SPR - GUMY5.pdf

(68 KB) Pobierz
SPR - GUMY5
POMIAR PR Ę DKO Ś CI RUCHU W FUNKCJI MOMENTU SIŁY
OBCI Ąś AJ Ą CEJ STAW
WPROWADZENIE
WaŜnym zadaniem i przedmiotem badań biomechaników, a jednocześnie cenną informacją
dla trenera, jest określenie zaleŜności pomiędzy prędkością a siłą rozwijaną przez zawodnika
podczas wykonywania dowolnych ruchów. W sporcie moŜna popełnić błąd oceniając oddzielnie te
dwie cechy. ZaleŜnością pomiędzy rozwijaną prędkością a siłą obciąŜającą mięsień zajmował się
A.V.Hill. Badania przeprowadzał dla mięśnia izolowanego. Model takiego zjawiska Hill
przedstawił w postaci równania:
( F + a ) v = b ( F max - F )
gdzie: F , F max - odpowiednio bieŜąca i maksymalna wartość siły,
v - prędkość skracania się mięśnia,
a , b - stałe współczynniki.
Istotną cechą tego modelu jest fakt, Ŝe mięsień rozwija stałą moc. Równanie to charakteryzuje
wykres zwany krzywą Hilla:
Z równania Hilla wynika, Ŝe przy skurczu izotonicznym prędkość skracania się mięśnia
zmniejsza się hiperbolicznie wraz ze wzrostem obciąŜenia. Uzyskuje się hiperbolę o asymptotach
równych stałym a i b .
1
Właściwość ta, została potwierdzona przez wielu autorów, którzy badali zaleŜność v = f (F),
która została zmodyfikowana ω = f (M) dla zespołu mięśni prostowników stawu kolanowego.
Pomiar zaleŜności prędkości kątowej (ω) od wartości momentu obciąŜającej staw (M) pozwala nam
określić moc jaką rozwija dana osoba. Dla ruchów obrotowych moc jest równa:
P = M ω
gdzie: M - moment siły wywołujący ruch,
ω - prędkość kątowa ruchu.
CEL BADANIA
Celem badania jest wyznaczenie charakterystyk biomechanicznych pojedynczy zespołów
mięśniowych (prostowników stawu kolanowego) w warunkach dynamicznych polegających na:
- pomiarze prędkości kątowej w funkcji zewnętrznego obciąŜenia,
- pomiarze mocy rozwijanej przez grupę mięśni.
URZ Ą DZENIE POMIAROWE
Stanowisko składa się z następującego elementów:
1. rama mocująca,
2. blok obrotowy,
3. dźwignia,
4. siedzisko,
5. gumy - ekspandory,
6. fotodioda,
7. przetwornik fotoelektryczny,
8. miernik czasu.
2
WYKONANIE POMIARU
1. Ustabilizować badanego na siedzisku tak, aby oś obrotu stawu kolanowego pokrywała się z
osią bloku obrotowego.
2. Do bloku obrotowego załoŜyć odpowiednią liczbę gum o znanej i wywzorcowanej sile
naciągu.
3. Badany napędza dźwignię podudziem, prostując je w stawie kolanowym z maksymalną
prędkością. Przy kaŜdym obciąŜeniu wykonać po 2 próby.
4. Zarejestrować czas pokonania ustalonego odcinka drogi kątowej α = 26˚ = 0,454 [rad] i
dane pomiarowe wpisać do karty.
5. Wykonać obliczenia prędkości kątowej ω i mocy chwilowej P .
6. Sporządzić wykresy.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1. Zmierzony czas wyprostu (t) kończyny w stawie kolanowym (wynik lepszy z dwóch
zmierzonych) został zapisany w tabeli 2. i podany w [ms].
2. Następnie obliczono prędkość ( ω ) prostowania kończyny dla poszczególnych wartości
obciąŜenia wg zaleŜności:
ω =
α
α = 0,454 rad
t
3. Moc (P bzw ) rozwijana przez badanego dla poszczególnych wartości obciąŜenia została
wyliczona ze wzoru: P = ω M r , gdzie M r - to stały moment oporujący.
4. Moc względną (P wz ) obliczono dzieląc wartość mocy bezwzględnej przez masę ciała.
5. Na podstawie otrzymanych wyników opracowano charakterystyki zaleŜności prędkości
kątowej (wykres nr 1.), mocy bezwzględnej (wykres nr 2.) i mocy względnej (wykres nr 3.)
od wielkości obciąŜenia (liczba gum).
Wszystkie obliczone wyniki zawarte są w tabeli nr 2.
3
MATERIAŁ BADA Ń
Badania przeprowadzono na studentach 1 grupy męskiej III roku WF.
Tabela nr 1.
IMI Ę I NAZWISKO DYSCYPLINA MASA CIAŁA WZROST
1.
2.
3.
4.
5.
Michał Zembrzuski
Wojciech Zajkowski
Piotr Jaros
Marcin Jakubowski
Łukasz Heimann
kolarstwo szosowe
judo
nie trenuje
nie trenuje
nie trenuje
70 kg
73 kg
85 kg
86 kg
83 kg
180 cm
178 cm
180 cm
178 cm
180 cm
WYNIKI BADA Ń
Tabela nr 2.
