Ćwiczenia plyometryczne – charakterystyka biomechaniczna ...

5

Biomechanika sportu

„Sport Wyczynowy” 2007, nr 7-9/511-513

Ćwiczenie plyometryczne opiera się na pracy mięśnia w cyklurozciągnięcie-skurcz, czyli praktycznie na zmianie kierunkuruchu ciała oraz skróceniu czasu tej zmiany.

Tadeusz Bober, Alicja Rutkowska-Kucharska, Bogdan Pietraszewski

Ćwiczenia plyometryczne– charakterystyka

biomechaniczna,wskaźniki, zastosowania

Artykuł omawia obszernie zagadnienia wiążące się z teoretycznymi podstawami tre-ningu plyometrycznego. Ukazuje neurofizjologiczne podłoże wzorca, na którym opartesą stosowane w nim ćwiczenia, jego biomechaniczną charakterystykę, kryteria słu-żące ocenie tzw. siły eksplozywnej zawodnika oraz sposoby służące właściwemudoborowi wielkości obciążenia w typowym ćwiczeniu, jakim jest skok po zeskoku(drop jump). Omawiane zagadnienia są bogato ilustrowane materiałem eksperymen-tów i badań diagnostycznych zawodników różnych grup oraz wskazówkami co dosposobu wykonywania ćwiczeń i warunków, w jakich są najbardziej efektywne.

SŁOWA KLUCZOWE: praca mięśnia w cyklu rozciągnięcie-skurcz – ćwiczenieplyometryczne – siła eksplozywna (wskaźniki)– sposoby doboru obciążeń

6

1. WstępPojęcie plyometric łatwiej objaśnić

rozkładając je na dwa człony: plio (lubpleio) – więcej oraz metric – długość.Rzecz dotyczy mięśnia, ale więcej dłu-gości nie oznacza zmiany jego strukturybiologicznej, lecz rozciągnięcie czynno-ściowe. Inaczej mówiąc – czynność eks-centryczna, ustępująca, wydłużenie mię-śnia następuje pod wpływem siły (mo-mentu siły) zewnętrznej. Taki stan czyn-nościowy mięśnia przejawia się zwięk-szeniem jego sztywności i akumulacjąwłasności sprężystych (dotyczy bardziejstruktury ścięgnistej niż kurczliwej).Drugim przejawem, o charakterze cen-tralnym, czyli nerwowym, jest możli-wość wykorzystania odruchu na rozcią-ganie tzw. stretch reflex.

Dzięki temu efekt działania mięśniaw następującej po rozciągnięciu faziejego skracania się jest większy. Przeja-wia się on w postaci większej siły, więk-szej prędkości czy mocy. Należy dodać,że cykl rozciągnięcie-skurcz jest sekwen-cją działania mięśnia w naturalnych ru-chach człowieka.

2. Działanie ekscentrycznemięśnia

a technika sportowaPlyometric, utożsamiamy z działaniem

ekscentrycznym, które stanowi pierwsząfazę cyklu rozciągnięcie-skurcz. Takapostać działania mięśni występuje i maznaczenie w niektórych elementach tech-niki sportowej. Na przykład odbicieskoczka będzie skuteczniejsze, jeżeli

poprzedzi je ugięcie kolana. Piłkarz sil-niej kopnie piłkę, poprzedzając ten ruchcofnięciem nogi, czyli rozciągnięciemzginaczy stawu biodrowego. Dyskoboluzyska lepszy wynik, gdy ruch końco-wy ręki poprzedzi ruchem biodra i bar-ku w przód, rozciągając w ten sposóbmięsień piersiowy większy itp. O rolizamachu i wykorzystaniu energii spręży-stej i odruchu na rozciąganie w techni-ce sportowej można przeczytać w odpo-wiednich opracowaniach (patrz „SportWyczynowy” 1995, nr 1-2).

3. Działanie ekscentrycznemięśnia

a ćwiczenia plyometryczneW ćwiczeniu plyometrycznym, opar-

tym na pracy mięśnia w cyklu rozcią-gnięcie-skurcz, chodzi o zwiększeniezdolności mięśnia do szybkiego wyzwa-lania siły, potocznie zwanej siłą eksplo-zywną (force rate). Między rozciągnię-ciem a skurczem mięśnia upływa pewienczas. Jego ograniczenie i szybka zmia-na kierunku ruchu na przeciwny decydu-ją o ćwiczeniu plyometrycznym (23).Wydłużenie czasu powoduje, że obniżasię zdolność odzyskania, zakumulowanejw mięśniu w fazie jego rozciągnięcia,energii sprężystej (26). Można zatempowiedzieć, że celem treningu plome-trycznego jest kształtowanie zdolnościmięśni do wyzwalania dużej siły w krót-kim czasie (force rate) lub mocy, czylidużej pracy w krótkim czasie (27, 23).Typowym ćwiczeniem plometrycznymjest skok po zeskoku z pewnej wysoko-ści, tzw. drop jump (DJ). Aby uzyskać


7

efekt treningowy, należy tak wykonaććwiczenie, by od rozciągnięcia do skur-czu mięśnia upływ czasu był odpowied-nio krótki.1

Istnieje wiele dyscyplin i konkuren-cji sportowych, których zadania rucho-we (elementy techniki ruchu) wymaga-ją od zawodnika siły eksplozywnej (ta-bela 1).

4. Krótkie spojrzenie wsteczCzy ćwiczenia plyometryczne są rze-

czywiście nową jakością w treningu si-łowo-szybkościowym mięśni? W „Małej

encyklopedii sportu”, wydanej w 1984roku, nie ma hasła „plyometrics”. Aleczy 40 i 60 lat temu nie wykonywanoskoków w głąb, zeskoków ze skarpy napiasek, wymagających amortyzacji?Oczywiście, że były one znane i zawie-rały element wymuszenia na mięśniudziałania ekscentrycznego. Wiercho-szański w latach 60. ubiegłego wiekuwprowadził pewną modyfikację: po ze-skoku w głąb na sztywną powierzchniępolecał zawodnikowi natychmiast sięodbić w górę. Chodziło o ograniczenieczasu amortyzacji i wielkości rozciągnię-cia mięśni, by je natychmiast zmobilizo-wać do skurczu. Badania nad charakte-rem czynności mięśni, ich właściwościa-mi sprężystymi i rolą procesów nerwo-

1Więcej patrz: Trzaskoma Z., Trzaskoma Ł.:Kompleksowe zwiększanie siły mięśniowej spor-towców. Warszawa 2001. COS. Biblioteka Tre-nera.

