DIPLOMSKO DELO · 2014. 9. 25. · Še en velik hvala tudi sometorju Janezu Vodičarju, ki je bil vedno pripravljen priskočiti na pomoč. Tudi brez Vas ne bi šlo. Hvala. Ključne

UNIVERZA V LJUBLJANI

FAKULTETA ZA ŠPORT

DIPLOMSKO DELO

LANA NEMANIČ

Ljubljana, 2014

UNIVERZA V LJUBLJANI

FAKULTETA ZA ŠPORT

Športno treniranje

Kondicijsko treniranje

KINEMATIČNA ANALIZA TEKA TRIATLONSKE REPREZENTANCE

SLOVENIJE S POMOČJO INERCIALNEGA SISTEMA ZA ZAJEM GIBANJA

DIPLOMSKO DELO

MENTOR

izr. prof. dr. Matej Supej

SOMENTOR AVTOR

doc. dr. Janez Vodičar Lana Nemanič

RECENZENT

prof. dr. Branko Škof

Ljubljana, 2014

ZAHVALA

Seveda se moram najprej zahvaliti svojim staršem, ker brez njih ne bi bilo ničesar. Ne mene, študija,

niti ne tega diplomskega dela. Hvala, ker ste.

Brez tvoje pomoči, Martin, zagotovo ne bi šlo. Najprej fizične pomoči pri izvedbi vseh meritev, nato

pa najpomembnejše, tvoje podpore na vseh področjih. Hvala, ker si.

Posebna zahvala gre tudi veliki ljubiteljici triatlona in profesorici na Fakulteti za elektrotehniko,

Univerze v Ljubljani, kjer predava matematiko in uporabno statistiko, doc. ddr. Meliti Hajdinjak, ki mi

je nesebično pomagala pri statistični obdelavi podatkov. Hvala.

Mentorju Mateju Supeju hvala za znanje, izkušnje in prigode, ki jih je tekom nastajanja tega dela delil

z menoj in trud, ki ga je vlagal v to, da bi doumela kako z malo povedati veliko. Mislim, da Vam žal še

ni v celoti uspelo:) Zagotovo pa sem z vašo pomočjo na stvari začela gledati tudi z drugega zornega

kota. Hvala.

Še en velik hvala tudi sometorju Janezu Vodičarju, ki je bil vedno pripravljen priskočiti na pomoč. Tudi

brez Vas ne bi šlo. Hvala.

Ključne besede: triatlon, kinematika teka, inercialna obleka MVN Biomech, teren

Naslov diplomske naloge: Kinematična analiza teka triatlonske reprezentance Slovenije s pomočjo

inercialnega sistema za zajem gibanja

Lana Nemanič

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za šport, 2014

Športno treniranje, kondicijsko treniranje

Strani: 85; tabele: 32; slike: 50; viri: 58.

IZVLEČEK

Namen raziskave je bil ugotoviti smotrnost spremljanja kinematike teka ob pomoči inercialnega

sistema za zajem gibanja. Omenjeni sistem omogoča terenske meritve ter spremljanje merjencev na

celotni tekaški progi. Z izmerjenimi podatki smo želeli izdelati kinematični profil teka triatloncev, ki

omogoča vpogled v tehniko teka.

Vzorec merjencev je sestavljalo 10 članov slovenske triatlonske reprezentance v letu 2013. Merjenci

so tekli od 2 km do 5 km s tempom do maksimalne utrujenosti. Dolžina teka je bila izbrana na podlagi

posameznikove tekaške razdalje s tekmovanj. Merjenci so med tekom nosili inercialni sistem za

zajem gibanja MVN Biomech. Izmerili in izračunali smo izbrane kinematične parametre ter jih

statistično obdelali. Statistična analiza je zajemala neparni t-test, parni t-test in regresijsko analizo.

Rezultati so pokazali, da se hitrost in tehnika teka med triatlonci razlikujeta. Ugotovili smo, da je

hitrost teka najbolj odvisna od spremembe treh kinematičnih parametrov, in sicer dolžine

dvokorakov, faze opore ter amplitude nihanja centralnega težišča telesa.

