Элитные спринтеры атакуют землю для максимизации силы удара и скорости

Новые исследования Южного методистского университета (SMU) в Далласе показывают, что самые быстрые спринтеры мира используют уникальные особенности походки для достижения рекордных скоростей.

Секрет элитной скорости кроется в особой динамике конечностей, которую спринтеры применяют для увеличения силы реакции опоры при ударе стопы о землю.

"Наши новые исследования показывают, что эти элитные спринтеры не используют свои ноги просто для отталкивания от земли, как большинство других бегунов", — говорит эксперт по биомеханике и ведущий автор исследований Кен Кларк. — "Лучшие спринтеры выработали механизм 'завода и доставки' для увеличения ударных сил. Другие бегуны этого не делают".

Ключевые особенности походки

Критические и отличительные особенности походки возникают, когда нижняя конечность приближается к земле и ударяется о неё.

"Мы обнаружили, что самые быстрые атлеты делают одно и то же, чтобы приложить большие силы, необходимые для достижения более высоких скоростей", — говорит соавтор исследования Питер Уэйанд. — "Они высоко поднимают колено перед тем, как вогнать стопу в землю, сохраняя при этом жёсткую лодыжку. Эти действия увеличивают силу реакции опоры за счёт резкой остановки голени при ударе".

Согласно данным, самые быстрые бегуны замедляют свою стопу и лодыжку всего за более двух сотых секунды после первоначального контакта с землёй.

Методология исследований

Исследования, проведённые в лаборатории SMU, сравнивали:

• Конкурентных спринтеров, специализирующихся на дистанциях 100 и 200 метров (более половины — с международным опытом, включая Олимпийские игры и чемпионаты мира).
• Других быстрых атлетов из футбола, лакросса и американского футбола.

Беговую механику анализировали на специальной высокоскоростной силовой беговой дорожке, измеряя паттерны силы реакции опоры на полном диапазоне скоростей — от бега трусцой до максимального спринта (от 3 до 11 метров в секунду).

Отклонение от классической модели

Традиционная пружинно-массовая модель бега, предполагающая, что нога работает как пружина по принципу "пого-стика" (pogo stick), не объясняет особенности элитных спринтеров.

• Не-спринтеры соответствовали предсказаниям пружинной модели даже на своих максимальных скоростях.
• Элитные спринтеры сильно отклонялись от этих предсказаний, особенно в первой половине фазы контакта с землёй.

"Элитные спринтеры не соответствуют предсказаниям пружинной модели", — отмечает Кларк.

Разница заключается в механике движения конечностей в воздухе ("завод и доставка"), что приводит к характерному паттерну приложения силы.

Практическое значение

Исследователи пришли к выводу, что у спринтеров есть общее механическое решение для достижения скорости, которое не используют менее быстрые атлеты.

"Это даёт научную информацию, чтобы тренеры и атлеты могли точно определить, что тренировать", — говорит Кларк. — "Мы надеемся, что наши результаты могут привести к прогрессу в подходах к тренировке скорости, основанных на доказательствах".

Опубликовано в:

• Journal of Applied Physiology ("Are running speeds maximized with simple-spring stance mechanics?")
• The Journal of Experimental Biology ("Foot speed, foot-strike and footwear: linking gait mechanics and running ground reaction forces").