Введение

Эффективность пловца проще всего отражается во времени на дистанции, которое можно разделить на старт, саму дистанцию и поворот. Повороты вольным стилем составляют 20,5 % от общего времени заплыва на 50 м и 33 % на дистанции 200 м в 25-метровом бассейне [1].

С точки зрения кинетики поворота более быстрые пловцы должны демонстрировать значительно более высокие пиковые силы, большие средние импульсы и сокращенное время контакта со стеной [2–4]. При этом коленный сустав согнут примерно на 120° во время фазы толчка поворота кувырком. Было бы полезно разработать программу тренировок на суше для техники поворота. И так как поворот – плиометрическое движение, можно было бы ожидать, что упражнения на улучшение способности мышц ног к отскоку будут лучше подходить для повышения эффективности в повороте. Была выдвинута гипотеза, что сила ног, оцениваемая с помощью прыжка с приседанием, с контрдвижением и вертикального прыжка, будет значительно коррелировать со способностью выполнять поворот.

Цель исследования – определить, будет ли сила ног во время прыжка с приседанием, прыжка с контрдвижением и вертикального прыжка значительно коррелировать со способностью поворота в кувырке во время заплыва, а также будут ли эти три вида прыжков эффективно различать пловцов с более быстрой и более медленной скоростью поворота.

Материалы и методы исследования

Исследуемые. Группа состояла из 67 участников чемпионатов России по плаванию мужского пола: возраст 17,4±0,5 лет, рост 185,5±6,5 см, масса тела 80,8±7,8 кг.

Оборудование. Машина Смита использовалась для оценки выходной мощности во время приседаний с прыжком с нагрузкой. Она также позволяла участникам выполнять движения баллистическим способом: груз можно было бросать в конце концентрической фазы.

Портативная система измерения вертикального прыжка Vertec была установлена на плоской поверхности в соответствии с инструкциями в руководстве производителя.

Линейный энкодер был прикреплен к штанге машины Смита и давал 1 импульс примерно каждые 0,075 см смещения нагрузки. Через каждые 10 мс (100 Гц) считывалось общее количество импульсов и рассчитывалось смещение. Эти данные были связаны с компьютерной программой сбора и анализа данных.

Для оценки прыжка использовалась портативная силовая платформа, которая была откалибрована перед испытанием и закреплена на полу в соответствии со спецификациями в руководстве производителя.

Видеоданные собирались с помощью высокоскоростной камеры. Каждый испытуемый был снят на видео в общей сложности 3 раза, из которых были рассчитаны средние скорости на 4 участках: 2–4, 4–6, 6–8 и 8–10 м. Расстояние от камеры до пловца было 5 м. Маркеры размещались на бортике бассейна на отметках 2, 4, 6, 8 и 10 м. Каждому пловцу на голову крепился маркер с белым кругом. Покадровый анализ использовался для определения точки, в которой маркер головы пересекал маркеры у бортика бассейна. Время фиксировалось и использовалось в расчете скоростей на каждой из дистанций.

Процедуры оценки

Тесты на суше включали оценку силы ног с использованием трех техник прыжков: 1) прыжок с приседа – для концентрической силы ног; 2) прыжок с противодействием – для силы ног без участия рук; 3) вертикальный прыжок – для силы ног с участием рук. Перед испытанием на суше каждый испытуемый проходил тщательную разминку: 10 минут езды на стационарном велосипеде и динамическая растяжка мышц, участвующих в тесте.

Мощность прыжка в приседе при нагрузках 20 и 30 кг оценивалась с помощью машины Смита. Испытуемым было поручено прыгать со штангой как можно быстрее и выше из неподвижного положения при угле колена 120°. Высота и скорость прыжка регистрировались силовой платформой. Каждый испытуемый ставил ноги на силовую платформу, клал ладони на бедра – и опускался до угла колена 120° как можно быстрее. Затем испытуемый подпрыгивал как можно выше. При отталкивании испытуемый покидал силовую платформу с выпрямленными коленями и лодыжками и приземлялся в вытянутом положении.

Высота вертикального прыжка измерялась с помощью Vertec. Испытуемый опускался до угла колена 120° как можно быстрее, а затем подпрыгивал как можно выше, чтобы сместить Vertec на максимальную высоту доминирующей рукой. Испытуемый выполнял три попытки, которые были усреднены для анализа.

Второй тест измерения скорости поворота вольным стилем проходил в воде. Перед оценкой каждый испытуемый проходил разминку в 200 м вольным стилем с минимум двумя поворотами с интервалом 50 м. Затем были выполнены три поворота с максимальной скоростью: они были усреднены для анализа. Испытуемым было рекомендовано использовать свою обычную технику поворота для каждой попытки, поэтому анализ был ограничен изменениями во времени, проведенном под водой.

