raziskovalna dejavnost 109 Structure of the correlation between selected kinematic variables and flight length at the ski jumping world cup competitions Abstract Ski jumping is an attractive winter sport which always gathers huge spectator numbers. One of the venues for interesting ski jumping events at the end of individual seasons is the Bratov Gorišek ski jump in Planica. The study aimed to examine the structure of selected kinematic factors of the ski jumping technique (run-up velocity, flight height at the 112 m point, aerodynamic index of the flight at the 112 m point, FIS points for wind speed and direction) mainly in terms of their correlation with the length of ski jumps. The research included the best ski jumpers who took part in four ski jumping competitive series in individual competitions in Planica in 2009, 2010 and 2013. The results showed considerable variability of the basic statistical results in terms of individual independent variables and ski jumping series. The flight height at the 112 m point was greatest during the afternoon competition in 2013 when ski jumpers used the smallest size competition suits (+2 cm). This contributed to large angles of incidence in the landing phase and higher pressures on contact with the ground. Consequently, the International Ski Federation allowed the use of larger competition suits (up to +4 cm) the next year, i.e. in the 2013/2014 season. The variable of flight height was generally highly statistically significantly correlated with the flight length (p < 0.05). In individual series of jumps at the 2013 competition, during the last final round, a significant correlation between the variable of the FIS points for wind and the flight length (r = 0.51** and r = 0.66**) was estab- lished in both series. Key words: ski jumping, kinematics, competition suits Izvleček Poleti na smučeh so atraktivna zimsko športna disciplina, ki vedno znova privlači veliko gledalcev. Zanimive prireditve v poletih na smučeh se praviloma izvajajo konec posame- zne sezone smučarjev skakalcev tudi na Letalnici bratov Gorišek v Planici. Namen raziska- ve je bil proučiti strukturo izbranih kinematičnih dejavnikov tehnike poletov na smučeh (zaletna hitrost, višina leta v točki 112 m, aerodinamični indeks leta v točki 112 m, točke FIS za hitrost in smer vetra) predvsem z vidika njihove povezanosti z dolžino poletov. V raziskavo so bili zajeti najboljši smučarji skakalci, ki so nastopili v štirih tekmovalnih se- rijah poletov na posamičnih tekmovanjih v Planici v letu 2009, 2010 in 2013. Rezultati so pokazali visoko stopnjo variabilnosti rezultatov osnovne statistike po posameznih neod- visnih spremenljivkah po posameznih serijah poletov. Višina leta v točki 112 m je dosegla najvišje vrednosti na popoldanskem tekmovanju v letu 2013, ko so skakalci uporabljali najmanjše velikosti skakalnih dresov (+ 2 cm). To je prispevalo k visokim vpadnim kotom pri doskoku in povečanim pritiskom ob stiku s podlago. Mednarodna smučarska zveza je zato leto kasneje v sezoni 2013/14 dovolila uporabo večjih skakalnih dresov (do + 4 cm). Spremenljivka višine leta je bila na splošno visoko značilno povezana z dolžino poletov (p r < 0,05). Pri posameznih serijah poletov na tekmovanju v letu 2013 je bila na zadnji finalni tekmi v obeh serijah ugotovljena značilna korelacija med spremenljivko točke FIS za veter in dolžino poletov (r = 0,51** in r = 0,66**). Ključne besede: smučarski skoki, kinematika, tekmovalni dres Bojan