О спринтерском беге откровенно. Спринт перевод с греческого языка скорость

Спринт - перевод с греческого языка скорость.

Все книги затрагивающие тему спринта, начинают своё повествование, об истории развития бега на короткие дистанции и о людях достигших вершин в спринте. Всё это нужно, но материал, излагаемый в этой книге очень большой и нет возможности отвлекаться на историю. Всё это можно прочитать в других книгах. Изложение данной книги будет не традиционным. Есть проблема или вопрос они будут поставлены и на них будет дан ответ. Начнём своё повествование с результата, то есть со времени бега на дистанции 100 метров. Само время является только следствием, с какой скоростью бегун преодолел эту дистанцию. Так, что время зависит только, от одной величины – от скорости бега. В спринте, чем выше максимальная скорость бега, тем лучше результат. Максимальная скорость бега, у людей начальной специализации , составляет около 8м/сек. У спринтеров победителей олимпиад и рекордсменов мира максимальная скорость более 12м/сек. Данные показатели скорости подвергли математической обработки и получили таблицу временных показателей по каждому отрезку дистанции 100 метров.

Таблица № 1

Комментарий к таблице №1

Начнём комментарий с того как распределяется время на дистанции 100 метров. По исследованиям Жданова в 1970 году процент набора скорости от максимального значения по первым 5-ти секундам, составляет на 1-ой сек.-55%, на 2-ой сек. – 76%, на 3-ей сек. – 91%, на 4-ой сек. – 95%, на 5-ой сек. -99%. Такой режим набора скорости бега приводит существенному западению скорости бега в конце дистанции. Ниже мы подтвердим примерами и расчётами. В нашем представлении лучший вариант набора скорости таков на 1-ой сек. – 55%, на 2-ой сек. – 75%, на 3-ей сек. – 90%, на 4-ой сек. – 95%, на 5-ой сек. – 98%. Вторым критерием скорости мы выбрали, что бегун может бежать с максимальной скоростью на дистанции 100 метров, не более одного 10-метрового отрезка или не более 1 секунды при скорости бега менее 10м/с все другие отрезки пробегает с меньшей скоростью. Почему мы это сделали, а вот почему, из всех наших наблюдений 75% бегунов бегут с наивысшей скоростью, только около 10 метров от всей 100 метровой дистанции. В таблице №1 крайней левой колонке уровень максимальной скорости показанной бегуном на 10-ти метровом отрезке на дистанции 100 метров. В верхней строке расстояние, которое преодолел бегун по дистанции. В строках для каждого уровня максимальной скорости размещен временной график прохождения всей дистанции и по отрезкам. Почему время, а не скорость? Время легче контролировать. Отступления от временного графика особенно на первой половине дистанции ведёт к не компенсированным временным потерям на первой или на второй половине дистанции. Иными словами сверхбыстрый разгон приводит к значительно большему западению скорости бега на второй половине дистанции, чем обычно. Если скорость разгона ниже чем на графике, то нет возможности компенсировать её на второй половине дистанции. Приведём пример: Два бегуна имеют одинаковую максимальную скорость бега по 11,25 метра в секунду. Первый набирает скорость по графику Жданова, другой по варианту представленному нами:

10м 20м 25м 30м 40м 50м 60м 70м 75м 80м 90м 100м

1,940 3,014 3,489 3,964 4,878 5,773 6,665 7,567 8,023 8,483 9,417 10,375

1,944 3,030 3,511 3,991 4,913 5,813 6,703 7,599 8,051 8,505 9,423 10,355

Расчет модели показал, что первый бегун выиграл на первой половине дистанции 0,04 секунды, то на второй половине дистанции проиграл второму бегуну 0,06 секунды и соответственно и весь забег. Представленные, вам дорогие читатели, графики бега на 100м очень точно сбалансированы по набору скорости бега так и поддержанию максимально возможной скорости по дистанции.