Ćwiczenia plyometryczne – charakterystyka biomechaniczna, wskaźniki...

Tabela 1.

Czasy wykonania faz podporowych (bieg, skok) lub końcowego odbicia, wyrzutu(oszczep, młot, kula) przez bardzo dobrych zawodników.

Czas [s] Konkurencja (autor)

0,08-0,10 bieg sprinterski, mężczyźni (Zatsiorsky i Kraemer, 2006)

0,11-0,12 skok w dal (Zatsiorsky i Kraemer, 2006)

0,108 bieg sprinterski, kobiety (Mero i Komi, 1985)

0,11-0,12 odbicie z rąk w skoku przez konia (Bruggemann, 1995)

0,12 rzut oszczepem (Bartonietz, 2000)

0,13 salto z rozbiegu (Bruggeman, 1995)

0,14-0,18 skok wzwyż, kobiety (Dapena, 2000)

0,15-0,23 skok wzwyż, mężczyźni (Dapena, 2000)

0,17 łyżwiarstwo figurowe (King, 2000)

0,18-0,22 rzut młotem (Bartonietz, 2000)

0,22-0,27 pchnięcie kulą (Lanka, 2000)

0,25-0,3 skoki narciarskie (Komi i Virmavirta, 2000)

8

wych szerzej wyjaśniają charakter dzia-łania mięśni w cyklu rozciągnięcie-skurcz. Specyfika pracy ekscentrycznejmięśnia, pozwalająca na gromadzenieenergii sprężystości i stwarzająca warun-ki dla jej wykorzystania, oraz zjawiskoodruchu na rozciąganie dają zwrotnieefekt w postaci szybkiego skurczu. Jaksię okazało, można je wykorzystać dorozwoju zdolności mięśni do generowa-nia siły eksplozywnej.

W jakim zakresie może być stoso-wany trening plyometryczny? Jakbadać aktualny poziom siły eksplozyw-nej zawodnika? Jak dobierać obciąże-nie dla danego zawodnika – jego po-ziomu motorycznego? Komu ten rodzajtreningu jest potrzebny, tzn. w jakichdyscyplinach, konkurencjach sporto-wych?

Obiektywne testowanie zawodnikaoraz dobór jednostkowego obciążeniamożliwe są do wykonania przy użyciupewnych kryteriów. Takie informacje sąniezbędne dla planowania treningu ply-ometrycznego.

5. Ćwiczenia plyometryczne – obciążenia, przeciążenia

Przypomnijmy, typowym ćwiczeniemplyometrycznym jest skok z pewnej wy-sokości, po którym następuje szybkie,maksymalne odbicie w górę. To ćwicze-nie angażuje w pierwszym rzędzie mię-śnie prostowniki nóg, ale jego ideę moż-na zastosować do różnych grup mięśni.Można je wykonywać, na przykład, od-rzucając (odpychając) przed siebie zła-paną piłkę lekarską lub rozkołysanyworek bokserski (angażowane są mię-

śnie prostowniki kończyn górnych). Po-dobną rolę odgrywają w siadzie płaskimchwyt z pewnym odchyleniem do tyłui wyrzut piłki znad głowy (mięśnie brzu-cha i inne), a także przeskoki jednonóżitp.2 Cechą zasadniczą tych ćwiczeń jestszybka zmian kierunku ruchu, czylikrótki czas przejścia z fazy rozciągnię-cia do skurczu mięśnia. Powstaje jed-nak pytanie: jakie dobrać jednostkoweobciążenia, by nie narazić na przecią-żenie biernego układu ruchu, a zara-zem uzyskać pożądany efekt? Na przy-kład, w typowych skokach z naskokutakim obciążeniem może być wysokośćpodestu (tab. 2). Jednak o wielkości ob-2Więcej o różnych ćwiczeniach patrz: Rad-cliffe J. C., Farentinos R. C.: High-PoweredPlyometrics. Human Kinetics 1999.

Tabela 2.

Przykłady zastosowanych bądź wskazanych wysokości zeskoku

w skokach z naskoku.

AutorWysokość zeskoku

[cm]

Bobert (1987a) 0,2-0,4

Zatsiorsky (2006) 0,3-0,45*0,6-0,7**

Bober i wsp. (2001) 0,59

Bober i Piestrak (2002) 0,5

Masamoto i wsp. (2003) 0,43

McClymont (2003) 0,15; 0,3; 0,45

Miyama i Nosaka (2004) 0,6

Markowić i wsp. (2005) 0,4

Bober i wsp (2006) 0,15-0,76*dla niewytrenowanych, **dla wytrenowanych


9

ciążenia decyduje nie tylko wysokośćspadania, lecz także sposób lądowaniai amortyzacji. Dobór wysokości pode-stu do skoku musi uwzględniać aktual-ny potencjał wytrenowania zawodnika,by nie dopuścić do przeciążeń i urazów(7, 22).

Podczas zeskoków (bez odbicia w gó-rę) z wysokości 59 cm porównywanozeskoki z tzw. miękkim i twardym lądo-waniem. W takich próbach obserwujesię dwa piki siły reakcji podłoża, wystę-pujące po około 0,015 s – pierwszy i po0,05 s – drugi. Wartości chwilowejmaksymalnej siły reakcji podłoża przymiękkim lądowaniu w drugim pikuwynosiły ponad 3400 N, a w twardymlądowaniu ponad 5500 N (ryc. 1). Wy-niki te dotyczyły koszykarek o masieciała 80-90 kg, co przeliczone na war-tości względne stanowiło 6-7-krotnośćciężaru ich ciała. Wielkie napięcie mię-śni powoduje wzrost ich sztywności.Jeśli przeliczymy zakres zmian kąto-wych w stawie kolanowym na jednost-kę siły (zamiast zmiany długości mię-śnia na jednostkę siły), uzyskuje sięprzybliżony wskaźnik sztywności, któ-ry przy lądowaniu miękkim wynosi po-nad 2400 N/rad, a podczas lądowaniatwardego ponad 5100 N/rad (4).