Анализ данных

Переменные мощности в этом исследовании были рассчитаны из характеристик масса – перемещение линейного энкодера, прикрепленного к стержню машины Смита. Из данных смещения скорость (V) рассчитывалась каждые 10 мс (V = перемещение/10). Сила (F) рассчитывалась по формуле

F = m × g + m × a,

где m – масса штанги в кг,

g – ускорение свободного падения (9,81 м/с2),

a – среднее ускорение системы в м/с2.

Ускорение рассчитывалось путем деления изменения скорости за концентрическую фазу движения на половину времени в воздухе, а мощность – как произведение силы и скорости. Средняя выходная мощность рассчитывалась только за концентрическую фазу.

Высота прыжка со встречным движением рассчитывалась из времени полета по методу Коми и Боско [5]. Этот расчет предполагает, что время падения центра масс равно половине времени в воздухе. Поэтому положение тела при взлете и приземлении должно быть одинаковым. Однако, если центр тяжести тела приземляется на более низкий уровень, чем при взлете, высота прыжка повышается. Высота прыжка (JHt) в метрах рассчитывалась по формуле

JHt = g × tair2 / 8,

где tair – время в воздухе в секундах,

g – ускорение свободного падения (9,81 м/с2).

Время от взлета до приземления использовалось для оценки вертикальной скорости взлета (V) по формуле

V = g × tair / 2.

Высота вертикального прыжка с Vertec рассчитывалась как высота на пике прыжка вверх – высота стоя. Рост каждого испытуемого измерялся в положении стоя спиной к стене и с согнутыми в коленях ногами.

Статистический анализ

Для анализа использовались средние значения и стандартные отклонения. Коэффициенты корреляции Пирсона использовались для определения взаимосвязей между скоростью поворота и показателями мощности ног. Испытуемые также были ранжированы и разделены на быстрые и медленные группы на основе их начальных скоростей поворота. После этого использовались независимые выборочные t-тесты, чтобы определить, были ли существенные различия между группами с точки зрения антропометрических и силовых переменных. Регрессионный анализ использовался для выявления факторов (моделей-предикторов), важных для оптимизации скоростей поворота. Для этой цели использовался прямой пошаговый множественный регрессионный анализ с использованием скорости на 2–4 м в качестве зависимой переменной. Масса и рост субъекта использовались в качестве независимых переменных. Прямая пошаговая регрессия начиналась без переменных в уравнении, а затем вводилась наиболее значимая предикторная переменная на первом шаге и продолжалась добавлением или удалением переменных до тех пор, пока ни одна из них значительно не улучшала соответствие. Минимальные допуски для входа в модель и альфа-входа/удаления были установлены на уровне 0,01 и 0,15 соответственно. Были получены лучшие статистические модели скорости поворота с одним и двумя предикторами. Регрессионная диагностика использовалась для изучения нормальности, дисперсии, коллинеарности, эффектов выбросов, рычага и влияния. Для всего статистического анализа был принят уровень значимости 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Антропометрические, скоростные и силовые показатели ног пловцов из исследования представлены в табл. 1. Было отмечено снижение скорости на 32,6 % на дистанции 10 м. Использование рук в вертикальном прыжке привело к увеличению высоты прыжка на 13,7 % (7,6 см) по сравнению с техникой контрдвижения, при которой испытуемые держали руки на бедрах во время прыжка.

Корреляции между показателями скорости и независимыми переменными представлены в табл. 2.

Таблица 1

Антропометрические показатели, скорость и сила ног у пловцов

Таблица 2

Коэффициенты корреляции Пирсона (r) и значения (p) между антропометрическими и силовыми переменными, а также скоростью поворота у пловцов

Таблица 3

Пловцы, отсортированные по скорости плавания (2–4 м) на две группы: быстрые и медленные с использованием t-критерия и p-значений

Таблица 4

Пошаговая регрессия для пловцов для объяснения V2–4

Все независимые переменные были значительно связаны (p < 0,05) с начальной скоростью поворота (V2–4), но корреляции можно было описать только как низкие или умеренные (r = 0,28–0,41). По мере увеличения расстояния от начального отталкивания скорость уменьшалась, как и количество переменных, значительно связанных со скоростью. Никакие антропометрические, скоростные или силовые показатели не были значительно связаны со скоростью поворота кувырка на V6–8 и V8–10. Сравнивались самые быстрые и самые медленные пловцы, чтобы определить, были ли какие-либо из переменных значимо разными между группами (табл. 3). Скорость поворота несущественно различалась между двумя группами после 6 м. Значительно бо́льшая сила прыжка при приседании при 30 кг (8,4 %), высота прыжка в обратную сторону (8,8 %), высота вертикального прыжка (9,0 %) и скорость при отталкивании (7,2 %) наблюдались у более быстрых пловцов. Две группы существенно не различались по массе и росту.