Скорость бега человека состоит из 2-х взаимодополняющих друг, друга длины и частоты беговых шагов. Сам беговой шаг состоит из 2-х фаз: опорная фаза и фаза полёта. Кто из них главный значения не имеет кто впереди, тот и главный. Разберём вначале кинематические показатели бегового шага. Сами показатели будем определять только по скорости общего центра массы тела (ОЦМТ) бегуна в опорный и без опорный периоды бегового шага.

t оп – время опорной фазы бегового шага ОЦМТ бегуна.

t п – время полётной фазы бегового шага ОЦМТ бегуна.

V оп - средняя скорость ОЦМТ бегуна в опорной фазе бегового шага.

V п – средняя скорость ОЦМТ бегуна в полётной фазе бегового шага.

V д – скорость ОЦМТ бегуна по дистанции.

Кинематические показатели бегового шага в математическом выражении будут выглядеть так:

Vоп tоп + Vп tп = (tоп + tп )Vд раскроим скобки

Vоп tоп + Vп tп = Vд tоп + Vд tп из этого выражения найдём отношение времён в без опорной фазе к опорной фазе бегового шага. (3)

Vпtп - Vдtп = Vдtоп - Vопtоп

tп(Vп - Vд) = tоп(Vд – Vоп) отсюда

При равенстве времён имеем два варианта: 1вариант расстояние, пройденное ОЦМТ в опорной фазе также относится , к расстоянию, пройденному ОЦМТ в полётной фазе бегового шага как их скорости перемещения ОЦМТ в этих фазах бегового шага.

Вариант 2 время опорной фазы равно времени полётной фазы бегового шага, при таком варианте беговой шаг имеет минимальную длину и частота беговых шагов максимально возможная.

Первый вариант отношение времен крайне маловероятен на скоростях свыше 9,5 м/с у мужчин и свыше 8,75м/с у женщин т к плохо вписывается в формулу кинетической энергии вылета ОЦМТ бегуна после отрыва от опоры. Второй вариант отношение времён крайне редко происходит. По причине человек не может ставить ногу на опору без потери скорости полета в полётной фазе бегового шага. Да и в этом нет необходимости.

Разберем, как взаимодействуют кинематические характеристики ОЦМТ бегуна с частотой беговых шагов. Обозначим частоту беговых шагов :

Y - частота беговых шагов.

tоп + tп = 1/Y

Vоп tоп + Vпtп = Vд/Y

Преобразуем выражение:

tоп = 1/Y - tп

подставим во второе уравнение получим равенство

Vоп/Y - Vоп tп + Vп tп = Vд/Y

Перенесём и получим:

Vп tп - Vоп tп = Vд/Y - Vоп/Y

tп (Vп - Vоп ) = (Vд - Vоп )/Y

Y = (Vд - Vоп)/ tп(Vп - Vоп) 2.0

Мы определили, как найти частоту беговых шагов по трём скоростям относительно времени полётной фазы бегового шага. Относительно времени опоры формула выглядит так:

Не менее важным является подъём ОЦМТ бегуна в полётной фазе беговом шаге. Высота полёта и расстояние, преодоленное ОЦМТ бегуна, зависят напрямую друг от друга это видно из формулы:

L- расстояние преодоленное ОЦМТ бегуна за время полётной фазы бегового шага.

H – максимальная точка подъёма ОЦМТ бегуна в без опорной фазе бегового шага.

