Основные параметры приземления и их применение в спортивной гимнастике

При «жестком» приземлении наибольшая нагрузка приходится на коленный сустав, а при «мягком» на тазобедренный (Zhang, Bates and Dufek,2000). Спортсмены высокого класса используют различные способы приземления (McNitt Gray, 1993).
Двигательные действия менее квалифицированных гимнастов характеризуются более широким диапазоном движений в коленном и тазобедренном суставах по сравнению со спортсменами высокого класса. Высококвалифицированные спортсмены более активно выполняют предварительное (перед непосредственным касанием опоры) напряжение мышц (Metral and Cassar, 1981; Devita and Skelly, 1992; McNitt Gray, 1993; Janshen, 1998, 2000). Такая «предварительная активация» соответствующих мышечных групп позволяет снижать нагрузку на стопы во время приземления (Nigg and Herzog, 1998). В результате этого стабильность положения стоп становится более высокой (Janshen and Brüggemann, 2001).
Приземление новичков может завершаться падением вследствие неправильного распределения мышечных усилий направленных на уменьшение вертикальной скорости (Sabick, Goetz, Pfeiffer, Debeliso and Shea, 2006).
Усилия, развиваемые при отталкивании и приземлении спортсменов, очень высоки, они превышают вес тела гимнаста в 3.9 - 14.4 раз (Panzer, 1987; McNitt Gray, 1993). Например, величины силовых показателей при отталкивании во время выполнения двойного сальто назад превышают вес спортсмена в 8.8 -14.4 раз. В то время как при выполнении одиночного сальто только в 6.7 раз (Karacsony & Cuk, 2005).
При приземлении формируются два пика вертикальной реакции силы. Первый пик определяет касание передней части стопы, а второй всей подошвы. Позиция стоп является важной составляющей при приземлении (Cortes et al., 2006; Kovacs et al., 1999).
При приземлении на пятки возникает значительная нагрузка на коленный сустав и позвоночник – все это может вызывать травмы (Chappell, Creighton, Giuliani, Yu and Garrett, 2007; Sell et al., 2007; Withrow, Huston, Wojtys, and Ashton Miller, 2006; Blackburn and Padua, 2008), а также в короткий временной интервал возникают значительные усилия (рисунок 2). Во время приземления на переднюю часть стопы значительная нагрузка приходится на ахилловы сухожилия (Self and Paine, 2001). Сильное напряжение мышц голени снижает нагрузку на стопы (Nigg and Herzog, 1998). Результаты исследований Cadaver (Self and Paine, 2001) показывают, что спортсмены должны стараться использовать технику выполнения упражнения с «первоначальным приземлением» на переднюю часть стопы.
Многочисленные исследования (Tant, Wilkerson and Browder, 1989; McNair and Prapavessis, 1999; Prapavessis and McNair, 1999; Onate, Guskiewicz and Sullivan, 2001; Zivcic Markovic and Omrcen, 2009) указывают на эффективность использования техники рационального приземления с целью предотвращения травматизма. Такое обучение должно постоянно сопутствовать развитию силы ног особенно с помощью изометрических упражнений (Janshen, 1998).
В процессе выполнения гимнастических упражнениях при полете с вращением, приземление является очень сложным элементом. При этом значительная нагрузка ложится на позвоночник спортсмена (Yeadon, 1999). В связи с этим во время тренировок в подготовительном периоде необходимо уделять достаточное внимание совершенствованию осанки гимнаста.

Величина действующих сил во время приземления во многом зависит от техники его выполнения (Panzer, 1987; McNitt Gray, Munkasy, Welch and Heino, 1994; Karacsony and Čuk, 2005; Marinšek and Čuk, 2007; Marinšek, 2009). Гимнасты начинают готовиться к приземлению еще во время полета. Спортсмены должны обеспечить стабильность своих движений во время соприкосновения с поверхностью. С этой целью они должны выполнить определенные двигательные действия в различных сегментах тела. Эффективность выполнения всего упражнения в целом во многом зависит от выполнения определенных элементов техники во время полета (Marinšek and Čuk, 2007, Requejo, McNitt Grey & Flashner, 2002; Requejo, McNitt Grey & Flashner, 2004). Наименьшее количество ошибок было зафиксировано в случаях, когда перед приземлением спортсмены поднимали руки вверх (Marinšek & Čuk, 2008). Движения рук во время приземления позволяют изменить момент инерции (Prassas and Gianikellis, 2002). Отталкивание, действия в полете и приземлении программируются независимо друг от друга (McKinley in Pedotti, 1992).
Задачей отталкивания является «производство» как можно большего количества энергии, с другой стороны при приземлении необходимо резко уменьшить величину накопленной энергии. Поэтому очень важно с самого начала обучения понимать суть выполняемых технических элементов.
При приземлении должен включаться в работу особый механизм предварительного напряжения соответствующих мышечных групп (Dyhre-Poulsen, Simonsen and Voigt, 1991). Программа действий при приземлении всегда готовиться заранее (Dyhre Poulsen, Simonsen and Voigt, 1991). Подготовка начинается за 150-170 мсек до первоначального контакта (Duncan and McDonagh,2000). Модель двигательной программы всегда стабильна. Изменения мышечной активности происходят только при изменении высоты полета (Dyhre- Рulsen, Simonsen and Voigt, 1991). Как только высота снижается, напряжение мышечных групп возрастает (Arampatzis, Morey Klapsing and Brügemann, 2003).
При приземлении важен факт повышения чувствительности α нейронов, с тем, чтобы гимнаст получал больше внешней и внутренней информации (Munaretti, J., McNitt Gray and Flashner, 2006). Наибольшее значение при приземлении играет зрительный контроль, который помогает спортсмену принимать правильное положение отдельных частей тела (Liebermann and Goodman, 1991, Lee, Young and Rewt, 1992). Например, при выполнении сальто назад зрительный контроль обеспечивает стабильное приземление (Luis and Tremblay, 2008). Однако при отсутствии зрительного контроля значительно снижает стабильность действий при приземлении (Davlin, Sands and Shultz, 2001a). Гимнасты выполняют более стабильное приземление, когда осуществляется зрительный контроль или в начале или во второй части выполнения сальто (Davlin, Sands and Shultz, 2001b). При выполнении более сложных элементов, например, двойном сальто назад, спортсмены, если визуальный контроль возможен, более активно используют его лишь в финальной части упражнения (Hondzinski and Darling, 2001). Таким образом, спортсмены должны стараться усилить зрительный контроль в основном в заключительной части полета.
При рассмотрении характеристик приземления необходимо особое внимание уделить характеристикам поверхности. Вибрация поверхности зависит от величины и направления сил в момент приземления и ее жесткости. Более жесткая поверхность вибрирует с большей амплитудой (рисунок 3).

Задачей приземления является уменьшение вибрации поверхности. Поверхность деформируется в результате приложения сил подающего тела. Для уменьшения вибрации необходимо предпринять соответствующие действия.
Различные характеристики покрытия определяют особенности приземления. Если гимнаст приземляется на мат, то пик вертикальной силы ниже и время приземления более длительно. При этом ноги в коленных и тазобедренных суставах согнуты в большей степени, чем при приземлении на более жесткую поверхность (McNitt Gray, Takashi and Millward, 1994).
Одним из факторов, влияющих на приземление является конструкция мата. Мягкий мат в большей степени «поглощает» энергию, но снижает стабильность положения стоп (Arampatzis, Brüggemann and Klapsing, 2002).

Заключение

Приземление в гимнастике является очень важным элементом при оценке выполнения всего упражнения в целом. Кроме того, изучение особенностей выполнения приземления в различных ситуациях способствует разработке программ, обеспечивающих безопасность спортсменов, поскольку именно при приземлении многие спортсмены получают травмы. В связи с этим специальная тренировка, направленная на повышение эффективности приземления должна проводиться тщательно и постоянно. Во время тренировок необходимо использовать различные поверхности, для того чтобы спортсмены могли успешно корректировать свои действия в различных условиях, возникающих в процессе соревнований.