Spremljanje kinematike teka na terenu in ob pomoči inercialnega sistema za zajem gibanja se je

izkazalo za uspešno. Spremljanje tehnike teka na terenu in na celotni tekaški razdalji je nedvomno

prednost takšnih meritev, saj so te najbolj podobne športnikovemu tekmovalnemu nastopu na

triatlonu. Rezultati meritev omogočajo trenerjem izdelavo biomehanskega profila tehnike teka, ki

služi odpravljanju pomanjkljivosti in izboljšanju tekmovalnega rezultata.

Key words: triathlon, kinematics of running, inertial motion capture suit MVN Biomech, field

Title of undergraduate thesis: Kinematic analysis of running by using inertial motion capture system

on Triathlon team of Slovenia

Lana Nemanič

University of Ljubljana, Faculty of Sport, 2014

Sports training, Conditioning

Pages: 85; tables: 32; figures: 50; references: 58.

ABSTRACT

The purpose of our study was to determine whether an inertial motion capture system is useful for

monitoring kinematics of running. This system enabled us to take measurements along the entire

outdoor running track. Furthermore, we wanted to obtain a kinematic profile of triathletes. This

would allow insight into their running technique.

The sample consisted of 10 triathletes who were members of the triathlon team of Slovenia in 2013.

They ran from 2 km to 5 km with pace to maximum exhaustion. The length depended on their

running part in triathlon competitions. The subjects wore inertial motion suit MVN Biomech during

their run. Selected kinematic parameters were measured, calculated and then statistically analyzed.

Statistical analysis included an unpaired t-test, a paired t-test and regression analysis.

The results of our study have shown differences in speed and running technique between triathletes.

We have found that running speed depends primarily on the changes in the three kinematic

parameters: the stride length, time of stance phase and vertical displacement of the body’s center of

gravity.

We further found that inertial motion capture system (MVN Biomech) can be useful in kinematic

analysis of running on the field, especially taking into account the fact that triathlon is an outdoor

sport. Monitoring running technique throughout the entire distance running outdoor is definitely an

advantage. The results of our measurements may help coaches to assess the biomechanical profile of

their triathletes’ running, which could serve to eliminate disadvantages and improve performance in

triathlon competitions.

KAZALO

1 UVOD .................................................................................................................................................... 9

1.1 Zgodovina ...................................................................................................................................... 9

1.1.1 Organizacije .......................................................................................................................... 10

1.1.2 Olimpijske Igre ...................................................................................................................... 10

1.2. Splošno o triatlonu ................................................................................................................ 10

1.2.1 Pravila triatlona .................................................................................................................... 11

Plavanje ..................................................................................................................................... 11

Kolesarjenje ............................................................................................................................... 12

Tek ............................................................................................................................................. 12

Menjalni prostor ........................................................................................................................ 12

Menjava 1: plavanje – kolo (transition 1 – T1) ...................................................................... 13

Menjava 2: kolo – tek (transition 2 – T2) .............................................................................. 13

1.2.2 Razdalje ................................................................................................................................ 13

1.2.3 Različice triatlona ................................................................................................................. 14

1.2.4 Preplet treh disciplin ............................................................................................................ 14

2 PREDMET IN PROBLEM ....................................................................................................................... 16

2.1 Tek ............................................................................................................................................... 16

2.1.1 Struktura tekaškega koraka .................................................................................................. 17

2.1.2 Model tehnike teka .............................................................................................................. 17

2.1.3 Značilnosti dobre tehnike teka na srednje in dolge proge ................................................... 18

2.1.4 Kinematika teka in izsledki dosedanjih raziskav ................................................................... 19

Hitrost teka ................................................................................................................................ 19

Dolžina koraka ........................................................................................................................... 19

Frekvenca koraka ....................................................................................................................... 19

Faza opore ali kontaktni čas ...................................................................................................... 21

Amplituda nihanja centralnega težišča telesa (CTT) ................................................................. 21

Kot v kolenskem sklepu ............................................................................................................. 22

Kot v kolčnem sklepu ................................................................................................................. 23

2.2 Merilna tehnologija ..................................................................................................................... 24

2.2.1 Sistem kamer ........................................................................................................................ 24

Pomanjkljivosti .......................................................................................................................... 24

