148 Analysis of selected biomechanical characteristics of hurdle clearing by an elite female runner in 100-metre hurdles Abstract The purpose of the study was to establish and analyse biomechanical characteristics of the clearing of the 6th hurdle by an Olym- pic winner and world champion Sally Pearson in the 100-metre hurdles. An analysis of the hurdle clearing technique was con- ducted during the international 2011 IAAF World Challenge in Zagreb, Croatia. The 3-D kinematic analysis method was applied. Data processing was performed by APAS (Ariel Performance Analysis System). A 15-segment model of the athlete’s body, defined with 17 reference points, was digitalised. The study results showed extreme rationality of the hurdle clearing technique, which was reflected in the time interval from push-off to landing behind the hurdle (0.31 sec), short contact times of the push-off phase (0.10 sec) in front of the hurdle and of the landing phase behind the hurdle (0.09 sec), a low parabola of the flight of the body's centre of gravity (0.25 m), a minimum decline in horizontal velocity and an effective transition from hurdle clearing to sprinting between hurdles. The established biomechanical characteristics can be applied for creating a modernised running model for women’s 100-metre hurdles. Key words: hurdles, technique, biomechanics, hurdle clearing Izvleček Namen študije je bil ugotoviti in analizirati biome- hanske značilnosti prehoda 6. ovire pri teku na 100 m ovire olimpijske zmagovalke in svetovne prva- kinje Sally Pearson. Analizo tehnike prehoda ovi- re smo opravili na mednarodni tekmi IAAF World Challenge – Zagreb 2011. Uporabljena je bila meto- da 3–D kinematične analize. V postopku obdelave podatkov je bil uporabljen računalniški sistem APAS (Ariel Performance Analysis System). Izvedena je bila digitalizacija 15-segmentnega modela telesa atle- tinje, ki je bil definiran s 17 referenčnimi točkami. Rezultati študije so pokazali izjemno racionalnost tehnike prehoda ovire, ki se kaže v časovnem inter- valu od odriva do doskoka za oviro (0.31 sekunde), v kratkih kontaktnih časih faze odriva (0.10 sekunde) pred oviro in doskoka za oviro (0.09 sekunde), nizki paraboli leta skupnega težišča (0.25 m), minimal- nem zmanjšanju horizontalne hitrosti in učinkoviti tranziciji prehoda ovire v sprint med ovirami. Ugo- tovljene biomehanske značilnosti lahko služijo izde- lavi posodobljenega modela tehnike teka žensk na 100 m z ovirami. Ključne besede: tek čez ovire, tehnika, biomehanika, prehod ovire. Nejc Bončina, Milan Čoh Analiza izbranih biomehanskih značilnosti prehoda preko ovire pri teku vrhunske tekmovalke na 100 metrov z ovirami glas mladih 149 „ Uvod Biomehanski model prehoda ovire pri teku na 100 metrov z ovirami je bil narejen na osnovi značilnosti tehnike avstralske atle- tinje Sally Pearson, ki spada med najboljše tekačice v teku na 100 metrov z ovirami na svetu. Največji dosežek njene dosedanje kariere je zlata medalja na Olimpijskih igrah v Londonu leta 2012 v teku na 100 metrov z ovirami. Je nosilka še mnogih drugih vr- hunskih dosežkov, kot so zlata medalja na svetovnem prvenstvu v Daeguju leta 2011, zlata medalja na svetovnem prvenstvu v Londonu leta 2017, srebrna medalja na Olimpijskih igrah v Pekingu leta 2008 in srebrna medalja na svetovnem prvenstvu v