Литература

1. Arampatzis, A., Brügemann, G. P. and Klapsing, G. (2002). A three – dimensional shank – foot model to determine the foot motion during landings. Medicine and Science in Sports and Exercise, 34(1), 130-138.
2. Arampatzis, A., Morey – Klapsing, G. and Brüggemann, G. P. (2003). The effect of falling height on muscle activity and foot motion during landings. Journal of Electromyography and Kinesiology, 13(6), 533 – 544.
3. Arampatzis, A., Morey – Klapsing, G. and Brüggemann, G. P. (2005). Orthotic effect of a stabilising mechanism in the surface of gymnastic mats on foot motion during landings. Journal of еlectromyography and Kinesiology, 15(5), 507 – 515.
4. Blackburn, J.T. and Padua, D.A. (2008). Influence of trunk flexion on hip and knee joint kinematics during a controlled drop landing. Clin Biomech (Bristol, Avon), 23(3), 313 – 319.
5. Chappell, J.D., Creighton, R.A., Giuliani, C., Yu, B. and Garrett, W.E. (2007). Kinematics and еlectromyography of landing preparation in vertical stop-jump: risk for noncontact anterior cruciate ligament injury. The American Journal of Sports Medicine, 35(2), 235 – 241.
6. Cortes, N., Onate, J., Abrantes, J., Gagen, L., Van Lunen, B., Dowling, E. and Swain, D. (2006). Kinematic analysis of jump – landing technique during various foot – landing styles. Medicine and Sciencein Sports and Exercise. 38(5) Supplement: S392.
7. Davlin, C.D., Sands, W.A. and Shultz, B.B. (2001a). Peripherial vision and back tuck somersaults. Percept Mot Skills, 93 (2), 465 - 471.
8. Davlin, C.D., Sands, W.A. and Shultz, B.B. (2001b). The role of vision in control of orientation in a back tuck somersault. Motor Control, 5 (4), 337 - 346.
9. Devita, P. and Skelly, W. A. (1992). Effect of landing stiffness on joint kinetics and energetics in the lower extremity.Medicine and science in sports and exercise, 24(1), 108 – 115.
10. Duncan, A. and McDounagh, M.J.N. (2000). Stretch reflex distinguished from pre-programmed muscle activations following landing impacts in man. Journal of physiology 526 (2), 457 – 468.
11. Dyhre-Poulsen, P., Simonsen, E.B.and Voigt, M. (1991). Dynamic control of muscle stiffness and H reflex modulation during hopping and jumping in man. Journal of physiology 437, 287 – 304.
12. Hondzinski, J.M. in Darling, W.G. (2001). Aerial somersault performance under three visual conditions. Motor Control, 5 (3), 281 - 300.
13. Janshen, L. (1998). Neuromuscular control during gymnastic landings. V.Arsenault, B., McKinley, P. in McFadyen, B. (Ed.): Proceedings of the Twelfth Congress of the International Society of Electromyography and Kinesiology (ISEK)(str. 136 – 137). Montreal, Kanada.
14. Janshen, L. (2000). Neuromuscular control during gymnastic landings II. In: Hong, Y. and Johns, D.P. (Ed.): Proceedings of XVIII International Symposium on Biomechanics in Sports. Hong Kong, China.
15. Janshen, L. and Brüggemann, G.P. (2001). Neuromuscular control during expected and unexpected landings. In Gerber, H. in Müller, R. (Ed.). Proceedings of the XVIIIth Congress of the International Society of Biomechanics. Zurich, Switzerland
16. Karacsony, I. and Cuk, I. (2005). Floor exercises – Methods, Ideas,Curiosities, History. Ljubljana: STD Sangvincki.
17. Kovacs, I., Tihanyi, J., Devita, P.,Racz, L., Barrier, J. and Hortobagyi, T.(1999). Foot placement modifies kinematics and kinetics during drop jumping. Medicine and Science in Sports and Exercise, 31(5), 708 – 716.
18. Lee, D.N., Young, D.S. and Rewt, D. (1992). How do somersaulters land on their feet? Journal of Exp Psychology:Human Perception and Performance, 18 (4), 1195 - 1202.
19. Liebermann, D.G. and Goodman, D.(1991). Effects of visual guidance on the reduction of impacts during landings. Ergonomics, 34(11), 1399 – 1406.
20. Luis, M. in Tremblay, L. (2008). Visula feedback use during a back tuck somersault: evidence for optimal visual feedback utilization. Motor Control, 12 (3), 210 - 218.
21. Marinšek, M. (2009). Landing characteristics in men's floor exercise on European Championship 2004. Science of Gymnastics Journal, 1(1), 31 – 39.
22. Marinšek, M. and Čuk, I. (2007). Theoretical model for the evaluation of salto landings in floor exercise. In N. Smajlovic (Eds.), International Symposium New Technologies in the sport (p. 63-68). Sarajevo: Univerzitet, Fakultet sporta I tjelesnog odgoja.
23. Marinšek, M. and Čuk, I. (2008). Landing errors in men's floor exercise. Acta Univ. Palacki. Olomuc., Gymn., 38(3), 29 – 36.
24. McKinley, P. and Pedotti, A. (1992). Motor strategies in landing from a jump: the role of skill in task execution. Experimental brain research 90 (2), 427 – 440.