Все выше представленные формулы имеют значение только тогда, когда понимаешь их значение и можешь ими пользоваться. Наша основная задача изложения, как достигать более высоких скоростей в спринтерском беге. Для лучшего понимания обратимся к примеру: Бегун имеет результат на дистанции 100 метров 11,0 секунды. Его антропометрические параметры рост – 176 см. длина ног 93 см. надо оговориться (длина ноги измеряется верхнего бугра вертела тазобедренного сустава ноги до опоры вместе беговой туфлей – шиповкой). Максимальная скорость бега 10,3 метра в секунду, длина бегового шага составляет 2,24 метра, а расстояние, пройденное ОЦМТ в опорный период бегового шага 90 см. Немало нужно знать о бегуне, прежде чем начинать двигаться по пути увеличения скорости бега. Беговой шаг имеет две составляющие фазы опорная и без опорная. Расстояние, пройденное ОЦМТ бегуна по правилам техники бега, остаётся постоянным т к антропометрические данные не меняются человек, уже не увеличивает свои линейные размеры. Тогда частота беговых шагов (Y) составляет: 10,3/2,24 = 4,5982 ш/сек. Расстояние полётной фазы бегового шага составляет 2,24м - 0,90м = 1,34м Отношение времён полётной фазы к фазе опоры обычно составляет на 1,3 – 1,2 раза больше возьмем средние значение (1,25). Время бегового шага составляет ¼,5982 ровно 0,2175сек. Тогда время опорной фазы в беговом шаге составит 0,09666, время без опорной фазы составит - 0,12083сек. Брать за основу время приблизительно рассчитанные нами подвергать заведомой ошибки. Мы пойдем другим путём. Возьмём только среднее отношение времён полётной фазы к опорной фазе (1,25). Если расстояние, пройденное ОЦМТ за опорный период бегового шага, остаётся постоянной, то скорость прохождения опоры ОЦМТ увеличиться пропорционально планируемой скорости. Плановая скорость 10,5 м/сек., она больше имеющейся скорости на коэффициент 1,01942, тогда время опоры уменьшиться, и составит 0,98095 от имеющегося параметра, общее время бегового шага составит – 0,2157сек. Частота беговых шагов возрастет до величины 4,6370, длина бегового шага составит 2,264 метра. Весь этот процесс называется основами моделирования поставленной цели. При такой постановке задачи мы можем не в слепую двигаться к намеченной цели. Для более точного и грамотного прогноза нужно значительно глубже понимать природу человеческого бега. Вот и начнём вместе с вами двигаться, поэтому пути. Вперёд дорогие мои читатели!

Начнём лучше всего с примера. У Э С Озолина в книге «Спринтерский бег» издательства ФиС 1986 года на странице 37 изложено цитирую: «У мужчин в беге со скоростью 11 м/с время опоры составляет 0,09 секунды, а время полёта – 0,115 секунды». Теперь начнём с этими параметрами бегового шага разбираться. Есть абстрактный бегун выше перечисленными параметрами, недостаёт его линейных размеров и веса тела. Пока разберёмся временными значениями. Если скорость опоры ровна дистанционной скорости, тогда она ровна и горизонтальной скорости в полётной фазе бегового шага, согласно формуле отношения времён. Из этой формулы видно время полёта так относится к времени опоры как разница скоростей дистанционной и опорной к разнице скоростей горизонтальной полётной с дистанционной. При таком отношении времён 0,09 : 0,115 = 0,782609 средняя скорость в опорный период и средняя горизонтальная скорость без опорный период ОЦМТ беговом шаге будет в таком соотношении: (5)

срд опорная скорость - 10,8 10,6 10.4 10,2 10,0

срд .гор. скорость - 11,1565 11,31304 11,4696 11,62609 11,782609 и т. д

Взаимозависимость скоростей в беговом шаге говорит нам о том, что сам бег подчиняется природным законам и имеет иерархические взаимосвязи и как следствие является математической функцией . И мы постараемся выявить зависимость элементов бега и определить саму математическую функцию.

Человек способен выпрыгнуть в вверх на 0,4 метра (отскок по Абалакову), найдём скорость вылета она ровна квадратному корню из выражения 2Hg = 2,8014 м/с. Кинетическая энергия вылета ОЦМТ после отрыва от опоры прыгуна при весе 60кг при этом составит 235,44 джоуля. Данный уровень кинетической энергии позволяет определить и скоростные возможности человека. Как это происходит? При прыжке вверх человек приобретает кинетическую энергию вылета, в данном случае она не может быть выше 235,44 джоуля. При данном виде прыжка она возвращается к исходному уровню, при прыжках вперёд или беге накопительный эффект уже присутствует т. к. скорость ОЦМТ не падает до нуля, а с каждым новым шагом может увеличиваться. Увеличение скорости бега происходит по определенным законам и трудность заключается в том, что кинетическая энергия вылета после опоры остаётся постоянной от первого бегового шага и до максимальной скорости бега на основании представленной формулы. Вот эта формула:

Кин. Энергия ОЦМТ равна - ((m sin α)V2)/2 и является константой, то есть при увеличении скорости бега скорость вылета растёт

m – Масса бегуна

sin α - синус угла вылета вектора суммарной скорости с горизонтом.

V2 – квадрат суммарной скорости вылета

Произведение mV2 остаётся постоянной от первого бегового шага до набора максимальной скорости. Это на первый взгляд кажется абсурдным, но это только на первый взгляд, при уменьшении угла вылета ОЦМТ уменьшается работа против силы тяжести и масса тела перетекает, в квадрат суммарной скорости этому способствует множитель синус угла альфа. По этой причине бегун с большей массой тела при равных показателях в прыжках может развить более высокую скорость бега, чем бегун с меньшей массой. Это знают многие тренеры из своей практики. Сложность возникает в том, что спортсмен в беге используется не всю кинетическую энергию вылета ОЦМТ в прыжке с места, а только её часть. Определить искомую часть кинетической энергии вылета ОЦМТ не просто вернее всего, данный показатель, определяется на первом беговом шаге. Мы попробуем его рассчитать, по нашим предварительным расчетам искомый показатель кинетической энергии вылета ОЦМТ в первом беговом шаге составит 149,83 джоуля. На основании предварительного расчета построим таблицу скоростей вылета ОЦМТ при различных углах вылета к горизонту.

Таблица № 2.0

Угол вылета	Синус угла	V2	V м/с
20	0,34202	14,6024535	3,82132
10	0,17365	28,76122	5,36295
5	0,08716	57,30354	7,56991,
4	0,06976	71,59671	8,46148
3	0,05234	95,42835	9,76874
2	0,03490	143,10616	11,9627

Все расчеты сделаны при кинетической энергии вылета ОЦМТ 149,83дж

При тех же весовых показателях бегун способен выпрыгнуть с места на 0,6 метра (отскок по Абалакову), то кинетическая энергия вылета ОЦМТ составит – 353,16 джоуля, а кинетическая энергия ОЦМТ в беговом шаге по расчётам составит – 224,7382 дж.

Таблица № 2.1

Угол вылета	Синус угла	V2	V м/с
20	0,34202	21,90302	4,6801
10	0,17365	43,14052	6,56814
5	0,08716	85,9527	9,27107
4	0,06976	107,392	10,3630
3	0,05234	143,1382	11,9640
2	0,03490	214,6527	14,6510

В этой таблице сделаны расчёты по кинетической энергии ОЦМТ- 224,7382дж

Согласно табличным данным, чем меньше угол вылета с горизонтом ОЦМТ бегуна, тем выше его скорость, которую может достичь. Из табл.2.0 при углах вылета от 4-х градусов и меньше скорости вылета ОЦМТ очень высокие и превышают реальные возможности бегуна. Так при угле вылета ОЦМТ в 3 градуса длина полётной части бегового шага составит 1,017 метра плюс длина опорного периода бегового шага. Среднее расстояние опорного периода пройденного ОЦМТ бегуна равно длине ноги бегуна, это около 0,95 метра. Тогда длина бегового шага равняется 1,967 м. Время полётной фазы в БШ составит 0,10425 сек. При условии, что горизонтальные скорости равны в полётной и в опорной фазах бегового шага, тогда, время опорной фазы БШ составит 0,097385 сек, что противоречит законам развития бегового шага. Значит скорости различны или длина опорной фазы должна быть 1,017 метра. При таких условиях темп шагов составит 4,796 ш/сек, а скорость соответственно равняется 9,7551м/с при такой длине опорной фазы не реально. Интересно, а как будут проявляться кинематические параметры бегового шага при меньших значениях длины опорной фазы бегового шага, можно составить таблицу.