2.2.2 Uporaba nosljivih senzorjev ................................................................................................. 25

Prednosti ................................................................................................................................... 25

2.4 CILJI .............................................................................................................................................. 27

2.5 HIPOTEZE ..................................................................................................................................... 27

3 METODE DELA .................................................................................................................................... 28

3.1 Merjenci....................................................................................................................................... 28

3.2 Merilna oprema in pripomočki .................................................................................................... 28

MVN Biomech ............................................................................................................................ 28

RTK GNSS Leica .......................................................................................................................... 31

3.3 Potek meritev .............................................................................................................................. 31

3.3.1 Eksperimentalna situacija ..................................................................................................... 31

3.3.2 Priprava merjencev............................................................................................................... 33

3.3.3 Protokol ogrevanja ............................................................................................................... 34

3.3.4 Priprava na meritev .............................................................................................................. 34

3.3.5 Izvedba meritev .................................................................................................................... 34

3.4 Priprava podatkov za obdelavo ................................................................................................... 35

3.4.1 Izrezovanje desetih dvokorakov na izbranih odsekih ........................................................... 35

3.4.2 Kinematični parametri .......................................................................................................... 36

Dolžina koraka ........................................................................................................................... 36

Dolžina dvokoraka ..................................................................................................................... 36

Frekvenca in čas korakov ........................................................................................................... 37

Frekvenca in čas dvokorakov ..................................................................................................... 37

Hitrost teka ................................................................................................................................ 37

Faza opore ali kontaktni čas koraka .......................................................................................... 38

Faza opore ali kontaktni čas dvokoraka .................................................................................... 38

Faza leta koraka ......................................................................................................................... 38

Faza leta dvokoraka ................................................................................................................... 38

Maksimalni kot upogiba v kolenskem sklepu ............................................................................ 39

Maksimalni kot iztega v kolenskem sklepu ............................................................................... 40

Maksimalni kot upogiba v kolčnem sklepu ............................................................................... 40

Maksimalni kot iztega v kolčnem sklepu ................................................................................... 41

Višina medenice v fazi opore, ko je medenica nad opornim stopalom .................................... 41

Amplituda nihanja centralnega težišča telesa (CTT) ................................................................. 43

3.5 Statistična obdelava podatkov .................................................................................................... 44

4 REZULTATI........................................................................................................................................... 45

4.1 Hitrost med posamezniki ............................................................................................................. 45

4.2 Regresijska analiza ....................................................................................................................... 46

4.2.1 Hitrost teka ........................................................................................................................... 46

4.2.2 Frekvenca dvokorakov .......................................................................................................... 48

4.2.3 Dolžina dvokorakov .............................................................................................................. 50

4.2.4 Višina medenice ................................................................................................................... 52

4.2.5 Amplituda nihanja centralnega težišča telesa (CTT) ............................................................ 54

4.2.6 Maksimalni kot upogiba v kolenskem sklepu ....................................................................... 56

4.2.7 Maksimalni kot iztega v kolenskem sklepu .......................................................................... 59

4.2.8 Maksimalni kot upogiba v kolčnem sklepu .......................................................................... 61

4.2.9 Maksimalni kot iztega v kolčnem sklepu .............................................................................. 63

4.2.10 Faza opore .......................................................................................................................... 65

4.2.11 Faza leta .............................................................................................................................. 67

4.3 Frekvenca in dolžina korakov ...................................................................................................... 69

5 RAZPRAVA........................................................................................................................................... 71

6 SKLEP .................................................................................................................................................. 80

7 VIRI...................................................................................................................................................... 82

9

1 UVOD

Triatlon je športna disciplina, sestavljena iz treh aerobnih športov, ki si sledijo v naprej določenem

vrstnem redu. Nekateri ga označujejo tudi z vzdržljivostnim mnogobojem, sestavljenim iz treh

disciplin. Obstaja veliko različic, najbolj poznana pa je kombinacija plavanja, kolesarjenja in teka.

Kljub temu, da ima vsaka disciplina triatlona kar dolgo zgodovino, je kombinacija vseh treh, kot jo

poznamo danes, relativno mlada. Zgodovina modernega triatlona sega namreč šele v 70. leta 20.

stoletja, zato lahko rečemo, da je v tem športu še veliko neizkoriščenega potenciala (Triathlon, 2014).