Jošt, Janez Vodičar, Maja Ulaga Struktura povezanosti izbranih kinematičnih spremenljivk in dolžine poletov na tekmovanjih za svetovni pokal 110 Uvod „ Na dolžino poletov smučarjev skakalcev vpliva veliko število dejavnikov (Müller, 2009; Müller, Gröschl, Müller in Sudi, 2006; Oggiano in Saetran, 2009). Med njimi so tudi kinematični dejavniki tehnike smučar- skega skoka (Jošt, Čoh, Pustovrh in Ulaga, 1999; Jošt, Kugovnik in Colja, 1997). S po- močjo kinematičnih dejavnikov se lahko analizira in predvideva krivuljo leta, ki s povečanjem letalnic postaja vse bolj varia- bilna glede višine poletov in naklonov leta skakalcev (Jošt, Čoh in Vodičar, 2013; Müller, 1997). Višina leta je odvisna od komple- ksnega vpliva številnih dejavnikov (geome- trijske značilnosti profila letalnice, tehnika leta, aerodinamični dejavniki, vremenske razmere ter morfološke značilnosti skakal- ca). Med morfološkimi dejavniki je imela v preteklosti močan vpliv telesna teža smu- čarjev skakalcev, ki pomembno vpliva na aerodinamiko letenja (Schmölzer in Müller, 2002). Na letalnici imajo pomemben vpliv aero- dinamični dejavniki, ki značilno določa- jo tehniko poletov smučarjev skakalcev (Nørstrud, 2008; Virmavirta idr., 2005). Na aerodinamične značilnosti značilno vpliva- jo dejavniki skakalnega dresa. V preteklih letih se je velikost dresa spreminjala (od + 6 cm v sezoni 2012/13, do + 2 cm v sezoni 2012/13, do + 4 cm v sezoni 2014/15 in do + 3 cm v sezoni 2015/16). Velikost skakalnega dresa pomembno prispeva h kvaliteti aero- dinamike leta in predvsem k dolžini pole- tov. Hkrati pa večji skakalni dresi prispevajo k večji varnosti skakalcev med letom in še zlasti pri pristanku, kjer je pritisk na telo manjši. Namen te raziskave je bil ugotovi- ti spremembe v krivulji leta, ki bi bile lah- ko povzročene s pomanjšanjem velikosti skakalnega dresa v sezoni 2012/13. Prvi cilj raziskave je bil ugotoviti povezanost med višino krivulje leta in dolžino poletov v iz- branih tekmovalnih serijah na tekmovanjih za svetovni pokal v sezonah 2008/09 in 2012/13 ter svetovnem prvenstvu v poletih 2010 v Planici. Drugi cilj raziskave je bil ugo- toviti strukturo povezanosti med dolžino poletov na finalu svetovnega pokala v Pla- nici 2012/13 in štirimi neodvisnimi dejavni- ki, ki pomembno določajo dolžino poletov (zaletna hitrost, višina leta v točki 112 m, ae- rodinamični indeks leta in hitrost vetra). Metode dela „ V raziskavi so bili proučevani smučarji ska- kalci, ki so nastopili na finalu svetovnega pokala v Planici 2009, na svetovnem prven- stvu v smučarskih poletih v Planici 2010 in na finalu svetovnega pokala v Planici 2013. Za analizo so bile izbrane štiri serije skokov (Tabela 1). V sezoni 2012/13 je bilo že uve- deno pravilo, ki je dopuščalo znotraj serije različna zaletna mesta. Zaradi tega je bila v prvi seriji 22. 03. 2013 izbrana največja sku- pina 20 skakalcev, ki je nastopila iz istega zaletnega mesta. Spremenljivke dolžina skoka (m), zaletna hi- trost (m/s), točke FIS za hitrost in smer vetra (m/s) so povzete iz uradnih rezultatov FIS. Na tekmi je hitrost vetra 1 m/s pomenila linearno transformacijo v vrednost 12 točk, kar je pomenilo 10 m dolžine poleta. Višina krivulje leta je bila izračunana s po- močjo kinematične analize v osrednjem delu leta. Kamera je bila postavljena pravo- kotno cca. 30 m od pričakovane povprečne višine leta v točki 112 m od roba odskočne mize.. Za vsakega merjenca je bila izračunana viši- na leta kot razdalja med točko osi kolčnega sklepa in referenčno točko na višini 4,5 m (Slika 1). Spremenljivka aerodinamični indeks leta je bila izračunana kot razmerje med največjo vertikalno in horizontalno razdaljo sistema skakalec smuči. Rezultati in razprava „ Povprečne vrednosti dolžine poletov so se značilno razlikovale med posameznimi se- rijami poletov (Tabela 2). Razlika v povpreč- ni dolžini leta med prvo serijo v letu 2009 in četrto serijo v letu 2010 je bila kar 31 m. Na povprečno dolžino poletov je vplivalo več dejavnikov, ki so pretežno odvisni od pogojev, v katerih so tekmovanja poteka- la. Spremenljivke dolžine poletov so imele visoko variabilnost smučarjev skakalcev, izraženo v standardni deviaciji. Največja vrednost (24,9 m) standardne deviacije je bila izračunana pri tretji seriji poletov v letu 2009. Povprečne vrednosti zaletne hitrosti (Ta- bela 3) so bile najvišje v sezoni 2012/13, ko so skakalci uporabljali najmanjše skakalne drese (dovoljeno odstopanje + 2 cm). Povprečne vrednosti aerodinamičnega in- deksa so bile pri vseh štirih serijah poletov dokaj enake (Tabela 4). Spremenljivka aerodinamični indeks leta v točki 112 m je bila na prvi tekmi v prvi se- riji močno povezan z dolžino poletov (r = -0,64**). Skakalci z daljšimi poleti so imeli Tabela 1: Število vključenih skakalcev v raziskavo 2009 2010 2013 prva serija 20. 3. 2009 n = 40 19. 3. 2010 n = 40 22. 3. 2013 n = 20 druga serija 19. 3. 2010 n = 31 22. 3. 2013 n = 30 tretja serija 22. 3. 2009 n = 40 20. 3. 2010 n = 30 24. 3. 2013 n = 30 četrta serija 22. 3. 2009 n = 30 20. 3. 2010 n = 30 24. 3. 2013 n = 30 Slika 1: Prikaz postopka izmere spremenljivke višina leta in spremenljivke aerodinamični indeks leta. raziskovalna dejavnost 111 manjše vrednosti aerodinamičnega inde- ksa. Značilna povezanost je bila tudi na zadnji tekmi svetovnega pokala v letu 2013 pri prvem poletu (r = -0,40**). Pri spremenljivki točke FIS za veter je bila prisotna visoka variabilnost v vseh štirih tekmovalnih serijah (Tabela 5). Hitrost in smer vetra na letalnici sta ustvar- jala specifične pogoje, ki so dokaj močno vplivali na dolžino poletov skakalcev na za- dnjem nedeljskem tekmovanju. Proučeva- nja vpliva hitrosti vetra so pokazala, da pri nizkih vrednostih ne prihaja do problema- tičnih situacij. Pri visokih vrednostih hitrosti vetra pa se lahko pojavijo situacije, ki lahko nelinearno prispevajo k ekstremnemu po- večanju dolžine poletov ali pa jih povsem skrajšajo (Virmavirta in Kivekäs, 2011). Spremenljivka 'višina leta' je bila dokaj va- riabilna in na splošno najnižja v letu 2009 (Tabela 6). Spremenljivka 'višina leta' (Slika 2) je do- segla značilno najvišje vrednosti v sezoni 2012/13 v popoldanskem času tekmovanja, ko so skakalci uporabljali najmanjše skakal- ne drese (do + 2 cm). Uporaba manjših dresov v sezoni 2012/13 je povzročila slabše aerodinamične značil- nosti, ki so se odrazile v znatno višji krivulji leta v osrednjem delu poletov, še zlasti pri popoldanskih serijah poletov. V popoldan- skem času so aerodinamične razmere za polete na planiški letalnici na splošno slab- še (vpliv vetra v hrbet) kot v dopoldanskem času (vpliv vetra v prsi). Spremenljivka 'višina leta' v točki 112 m je bila na splošno v značilni korelaciji z dolži- no poletov (Slika 3). Najvišje vrednosti koeficienta korelacije so bile dosežene na tekmovanju v letu 2009. Kasneje so bile vrednosti nižje, vendar na splošno še vedno statistično značilne. Ne- značilna korelacija (r = 0,05) je bila izraču- nana zgolj