Moskvi leta 2013. Njen osebni rekord v teku na 100 metrov z ovirami znaša 12.28 sekund, kar predstavlja šesti najhitrejši čas v zgodovini te discipline. Tek čez visoke ovire spada med tehnično najzahtevnejše atletske discipline. Glede na nekatere dosedanje raziskave (Iskra, 1998; Blazevich, 2013) je tehnika racional- nega prehoda ovire (ang. hurdle clearance technique) eden ključnih elementov, ki defi- nira tekmovalni rezultat. Tek na 100 metrov čez ovire je kombinacija cikličnega šprinta in acikličnega prehoda 10 ovir, ki so viso- ke 0.85 m. Tekač čez ovire mora tako imeti visok nivo šprinterskih sposobnosti, speci- alne gibljivosti v kolčnem sklepu (fleksibil- nosti), hitre moči in visok nivo tehničnega znanja. Pri prehodu ovire mora biti izguba horizontalne hitrosti čim manjša, kar pa je odvisno od številnih dejavnikov, zlasti ti- stih, ki definirajo odriv pred oviro, trajekto- rijo gibanja skupnega težišča in doskok za oviro (Ito, Togashi, 1997, Kampmiller, Slam- ka in Vanderka, 1999; Amritpal in Shamsher, 2015). Za racionalen prehod ovire sta po- membni razdalji mesta odriva od ovire in mesto doskoka za oviro. Pravilen položaj teh dveh točk pogojuje optimalno trajek- torijo leta skupnega težišča, kar se odraža v času leta, ki mora biti optimalen glede na druge dejavnike, tako da je prehod ovi- re čim krajši (Schluter, 1981; Dapena, 1991). Poleg pravilnega položaja je pomembna kinematično-dinamična struktura odriva in doskoka, ki direktno vplivata na hitrost prehoda ovire (La Fortune, 1988; McLean, 1994). Cilj študije je bil ugotoviti izbrane biome- hanske značilnosti prehoda preko šeste ovire pri teku vrhunske atletinje v tekmo- valnih razmerah. „ Metode V študijo je bila vključena vrhunska tek- movalka Sally Pearson (starost 25 let, tele- sna višina 1.67 m, telesna teža 60 kg, P. R. na 100 m z ovirami 12.28 s). Biomehansko analizo smo opravili na mednarodni tekmi IAAF World Challenge – Zagreb 2011 na atletskem stadionu Mladosti na Hrvaškem. Vremenski pogoji so bili optimalni, zunanja temperatura je bila 23o C , veter rahlo v hr- bet. Dovoljenje za izvedbo biomehanskih meritev smo pridobili od tehničnega dele- gata Evropske atletske federacije (Europe- an Athletics) in organizacijskega komiteja tekmovanja. Tekmovalno stezo v coni 6. ovire smo pokrili z 2 visokofrekvenčnima kamerama CASIO – DIGITAL CAMERA EX- F1 (Casio Computer Co., Ltd., Tokyo, Japan), ki sta bili medsebojno povezani in sinhro- nizirani. Kameri sta imeli frekvenco 300 Hz z ločljivostjo 720 x 576 točk. Cono 6. ovire smo umerili z referenčnim merilnim okvir- jem velikosti 2 m x 2 m x 2 m, pri čemer smo upoštevali osem točk kalibracijskega okvirja. V postopku obdelave podatkov je bil uporabljen računalniški sistem za 3–D kinematično analizo APAS (Ariel Perfor- mance Analysis System). Izvedena je bila di- gitalizacija 15-segmentnega modela telesa atletinje, ki je bil definiran z 17 referenčnimi točkami (Winter, 2005). Koordinate točk smo pogladili z digitalnim filtrom s frekven- co 14 Hz. Snemali smo s frekvenco 300 Hz, Tabela 1 Kinematični parametri prehoda 6. ovire (Sally Pearson, rezultat 100 m ovire 12.68) – IAAF World Challenge, Zagreb, 201 1 PARAMETRI ENOTA VREDNOST Povprečna hitrost TT v fazi leta pri prehodu ovire (xy) m/s 8,58 ODRIV – PRVI KONTAKT Horizontalna hitrost TT m/s 8,76 Vertikalna