Šele zadnjih nekaj let je mogoče trditi, da po celem svetu opazno narašča število tekmovalcev, tako

profesionalnih kot tudi rekreativnih, in število udeleženih držav na triatlonskih tekmovanjih. Slovenija

pri tem ni izjema. Opazimo lahko, da se ta trend nadaljuje.

Triatlon je v Slovenijo prišel z zamikom, in sicer smo v letu 2014 praznovali šele njegovo

30. obletnico. Na podlagi tega ni čudno, da je triatlon, kot relativno mlada športna disciplina,

predmet vse večjega števila raziskav. V Sloveniji pa je zaenkrat na področju triatlona, z znanstvenega

stališča, narejenega zelo malo. Glede na rastočo popularnost triatlona v svetu in pri nas, ter glede na

nekatere odlične dosežke naših najboljših triatloncev in triatlonk, je tukaj veliko možnosti za delo na

tem področju. Pridobitev novih znanstvenih spoznanj o tej športni disciplini bi pripomogla h

kvalitetnejšemu delu trenerjev in posledično k večji uspešnosti slovenskih triatloncev.

Beseda triatlon je sestavljena iz grških besed trei = tri in athlos = tekmovanje (Triathlon, 2014).

1.1 Zgodovina

Začetki triatlona segajo v antiko. Takrat so poznali športne discipline, imenovane mnogoboj, v katerih

so povezovali različne športe. Pomembno vlogo pri nastanku triatlona je imel Pierre de Coubertin, ki

je na prehodu iz 19. v 20. stoletje v ''novi'' peteroboj vključil še plavanje in tek. Med leti 1920 in 1930

sledi razvoj triatlona. Označevali so ga z različnimi imeni, in sicer »les trois sports« (trije športi), »le

course des debrouillards« (dirka iznajdljivih) ali »la course des touche a tout« (dirka multi-talentov).

Triatlonska tekmovanja v tistem času so že bila sestavljena iz plavanja, kolesarjenja in teka, a ne v

vrstnem redu, kot ga poznamo danes (Zupan, 1998; Kaj je triatlon?, 2014)

Prvi moderni triatlon, kot ga poznamo danes, je bil organiziran leta 1974 v Mission Bayu v San Diegu v

Kaliforniji. Prvo Ironman tekmovanje je bilo izpeljano 18. februarja 1978 na Havajih (Whoever

finishes first, we'll call him the Ironman, 2014). Leta 1980 so organizirali triatlon tudi v Evropi. Na

ustanovnem sestanku Svetovne triatlonske organizacije leta 1989 je bila določena standardna

razdalja triatlonskih tekmovanj pod imenom kratki, olimpijski ali standardni triatlon. Tekmovalci

morajo za uspešno opravljen nastop preplavati 1500 metrov, prekolesariti 40 kilometrov ter nato

preteči 10 kilometrov (Triathlon, 2014; Zupan, 1998).

10

1.1.1 Organizacije

Leta 1984 so evropske države ustanovile svojo krovno organizacijo ETU – European Triathlon Union

(Evropsko triatlonsko zvezo). Triatlon se je začel širiti po svetu in pojavila se je želja po uvrstitvi tega

športa na olimpijske igre, zato so 1. aprila 1989 ustanovili ITU - International Triathlon Union

(Svetovno triatlonsko zvezo), ker je triatlon potreboval tudi uradni organizacijski oziroma upravni

organ (Triathlon, 2014; Zupan, 1998).

Leto kasneje, 1990, je bila ustanovljena Svetovna triatlonska korporacija (WTC = World Triathlon

Corporation). Ta organizacija je vzporedna, a ločena od Svetovne triatlonske zveze in ni neposredno

povezana z nobeno nacionalno zvezo ali klubom, niti na državni kot tudi zvezni ravni. Svetovna

triatlonska korporacija organizira, oglašuje in licencira Ironman, Ironman 70.3 in 5150 serijo

triatlonskih tekmovanj. Gre za dobičkonosno organizacijo, ki skrbi izključno za razvoj, promocijo in

organizacijo tekem pod svojim okriljem (Triathlon, 2014).