LICZBA
GUM
------------
wartość
obciąŜenia
[Nm]
MICHAŁ
ZEMBRZUSKI
WOJCIECH
ZAJKOWSKI
PIOTR
JAROS
MARCIN
JAKUBOWSKI
ŁUKASZ
HEIMANN
2
----------
18,3
t [ms]
ω [rad/s]
P bzw. [W]
P wz. [W/kg]
40
11,35
207,7
2,97
38
11,95
218,68
2,99
41
11,07
202,58
2,38
38
11,95
218,68
2,54
38
11,95
218,68
2,63
4
----------
35,5
t [ms]
ω [rad/s]
P bzw. [W]
P wz. [W/kg]
43
10,59
375,94
5,37
39
11,64
413,22
5,66
44
10,32
366,36
4,31
40
11,35
402,92
4,68
42
10,81
383,75
4,62
6
----------
52,7
t [ms]
ω [rad/s]
P bzw. [W]
P wz. [W/kg]
46
9,87
520,15
7,43
46
9,87
520,15
7,12
48
9,46
498,54
5,86
42
10,81
569,69
6,62
46
9,87
520,15
6,27
8
----------
69,9
t [ms]
ω [rad/s]
P bzw. [W]
P wz. [W/kg]
50
9,08
634,69
9,07
50
9,08
634,69
8,69
49
9,26
647,27
7,61
44
10,32
721,37
8,39
46
9,87
689,91
8,31
10
----------
87,1
t [ms]
ω [rad/s]
P bzw. [W]
P wz. [W/kg]
58
7,83
681,99
9,74
55
8,25
718,57
9,84
54
8,41
732,51
8,62
51
8,9
775,19
9,01
53
8,57
746,45
8,99
12
----------
104,3
t [ms]
ω [rad/s]
P bzw. [W]
P wz. [W/kg]
67
6,78
707,15
10,1
60
7,57
789,55
10,81
65
6,98
728,01
8,56
58
7,83
816,67
9,5
55
8,25
860,47
10,37
14
----------
121,5
t [ms]
ω [rad/s]
P bzw. [W]
P wz. [W/kg]
80
5,67
688,9
9,84
65
6,98
848,07
11,62
66
6,88
835,92
9,83
67
6,78
823,77
9,58
61
7,44
903,96
10,89
16
----------
138,7
t [ms]
ω [rad/s]
P bzw. [W]
P wz. [W/kg]
91
4,99
692,11
9,89
77
5,9
818,33
11,21
77
5,9
818,33
9,63
79
5,75
797,52
9,27
72
6,3
873,81
10,53
4
885594.022.png 885594.023.png 885594.024.png 885594.025.png 885594.001.png 885594.002.png
Wszystkie badane osoby charakteryzują się zbliŜonymi wartościami wysokości ciała (tabela
nr 1.). RóŜnica w budowie dotyczy jednak masy ciała. Michał i Wojtek są o ponad 10kg lŜejsi od
pozostałych. Wszyscy są bardzo aktywni fizycznie jednak Michał i Wojtek zajmują się sportem
wyczynowo.
Na wykresie nr 1. przedstawiona została zmiana prędkości kątowej (ω) w zaleŜności od
zwiększającego się obciąŜenia. U wszystkich badanych zauwaŜamy właściwy spadek prędkości po
kaŜdorazowym zwiększeniu zakładanej liczby gum. Zmniejszanie prędkości kątowej jest
proporcjonalne do zwiększenia obciąŜenia. RóŜnice w wynikach są bardzo niewielkie. NajwyŜsze
wartości prędkości moŜna zauwaŜyć u Łukasza, a najmniejszy spadek tej wielkości u Piotrka.
Zale Ŝ no ść pr ę dko ś ci k ą towej od obci ąŜ enia
14
12
10
8
6
4
2
4
6
8
10
12
14
16
LICZBA GUM [szt.]
MICHAŁ
WOJTEK
PIOTREK
MARCIN
ŁUKASZ
WYKRES nr 1.
Wykres nr 2. ilustruje natomiast zaleŜność mocy chwilowej od zmieniających się wartości
obciąŜenia. Moc wraz ze wzrostem obciąŜenia rośnie. Zwiększanie mocy przy początkowym
obciąŜeniu jest bardziej gwałtowne, następnie maleje przyrost. U wszystkich badanych zauwaŜamy
zmniejszanie mocy przy obciąŜeniu przekraczającym 100 Nm , czyli po załoŜeniu 12 lub u
niektórych 14 gum. Wartości rozwijanej mocy przy najmniejszym obciąŜeniu są zbliŜone.
Największe wartości mocy osiąga Łukasz. U Michała zauwaŜyć moŜna najmniejszy przyrost mocy,
jednak osiągając wartości ok. 700W moc utrzymuje się na stałym poziomie. U pozostałych
badanych przebieg zmian i wielkość wartości mocy jest bardzo zbliŜony. Z przebiegu tych zmian
moŜna odczytać wielkość obciąŜenia, przy którym badany osiąga najwyŜszą moc.
5
885594.003.png 885594.004.png 885594.005.png 885594.006.png 885594.007.png 885594.008.png 885594.009.png 885594.010.png 885594.011.png 885594.012.png 885594.013.png 885594.014.png 885594.015.png 885594.016.png 885594.017.png 885594.018.png 885594.019.png 885594.020.png 885594.021.png
 

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin