Biomechanikai alapelvek az edzésterhelés megállapításához

erőfejlesztés során

Tihanyi József

Periodizáció (Matveiev)

TerjedelemTerjedelem IntenzitásIntenzitás

Terjedelem, intenzitás, versenyeredmény

First Week: Low IntensitySecond Week: Medium IntensityThird Week: High IntensityFourth Week Low IntensityFifth Week: Competition

Intenzitás

?Hogyan határozzuk meg a terjedelmet és

az intenzitást

Sorozat x ismétlés x súlySorozat x ismétlés x súly

Magas guggolás

félguggolás

mélyguggolás

Counter movement jump (CMJ)Counter movement jump (CMJ)

Kis ízületi hajlításKis ízületi hajlítás

Nagy ízületi hajlításNagy ízületi hajlítás

Guggulási gyakorlat

Összeadjuk a súlyok nagyságát és kg-ban fejezzük ki az összes terhelést egy edzésen

100 kg 2 x 10

120 kg 2 x 8

140 kg 2 x 6

160 kg 2 x 4

2000 kg

1920 kg

1680 kg

1280 kg

6880 kg

?

0,45 m0,2 m

Munkavégzés

h1

)( 01 hhGsFW h0

1)( 1hgmhgmE hh

0)( 0hgmhgmE hh

01 hgmhgm

01 hgmhgmW

Munka, energia

100 kg 2 x 10

120 kg 2 x 8

140 kg 2 x 6

160 kg 2 x 4

360 J

400 J

440 J

480 J

810 J

900 J

990 J

1080 J

1680 J 3780 J

A munkavégzés kiszámítása magas és félguggolásnál A munkavégzés kiszámítása magas és félguggolásnál

h1

h0

GF 2

2tas

2

)(

2

22 atmtaamsFW

vat

22

22 vmW

vmW m

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 200 400 600 800

Idő (ms)

Erő

(N

)

Teljesítmény

t

hhgm

t

WP

)( 01

h1

h0

0,3 s

0,4 s

0,5 s

0,6 s

120 + 80 kg 2 x 8

W = 2000 · 0,45 = 900 J

P = 900 / 0,3 P = 3000 Watt P = 48 000 Watt

P = 900 / 0,4 P = 2250 Watt P = 36 000 Watt

P = 900 / 0,5 P = 1800 Watt P = 28 800 Watt

P = 900 / 0,6 P = 1500 Watt P = 24 000 Watt

2

2vmW

Terhelés meghatározás a súly mozgatási végsebessége (felugrási sebesség) alapján

A végrehajtás időtartama arányos a sebességgel

Súly = 120 + 80 kg

Sebesség = 1,5 m/s

W = 225 J

Teljesítmény (%)

100

90

80

70

Teljesítmény csökkenés

ismétlésszám

12/20/1997 Tihanyi J. Principles of power training and control of dynamic

muscle work

20

Kis térdhajlítás

Intenzitás (%)

95

100

90

85

80

75

ismétlésszám25 50 75

0

20

406080

7845271812

Az optimális ismétlésszám meghatározása

12/20/1997 Tihanyi J. Principles of power training and control of dynamic

muscle work

21

Ismétlésszám különböző guggolásoknál

Intenzitás (%)

95

100

90

85

80

75

Ismétlésszám25 50 75

Terhelés: 20 kg + Ts

magas

félmély

42115

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1000

20

40

60

80

100

120

140

160Ismétlésszám

Súly %

80%

85%

90%

95%

% Intensity

Guggolás, térdszög 150 fok

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 8005

101520253035404550556065707580859095

100Ismétlésszám

Súly %

80%

85%

90%

95%

% INTENZITÁS

FÉLGUGGOLÁS

Ismétlésszám

Súly %

80%

85%

90%

95%

0 10 20 30 40 50 60 700

5

10

15

20

25

30

MÉLYGUGGOLÁS

% Intenzitás

2011. 11..30.

Erő-sebesség kapcsolat

Teljesítmény – sebesség kapcsolat

P = F v (N m/s, Watt)

P = M ω (Nm rad/s, Watt)

Peak Power

Load at Pp

a/F0

022

a/F0 = 0.34

Pp= 2656 Watts

a/F0 = 0.3

Pp= 3050 Watts

Az alkalmazott súlyok hatása

a/Fo= 0.16

Po = 2539 W

1115 N

Bw+35 kg

25.5 %

Bw = 17.7 % of Fo

Normalized Fo = 56.2 N/kgNormalized Po = 31.7 W/kg

Initial stage (before training)