Złagodzenie szoku obciążenia dyna-micznego podczas lądowania możnaosiągnąć wykorzystując następująceczynniki:• właściwości materiału (podłoża), na

którym się ląduje,• jakość obuwia,• właściwości tłumiące układu ruchu

człowieka, głównie stawów stopy i ko-

lana (u osób cierpiących na bóle krę-gosłupa te właściwości często maleją),

• techniki lądowania.Stosując technikę „miękkiego” lądo-

wania, kiedy skoordynowane są ruchyzginania podeszwowego stopy i zgina-nia kolana, wielkość sił dynamicznychmożna zmniejszyć. Zatsiorsky i Kra-emer (27) szacują, że podczas „mięk-kiego” lądowania u doświadczonegozawodnika tylko 0,5% energii kine-tycznej ciała działa na odkształcenietkanek (kości, chrząstek, kręgosłupa),natomiast podczas lądowania sztywne-go energia deformacji sięga 75% ener-gii mechanicznej ciała. Różnica jest150-krotna (75/0,5 = 150). Autorzy cizwracają uwagę, że ćwiczenia plyome-tryczne, obok obciążenia mięśni, po-wodują również silne ściskanie częścibiernych, np. kręgosłupa. Krążki mię-dzykręgowe są narażone na uderzeniai obciążenia statyczne. Te ostatnie wy-stępują nie tylko podczas utrzymywa-

Ryc. 1. Zapis siły reakcji podłoża podczas lądo-wania miękkiego, czyli z amortyzacją (koszykar-ka, masa ciała około 90 kg).


10

nia określonej postawy, ale równieżpodczas wykonywania względnie po-wolnych ruchów. Natomiast lądowaniepo ewolucji gimnastycznej oraz skokii biegi powodują, że ciało jest podda-ne obciążeniom dynamicznym, którerozprzestrzeniają się falą na kręgosłup.Obciążenie dynamiczne można oszaco-wać pod względem wielkości i przy-spieszeń na różnych częściach ciała.Podczas zwykłego chodu różnica przy-spieszeń między okolicą miednicy a gło-wą sięga 0,5 do 1,0 g. Kręgosłup musiwytłumić, pochłonąć tę wielkość w każ-dym kroku. Z badań skoczków narciar-skich dowiadujemy się, że przy sko-kach na odległość 50 metrów przyspie-szenie w okolicy miednicy w chwililądowania przewyższało 10 g, a w tymsamym czasie ciśnienie wewnątrz-brzuszne sięgało 90 mm Hg. Obciąże-nie kręgosłupa zmniejsza się, gdy sko-czek wykonuje głęboki przysiad (oko-ło 40 cm), a wzrasta, gdy lądowanieodbywa się na wyprostowane nogi. Ob-ciążenie wzrasta proporcjonalnie dosinusa kąta między wektorem prędko-ści i nachyleniem zeskoku, a malejewraz z wydłużeniem czasu lądowania.Te przykłady ukazują, jak wielkiemuobciążeniu poddany jest kręgosłupskoczka podczas lądowania. Podczasćwiczeń plyometrycznych nie amorty-zuje się owego spadania. Istotne jestszybkie przejście do odbicia, a miarąwysokość skoku (10). Możliwie szyb-kie przejście z działania ekscentrycz-nego do koncentrycznego jest istotnedla wykorzystania energii sprężystościmięśni (13).

6. Skoki pionowe jako test i wskaźnik obciążenia

Ćwiczenia plyometryczne można sto-sować wobec różnych grup mięśni, alenajbardziej popularne dotyczą kończyndolnych. Przyjęły one formę skokóww górę po zeskoku z podestów o różnejwysokości. Wysokość pionowego sko-ku z miejsca i z zamachem jest częstouznawana za jeden z elementów wskaź-nika potencjału motorycznego, a bez-pośrednio służy za miarę skoczności(25). Istnieją przesłanki, by wyniki uzy-skane w skokach pionowych stanowiływskaźniki doboru obciążenia w treninguplyometrycznym. Opierają się one na za-

Ryc. 2. Stanowisko do badań skoków po zeskokuz podestów o różnych wysokościach (DJ).


11

łożeniu, że wielkość obciążenia mięśnijest funkcją wysokości skoku.

Rozróżnia się skoki z miejsca w górębez zamachu, w terminologii angloję-zycznej SJ (squat jump), skoki w góręz miejsca poprzedzone szybkim ugię-ciem nóg i zamachem CMJ (countermovement jump) oraz skoki w górę pozeskoku z pewnej wysokości DJ (dropjump) (ryc. 2). Wykonanie takich sko-

ków na platformie dynamometrycznejpozwala ocenić ich efektywność wielko-ścią przyrostu pędu jako iloczynu masym i prędkości (vk – vp), zależnego odpopędu siły (odbicia). Wymaga to po-miaru przebiegu siły reakcji podłoża (od-bicia i lądowania) lub czasu lotu (tlotu).W skokach DJ, których wyniki mogły-by służyć jako test oceny poziomu siłyeksplozywnej i wskaźnik obciążenia,istotny jest pomiar czasu kontaktu stópz podłożem, obejmujący lądowanie-amortyzację i odbicie. Ryciny 3 i 4przedstawiają przebieg siły reakcji pod-łoża w trakcie skoków CMJ i DJ.

7. Skoki jako test siły eksplozywnej

Skok z zamachem (CMJ)Można przyjąć, że wynik skoku z miej-

sca z zamachem CMJ świadczy o po-tencjale motorycznym zawodnika, a ści-ślej, według Trzaskomy i Trzaskomy(25), o potencjale tzw. skoczności. W tymcelu można posłużyć się normami, któ-re ci Autorzy opracowali na podstawiebadań wielu zawodników (tab. 3). Poda-

Ryc. 3. Przebieg siły reakcji podłoża w funkcjiczasu w skoku z zamachem z miejsca. Skok CMJ.

Ryc. 4. Przebieg siły reakcji podłoża (lądowaniai odbicia) w skoku po zeskoku z podestu. SkokDJ.

Tabela 3.

Klasyfikacja skoków CMJ [m] wg Trzaskomy i Trzaskomy, 2002.

OcenaKobiety Mężczyźni

(zawodniczki) (zawodnicy)

słaby <0,35 <0,45

przeciętny 0,35-0,399 0,45-0,49

dobry 0,40-0,45 0,50-0,55

bardzo dobry >0,45 >0,55


12

ją oni również normy mocy względnej(W/kg) rozwiniętej w danym skoku.

Jako przykład zastosowania skokuCMJ do oceny potencjału motorycznegoprzytaczamy wyniki badań koszykarzy,u których, podobnie jak u siatkarzy, sko-ki stanowią istotną część zasobu czynno-ści ruchowych w grze. Stonkus (24) napodstawie obserwacji czołowych drużyn

świata podaje, że średnia liczba skokówwykonanych przez zawodnika w czasiemeczu wynosi od 124 do 165, zależnieod pozycji, co daje od 3,1 do 4,1 skokuna minutę. Wykonywane są skoki z od-bicia jednonóż w biegu oraz wyskokiz odbicia obunóż z zatrzymania. Szcze-gólnie te drugie, skoki sytuacyjne, wy-konywane w grze pod koszem, wymaga-

Ryc. 5. Wysokość skoków CMJu koszykarzy z zaznaczeniemgranicy jakości skoków wg Trza-skomy i Trzaskomy (25).

Ryc. 6. Ranking zawodniczekuprawiających różne dyscyplinysportu pod względem uzyska-nych wysokości skoków CMJ.Linia oznacza wartość średnią.


13

ją szybkiego wykonania. Szybkie wyko-nanie oznacza w tym przypadku ograni-czony ruch w dół (ugięcie nóg) orazbardzo krótki czas odbicia. Jest oczywi-ste, że wysokość skoku często decydujeo powodzeniu akcji. W każdym wypad-ku, również gdy zawodnik w biegu od-bija się jedną nogą, potrzebny jest za-mach w postaci ugięcia nogi.

Zbadano grupę 11 zawodników III-li-gowego zespołu koszykówki, którychśrednia wieku wynosiła 20,8 lat, wy-sokość ciała 179,9 cm (Sx- = 5,05), a ma-sa ciała 78,7 kg (Sx- = 7,25) (6). Podwzględem podstawowych parametrówsomatycznych grupa ta była jednorodna,a pod względem sportowym przeciętna.Wynik średni CMJ, wynoszący 0,45 m(Sx- = 0,06), jest na granicy zadowalają-cego i niedostatecznego – tylko dwóchzawodników uzyskało wynik dobry (tab.3 i ryc. 5).

Rycina 6 przedstawia wyniki skokuCMJ zawodniczek różnych dyscyplin ośredniej klasie sportowej. Średnia wyni-ków CMJ, równa 0,303 m, lokuje je na

poziomie słabym, ale widoczne jest zróż-nicowanie. Trzy najsłabsze zawodniczkiuprawiają kolejno: nr 7 pływanie (6 lat),nr 17 piłkę nożną (9 lat) i nr 6 pływanie(4 lata). Natomiast trzy najlepsze z wy-nikami zbliżonymi do klasy przeciętnej,to: nr 16 siatkarka (3 lata), nr 18 bie-gaczka na średnich dystansach (3 lata)i nr 21 siatkarka (9 lat). Wyniki te, ogól-nie niskie, świadczą zarazem o poziomiewymagań skocznościowych w takichdyscyplinach sportu.

Następny przykład dotyczy zawodni-ków reprezentujących różne dyscyplinysportu, uszeregowanych według uzyska-nych wysokości skoków CMJ (ryc. 7).Trzech zawodników o najniższych wyni-kach (nr 3, 12 i 13) to: piłkarz nożny(staż 8 lat), pływak (staż 2 lata) i tenisi-sta (staż 9 lat). Z kolei najlepsi to nr 1,14 i 15, kolejno: bramkarz (staż 11 lat),średniodystansowiec (staż 7 lat) i siat-karz (staż 10 lat). Pozycje zawodników,biorąc pod uwagę dyscypliny sportu,układają się podobnie jak u zawod-niczek.

Ryc. 7. Ranking zawodnikówuprawiających różne dyscyplinysportowe pod względem uzyska-nych wysokości skoków CMJ.Liniami wyznaczono granice ja-kości skoków wg Trzaskomy iTrzaskomy (25).


14

Wynik skoku CMJ może służyć jakowskaźnik poziomu elementu motorycz-ności – skoczności. Nie powinien nato-miast być uznawany jako test siły eks-plozywnej. Nie stwierdzono bowiemkorelacji czasu odbicia z wysokościąskoku (6).

7.2. Skoki DJ jako wskaźnikoceny siły eksplozywnej

Wskaźnik McClymontaMcClymont (18) zaproponował

wskaźnik siły reaktywnej (ReactiveStrength Index), oparty na skokach DJ.Stanowi on iloraz wysokości skoku hi czasu kontaktu z podłożem t, któryobejmuje łącznie amortyzację i odbicie.Im wyższy skok, przy krótszym czasieamortyzacji i odbicia, tym wyższa war-tość wskaźnika,

RSI = h/tRSI → maks.gdzie:h – wysokość skoku,t – czas kontaktu (amortyzacji i od-

bicia).Średnie wyniki skoków wykonywa-

nych z podestów o wysokości od 0,15do 0,76 m uzyskane przez grupę koszy-karzy przedstawia rycina 8. Wraz zewzrostem wysokości podestu wynikiskoków pogarszają się, a wszystkie sągorsze od średniej skoku CMJ. Na tymtle można przyjrzeć się wskaźnikowiRSI, którego wartości równomiernieobniżają się z kolejną wysokością po-destu (ryc. 9).

Ten wskaźnik McClymont (18) za-stosował do oceny aktualnego poziomu

siły eksplozywnej nowozelandzkichrugbistów. W skoku z podestu o wyso-kości 0,3 m kilku rugbistów uzyskałośrednią wartość RSI=2,01 przy czasiekontaktu t = 0,181 s, co zostało uzna-ne za wynik dobry. Grupa słabsza, przywydłużonym czasie kontaktu do 0,25 s,

Ryc. 8. Koszykarze. Średnie wysokości skokówDJ z podestu o różnej wysokości. Na rysunkuzaznaczono również średni wynik skoku CMJcałej grupy.

Ryc. 9. Koszykarze. Średnie wyniki RSI w sko-kach DJ z podestów o różnej wysokości.


15

miała wskaźnik RSI = 1,58. Zaledwiewyniki dwóch koszykarzy kwalifiko-wałyby ich do grupy słabej, ani jedne-go do grupy dobrej (ryc. 10). Wyróż-nia się koszykarz nr 2, który przy sła-bym wyniku CMJ (ryc. 5) uzyskałwzględnie dobre wysokości skoków z po-destów.

Potwierdzeniem wartości RSI jakowskaźnika oceny siły eksplozywnejmogą być wyniki dwóch lekkoatletów(ryc. 11). Świadczą one o ich dobrym(skoczek wzwyż, 2,13 m) i zadowalają-cym (skoczek w dal, 7,47 m) poziomiesiły eksplozywnej. Przy skokach z pode-stu o wysokości 0,3 m wskaźnik RSIskoczka wzwyż wynosił 2,55, a skocz-ka w dal 2,18.

Dla zawodniczek o przeciętnej klasiesportowej średnia wartość wskaźnikaRSI jest na poziomie <0,1, a tylko u trzechminimalnie przekracza tę wartość. Nie-stety, dla kobiet nie ma w tej chwili skaliporównawczej.

Z grupy aktualnie trenujących za-wodników wybrano czterech z najlep-szym wskaźnikiem RSI (ryc. 12). Sąwśród nich siatkarz (nr 9) oraz biega-cze: na 800 m (nr 24), 400 m przezpłotki (nr 23) i 400 m (nr 25). Obaj400-metrowcy są, według McClymonta(18), na poziomie dobrym, a wskaźnikRSI = 2,8 zawodnika nr 25 jest nawetbardzo dobry.

Ryc. 10. Ranking koszykarzypod względem wartości wskaź-nika RSI dla skoków DJ z po-destu o wysokości 0,3 m. Linia-mi przerywanymi zaznaczonowynik słaby i dobry rugbistówwg McClymonta (18).

Ryc. 11. Wartość wskaźnika siły reaktywnej RSIskoczka wzwyż i w dal uzyskanych w skokachDJ po zeskoku z podestu o wysokości 15, 30i 45 cm.


16

Wskaźnik K według BartonietzaBardziej rozwinięty wskaźnik (K)

zaproponował Bartonietz (1):K = H + h/tK → maks.gdzie:H – wysokość podestu do zeskoku,h – wysokość skoku,t – czas kontaktu (amortyzacji i od-

bicia).Wskaźnik ten w przybliżeniu wyraża

moc P, przemieszczenie masy ciała nadrodze spadania i wznoszenia (H + h)wymaga pracy, a iloraz pracy i czasu jestmocą.

Bartonietz (1) zastosował wskaź-nik K do oceny poziomu siły eksplo-zywnej (tab. 4). Wartości wskaźnika Kświatowej klasy młociarzy, w tym junio-ra i kobiet, są imponujące.

Warto podkreślić, że dobre wynikibyły uzyskane przede wszystkim dziękikrótkiemu czasowi kontaktu (amortyza-cji i odbicia) i ta miara wydaje się szcze-

gólnie trafna. Dla porównania z danymiBartonietza wykorzystano wskaźniki Kuzyskane przez najlepszych zawodni-ków podczas własnych badań (ryc. 13).Wśród badanych zawodników tylko lek-koatleta – czterystometrowiec (nr 25,ryc. 13) osiągnął wynik porównywalny,

Tabela 4

Wyniki testu K uzyskaneprzez młociarzy na podeście

o wysokości 0,30 m (Bartonietz, 2000).

WskaźnikMężczyźni Kobiety(7,25 kg) (4 kg)

wyniksportowy [m] 71,88 52,08* 56,12 65,64

K 4,6 3,3 4,1** 3,1

h [m] 0,43 0,36 0,36 0,31

t [s] 0,16 0,2 0,16 0,2* junior, **testowana poza sezonem

Ryc. 13. Wskaźnik siły eksplozywnej K dla wy-branych zawodników. Linią przerywana zazna-czono wynik młociarza badanego przez Bartoniet-za (1).


Ryc. 12. Wybrani zawodnicy wg najlepszegowskaźnika RSI na podeście o wysokości 0,3 m.

17

a nawet lepszy (K = 4,82) niż młociarz.Wartości wskaźnika siły eksplozywnej Kanalizowanych grup sportowych możnaprześledzić na ryc. 14. Średnie wartościwskaźnika K są niskie, przy czym róż-nice między grupą zawodników i zawod-niczek są niewielkie.

8. Wynik skoków jako pomocprzy doborze obciążenia

w treningu plyometrycznymSkoki CMJ a DJ

Wynik skoku z miejsca z zamachemCMJ daje pewne informacje o potencja-le motorycznym zawodnika (tabela 3).Jednak podstawowym ćwiczeniem plyo-metrycznym jest skok z podestu i okre-ślenie wysokości podestu ma zasadniczeznaczenie dla efektywności ćwiczenia.Okazuje się, że sam wynik skoku CMJnie wystarczy. Można natomiast wyko-rzystać różnicę między CMJ i DJ z po-

destu o różnej wysokości. Założenie jestnastępujące: jeżeli w kolejnych wysoko-ściach podestu wysokość skoku DJ jestwiększa niż w CMJ, to można stosowaćwysokość podestu, przy której wynik DJbędzie największy. Przykład: zawodnikuzyskał wysokość skoku CMJ = 0,4 moraz w kolejnych skokach DJ z wysoko-ści podestu 0,3 m wynik skoku 0,43 m,z podestu 0,40 m skok 0,45 m i z pode-stu 0,50 m skok na wysokość 0,42 m.Graniczną będzie wysokość podestu,przy której wynik skoku zacznie spadać.Praktycznie do treningu należy zastoso-wać wysokość poprzednią, w naszymprzykładzie – 0,40 m.

Wysokości uzyskane w skokach DJ,które były lepsze niż CMJ, ukazuje ry-cina 15. Porównując wyniki skokówCMJ i DJ, można do treningu zapro-ponować skoki z podestu o wysokości0,6 m.

