Тестирование работоспособности велосипедистов с помощью автоматизированной системы «Велосипедист»

ФГБОУ ВПО «СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА И ТУРИЗМА».

Факультет физической культуры и оздоровительных технологий.

РЕФЕРАТ.

ТЕСТИРОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВЕЛОСИПЕДИСТОВ С ПОМОЩЬЮ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ «ВЕЛОСИПЕДИСТ».

Студент-исполнитель О. А. Космачева Руководитель лаборатории _________________ В. В. Ермаков Курсовой руководитель ___________________ Н. Л. Язынина Смоленск 2015.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ «ВЕЛОСИПЕДИСТ».

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВЕЛОСИПЕДИСТОВ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ «ВЕЛОСИПЕДИСТ».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

ВВЕДЕНИЕ

Успех спортивных достижений определяется целым рядом факторов, наиболее важными из которых являются: генетическая одаренность, уровень мотивации система тренировки, условия жизни, спортивный инвентарь, научное и медицинское оборудование.

В циклических видах спорта, к которым относится велоспорт, при прочих равных условиях лучшие результаты показывают те спортсмены, которые обладают способностью к высокой энергопродукции и экономичности ее расходования.

В процессе тренировки необходимо сформировать в организме спортсмена оптимальную соразмерность развития различных систем энергообеспечения и научить спортсмена эффективно использовать свой энергетический потенциал (через рациональную технику и тактику). С этой целью используются различные тренировочные средства, которые по своей направленности по-разному воздействуют на развитие энергетических систем организма, а также методы тактической и технической подготовки. Проблема состоит в том, чтобы обеспечить правильное сочетание объемов нагрузок разной направленности. На практике эта задача решается, в основном, за счет разделения нагрузок по зонам интенсивности и распределения их в микро-, мезои макроциклах спортивной подготовки.

На сегодняшний день научно разработаны физиологические критерии для определения зон нагрузок и даны обобщенные соотношения их в циклах подготовки, тем не менее внедрение их в практику сдерживается громоздкостью самих методов и неудобством использования их в тренировочном процессе. В соответствии с современными научными данными, эффективность используемых тренировочных средств определяется переводом организма из одного состояния в другое, которое приближается по своим требованиям к модельным характеристикам планируемой соревновательной деятельности. Это необходимо для объективной оценки текущего состояния организма спортсмена и подбора тренировочных средств, обеспечивающих желаемое изменение функционального состояния.

Комплексная оценка функционального состояния спортсмена-велосипедиста может быть определена путем комплексного обследования в лабораторных условиях на специализированном велотренажерном стенде, с определением индивидуальных физиологических характеристик работы в различных зонах мощности.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ «ВЕЛОСИПЕДИСТ».

Тестирование велосипедистов в условиях лаборатории является основным моментом для организации научного управления тренировочным процессом. Только в условиях лаборатории можно всесторонне исследовать различные стороны подготовленности спортсмена, определить функциональные возможности организма, измерить уровень экономичности движений, особенности техники педалирования. Лабораторные этапные обследования позволяют определить индивидуальные физиологические характеристики различных зон интенсивности физической нагрузки и связать их с индивидуальными значениями частоты сердечных сокращений, показателя, который может успешно использоваться для оценки физической нагрузки в условиях реальной тренировочной деятельности. В этапных обследованиях велосипедистов использовался велотренажерный стенд, разработанный в лаборатории биомеханики ВНИИФКа и апробированный в ряде экспериментальных работ (В.С. Губанов с соавторами 1990).