2 Training with loads of 30-50 % of Fo Bw + 55 – 145 kg

a/Fo= 0.26

Po = 2806 W

1420 N

Bw+62 kg

30.5 %

Bw = 17.4 % of Fo

Normalized Fo = 57.5 N/kgNormalized Po = 35.0 W/kg

3 Training with loads of 30-60 % of Fo Bw + 60 – 200 kg

a/Fo= 0.42

Po = 3035 W

1600 N

Bw+80 kg

35.0 %

Bw = 17.0 % of Fo

Normalized Fo = 58.7 N/kgNormalized Po = 37.9 W/kg

8 Training with loads of 20-30 % of Fo Bw + 0 – 60 kg

a/Fo= 0.34

Po = 3020 W

1550 N

Bw+75 kg

34.0 %

Bw = 17.0 % of Fo

Normalized Fo = 58.7 N/kgNormalized Po = 37.7 W/kg

9 Training with loads of 60-80 % of Fo Bw + 220 to 300 kg

a/Fo= 0.34

Po = 3112 W

1650 N

Bw+85 kg

33.0 %

Bw = 16.0 % of Fo

Normalized Fo = 62.5 N/kgNormalized Po = 38.9 W/kg

a/Fo= 0.16

Po = 2539 W

1115 N

Bw+35 kg

Bw = 17.7 % of Fo

Normalized Fo = 56.2 N/kg

Normalized Po = 31.7 W/kg

a/Fo= 0.34

Po = 3020 W

1550 N

Bw+75 kg

Bw = 17.0 % of Fo

Normalized Fo = 58.7 N/kg

Normalized Po = 37.7 W/kg

Comparison

a/F0 = 0.34

%F=32.3

Pp= 2656 Watt

a/F0 = 0.3

%F=31.2

Pp= 3050 Watt

Edzés előtt Edzés után

Comparison

V at Bw = 3.0 m/s V at Bw = 3.25 m/s

8.0 %

Increase in Po =18.9 %

Example for high Jumping

Before

Vv = 4.52, h = 1.0 m

After

Vv = 4.88, h = 1.17 m

1.3 m

1.0 m

2.3 m

+ 8 %

2.47 m

1.17 m

Néhány erőfejlesztő gyakorlat biomechanikája

Biomechanics of some strengthening drills

2010. 10. 25.

• Maximális erő

5200

3400

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

150 fok 90 fok 60 fok

Erő

(N

)

Férfiak

Nők

5200

31203400

2040

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

150 fok 90 fok 60 fok

Erő

(N

)

Férfiak

Nők

5200

3120

1820

3400

2040

1190

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

150 fok 90 fok 60 fok

Erő

(N) Férfiak

Nők

100

60

35

0

20

40

60

80

100

120

150 fok 90 fok 60 fok

%

6,6

3,9

2,3

5,9

3,5

2,1

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

150 fok 90 fok 60 fok

Erő

/te

sts

úly

Férfiak

Nők

• Relatív erő

Mennyi a részesedése az egyes izmoknak az erőkifejtésből?

tt

csípőtörzs l2

gmM

tt

térdtörzs l2

gmM

tt

bokatörzs l2

gmM

ctérdcomb lM gmc

cbokacomb lM gmc

llbokalábszár lgmM

Csípőfeszítő

Térdfeszítő

Bokafeszítő

Forgatónyomatékok kiszámítása statikus helyzetekben

A forgatónyomatékok egy végtagra vonatkoznak

lt – a törzs súlyerejének erőkarjalc– a comb súlyerejének erőkarjall– a lábszár súlyerejének erőkarja

Izomerő kiszámítása statikus helyzetekben

tt

törzs l2

gmM

Csípő

csfcsfcsf lFM

csftörzs MM

(mtörzs · g / 2) ·lt= Fcsf · lcsf

Fcsf = (mtörzs · g / 2) ·lt / lcsf

Fcsf – csípőfeszítő; lcsf – a csípőfeszítő erőkarja

Izomerő

Térd

tfcombtörzs MMM

Mtörzs + Mcomb= Ftf · ltf

Ftf = Mtörzs + Mcomb / ltf

Ftf – térdfeszítő; ltf – a térdfeszítő erőkarja

Izomerő

Boka

pflábszárcombtörzs MMMM

Mtörzs + Mcomb + Mlábszár= Fpf · lpf

Fpf = Mtörzs + Mcomb + Mlábszár / lpf

Fpf – plantár flexor (bokafeszítő); lpf – a bokafeszítő erőkarja

Demster Clauser Plagenhoef

Fej 7.9 7.3 8.2

Törzs 48.6 50.7 55.1

Felkar 2.7 2.6 3.2

Alkar 1.6 2.3 1.9

Kéz 0.6 0.7 0.65

Comb 9.7 10.3 10.5

Lábszár 4.5 4.3 4.7

Láb 1.4 1.5 1.4

A testszegmensek százalékos tömege a testtömeghez viszonyítva

Fej, törzs, felkar, alkar, kéz 62 %-a az összes testsúlynak = 492 N

m = 80 kg G = 800 N

Comb 10 %-a az összes testsúlynak = 80 N

Lábszár 4,5 %-a az összes testsúlynak = 36 N

Fcsf = 246 ·0,05 / 0,05 = 246 N

Ftf = ( 246 · 0,15) / 0,04 + (80 · 0,1)/ 0,04

Ftf = 922 + 200 = 1122 N

Fpf = (246 ·0,08/0,05) + (80 · 0,12/0,05) + (36 ·0,14 / 0,05)

Fpf = 393 + 192 + 101 = 686 N

Az izmok által kifejtett erő

Fcsf – csípőfeszítő; Ftf – térdfeszítő; Fpf – plantár flexor (bokafeszítő)

Az izmok erőkarját egységesen 0,05 m-nek vettük

tt

csípőtörzs l2

gmM

tt

térdtörzs l2

gmM

tt

bokatörzs l2

gmM

ctérdcomb lM gmc

cbokacomb lM gmc

llbokalábszár lgmM

Csípő

Térd

Boka

A testrészek forgatónyomatéka változik a testhelyzettől függően

Fcsf = 446 ·0,1 / 0,05 = 892 N

Ftf = ( 446 · 0,2) / 0,04 + (80 · 0,2)/ 0,04

Ftf = 2230 + 400 = 2630 N

Fpf = (446 ·0,12/0,05) + (80 · 0,12/0,05) + (36 ·0,24 / 0,05)

Fpf = 1070 + 192 + 173 = 1453 N

Az izmok által kifejtett erő félguggolás helyzetében

24600

892

00

922

2000 2230

4000

393

192101 1070

192173

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Erő

(N

)

150 90 150 90 150 90

lábszár

comb

törzs

Az izmok által kifejtett erő magas és félguggolásban

Csípőfesz.

Térdfesz. plantárflex

Forgatónyomaték (M)

m

mgk

)(NmkFkGkgmM

Erő(teher) kar= a forgáspontból az erő hatásvonalára bocsátott merőleges egyenes hossza

Statikus helyzetben

m= 5 kg

r= 0,2 m

k = 0,14 m

= 45 NmM 7

r

45sinrk

r

m

M2rm

t

2

22

t

rm

t

rmM

m= 5 kg r= 0,2 m

t= 0,05 s = 45 = 0,785 rad

2

2

05,0

785,02.05 M

NmM 2,68

= 900/s = 15,7 rad/s

Forgatónyomaték (M)

Dinamikus körülményben

Az ágyéki csigolyákra ható erők

20 kg tartása térdmagasságban

lt

Fs

Ftf

lt

ls

ltf

Ftf x ltf = (Ft x lt) + (Fs x ls)

Ftf = (Ft x lt) + (Fs x ls) x ltf -1

ltf = 0.05

Ft = 450 N

lt = 0.25 m

Fs = 200 N

ls = 0.4 m

Ftf = 3850 N

Ftf = (Ft x lt) + (Fs x ls) x ltf -1

Ftf = (450 x 0,25) + (2000 x 0,4) x 0,05 -1

Ftf = (112,5 + 800) x 0,05 -1

Ftf = 18 500 N

2000 N

Pliometriás gyakorlatok

Plyometric drills

Mélybeugrás

Drop jump

A csípő, a térd és bokafeszítő izmok részt vétele különböző módon végrehajtott mélybeugrások során.

Mélybeugrás sarok-talp leérkezéssel előre ugorva

0100020003000400050006000700080009000

10000

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Time (s)

For

ce (N

)

0100020003000400050006000700080009000

10000

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Time (s)

For

ce (

N)

0100020003000400050006000700080009000

10000

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Time (s)

For

ce (N

)

FORCE-TIME CURVES

FORCE-TIME CURVES

Sarok-talp leérkezés

Talp elülső részére leérkezés

Talp elülső részére leérkezés hátrafele ugorva

Talaj reakcióerő-idő görbék

9

56

35

46

42

12

51

23

26

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

HTL FFL BFL

hipkneeankle

A csípőfeszítők, a térdfeszítők és plantár flexorok munkavégzésének aránya

A csípőfeszítők, a térdfeszítők és plantár flexorok munkavégzésének aránya

37

42

21

47

40

13

55

29

16

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

HTL FFL BFL

Hajlítás Nyújtás

HTL – sarok-talp előre ugorva; FFL – talp elülső részével előre ugorva; BFL – a talp elülső részére hátrafele ugorva

Height: 40 cm

Drop jumpDrop jump

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Time (s)F

orce

(N

)

0

400

800

-0.08 0.00 0.08 0.16 t (s)

M (Nm)

60

120

180

-0.08 0.00 0.08 0.16 t (s)

(deg)

L = 0.049 m

6163

3081

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

For

ce (

N)

double single

Forgatónyomaték térdízületnél és a számított nyújtóerő a patella ínon

Forgatónyomaték térdízületnél és a számított nyújtóerő a patella ínon

Biztonsági faktor

3.0

Az ín maximális húzóereje / adott fizikai terhelés alatt az ínat terhelő húzóerő

6850

42504700

2600

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Vertical Horizontal

Fo

rce

(N

)

Impact

Activ

7100

4550

5400

2700

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Vertical Horizontal

Fo

rce

(N

)

Impact

Activ

Sjöberg

230 cm 242 cm

8,7

5,6

6,6

3,3

0

1

2

3

4

56

7

8

9

10

Vertical Horizontal

Fo

rce

/Bw

Impact

Activ

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Time (ms)

Fo

rce

(N)

Testsúlyhoz viszonyítva

2500

5000

7500

-0.08 0 0.08 0.16 t (s)

Fv (N)

Biztonsági faktor

1.4

M = 580 Nm

F = 13 000 N

Biztonsági faktor

0.8-1.0?