hitrost TT m/s -0,46 Rezultanta hitrosti (xy) TT m/s 8,77 Višina TT m 0,96 Razdalja odriva do ovire m 2,31 ODRIV – ZADNJI KONTAKT Horizontalna hitrost TT m/s 8,51 Vertikalna hitrost TT m/s 1,45 Rezultanta hitrosti (xy) TT m/s 8,63 Višina TT m 1,03 Kot odriva ° 81,3 Čas odriva s 0,10 LET Čas leta s 0,31 Višina TT nad oviro m 0,25 Maksimalna višina TT m 1,16 DOSKOK – PRVI KONTAKT Horizontalna hitrost TT m/s 8,53 Vertikalna hitrost TT m/s -0,93 Rezultanta hitrosti (xy) TT m/s 8,58 Višina TT m 1,08 Razdalja doskoka za oviro m 0,86 ODRIV – ZADNJI KONTAKT Horizontalna hitrost TT m/s 8,37 Vertikalna hitrost TT m/s -1,03 Rezultanta hitrosti (xy) TT m/s 8,38 Višina TT m 1,05 Čas doskoka s 0,09 150 digitalizacija točk pa je bila opravljena na 100 Hz. Iz digitaliziranih točk je bilo izraču- nano težišče telesa (TT) na osnovi antropo- metrijskih tabel (Winter, 2005). „ Rezultati Glede na rezultate biomehanske analize (Tabela 1, Slika 1) smo ugotovili, da je ime- la atletinja pri prehodu 6. ovire povprečno hitrost 8.58 m/s. Celotna dolžina koraka čez oviro je znašala 3,17 m. Korak pred oviro je bil dolg 2,31 m, kar znaša 72,9 % celotne dolžine. Razdalja dela koraka za šesto ovi- ro je merila 0,86 m oziroma 27,1 % celotne dolžine koraka čez oviro. Najvišja točka težišča telesa (TT) je 0,25 m nad oviro, medtem ko je najvišja točka parabole leta 1,16 m. Razlika med najnižjo točko TT v ekscentrični fazi odriva (0,96 m) pred oviro in najvišjo točko TT v fazi leta (1,16 m) je 0,20 m. Racionalnost prehoda ovire se kaže tudi v kratkem času leta, ki znaša 0,31 s. Odrivni kot v koncentrični fazi odriva je 81,3 stopinje. Višina TT v fazi postavitve odrivne noge je 0,96 m, ob koncu faze propulzije odriva pa 1,03 m. Dolžina poti TT v Y – ver- tikalni osi je 0,07 m. Ti parametri zagota- vljajo optimalne pogoje za razvoj hitrosti TT med odrivom. Horizontalna hitrost TT v trenutku posta- vitve odrivne noge je 8,79 m/s, ob koncu odriva pa 8,51 m/s (Slika 2). Horizontalna hitrost TT se med odrivom torej zmanjša za 0,28 m/s (3,2 %). Pomemben dejavnik predstavlja tudi vertikalna hitrost TT med odrivom, in sicer ta znaša 1,47 m/s. Hori- zontalna in vertikalna hitrost TT določata rezultanto vzletne hitrosti na oviro, ki zna- ša 8,63 m/s in je usmerjena pod kotom 9,6 stopinje. Od kvalitete faze doskoka za oviro je odvi- sna uspešnost prehoda v nadaljnji šprint za oviro. Pri atletinji je horizontalna hitrost TT ob pristanku za oviro 8,38 m/s, kar pomeni, da je prišlo pri prehodu ovire do zmanjša- nja hitrosti za 0,13 m/s (1,5 %). Glede na raz- iskovalno študijo Mera in Luhtanena (1986) gre za nizko vrednost pomanjšanja osnov- ne hitrosti gibanja pri prehodu čez oviro. To pri atletinji predstavlja enega odločilnih tehničnih dejavnikov. V trenutku prvega kontakta doskoka za ovi- ro znaša višina TT 1,08 m. Med fazo doskoka se višina TT zmanjša za 0,03 m in v trenutku odriva znaša 1,05 m. Majhno zmanjšanje vi- Slika 1. Biomehanska analiza prehoda 6. ovire (Sally Pearson, R: 12.68 s). Slika 2. Analiza hitrosti centralnega težišča telesa (TT) pri prehodu 6. ovire (Sally Pearson, R: 12.68 s). šine TT (2,8 %) med fazo doskoka in kratko trajanje te faze (0,09 s) kaže na učinkovit in racionalen prehod v šprint med ovirami. Za ohranjanje horizontalne hitrosti po preho- du ovire je zelo pomemben kontaktni čas