Блок-схема компьютеризированного велотренажерного стенда представлена на рисунке 1. Применяется модифицированный велостанок, позволяющий проводить исследования спортсмена на привычном для него велосипеде. На станке можно моделировать инерционные движения велосипедиста (за счет вращающихся инерционных масс) и сопротивление воздуха (за счет сопротивления, задаваемого электромагнитной муфтой). Велостанок установлен на тензометрической платформе, что дает возможность контролировать вертикальные колебания системы велосипед — спортсмен и по данному показателю оценивать эффективность техники педалирования. Если усилия спортсмена направленны на организацию только создания вращающего момента на каретку, то в этом случае вертикальные колебания должны быть минимальными. При усилиях, направленных только на растягивания шатуна, возникает большая вертикальная сила реакции, которая свидетельствует о нерациональном распределении усилий в цепи педалирования. Более точный характер распределения усилий педалирования получается при использовании тензопедалей, усилия с которых через тензоусилитель подаются на осциллоскоп. При этом используется метод, разработанный профессором И. П. Ратовым. С помощью метода векторкардиографии можно более точно судить о технике велосипедного педалирования. Велостанок снабжен датчиками скорости, величины пройденного пути и момента сил, развиваемых на валу каретки. В результате имеется возможность измерения механической мощности, развиваемой велосипедистом. Сбоку от велосипедиста устанавливается видеокамера, позволяющая спортсмену наблюдать за своими движениями, принимать правильную посадку и корректировать движения нижних конечностей. Во время тестирования велосипедистов регистрируется внешний газообмен: потребление кислорода, легочная вентиляция, выделение СО2. Параллельно с этим с помощью спорттестера регистрируется ЧСС. Биопотенциалы кардиосигналов обрабатываются на ЭВМ, информация подается на телемонитор в графическом и табличном виде. Во время тестирования производится забор капиллярной крови из пальца для ее анализа на содержание уровня молочной кислоты (И.П. Кожекин с соавторами 1997).

При тестировании велосипедистов используются принятые многими зарубежными исследователями протоколы. Спортсмену задаются тесты ступенчато повышающейся мощности или скорости, длительность ступени 2 минуты. В конце каждой ступени забирается лактат, регистрируются ЧСС и параметры внешнего дыхания. Техника велосипедиста определяется только на соревновательной скорости, при которой моделируется соответствующее этой скорости сопротивление воздуха. В результате тестирования определяется целый ряд показателей. Так, СПК (максимальное потребление кислорода) определяется как наибольшая величина, полученная во время теста. Эта величина характеризует мощность аэробного ресинтеза АТФ, ПАНО (порог аэробно-анаэробного обмена) — это мощность или скорость, при которой наблюдается резкое возрастание доли анаэробных процессов.

Рисунок 1.

Условные обозначения: 1 — видеокамера, 2 — газоанализатор, 3 — видео-монитор, 4 — монитор для индикации колебаний системы «спортсмен — велосипедист», 5 — монитор для индикации ЧСС, скорости, времени, частоты педалирования, момента торможения, мощности, 6 — модуль первичной обработки сигналов, 7 — микро-ЭВМ ВК 0010, 8 — электромиограф, 9 — биоусилитель кардиосигналов, 10 — спорттестер РЕ 3000, 11 — накожные электроды для снятия ЭМГ, 12 — электромагнитная муфта, 13 — датчик скорости, 14 — датчик момента торможения, 15 — пьезодатчик определения колебаний системы «спортсмен — велосипедист», 16 — серийный велостанок.

Индикаторами АНО может явиться уровень накопления лактата в крови, линейное возрастание легочной вентиляции, так называемый пульсовой порог. В связи с этим различают три способа определения ПАНО.

Лактатный порог — определяется по уровню концентрации молочной кислоты, равному 4 ммоль/л (рисунок 2).

Вентиляционный порог — определяется, как точка на линейное возрастание легочной вентиляции (рисунок 3).

Пульсовой порог — определяется с помощью теста Конкони и рассчитывается по точке перегиба в зависимости от ЧСС, мощности и скорости передвижения (рисунок 4).

Рисунок 2. Зависимость «лактат-мощность».

Рисунок 3. Зависимость «легочная вентиляция — потребление О2».