Często zdarza się, że skok DJ jestgorszy od CMJ, wbrew przekonaniu, żepowinien być lepszy (25). Można touzasadnić obciążeniem, jakie występujew czasie przejścia z fazy amortyzacjido odbicia, które w DJ jest większe niżw CMJ. Pokonanie tego obciążenia, przywykorzystaniu energii sprężystej i odru-chu na rozciąganie, jest możliwe, wyma-ga jednak umiejętności koordynacyj-nych. Obserwowana czasami nieporad-ność skoordynowania głębokości przy-siadu i ruchu zamachowego kończyngórnych, w ograniczonym czasie amor-tyzacji i odbicia, niweczy potencjalnemożliwości uzyskania właściwej wyso-kości skoku. Przykładem, kiedy wynikiCMJ są lepsze niż DJ, są średnie dzie-


Ryc. 14. Wskaźnik siły eksplozywnej K dla sko-ków z podestu o wysokości 0,3 m. Średnia orazwartości minimalne i maksymalne trzech grup.

18

więciu zawodniczek, z których każda,aktualnie czynna, ma za sobą 3-10 lattreningu (ryc. 16). Ich poziom siły eks-plozywnej jest niski. Gdyby na tej pod-stawie określić wysokości podestu dotreningu plyometrycznego, to trzeba bywskazać najniższe 0,15-0,3 m. W grupiezawodniczek wyróżnia się siatkarka (nr

Ryc. 17. Porównanie dwóch siatkarek o różnymprzebiegu RSI w funkcji wysokości podestu w sko-kach DJ.

Ryc. 16. Porównanie wysokości skoku CMJ zeskokami DJ dziewięciu zawodniczek.


Ryc. 15. Porównanie wysokościskoku CMJ z wynikami uzyska-nymi w skokach DJ przez piłka-rza nożnego.

16, ryc. 17), która w skoku DJ 30 uzy-skała wynik lepszy, a w DJ 40 i DJ 50taki sam jak w CMJ. Natomiast drugasiatkarka, chociaż z najlepszym wyni-kiem CMJ (nr 21, ryc. 17), już nie od-biega od profilu całej grupy. Wypływastąd ważny wniosek, że obciążenianależy dobierać indywidualnie.

19

9. Wyniki skoków DJ jakokryterium doboru obciążeń

w treningu plyometrycznymJak już wspomniano, podstawowym,

a jednocześnie najbardziej popularnym,ćwiczeniem plyometrycznym są skoki(wyskoki w górę) po zeskokach z pew-nej wysokości, nazwane skokami DJ.Wspomniano też, że zasadniczy problemsprowadza się do pytania: według jakichkryteriów dobierać wartości jednostko-wego obciążenia treningowego, by kształ-tować zdolność mięśni do wyzwalaniasiły eksplozywnej? Parametry obciążenianie powinny przekraczać granicy tole-rancji ustroju zawodnika.

Odpowiadając na to pytanie poddamyweryfikacji pod tym kątem dwa wskaź-niki, RSI i K, stosowane do oceny poten-cjału siły eksplozywnej zawodnika.

Wskaźnik RSI McClymonta (18)Rycina 18 ukazuje zmiany wartości

wskaźnika RSI u czterech zawodni-

ków. Dla skoków z podestu o wysoko-ści 0,30 m jest ona dla wszystkich zbli-żona, a w skokach z kolejnych wysoko-ści – zmienia się. Biorąc to pod uwagęsugestie dotyczące doboru wysokościpodestu do treningu plyometrycznegomogłyby przedstawiać się następująco:karateka – podest 0,5 m, koszykarz –podest 0,4 m i ewentualnie wyższy, pił-karz – podest nie wyższy niż 0,3 m.

Podobny przykład dwóch koszykarzyukazuje rycina 19. Zawodnikowi nr 2można zaproponować trening skokówDJ z podestu o wysokości 0,3 m, a za-wodnik nr 10 powinien rozpocząć odnajniższej wysokości – 0,15 m.

Z tych przykładów można wnosić,że wskaźnik siły reaktywnej RSIMcClymonta nadaje się również do pro-gnozowania wysokości podestu do sko-ków DJ jako miary obciążenia w trenin-gu plyometrycznym. Wartość RSI rośniedo pewnej wysokości podestu, owej po-szukiwanej wysokości granicznej, bez-piecznej z punktu widzenia ryzyka prze-ciążeń.

Ryc. 18. Wyniki trzech zawodników mających opti-mum wysokości zeskoku: piłkarz nożny (nr 7) 0,3m, koszykarz (nr 4) 0,4 m i karateka (nr 5) 0,5 m.

Ryc. 19. Dwóch koszykarzy o różnym przebieguRSI dla wysokości zeskoku (nr 2 i 10).


20

WskaźnikK. Bartonietza (1)

Wskaźnik Bartonietza służy równieżdo oceny poziomu siły eksplozywnejzawodnika. W jaki sposób może być onprzydatny w doborze obciążenia w tre-ningu plyometrycznym (wysokości pode-stu do DJ)? Postępowanie praktyczneprzedstawia się następująco. Szukamytakiej wysokości podestu, z której skokdaje najwyższą wartość wskaźnika K.Gdy od danej wysokości podestu war-tość wskaźnika zacznie maleć, będzie tooznaczać, że obciążenie jest nadmierne.Dane na rycinie 20 wskazują, że przyrostwartości wskaźnika K jest liniowy; ro-śnie proporcjonalnie do wzrostu wysoko-ści podestu. To by oznaczało, że w przy-padku badanych zawodników nawetwysokość podestu powyżej 0,7 m niewystarcza, co jest oczywiście niepraw-dziwe. Liniowa zależność wskaźnika Kod wysokości podestu w zasadzie dys-kwalifikuje go jako wskaźnik doboruwielkości obciążenia treningowego.