pri prvem poletu v letu 2013, ko je bila zajeta v obravnavo le polovica vseh nastopajočih skakalcev (n = 20). Na osnovi rezultatov korelacije med dolžino poletov in izbranimi neodvisnimi spremen- ljivkami se po posameznih serijah kažejo povsem različne konfiguracije strukture koeficientov korelacije. To kaže na visoko strukturno raznovrstnost izbranih kinema- tičnih dejavnikov, ki določajo tekmovalno uspešnost smučarjev skakalcev. Pri isti kvali- teti tehnike smučarskega skoka so bili lahko posamezni skakalci zaradi vpliva delovanja Tabela 2: Osnovna statistika odvisne spremenljivke dolžina poletov Dolžina poletov (m) 1. serija 2. serija 3. serija 4. serija 2009 M SD 176 , 0 18,5 186,0 24,9 193,0 17, 0 2010 M SD 19 0,7 19, 3 200,3 10,7 205,7 14,2 2 0 7,1 15, 0 2013 M SD 19 7, 8 12,4 202,5 9,6 19 6, 6 12,7 19 7, 3 13, 8 Legenda. M – povprečna vrednost, SD – standardna deviacija. Tabela 3: Osnovna statistika spremenljivke zaletna hitrost Zaletna hitrost (km/h) 1. serija 2. serija 3. serija 4. serija 2009 M SD r 103,6 0,54 ,01 101,0 0,56 ,27 101,6 0,52 ,31 2010 M SD r 105,5 0,68 106,1 0,49 -,15 104,0 0,78 -,34 104,1 1,04 -,55** 2013 M SD r 106,9 0,49 ,26 106,9 0,56 ,30 105,3 0,50 ,38* 105,6 0,44 ,15 Legenda. M – povprečna vrednost, SD – standardna deviacija, r – Pearsonov koeficient korelacije. *p < ,05, **p < ,01. Tabela 4: Osnovna statistika spremenljivke – aerodinamični indeks leta v točki 112 m Aerodinamični indeks leta 1. serija 2. serija 3. serija 4. serija 2013 M SD r 0,22 0,03 -,64** 0,23 0,02 -,15 0,24 0,03 -,40* 0,24 0,03 -,28 Legenda. M – povprečna vrednost, SD – standardna deviacija, r – Pearsonov koeficient korelacije. *p < ,05, **p < ,01. Tabela 5: Osnovna statistika spremenljivke – točke FIS za veter Točke FIS za veter 1. serija 2. serija 3. serija 4. serija 2013 M SD r -4,2 4,3 -,15 -1,3 1,3 -,18 2,3 2,6 -,51** 2,8 2,8 -,66** Legenda. M – povprečna vrednost, SD – standardna deviacija, r – Pearsonov koeficient korelacije. *p < ,05, **p < ,01. Tabela 6: Osnovna statistika spremenljivke – višina leta v točki 112 m Višina krivulje leta (m) 1. serija 2. serija 3. serija 4. serija 2009 M SD r 3,5 1,4 0,74* * 3,9 1,6 0,79** 4,4 1,6 0,73** 2010 M SD r 5,2 1,4 0,56** 6,3 1,2 0,49** 5,0 1,2 0,38* 5,2 1,3 0,42** 2013 M SD r 7, 2 0,7 0,05 7, 3 1,3 0,35* 5,8 1,2 0,50** 6,0 1,0 0,43* Legenda. M – povprečna vrednost, SD – standardna deviacija, r – Pearsonov koeficient korelacije. *p < ,05, **p < ,01. 112 zunanjih objektivnih dejavnikov (zaletna hitrost, hitrost vetra, vremenske razmere) povsem različno tekmovalno uspešni. Zaključek „ Krivulja leta smučarjev skakalcev je odvisna od mnogih dejavnikov, ki kompleksno vpli- vajo na njene kinematične značilnosti. Na osnovi triletnega proučevanja (leto 2009, leto 2010 in leto 2013) krivulje leta na le- talnici v Planici je bilo na vzorcu najboljših skakalcev moč ugotoviti naslednje. Zaletne hitrosti v letu 2013 so se glede na zadnja tri leta (2009–2013) povečale za pri- bližno 1 do 2 km/h. Ti prirastki povprečne zaletne hitrosti niso bistveno povečali zale- tne hitrosti ob upoštevanju povprečnih dol- žin skokov in vplivu vetra. Bistvene razlike v povprečnih zaletnih hitrostih se na letalnici v Planici tradicionalno kažejo glede na čas izvedbe tekmovanj. Tekmovanja, ki so bila na sporedu v petek v popoldanskem času, so praviloma potekala v slabših vetrovnih razmerah, kar je na splošno povzročilo viš- jo zaletno hitrost in predvsem višjo hitrost vožnje po doskoku ter vožnje v