Экономичность движения спортсмена рассчитывается по уровню потребления кислорода на стандартной скорости. Учитывая тот факт, что один потребленный литр кислорода в энергетическом выражении соответствует 5 ккал или 286 Дж, то, соответственно, зная уровень потребления кислорода на выбранной субмаксимальной скорости педалирования, можно оценить уровень энергетической стоимости движений спортсмена и, таким образом, уровень экономичности. МПК, являясь генетическим фактором, определяет потенциальные возможности спортсмена. У велосипедистов высшей квалификации этот показатель составляет: у мужчин — 75 — 80 ммоль/л на 1 кг веса в минуту, у женщин — 65 — 70 ммоль/л на 1 кг веса в минуту. С мощностью, приблизительно соответствующей уровню МПК, спортсмен может преодолевать лишь незначительную часть гонки. Обычно средняя мощность, развиваемая спортсменом в гонках, составляет 75−85% от МПК. Поэтому для велосипедистов более показательны физиологические характеристики, близкие к этому уровню потребления кислорода. Такими показателями являются уровень ПАНО, при этом определяется мощность, при которой достигается ПАНО, которая характеризует мощность аэробных систем организма, процент потребления кислорода на сердечных сокращений, которая является границей 3 и 4 зон интенсивности. По полученным значениям зависимости потребления кислорода от мощности можно определить границы между 1 и 2 зоной интенсивности, границы между восстановительной и развивающей зонами. По литературным данным, она находится на уровне 70% от МПК, 75% от максимального пульса, уровень лактата не превышает 2,5 ммоль. Определение ЧСС на этом уровне точно только в условиях тренировочной работы в границах данных зон. Технология расчета рассмотренных показателей следующая:

— Вычерчивается график зависимости легочной вентиляции от величины потребления кислорода. Точка нелинейного возрастания легочной вентиляции указывается обозначения на вентиляционного порога на втором графике, отражающем зависимость потребления кислорода от мощности, определяется мощностью, на которой достигается порог анаэробного обмена (рисунок 5).

— Определяется пульс, на котором достигается ПАНО по третьему графику, где отражена зависимость частоты пульса от потребления кислорода.

— Получают значения пульсового порога, анализируя график зависимости ЧСС от мощности педалирования.

— Определяют значение лактатного порога по зависимости лактат — мощность. Так как в каждом из этих методов есть определенные ошибки изменения, то получение трех индикаторов уровня ПАНО позволяет более точно оценивать его значения и избежать возможных ошибок.

Рисунок 4. Определение «пульсового порога».

По результатам обследования делается заключение об уровне потенциальных возможностей спортсмена, уровне развития физических качеств, определяются индивидуальные значения зон интенсивности и даются практические рекомендации.

Рисунок 5. Определение индивидуальной ЧСС по уровню ПАНО.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВЕЛОСИПЕДИСТОВ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ «ВЕЛОСИПЕДИСТ».

Результаты проведенных исследований представлены в таблице 1. Из таблицы видно, что спортсменки экспериментальной группы в сезоне 1989 года добились более высоких результатов чем спортсменки контрольной группы. Так, результат в контрольной гонке на 15 км за время эксперимента улучшился у спортсменок экспериментальной группы на 0,9 мин (P<0,05), а у спортсменок контрольной — на 0,3 мин (P<0,05). Сумма баллов в рейтинге у спортсменок экспериментальной группы уменьшилась с 68 ± 2,3 до 46,2 ± 2,1, у спортсменок контрольной — с 69 ± 1,8 до 56,4 ± 2,3 в серии основных соревнований сезона. Кроме того, трое из шести спортсменок экспериментальной группы добились высоких результатов в серии международных соревнований. Эти результаты показывают на эффективность использованной методики в подготовке велосипедисток высокой квалификации.

Анализ динамики функционального состояния и показателей экономичности выявил наиболее существенный прирост уровня пульсового и вентиляционного порогов у спортсменок экспериментальной группы по сравнению с контрольной. За период эксперимента величины этих рассматриваемых показателей в этой группе возросли с 9,4 ± 1,6 до 9,7 ± 1,3 и с 9,5 ± 1,4 до 9,8 ± 1,6 м/с соответственно.

Таблица 1.

Достоверность различий р < 0,05.

В контрольной группе прирост рассматриваемых показателей был менее существенным. В уровне максимального потребления кислорода у спортсменок в обеих группах как в начале, так и в конце эксперимента достоверных различий не наблюдалось. Пульсовая и кислородная стоимость метра пути на скорости 37 км/ч в конце эксперимента была ниже у спортсменок экспериментальной группы и составила соответственно 0,22 ± 0,2 уд/мид и 47,1 ± 1,5 мл/м; 0,26 ± 0,1 уд/мин и 48,4 ± 1,7 мл/м.

