Co kryje się za kropką Garmina – cz. 7
Poprzedni artykuł wprowadzał do tematu dynamiki biegu rozpatrywanej w kierunku poziomym. Opisany był przebieg hamowania, pochłanianie i ładowanie tkanek energią sprężystą. Faza ta może być diagnozowana i parametryzowana m.in. poprzez pomiar spadku prędkości (Step Speed Loss – SSL) oraz czasu, w jakim on zachodzi (Braking Time – BRT).
Druga faza to wybicie, czyli moment zmiany ruchu miednicy i nadania jej przyspieszenia w przód. Tu również można wyznaczyć dwa parametry pozwalające opisać jakość wybicia na podstawie analizy przebiegu prędkości poziomej. To próba uchwycenia, jak szybko i skutecznie układ potrafi wykorzystać energię zgromadzoną w poprzedniej fazie. Jest to uzupełnienie opisu napędu, w którym powięź magazynuje energię sprężystą w chwili wyhamowania ruchu miednicy, a następnie oddaje ją podczas wybicia.
W tym miejscu warto poruszyć kwestię metodologiczną. Da się jednoznacznie określić wartość danego parametru i moment jego wystąpienia, ale pojawiają się też wątpliwości interpretacyjne jak w opisanym poniżej przykładzie. Może zdarzyć się, że wartość SSL mierzona według definicji Garmina (omówionej w poprzedniej części artykułu), z fizycznego punktu widzenia będzie zaniżona. Widać to na stopklatce pochodzącej z panelu roboczego animacji, gdzie uchwycona jest wartość SSL max = 19.1 cm/s w czasie BRT = 50ms. Jednak na rzeczywistym przebiegu prędkości od momentu pierwszego kontaktu z podłożem (IC) prędkość nie spada, lecz może nieco wzrosnąć, osiągając lokalny szczyt. Jeśli punkt startowy pomiaru SSL przesuniemy właśnie na ten szczyt, uzyskamy większą wartość SSL o ponad 40%. BRT w tym przypadku ulegnie skróceniu o 50%.
Oscylacje poziome (Horizontal Oscillations – HO).
Podczas biegu w fazie podporu miednica wykonuje szybki, krótki ruch w tył, a potem w przód. Są to względne przemieszczenia, które mają kluczowe znaczenie dla napędu opartego w głównej części na elastyczności tkankowej. Na wykresie linia przebiegu przemieszczeń jest w kolorze zielonym. Przemieszczenie w tył od średniego położenia, może sięgać 2, nawet 3cm. Podobnie z przemieszczeniem w przód. Wartość HO to suma tych wychyleń, która w przypadku biegu Katira wyniosła ponad 4cm (HO = 4.24 cm). Poziome oscylacje odzwierciedlają zarówno zdolność układu do wyhamowania środka masy i magazynowania energii w tkankach, jak i do dynamicznego nadania mu przyspieszenia w fazie wybicia, czyli uwalniania tej energii.
Cofnięcie miednicy o kilka centymetrów wpływa na napięcie taśm powięziowych. Powięź oprócz zdolności do sprężystego odkształcenia, ma też zdolność do zmiany stanu skupienia, przypominając swoim zachowaniem ciecz nienewtonowską. Im gwałtowniejsze i krótsze jest hamowanie, tym na ułamek sekundy powięź bardziej gęstnieje. Powstaje wtedy rodzaj powięziowego gorsetu usztywniającego ciało, który przejmuje na siebie część przeciążenia podczas lądowania wspierając mięśnie, a następnie przyczynia się do błyskawicznego oddania zgromadzonej energii generując dynamiczne wybicie. Mówi o tym w filmie Eli Thompson, badacz powięzi. Warunkiem zaistnienia takiego efektu jest wyraźne wyhamowanie (wysoki SSL) oraz krótki czas trwania (krótki BRT) rzędu kilkudziesięciu milisekund. Tak krótkie czasy działania skłaniają do hipotez przesuwających zagadnienia biomechaniki w stronę rozważań z pogranicza biologii i hydrauliki, gdzie kluczową rolę odgrywa ciśnienie płynu w ciele i szybkość jego narastania wywołujące efekt nazywany wzmocnieniem hydraulicznym (hydraulic amplification). O wzmocnieniu hydraulicznym pisze także James Earls w swojej książce – Born to walk. Takie efekty będą występować zwłaszcza w sporcie wyczynowym. Być może więc bardziej trafne pod względem fizyki zjawisk jakie zachodzą podczas biegania, byłoby zastąpienie biomechaniki biohydrauliką biegu.
Elastic Recoil
Termin ten występuje w bieganiu od dawna i oznacza sprężyste odbicie, czyli zdolność elastycznych struktur do powrotu do swojej pierwotnej długości lub objętości po ich odkształceniu. Zmiana objętości jako forma odkształcenia może tu lepiej pasować. Elastic Recoil (ER) jako nazwa dla metryki diagnostycznej w opisie dynamiki biegu będzie sugerować jak przebiegał proces rozładowania tkanek. W połączeniu z pomiarem czasu działania (Elastic Recoil Time – ERT) uzyskujemy informacje na temat dynamiki wybicia. Kombinacja wysokiej wartości ER i krótkiego czasu ERT będzie tu miarą responsywności ciała na dynamiczne hamowanie.
Na wykresie ER mierzone jest od momentu, w którym miednica osiąga maksymalne cofnięcie („dołek” na zielonym przebiegu pozycji – stopklatka nr 5073). Odpowiada to mniej więcej zerowej prędkości na wykresie, czyli prędkości średniej biegu. Wartość maksymalna ER = 47.3 cm/s pojawia się w czasie ERT = 70.8 ms (stopklatka nr 5090). Mierzenie wartości prędkości poziomej i ich zmian w czasie mogą stać się ważnym kryterium w ocenie skuteczności stosowanych metod treningu siły biegowej i pracy nad techniką biegu. To także nowe podejście do biegania, w którym coraz większe znaczenie w poprawie wyników sportowych mają pomiary biomechaniczne.
