnou 3D kinematickou analýzu jsme provedli pomocí systému SIMI MOTION. Pro snímání obrazu jsme použili dvě vysokofrekvenční synchronizované digitální kamery SIMI MOTION Version 7. Zaznamenaná data jsou přímo posílána do softwaru stejné značky, kde se ukládají v AVI formátu. V tomto softwaru jsme je následně také zpracovávali. Na těle gymnastky jsme pomocí 13 retroreflexních kuliček vyznačili anatomické body (pravý a levý kotník, pravé a levé koleno, pravý a levý bok, pravé a levé rameno, pravý a levý loket, pravé a levé zápěstí, hlava). U těchto bodů jsme následně vyhodnocovali kinematické charakteristiky.

Výsledky

Zjistili jsme, že při zvyšování počtu obratů v prohnutém saltu vzad provedeném po přemetu stranou s půlobratem a přemetu vzad dochází k úhlovým změnám v odrazové fázi. Obrázek 1 ukazuje kinogram korbetu a odrazové fáze u salta vzad prohnutě s obratem o 360 °, obrázek 2 totéž pro salto s obratem o 1080 °. Již při pouhém srovnání těchto dvou kinogramů jsou zřetelné určité rozdíly mezi polohou jednotlivých segmentů těla v daných mikrofázích těchto dvou případů. Přesné číselné hodnoty pro jednotlivé počty obratů tyto rozdíly kvantifikují.

Obr. 1 Kinogram korbetu a odrazové fáze před saltem vzad prohnutě s obratem o 360 °

Obr. 2 Kinogram korbetu a odrazové fáze před saltem vzad prohnutě s obratem o 1080 °

Pro srovnání jednotlivých pokusů jsme potřebovali záznamy časově synchronizovat. Sjednocujícím momentem pro nás byla nejmenší rychlost těžiště těla v průběhu odrazové fáze. V tomto okamžiku jsme měřili úhel, pod kterým doskakuje gymnastka na podložku na začátku odrazové fáze. Vyhodnocovali jsme úhel mezi podložkou, bodem opory levé dolní končetiny a bodem levého kyčelního kloubu (dále úhel α). Dále jsme sledovali rychlost vzletu těžiště v okamžiku dokončení odrazové fáze a maximální výšku, do které těžiště vystoupalo. Z celkového počtu 18 snímaných salt jsme do vyhodnocení zahrnuli pouze 16 salt, jelikož jedno salto s obratem o 180 ° a jedno salto s obratem o 1080 ° nebylo podle odborného hodnocení správně provedeno. Tabulka 1 ukazuje vyhodnocená data.

Tab. 1 Výsledky měření jednotlivých pokusů salt vzad prohnutě s různým počtem obratů

Zjistili jsme, že gymnastka potřebuje korigovat úhel α, aby nedošlo k přetočení nebo nedotočení salta. Se zvyšujícím se počtem obratů doskakuje gymnastka na podložku pod ostřejším úhlem. Zatímco u salta vzad prohnutě s obratem o 180 ° byla průměrná hodnota úhlu α 54,1 °, pro salto vzad s obratem o 360 ° to bylo již 51,9 ° (obr. 3). Dále se úhel zmenšil na 51,7 ° u salta s obratem o 540 ° a na 50,6 ° u salta s obratem o 720 °. K výraznější změně došlo u salt s obratem o 900 ° a 1080 °, kdy se úhel α rovnal 47,5 ° a 45,9 ° (obr. 4).

Obr. 3 Odrazová fáze salta vzad prohnutě s obratem o 360 °

Obr. 4 Odrazová fáze salta vzad prohnutě s obratem o 1080 °

S přibývajícím počtem obratů stoupala i rychlost vzletu. U salta s obratem o 180 ° tato rychlost dosahovala hodnoty 4,4 m∙s–1, zatímco u salta s obratem o 1080 ° vzletová rychlost vzrostla na 4,6 m∙s°–1. Maximální výška boků se u všech skoků pohybovala mezi hodnotami 1,6 m a 1,7 m.

Diskuze

Vyhodnocená data potvrzují náš předpoklad týkající se úhlových charakteristik na počátku odrazové fáze u salt s různým počtem obratů. Jelikož jsme nenašli dostupnou literaturu zabývající se touto problematikou, nemůžeme námi zjištěné hodnoty sledovaných parametrů srovnat s výsledky jiných studií. Z teorie i výsledků studií vyplývá, že trajektorie těžiště těla je zcela určena parametry v okamžiku dokončení odrazu, a to rychlostí vzletu, elevačním úhlem a výškou těžiště v tomto okamžiku. Sands et al. (2008) ve své studii ukázali, že úhel vzletu je u salta vzad s trojným obratem menší než u salta vzad se čtverným obratem. Je třeba si však uvědomit, že tyto parametry jsou výsledkem předchozích fází. Vliv parametrů doskokové fáze na začátku odrazu na letovou fázi objasňují autoři zejména v souvislosti se skokem dalekým a skokem vysokým v atletice (Linthorne et al., 1998; Greig et al., 2000), kde je dosažení maximální délky či výšky pro výkon limitující. Výsledky našich měření taktéž ukazují, že v závislosti na požadavcích letové fáze, resp. počtu obratů v letové fázi se mění již úhel doskoku na začátku odrazu. Je-li tento úhel menší, gymnastka je schopná lépe převést horizontální rychlost na rychlost vertikální. Rychlostí rozběhu a mírou změny směru této rychlosti jsou determinovány podstatné parametry ve fázi dokončení odrazu.

Shrnutí

Ve vrcholové gymnastice u prvků nejvyšší obtížnosti je k jejich dokonalému zvládnutí limitující technická dokonalost. Někdy až pouhým okem nepostřehnutelné rozdíly mohou výrazně ovlivnit provedení daného cvičebního tvaru. I v našem případě, kdy závodnice vnímá změny v technice pouze pocitově, nám hlubší kinematická analýza odhalila určité odlišnosti v provedení salt vzad prohnutě pro různý počet obratů, které jsme mohli lépe specifikovat. Zjistili jsme úhlové změny v odrazové fázi, které výrazně ovlivňují bezchybné provedení zkoumaných pohybových struktur. Po teoretické analýze nastává další fáze, kterou je interpretace výsledků a převedení do tréninkové praxe. Zde záleží na osobnosti trenéra, který musí celou analýzu shrnout někdy do jediné věty. V našem případě můžeme doporučit tyto příklady interpretace (např. pro salta s počtem obratů 900 ° a více): Provést delší přemet vzad, rychlejší odraz z rukou, nevysazovat korbet. Pro zobecnění závěrů bychom museli analyzovat větší počet závodnic. Přesto si myslíme, že naše analýza přispěla ke zkvalitnění technické přípravy sportovních gymnastů a má svoji vědeckou hodnotu.

(brož. vaz., s. 9 - 20)