10. Dyskusja i podsumowanieW obydwu wskaźnikach, RSI i K,

istotnym czynnikiem jest czas kontaktuz podłożem, który w skokach z podestu(DJ) obejmuje fazy amortyzacji i odbi-cia. Wartości RSI i K rosną, gdy czas sięskraca. Krótkie i dynamiczne odbicieświadczy o zdolności do wyzwalaniaeksplozywnej siły mięśni w cyklu roz-ciągnięcie-skurcz. I przeciwnie, wydłu-żenie czasu odbicia jest skutkiem łagod-nego przebiegu amortyzacji, a przez tozmniejszenia siły reakcji podłoża w fa-zie ekscentrycznej działania mięśni (5).Taki przebieg ruchu nie wywołuje gwał-townego przeciążenia mięśni, pożądane-go w treningu plyometrycznym. Prze-jawem zewnętrznym zwiększonej amor-tyzacji jest większe ugięcie nóg. Osta-tecznie w skokach z miejsca z zama-chem, a tym bardziej w skokach po ze-skoku z podestu, wielkość ugięcia nógma być optymalna, a czas kontaktu z pod-łożem krótki. Te zdolności może u za-wodnika rozwijać odpowiedni treningplyometryczny z właściwie dobranymiobciążeniami (10). Punktem wyjściaprzy doborze obciążeń jest indywidual-na oceny aktualnego potencjału siły eks-plozywnej zawodnika. W tym celu moż-na wykorzystać wskaźniki RSI (wskaź-nik siły reaktywnej) i K. Ograniczonąwartość stanowi wynik porównania sko-ku z miejsca z zamachem (CMJ) i sko-ków z podestu o różnej wysokości (DJ),a dokładniej mówiąc – znalezienie takiejwysokości, dla której wynik jest lepszyniż w CMJ. Jednak nie zawsze jest tomożliwe, na przykład, gdy wynik DJ jestgorszy od CMJ. Po uzyskaniu informa-


Ryc. 20. Wskaźnik K dla koszykarzy (n = 11) i grupsportowych z różnych dyscyplin (mężczyźni n=16,kobiety = 9).

21

cji o aktualnym poziomie siły eksplo-zywnej można przystąpić do planowaniajednostkowych obciążeń w skokach DJjako specyficznych ćwiczeń mięśni.

Gdyby poprzestać na porównaniuCMJ i DJ, to, na przykład, wyniki uzy-skane przez koszykarzy skłaniają doprzyjęcia sugestii Boberta i współpr. (3)i zalecenia ćwiczeń z podestów o wy-sokości 0,2-0,4 m, które według tychAutorów są optymalne dla nie trenują-cych studentów. Ci sami autorzy zale-cają dla skoczków wzwyż podest o wy-sokości 0,70 m (taka też wysokośćprawdopodobnie byłaby właściwa dlaskoczka, którego wyniki przedstawionow tej pracy).

Skuteczność tego rodzaju treninguzależy również od sposobu wykonaniaodbicia, polegającego na ograniczonymzgięcia kolan (2).

Przy planowaniu indywidualnegoobciążenia – wysokości podestu – lepszyjest wskaźnik RSI. Po wyznaczeniu RSImaksimum można stopniowo przecho-dzić do następnej wysokości i obserwo-wać, kiedy zaczyna się spadek wartościwskaźnika. Wskaźnik Bartonietza K maswoje zalety, lecz nie nadaje się do okre-ślania wysokości podestów w ćwicze-niach DJ. W ćwiczeniach z działaniemekscentryczno-koncentrycznym mięśni,lub inaczej ruchem zwrotnym, wielkośćoporu jest zdeterminowana raczej przezenergię kinetyczną spadającego ciała niżosobno przez jego ciężar (masę) lubprędkość,

Ekin = 1/2 mv2.W ruchach, o których mowa, ta sama

wielkość Ekin może być uzyskana przezróżną kombinację prędkości (wysokości

spadania) i masy. Zwiększenie masy za-wsze prowadzi do spadku prędkości od-bicia. Stopniowe zwiększenie prędkościw chwili lądowania powoduje początko-wo zwiększenie prędkości odbicia, nato-miast gdy prędkość spadania jest zbytduża, to prędkość odbicia będzie maleć.Optymalna prędkość lądowania (i ener-gia kinetyczna) zależy od masy spada-jącego ciała. W książce Zatsiorskiegoi Kraemera (27) znajdujemy sugestięco do sposobu wykonywania ćwiczeńplyometrycznych w dyscyplinach sporto-wych i okresach treningowych. Na przy-kład, technika zeskoku polegająca nanieco większym obniżaniu ciała – jestzalecana dla poprawy potencjału sko-ku pionowego u koszykarzy, siatkarzyi prędkości startowej u piłkarzy, ho-keistów oraz sprinterów. Tymczasem si-ła eksplozywna potrzebna jest do rzutówi w podnoszeniu ciężarów. Jakkolwiekprzysiad nie powinien być zbyt głęboki,to zakres ruchu powinien być tylko nie-co większy niż w ruchach, do którychjest on przeznaczony (dyscyplina spor-tu). Normalnie skoczek ląduje z nogamiwyprostowanymi. Jeżeli jednak celemjest poprawa szybkości wyzwalania siły,specjalnie prostowników kolana, to po-żądane jest lądowanie na ugięte nogi.

Z uwagi na ryzyko urazów oraz bólwystępujący po ćwiczeniach plyome-trycznych ich wykorzystywanie w okre-sach treningu, a także w wieloletnimszkoleniu, powinno uwzględniać nastę-pujące zalecenia.

W etapach wieloletniego szkoleniapowinna obowiązywać kolejność: regu-larne ćwiczenia skocznościowe, potemtrening siłowy, a potem skoki z podestu.


22

Te ostatnie nie powinny być stosowaneprzez zawodników o stażu krótszymniż 3-4 lata. Nie należy stosować sko-ków z podestów dłużej niż przez 1-2 me-zocykle, należy natomiast zmieniać ćwi-czenia naprzemiennie, to znaczy – z ka-mizelką i bez dodatkowej kamizelki z ob-ciążnikiem. Ćwicząc np. bez kamizelkinależy stopniowo zwiększać wysokośćpodestu. W okresie startowym ćwiczeniaz zeskokiem trzeba stosować raz na 7-10dni i wycofać je z programu na 10 dniprzed startem. Oczywiście trening takinależy planować indywidualnie.

Podsumowując nasze rozważaniasformułujmy ostateczne wnioski:

Do oceny aktualnego poziomu siłyeksplozywnej zawodnika należy wyko-rzystywać oba wskaźniki, to jest – siłyreaktywnej RSI McClymonta i K. Bar-tonietza.

Programując indywidualne obcią-żenia w treningu plyometrycznym,należy kierować się aktualnym po-ziomem siły eksplozywnej zawodnika,a w doborze obciążenia zależnościąwskaźnika RSI od wysokości podestui, ewentualnie, stosunkiem skoku z miej-sca z zamachem do wartości skokówz podestów.