Талица № 2.2 времён и скоростей

Скорость ОЦМТ в опор фаз	БШ 0,817м		БШ 0,867м		Расстояние опр фзз БШ 0,917м		Расстояние опр фаз 0,967м
9.7551	Вр ОФ 0.0838	Вр БШ 0.18805	0,0889	0,19315	0,094	0,19825	0,0991	0,20335
9,4551	0,08641	0,19066	0,0917	0,19595	0,09699	0,20124	0,10227	0,20642
9,1551	0,08924	0,19349	0,0947	0,19895	0,10016	0,20441	0,10562	0,20987

Мы имеем расчётные временные показатели полётной фазы бегового шага и произвольно взяли среднюю скорость опорной фазы бегового шага и получили время опорной фазы. Нам важно знать, способен ли бегун в этих временных рамках опорного периода БШ ускориться до горизонтальной скорости вылета 9,7551 м/с из таблице № 2.0 угол вылета 3 градуса.

При начальной скорости вылета 2,2348 м/с. эффективное ускорение при линейных размеров ноги 0,917 метра составит ориентировочную величину 9,9887 м/с2 При длине опоры 0,817 величина эффективного ускорения при прочих равных условиях составит величину 11,21м/с2 При длине опорного расстояния 0,967 эффективное ускорение равняется 9,42м/с2. Время затраченное на прохождение опоры распределяется на два периода период торможения и период разгона. В период торможения возникает из-за встречной скорости при постановки ноги на опору. Даже у бегунов экстра класса встречная скорость составляет более 1 м/с, а у начинающих и того больше. В период торможения по нашим расчётам при средней опорной скорости 9,4551 м/с, минимальное значение скорости составит 9,1548 м/с, при опорном расстоянии в БШ 0,817м до 9.1549м/с, при опорном расстоянии в БШ 0,967 м. менее 0,1 секунды, Различия величинах это погрешности при округлении. За время разгонного периода опорного расстояния бегуны с различными линейными размерами увеличивают горизонтальную скорость на 0,5895 м/с, что явно недостаточно. Бег идёт с замедлением. По этой и по другим причинам с такой скоростью бегун бежать, не способен. Данная скорость превышает его физические возможности. Самая большая трудность заключается в том, что бег должен удовлетворять всем критериям, а их по нашему мнению шесть. Шесть математических функций. При раскладки бега по функциям возникают огромные массивы цифр. Возникает вариативность, но это только кажущаяся. На самом деле у бегуна имеется набольшая тропинка позволяющая взойти на вершину скорости и удержаться на ней.

Другой не менее важный критерий является взаимодействие бегуна с опорой. В книге «Легкая атлетика» издательства ФиС за 1989г под общей редакцией Н Г Озолина И В Воронина Ю Н Примакова на станице 46 находится таблица №6 Кинематические характеристики движения ОЦМТ в горизонтальном направлении за время одного бегового шага. В этой таблице были использованы данные ( В В Тюпа Ю Н Примаков Д Н Ярмульник 1987 год) выборка (n=65)

Перемещения ОЦМТ в см
Весь шаг	Период опоры
	Фаза торможения	Фаза отталкивания
212 _+ 18	38,8_+8,8	60,3_+7,5

Всего исследованных 65 человек скорость бега составляла - 8,31м/с +_ 1,1м/с. Мы воспользовались табличными данными и получили степенные уравнения позволяющие получать не достающие показатели взаимодействия бегуна с опорой:

A1 - усредненное отрицательное ускорение против вектора горизонтальной скорости ОЦМТ

A2 – усредненное положительное ускорение направленное в сторону горизонтальной скорости ОЦМТ.

t1 – время действия отрицательного ускорения.

t2 – время действия положительного ускорения.

B – расстояние пройденное ОЦМТ за время действия отрицательного ускорения.

C- расстояние пройденное ОЦМТ за время действия положительного ускорения.

V1 – горизонтальная скорость ОЦМТ в момент постановки ноги на опору.

V2 - горизонтальная скорость ОЦМТ после окончания фазы торможения.

(t1)2 – время-1 в квадрате

(t2)2 – время -2 в квадрате

А1(t1)2 - V1t1 + B = 0 A2(t2)2 + V2t2 – C = 0

A1/A2 = 60,3/38,8 = 1,554124 – почему именно так, а вот почему из физики известно, что сила воздействующая на предмет изменяет его кинетическую энергию. В первом случае расстояние пройденное при отрицательном ускорении меньше чем при положительном ускорении в 1,554124 раза меньше, а скорости при постановке и после отрыва ноги практически равны. При условии что скорость бега постоянна и длина беговых шагов одинакова, как фазе полета, так и в фазе опоры. При развитии скорости, т.е. её увеличении отношение уже не имеет силу. Разберём параметры бега при постоянной скорости. Выше были приведены показатели средней горизонтальной скорости в опорной и без опорной фазе бегового шага . При скоростях 10,8 м/с - опора и 11,1565 м/с- полётная фаза. Если расстояние в опорный период бегового шага ровно 0,9 метра, то время тормозной фазы равно – 0,03263 секунды, время разгонной фазы равно – 0,05071 секунды. Оптимальный беговой шаг составит 2,088 метра , а частота при скорости 11 м/с ровна - 5,2682 ш/с Усреднённые ускорения составят отрицательное - 10,9562 м/с2 положительное ускорение равно + 7,04976 м/с2. Составим таблицу:

Таблица № 3.1

Если сравнивать две таблицы по показателям дистанционные скорости ОЦМТ отличаются на 2,8 – 3,8 процента время опоры отличается на 4%, длина бегового шага и его частота отличаются на такую же величину. Самое поразительное различие имеют ускорение, которые испытывает бегун в период опоры, они отличается одно от другого почти на 300% . Вот почему параметры бега на максимальной скорости так трудно изменить. Бегун бегущий более длинным шагом при близких линейных размерах и пропорции тела значительно выше по своей квалификации, чем бегун имеющий более высокую частоту беговых шагов. Данный бегун способен эффективно бежать по дистанции 11,188 м/с с параметрами бега с длина бегового шага - 2,168м и частотой беговых шагов 5,1605 ш/с. Опорные скорости ОЦМТ ниже 10,4м/с позволят бегуну показать ещё более высокую скорость. Теперь мы разберём развитие скорости бега от старта до выхода на максимальные параметры и определим, по каким законам развивается сам бег, с первого шага и до набора максимальной скорости.

Сначала зададимся вопросом, какую скорость имеет ОЦМТ после отрыва передней ноги от стартовой колодки? По расчётным данным в беге бегун использует около 64% от кинетической энергии вылета ОЦМТ в прыжке с места с двух ног. Составим таблицу под номером 4.0 при массе бегуна 60 кг. весовой показатель решающего значения не имеет.
9

Таблица № 4.0 (9)

в опорный период 2- увеличивается время полётной фазы бегового шага. Все это происходит на первых 9-ти шагах не более, все зависит от угла выхода из стартовых колодок.

определения параметров бегового шага на максимальной скорости. Для начала возьмем произвольно различные уровни максимальной скорости бега. Выберем три уровня начальный, средний и высокий. Начальный около 8м/сек. средний - 10м/сек. высокий – 11,5м/сек. Любая скорость бега имеет определённые параметры длина и частота беговых шагов. Для скорости 8,1м/сек её параметры составят: частота беговых шагов 4,5ш/сек. длина бегового шага составит 1,8 метра. Данный уровень скорости больше подходит для начинающих спринтеров с небольшими линейными размерами. По этой причине расстояние в опорный период в беговом шаге пройденное ОЦМТ равно 0,85 метра. Для скоростей 10м/сек. и 11,5м/сек. расстояние пройденное ОЦМТ в опорный период составит - 0,95 метра длина БШ при скорости 10м/сек. составит 2,25 метра, а при скорости 11,5м/сек. длина БШ составит - 2,47 метра. А чистота БШ при 10м/сек. - 4,(4)ш/сек, а при 11,5м/сек. - 4,6564 ш/сек.

Таблица № 5

И так мы выбрали уровни максимальной скорости и их параметры, теперь начнём определять показатели скорости, и как она развивается по времени. В начале, представим математическую модель, а от неё переедем к реальной модели.

Возникает естественный вопрос, чем отличается математическая модель наращивания скорости бега от практической? Всего – лишь маленьким нюансом, наращивание длины бегового шага заканчивается несколько раньше на 0,80 – 0,95 от максимальной скорости бега. Теперь построим реальную модель наращивания скорости бега.

В начале приведём только математические функции влияющие на формирование беговых шагов в беге на скорость.