Лучшим единичным предиктором начальной скорости поворота была высота вертикального прыжка. Эта переменная объясняла 19 % дисперсии, связанной со скоростью поворота (табл. 4). Введение массы тела в статистической модели улучшило общую дисперсию на 11 % по сравнению с одной только высотой вертикального прыжка. То есть лучшей двухпредикторной моделью начальной скорости поворота была высота вертикального прыжка и масса тела (r2 = 30 %).

Существует очень мало исследований, в которых изучалось влияние тренировок нижней части тела на результаты плавания, и еще меньше – на скорость поворота. В этом исследовании была предпринята попытка определить, связаны ли прыжковые упражнения на суше со скоростью поворота у элитных пловцов. Результаты этого исследования дают представление о том, как выбранные прыжковые упражнения на суше связаны со скоростью поворота.

Средняя скорость после поворота для пловцов этого исследования варьировалась от 3,75 м/с (8–10 м) до 5,56 м/с (2–4 м).

Было обнаружено, что выходная мощность при прыжках с нагрузкой в приседаниях и высота при двух вертикальных прыжках (с руками и без рук) были значительно (p < 0,05) связаны со средней скоростью между 2 и 4 м от стены. Поскольку скорость пловца связана с величиной эффективной движущей силы, более высокие скорости создают большие силы сопротивления, влияя на скорость выхода [1, 6]. Однако корреляции были низкими (r = 0,29–0,40) и больше не достигали статистической значимости (p < 0,05) после 6 м. По мере увеличения расстояния от стены скорость уменьшалась, как и сила связи между силой прыжка и скоростью поворота в кувырке. Скорости пловцов сразу после того, как ноги отрываются от стены, по-видимому, зависят от других более важных факторов, чем сила ног [7]. Обтекаемое положение, которое принимает пловец, и силы сопротивления могут внести значительный вклад в скорость плавания. Ввиду вышеизложенных утверждений важность тренировки прыжков на суше с упражнениями, исследованными в этой работе, будет умеренной. Однако, возможно, их ценность подтверждается после анализа испытуемых, отсортированных (на основе V2–4) в соответствии с самыми быстрыми и самыми медленными пловцами. Это более четко определило и дифференцировало вклад выбранных прыжков в более быстрые повороты кувырком. За исключением прыжка из приседа с весом 20 кг (p = 0,08) все другие показатели прыжков продемонстрировали большую значимость в самой быстрой группе. Это также было очевидно на скоростях на 2–4 и 4–6 м, но уже на скоростях на 6–8 и 8–10 м не было обнаружено существенных различий между группами в силе ног. Опять же, сила ног была относительно важна для начальной скорости, но после преодоления 4–6 м другие факторы влияют на скорость отрыва от стены. Результаты показывают, что целесообразно установить связь между силой ног, начальной скоростью поворота и скоростью плавания, однако такой анализ затруднен из-за разнообразия дистанций, в которых участвуют пловцы.

Обтекаемый переход из согнутого положения в начале отталкивания в полностью выпрямленное положение в конце отталкивания также необходим для предотвращения создания чрезмерного сопротивления [2, 3]. Это может объяснить, почему было обнаружено, что наивысшая точка вертикального прыжка с вытянутым телом является лучшим единичным предиктором скорости поворота в кувырке. Такое движение, видимо, точнее воспроизводит движения отталкивания при плавании, чем другие типы прыжков. Следует отметить, что эта переменная объясняла только 19,0 % дисперсии, связанной со скоростью поворота: когда в модель ввели массу тела, было объяснено еще 11 % дисперсии. Хотя эти две переменные вносят существенный вклад в объяснение дисперсии с начальной скоростью поворота, количество необъяснимой дисперсии (70 %) предполагает, что другие факторы, такие как техника, имеют большее значение.

Заключение

Повороты – важный компонент плавания. И тренеры выиграют, если найдут упражнения для улучшения навыков поворота своих пловцов. Включение тренировок на суше в программу плавания может быть полезным для улучшения толчковых сил мышц ног и скорости поворота, хотя был отмечен ограниченный перенос тренировок на суше на результаты плавания. Относительно низкие, но значимые (p < 0,05) корреляции между показателями прыжков и скоростью плавания составили только 19 % дисперсии. Это говорит о том, что упражнениям не хватало некоторой специфичности или что важность силы ног в скорости поворота при кувырке преувеличена. Необходимы дополнительные исследования в этой области для установления связи между интересующими переменными и скоростью поворота в кувырке. И только потом необходимы тренировочные исследования, чтобы подтвердить, действительно ли такие упражнения улучшают скорость поворота в плавании.