Piśmiennictwo1. Bartonietz K.: Hammer throwing: Pro-

blems and Prospects. [In:] V. M. Zatsior-sky (ed.) Biomechanics in Sport. Oxford2000, Blackwell Science, 458-486.

2. Bobbert M. F. Huijing P. A., von IngenSchenau G. J.: Drop jumping I. The in-fluence of jumping technique on the bio-mechanics of jumping. „Medicine andScience in Sport and Exercise” 1987, 19,332-338.

3. Bobbert M. F., Huijing P. A., von IngenSchenau G. J.: Drop jumping II. The in-fluence of jumping technique on the bio-mechanics of jumping. „Medicine andScience in Sport and Exercise” 1987, 19,339-346.

4. Bober T., Piestrak P.: Dept landing ver-sus drop jump. Kinesiology – new perspecti-ves: 3rd International Scientific Conference,Opatija Croatia 2002, s. 705-708

5. Bober T., Rutkowska-Kucharska A.,Szpala A.: Hard vs. soft landing in depthjump. „Acta of Biomechanics and Bioen-gineering” 2001, vol. 4, supl. 1, s. 595

6. Bober T., Rutkowska-Kucharska A., Pie-traszewski B., Lesiecki M.: Biomechani-cal criteria for specifying the load appliedin plyometric training. Research Yearbook,Studies in Physical Education & Sport2006, 12: 227-231.

7. Bowers E. J., Morgan D. J., Proske U.:Damage to the human quadriceps musc-le from eccentric exercise and the trainingeffect. „Journal of Sports Sciences” 2004,22 (11-12): 1005-1014.

8. Bruggemann P.: Biomechanical considera-tion on jumping in sports – an approachto a fundamental understanding. [in:] Ba-rabas A., Fabian G. (Eds.): Biomechanics inSport XII – Proceedings of the 12th ISBSSymposium 1994, Budapest 1995, 1-16.

9. Dapena J.: The high jump. [in:] Biome-chanics in Sport; Performance Enhance-ment and Injury Prevention (ed.: V. M. Za-tsiorsky). Oxford 2000. Blackwell Science,284-311.

10. Fowler N. E., Lees A.: A comparison ofkinetic and kinematic characteristics of ply-ometric drop-jump and pendulum exerci-ses. „Journal of Applied Biomechanics”1998, 14 (3): 260-278.

11. King D. L.: Jumping in figure skating.[in:] Biomechanics in Sport; PerformanceEnhancement and Injury Prevention (ed.V. M. Zatsiorsky). Oxford 2000, BlackwellScience, 312-325.

12. Komi P. V.: Stretch-shortening cycle. [in:]Strength and power in sport (ed.: P. V.Komi). Oxford 2000, Blackwell Publishing,184-202.


23

13. Komi P. V.: Stretch-shortening cycle. [in:]Strength and Power in Sport (ed. P. V.Komi). Oxford 1992, Blackwell Science,169-179.

14. Komi P. V., Virmavirta M.: Determinantsof successful ski-jumping performance.[in:] Biomechanics in Sport; PerformanceEnhancement and Injury Prevention (ed.V. M. Zatsiorsky). Oxford 2000, BlackwellScience, 349-362.

15. Lanka J.: Shot putting. [in:] Biomechanicsin Sport; Performance Enhancement andInjury Prevention (ed. V. M. Zatsiorsky).Oxford 2002, Blackwell Science, 435-457.

16. Marković G et al.: Effects of sprint andplyometric training on morphologicalcharacteristics in physically active men.„Kinesiology” 2005, 37 (1):32-39.

17. Masamoto N. et al.: Acute effects ofplyometric exercise on maximum squatperformance in male athletes. „Journal ofStrength and Conditioning Research”2003, 17 (1): 68-71.

18. McClymont D.: Use of the reactive strengthindex (RSI) as a plyometric monitoringtool. 5th World Congress of Science inFootball. Lisbon 2003, April 2003.

19. Mero A., Komi P. V.: Effects of suprama-ximal velocity on biomechanics variablesin sprinting. „International Journal ofSport Biomechanics” 1985, 1 (3), 240-252.

20. Miyama M., Nosaka K.: Influence of sur-face on muscle damage and soreness in-duced be consecutive drop jump. „Journalof Strength and Conditioning Research”2004, 18 (2): 206-211.


21. Radcliffe J. C., Farentinos R. C.: High--Powered Plyometrics. Human Kinetics1999.

22. Rutkowska-Kucharska A., Bober T., Se-rafin R.: Obciążenie układu ruchu w spo-rcie. Biomechanika i Inżynieria Rehabi-litacyjna 2000, red. Maciej Nałęcz, Tom 5.red. tomu: R. Będziński, K. Kędzior, J. Ki-werski, A. Morecki, K. Skalski, A. Wall,A. Wit, PAN, Akademicka Oficyna Wydaw-nicza 2004, s. 631-643.

23. Siff M. C.: Biomechanical foundations ofstrength and power training. [in:] V. M.Zatsiorsky (ed.) Biomechanics in Sport.Oxford 2000, Blackwell Publishing, pp.103-139.

24. Stonkus S.: Krepsinis – istorija, teorija,didaktika. Lietuvos Kuno Kulturos Akade-mija. Kaunas 2003.

25. Trzaskoma Z., Trzaskoma Ł.: Komplek-sowe zwiększanie siły mięśniowej sportow-ca. Warszawa 2001. COS, Biblioteka Tre-nera.

26. Wilson G., Elliott B., Wood G.: The ef-fect of performance of imposing a delayduring stretch-shorten cycle. „Medicineand Science in Sports and Exercises” 1991,23, 364-370.

27. Zatsiorsky V. M., Kraemer W. J.: Prac-tice and Science of Strength Training.Human Kinetics 2006, wyd II.

28. Zawadzki J., Bober T.: Pure positive ac-tion during the take-off in vertical jum-ping. XV Congress of ISB, Book of Abs-tracts, University of Jyväskylä 1995,1030-1031.

Ćwiczenia plyometryczne – charakterystyka biomechaniczna ...

Documents

Transcript of Ćwiczenia plyometryczne – charakterystyka biomechaniczna ...