iztek. V letu 2009 so bile izmerjene na tekmovanjih v dopoldanskem času nekoliko nižje zaletne hitrosti. Vendar pa so bile drugačne tudi konstrukcijske značilnosti letalnice v Plani- ci. To leto letalnica še ni bila rekonstruirana. Neposredna primerjava med rezultati tako tudi ni mogoča. Od leta 2010 do leta 2013, ko je bila letalnica rekonstruirana, se zale- tne hitrosti tekmovanj v dopoldanskem času niso bistveno spremenile. Bolj opazna je bila v letu 2013 spremem- ba v višini leta v osrednjem delu. Ta se je v letu 2013 v povprečju glede na leto 2010 in leto 2009 dvignila v točki opazovanja 112 m za cca. 2 m v dopoldanskem času in 3 m v popoldanskem času. Še zlasti se je pove- čala povprečna višina poletov (M = 7,3 m) na popoldanskem tekmovanju. Nekateri skakalci so dosegli v točki opazovanja 112 m višino poletov 10 m in celo več. To pa posledično pomeni znatno večje vpadne kote pri doskoku in s tem večje sile v fazi vzpostavitve stika s podlago pri doskoku. Literatura „ Jošt, B. Čoh, M. in Vodičar, J. (2013). 1. Design of a Ski Flying Hill with the Profile HS300m: A Kinematic Analysis of the Flying Curve of Ski Jumpers. Hamburg: Schriften zur Sportwis- senschaft. Jošt, B., Kugovnik, O. in Colja, I. (1997). Analysis 2. of kinematics variables and their relation to the performance of ski jumpers at the World Championship in ski flight at Planica 1994. Kinesiology, 29(1), 35–44. Jošt, B., Čoh, M., Pustovrh, J. in Ulaga, M. 3. (1999). Analysis of the Selected Kinematic Variables of the Take-off in Ski Jumps in the Finals of the World Cup at Planica in 1999. Ki- nesiologia Slovenica, 5 (1 2), 17–25. Maryniak, J., Ladyzynska, K. E., in Tomczak, S. 4. (2009). Configuations of the Graf-Boklev (V- style) Ski Jumper Model and Aerodynamic Parameters in a Wind Tunnel. Human move- ment, 10(2),130 –136 . Müller, W. (1997). Biomechanics of Ski-Jum- 5. ping-Scientific Jumping Hill Design. V E. Müller idr. (ur.). Science and Skiing. (str. 36–48). London: E&FN Spon. Müller, W. (2009). Determinants of Ski-Jump 6. Performance and Implications for Health, Safety and Fairness. Sports medicine, 39(2), 85–106. Müller, W., Gröschl, W., Müller, R., in Sudi, K. 7. (2006). Underweight in Ski Jumping: The So- lution of the Problem. International Journal of Sports Medicine, 27 (11), 926–934. Nørstrud, H. (2008). Some Aspects of Ski 8. Jumping. Sport Aerodynamics, 506, 217–228. Oggiano, L. in Saetran, L. (2009). Effects of 9. Body Weight on Ski Jumping Performances under the New FIF Rules (P3). V M. Estivalet in P. Brisson (ur.), The Engineering of sport 7 (str. 1–9). Paris: Springer Verlag. Schmölzer, B. in Müller, W. (2002). The Impor- 10. tance of being Light: Aerodynamic Forces and Weight in Ski Jumping. Journal of Biome- chanics, 35, 1059–1069. Virmavirta, M., Isolehto, J., Komi, P. V., Bru- 11. ggemann, G. P., Müller, E. in Schwameder, H. (2005). Characteristics of the Early Flight Pha- se in the Olympic Ski jumping Competition. Journal of Biomechanics, 38, 2157–2163. Virmavirta, M. in Kivekäs, J. (2011). The effect 12. of wind on jumping distance in ski jumping – fairness assessed. Sport Biomechanics, 1 1(1), 358–369. Prof. dr. Bojan Jošt, prof. šp. vzg Univerza v Ljubljani, Fakulteta za šport bojan.jost@fsp.uni-lj.si Slika 2: Povprečne vrednosti in standardne deviacije spremenljivke 'višina leta' v točki 112 m. Slika 3: Prikaz koeficientov korelacije med spremenljivko 'višina leta' v točki 112 m in dolžino poletov v vseh štirih serijah.