25. McNair, P.J. and Prapavessis H. (1999). Normative data of vertical ground reaction forces during landing from a jump. Journal of science and medicine in sport /Sports Medicine Australia, 2(1), 86 – 88.
26. McNitt – Grey, J. (1993). Kinetics of the lower extremities during drop landings from three heights. Journal of Biomechanics, 26(9), 1037 – 1046.
27. McNitt Gray, J. L., Munkasy, B. A., Welch, M. and Heino, J. (1994). External reaction forces experienced by the lower extremities during the take-off and landing of tumbling skills. Technique, 14, 10 – 16.
28. McNitt Gray, J. L, Munkasy, B. A.,Costa, K., Mathiyakom, D., Eagle, J., and Ryan, M. M. (1998). Invariant features o multijoint control strategies used by gymnasts during landings performed in Olympic competition. In North American Congress of Biomechanic (p. 441-442). Canada – Ontario: University of Waterloo.
29. McNitt Gray, J. L., Requejo, P., Costa, K. and Mathiyakom W. (2001). Gender Differences in Vault Landing Location During the Artistic Gymnastics Competition of the 2000 Olympic Games: Implications for ImprovedGymnast/Mat Interaction. Retrieved 28.6.2006, from http://coachesinfo.com/category/gymnastics /74/
30. McNitt Gray, J., Takashi Y., and Millward, C. (1994). Landing strategies used by gymnasts on different surfaces. Journal of Applied Biomechanics, 10, 237 – 252.
31. Metral, S. and Cassar, G. (1981). Relationship between force and integrated EMG activity during voluntary isometric anisotonic contaraction. European Journal of Applied Physiology, 41(2), 185 – 198.
32. Munaretti, J., McNitt Gray, J.L. and Flashner, H. (2006). Modeling control and dynamics of activities involving impact. Annual ASB meeting. Virginia Tech, VA. Retrieved 18.2.2008, from www.asbweb.org/conferences/2006/ 2006.html
33. Nigg, B.M. and Herzog, W. (1998). Biomechanics of the musculo – skeletal system. Second Edition. Wiley, Chichester. Onate, J.A., Guskiewicz, K.M. and Sullivan, R.J. (2001). Augmented feedback reduces jump landing forces. J Orthop Sports Phys Ther., 31(9), 511 – 517.
34. Panzer, V. P. (1987). Lower Extremity Loads in Landings of Elite Gymnasts. Doctoral dissertation, Oregon: University of Oregon.
35. Prapavessis, H. and McNair, P.J. (1999). Effects of instruction in jumping technique and experience jumping on ground reaction forces. The Journal of orthopaedic and sports physical therapy,29(6), 352 – 556.
36. Prassas, S. and Gianikellis, K. (2002). Vaulting Mechanics. In: Applied Proceedings of the XX International Symposimu on Biomechanics in Sport – Gymnastics. Caceres, Spain: University ofExtremadura, Department of Sport Science.
37. Requejo, P.S., McNitt – Grey, J.L. and Flashner, H. (2002). Flight phase joint control required for successful gymnastics landings. Medicine and Science in Sport and Exercise, 34(5), Supplement 1, 99.
38. Requejo, P.S., McNitt – Grey, J.L. and Flashner, H. (2004). Modification of landing conditions at contact via flight. Biological Cybernetics, 90(5), 327 – 336.
39. Sabick, M. B., Goetz, R. K., Pfeiffer, R. P., Debeliso, M. and Shea, K.G. (2006). Symmetry in ground reaction forces during landing in gymnasts and non – gymnasts. Medicine and Science in Sports and Exercise, 38(5) Supplement: S23.
40. Self, B. P. and Paine, D. (2001). Ankle biomechanics during four landing techniques. Medicine and Science in Sport and Exercise, 33(8), 1338 – 1344.
41. Sell, T.C., Ferris, C.M., Abt, J.P.,Tsai, Y.S., Myers, J.B., Fu, F.H. and Lephart, S.M. (2007). Predictors of proximal tibia anterior shear force during a vertical stop-jump. J Orthop Res, 25(2), 1589 – 1597.
42. Tant, C.L., Wilkerson, J.D. and Browder, K.D. (1989). Technique comparisons between hard and soft landings of young female gymnasts. In: Gregor RJ, Zernicke RF, Whiting WC, editors. Proceedings of the XIIth International Congress of Biomechanics. Los Angeles, CA: Pergamon Press.
43. Withrow, T.J., Huston, L.J., Wojtys, E.M. and Ashton – Miller, J.A. (2006). The effect of an impulsive knee valgus moment on in vitro relative ACL strain during a simulated jump landing. Clin Biomech (Bristol, Avon), 21(9), 977 – 983.
44. Yeadon, M.R. (1999). ''Learning how to twist fast.'' In Sanders, R. H. and Gibb, B. J. (Ed.) Applied Proceedings of the XVII International Symposium on Biomechanics in Sports – Acrobatics (p. 37– 47). Perth, Western Australia: School of Biomedical and Sport Sciences, Edith Cowan University.
45. Zivcic Markovic, K. and Omrcen, D. (2009). The analysis of the influence of teaching methods on the acquisition of the landing phase in forward handspring. Science of Gymnastics Journal, 1(1), 21 - 30.