Korkeushypyn ponnistuksen biomekaaninen analyysi

Abstract

Sebastian Siukonen, 2002. Korkeushypyn ponnistuksen biomekaaninen analyysi. Biomekaniikan pro gradu -tutkielma. Jyväskylän yliopisto, liikuntabiologian laitos. 96 sivua. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää korkeushyppysuorituksen tehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä kahden viimeisen askelkontaktin aikaisten liikeanalyysimuuttujien, reaktiovoimien ja hermolihasjärjestelmän sähköisen aktivaation (EMG) avulla. Tutkimukseen osallistui seitsemän korkeushyppääjää (HJ; hyppy tulos mittauksissa 202.1 ± 8.6 cm) ja seitsemän 10-ottelijaa (DC; hyppytulos mittauksissa 180.0 ± 6.5 cm). Lajiryhmien välisten hyppy tulosten erot olivat erittäin merkitseviä (p< .001). Urheilijoiden suoritukset kuvattiin kahdella high speed -videokameralla (200 kuvaa / s), jonka jälkeen synkronoidustaja digitoidusta kuvadatasta saatiin liikeanalyysi numeeriseen muotoon. Reaktiovoimat kerättiin kahdelta viimeiseltä askelkontaktilta rataan upotettujen voimalevyjen avulla [TR-test Finland -voimalevy ja Kistlerin (Sveitsi) voimalevy], jonka jälkeen aineisto analysoitiin. EMG-muuttujat kerättiin seitsemän pintaelektrodin (Beckman) avulla anlysointia varten (suodatus, keskiarvoistaminen, tasasuuntaus, integrointi, suhteutus) neljästä ponnistavan jalan (ponnari) ja kolmesta ns. vapaan jalan (vapari) lihaksesta. Analysoitavina lihaksina olivat ponnarin m.gastrocnemius, m. rectus femoris, m. vastus lateralis sekä m. gluteus maximus. Vaparin lihaksina analysoitiin m.gluteus maximusta lukuun ottamatta samat lihakset, kuin ponnistavasta jalasta. Lopuksi liikeanalyysi-, voima- ja EMG-muuttujat synkronoitiin ja mallinnettiin BMVMsysteemin (Biomechanical Visualization and Modelling) avulla. Lihasaktiivisuusmallien osalta lajiryhmäkohtaiset trendit olivat hyvin samansuuntaisia. Mahdollinen reflektorinen potentoituminen löydettiin ponnistavan jalan gastocnemiuslihaksesta aikavälillä 50-75 ms jälkeen kontaktin alun. Liikeanalyysi osoitti, että korkeushyppääjien suuremman vertikaalisen lähtö nopeuden (HJ: 4.12 ± 0.39 m/s - DC: 3.72 ± 0.18 m/s) mahdollisti suurempi ponnistuskontaktia edeltävä horisontaalinen nopeus (HJ: 6.18 ± 1.10 m/s - DC: 5.99 ± 0.45 m/s) (r=.775, p< .01) sekä tehokkaampi vaparin käyttö. Vaparin tehokkuus oli havaittavissa pidempänä työntövaiheen kestona (p< .01, HJ: 0.114 ± 0.01 s; DC: 0.100 ± 0.01 s) sekä kehon painopisteen suurempana (p< .01) vertikaalisena nopeutena (HJ: 0.28 ± 0.10 m/s - DC: 0.06 ± 0.10 m/s) vaparin kontaktin lopussa. Myös ponnarin polvinivelen vähäisempi periksi antaminen (p< .05) ponnistuskontaktin aikana oli omiaan tehostamaan korkeushyppääjien kykyä hyödyntää saavutettua liike-energiaa vertikaaliseen suuntaan. Ponnistuskontaktin kokonaiskestossa ei lajiryhmien välillä ollut tilastollista eroa (HJ: 0.187 ± 0.02 s ; DC: 0.189 ± 0.02 s), mutta jarrutusvaihe oli korkeushyppääjillä selkeästi (p<.001) lyhyempi (HJ: 0.064 ± 0.01 s; DC: 0.078 ± 0.01 s) ja työntövaihe pitempi (p < .01, HJ: 0.123 ± 0.01 s ;DC: 0.111 ± 0.02 s). Ponnistuskontaktin aikasuhteiden erilaisuus näkyi myös voimantuotossa, sillä korkeushyppääjien horisontaalinen jarruttava maksimivoima (3640 ± 520 N) oli tilastollisesti erittäin merkitsevästi (p< .001) 1 O-ottelijoiden vastaavaa (2902 ± 390 N) suurempi. Ponnistuksen keskimääräisessä vertikaalisessa työntövaiheessa tilanne oli samansuuntainen (HJ: 2257 ± 303 N ; DC: 1981 ± 210 N ; p< .001). Suurimmat voimatuotot ilmenivät jarrutusvaiheessa, jolloin maksimaalinen resultanttivoima oli korkeushyppääjillä (6065 ± 725 N) suurempi (p < .001) kuin ottelijoilla (5224 ± 584 N). Johtopäätöksenä oli, että korkeushyppääjät kykenevät hyödyntämään nopeamman juoksuvauhtinsa ponnistuskontaktin aikana ja sitä edeltävässä vaparin kontaktissa 10- ottelijoita selkeästi tarkoituksenmukaisemmin ja tehokkaammin. Tätä selittävät korkeushyppääjien suuremmat reaktiovoimat ja parempi lajitekninen taitotaso.