Более высокий уровень экономичности, отмечаемый у этих спортсменок, обусловлен как биохимическими, так и метаболическими факторами. Так, значения вентиляционного порога у этих спортсменок в конце эксперимента находились на уровне 85,5% от МПК, а у спортсменок контрольной группы — 82,3%. При этом отмечены достоверно более низкие значения величин амплитуды колебаний вертикальных усилий в системе велосипед — спортсмен (26,3 ± 1,4 Н и 29 ± 1,2 Н соответственно), а также меньшая суммарная элекроактивность мышц-разгибателей бедра в цикле педалирования (3,26 ± 0,1 мв/с и 4,02 ± 0,3 мв/с соответственно). Различия в показателях максимальной мощности, развиваемой спортсменками, не зарегистрированы.

Таким образом, можно считать, что достижение более высоких спортивных результатов спортсменками экспериментальной группы обеспечивалось за счет повышения экономичности движений и совершенствования техники педалирования.

Регулярное использование компьютеризированного велотренажерного стенда и теста Конкони в подготовке спортсменов экспериментальной группы позволило получить динамику скоростей на границах зон интенсивности в соответствии с динамикой тренировочных нагрузок в годичном цикле подготовки. Показан относительно быстрый прирост рассматриваемых показателей на одном базовом подготовительном этапе, затем их некоторая стабилизация на предсоревновательном этапе и достижение максимума на период ответственных стартов.

Полученная динамика показателей экономичности и тренировочных нагрузок может служить моделью для подготовки высококвалифицированных велосипедисток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. В ходе одногодичного педагогического эксперимента с велосипедистками высокой квалификации доказана эффективность использования методики повышения экономичности педалирования для достижения высоких спортивных результатов.

2. Достижение более высоких результатов спортсменками экспериментальной группы обусловлено более интенсивным приростом показателей экономичности движений. Так, уровень пульсовой и кислородной стоимости у них уменьшился с 0,26 ± 0,1 до 0,22 ± 0,2 уд/метр и с 49,3 ± 2,1 до 47,1 ± 1,5 мл/метр соответственно, в то время как у спортсменок контрольной группы — с 0,28 ± 0,3 до 0,26 ± 0,1 уд/метр и с 48,7 ± 1,8 до 48,4 ± 1,7мл/метр соответственно. При этом уровень пульсового и вентиляционного порогов у спортсменок экспериментальной группы повысился с 9,4 ± 1,6 до 9,7 ± 1,3 м/с и с 9,5 ± 1,4 до 9,8 ± 1,6 мл/мин/кг, а у спортсменок контрольной группы — с 9,43 ± 1,5 до 9,5 ± 1,3м/с и с 9,5 ± 0,9 до 9,6 ± 1,5 мл/мин/кг.

3. Прирост экономичности был обусловлен как метаболическими, так и биомеханическими факторами. Величина амплитуды вертикальных усилий в системе спортсмен — велосипед и суммарная электроактивность мышц-разгибателей бедра в цикле педалирования у спортсменок экспериментальной группы снизилась с 30 ± 1,5 до 26,3 ± 1,4 Н и с 4,34 ± 0,2 до 3,26 ± 0,1 мв/с, а у спортсменок контрольной группы — с 31,6 ± 1,4 до 29 ± 1,2 Н и с 4,48 ± 0,3 до 4,02 ± 0,3 мв/с соответственно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

тестирование велосипедист тренировочный велотренажер

1. Кожекин И. П. Системы регистрации и оценки техники спортивных движений/ И. П. Кожекин, В. В. Ермаков. Смоленск: СГИФК, 1997.-112с.:ил.

2. Губанов В. С. Научно-методическое обеспечение подготовки высококвалифицированных велосипедистов/ В. С. Губанов, В.В. Ермаков// Учебное пособие для преподавателей и студентов академий, институтов физической культуры и членов комплексных бригад сборных команд. Смоленск: СГИФК, 1994.-38с.