doskoka za oviro, ki mora biti krajši od 100 ms (La Fortune, 1988; McLean, 1994). Poleg pravilne tehnike doskoka za oviro pa je v tem primeru pomembna sposobnost mišičnega sistema, da se upira hitremu raztezanju – togost (ang. Stiffness). Togost kot nevralni mehanizem delovanja mišic je odvisna predvsem od predaktivacije muskulature ter delovanja miotatičnega in golgijevega tetivnega refleksa (Gollhofe in Kyrolainen, 1991). Glede na biomehanske značilnosti doskoka za oviro je značilen Short-Range Elastic Stiffness, kjer gre za ta- kojšen mehanski odziv aktivirane mišice na ekscentrično kontrakcijo med doskokom. Ugotovljene biomehanske značilnosti, še glas mladih 151 zlasti minimiziran kontaktni čas (90 milise- kund) pri doskoku za oviro ter minimalna izguba horizontalne hitrosti pri prehodu ovire, kažejo pri vrhunski tekmovalki na odlično tehniko teka čez ovire. „ Zaključek V študiji je bila s pomočjo sodobne diagno- stične tehnologije za biomehansko analizo preučevana racionalnost tehnike prehoda ovire olimpijske zmagovalke v teku na 100 metrov z ovirami Sally Pearson. Pri analizi tehnike izstopata predvsem majhna razli- ka med višino TT in višino ovire v trenutku prehoda ovire ter izredno majhno zmanj- šanje hitrosti pri tranziciji prehoda ovire v šprint med ovirami. To tekmovalki omo- goča ohranjanje visoke hitrosti v šprintu med ovirami, kar je pripomoglo k njenim vrhunskim dosežkom teku na 100 metrov z ovirami. „ Literatura 1. Amritpal, S. in Shamsher, S. (2015). Relation- ship Among the Technique of Hurdle Cle- arance Over the Different Hurdles in 110m Race. International Journal of Science and Re- search (IJSR), 4(10) : 1591–1594. 2. Blazevich, A. (2013). Sports biomechanics: the basics: Optimising human performance. A&C Black. 3. Dapena, J. (1991). Hurdle clearance technique. Track and Field. Quart. Rev.,116 (3) : 710–712. 4. Gollhofer, A. in Kyrolainen, H. (1991). Neuro- muscular control of the human leg extensor muscles in jump exercises under various stretch-load conditions. IJSM, 12 : 34–40. 5. Iskra, J. (1998). Bieg przez plotki – Teoretyc- zne podstawy i praktyczne rozwiazania tre- ningowe. AWF Katowice, p. 334. 6. Ito, A. in Togashi, M. (1997). Biomechanical analysis of hurdle running: in comparison with sprinting. 7. Kampmiller, T., Slamka, M. in Vanderka, M. (1991). Comparative biomechanical analysis of 110 m hurdles of Igor Kovač and Peter Nedelicky. Kinesiologia Slovenica, 1-2: 26–30. 8. La Fortune, M. (1988). Biomechanical analysis of 110 m hurdles. Track and Field News, 105: 3355–3365. 9. McLean, B. (1994). The biomechanics of hur- dling: Force plate analysis to assess hurdling technique. New Studies in Athletics, 4 : 55–58. 10. Mero, A. in Luhtanen, P. (1986). Biomecha- nische Untersuchung des Hurdenlaufs wa- hrend der Weltmeisterschaften in Helsinki. Leistungssport, 1: 42–43. 11. Schluter, W. (1981). Kinematische Merkmale der 110-m Hurdentechnik. Leistungssport, 2 : 118 –127. 12. Winter, D. (2005). Biomechanics and Motor Control of Human Movement. Canada: John Wiley and Sons. Inc. Nejc Bončina, dipl. kin. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za šport nejc.boncina@gmail.com Slika 3. Vektorski prikaz komponent hitrosti pri prehodu 6. ovire (Sally Pearson, R: 12.68 s)* * Slikovna in grafična oprema je avtorsko delo Stanka Štuhca.