1.1.2 Olimpijske Igre

Mednarodni olimpijski komite je 3. septembra 1994 na kongresu v Parizu uvrstil triatlon v redni

program olimpijskih iger. Leta 2000 je bil v Sydneyu tako triatlon prvič v zgodovini na sporedu

olimpijskih iger. S tem dogodkom je ta šport doživel nov val razvoja in množičnosti po celem svetu

(Triathlon, 2014; Zupan, 1998). Na poletnih paraolimpijskih igrah 2016 v Riu de Janeiru v Brazliji bo

svoj prvenec doživel tudi paratriatlon (Triathlon, 2014).

1.2. Splošno o triatlonu

Triatlon lahko definiramo kot šport, ki združuje tri discipline in pet dogodkov, če zraven upoštevamo

še dve menjavi, in ki hkrati ni le seštevek vseh treh športov, ki ga sestavljajo (Millet in Vleck, 2000).

Najbolj razširjena oblika triatlona je kombinacija plavanja, kolesarjenja in teka v tem vrstnem redu,

med vsako disciplino pa sledi menjava. Prvo menjavo plavanje-tek imenujemo T1 (Transition 1),

drugo menjavo kolo-tek pa T2 (Transition 2) (Triathlon, 2014).

Triatlonsko tekmovanje se lahko začne na več načinov. Tekmovalci lahko štartajo skupinsko, vsi

naenkrat, v več valovih glede na starost ali prijavljene čase plavanja, ali pa posamično z nekaj

sekundnimi presledki kot na kolesarskih dirkah na čas (Triathlon, 2014).

Triatlonci imajo poseben dres, ki je primeren tako za plavanje kot tudi kolesarjenje in tek.

11

1.2.1 Pravila triatlona

Plavanje

Plavanje na triatlonu se razlikuje od običajnega. Prevladujoča plavalna tehnika je kravl, ki je najboljše

razmerje med hitrostjo in nadzorom nad plavalno progo, vendar pa je ta nekoliko prilagojena. V

večini primerov triatlonci pri plavanju manj in bolj pazljivo uporabljajo svoje noge za izvedbo udarcev,

da prihranijo moč in energijo za kasnejše kolesarjenje in tek. Posebnost triatlonskega plavanja je tudi

v tem, da vsake toliko časa plavalci med izvedbo zaveslaja usmerijo pogled iz vode, da vidijo, če še

vedno plavajo v pravilni in najbolj direktni smeri. To izvedejo na način, ki ne zmoti njihovega ritma in

tempa plavanja. Plavalni del običajno poteka v odprti vodi, največkrat v jezeru ali morju, kjer morajo

tekmovalci plavati okoli boj, ki so razporejene v vodi in označujejo progo. Plavanje lahko poteka v

enem ali več krogih. Na nekaterih tekmovanjih je plavalni del izveden tudi v bazenu. Predvsem pri

plavanju v odprti vodi je pomembno, da si tekmovalci izborijo dober položaj, ki je odlično izhodišče za

naslednji dve disciplini. Plavalni del je še posebej pomemben na tekmovanjih, kjer je dovoljena vožnja

v zavetrju na kolesu; v tem primeru si tekmovalec s plavalnim delom izbori najboljšo skupino za

kolesarski del. Dovoljeno je plavanje eden za drugim, kar pomeni, da tekmovalci lahko plavajo v isti

liniji, kar je z vidika porabe energije veliko bolj ekonomično, saj na tistega, ki plava zadaj, deluje

manjši čelni upor (Triathlon, 2014). Plavanje v odprti vodi na triatlonskem tekmovanju je posebno

tudi zato, ker dovoljuje uporabo neoprenskih plavalnih oblek, ki niso debelejše od pet milimetrov, pri

vnaprej določenih pogojih, ki so v skladu s Tekmovalnim pravilnikom Triatlonske zveze Slovenije in so

predstavljeni v tabeli 1 in tabeli 2. Med plavanjem ni dovoljena uporaba plavalnih pripomočkov, ki bi

izboljšali plovnost (Kaj je triatlon?, 2014).

Tabela 1

Uporaba neoprenskih oblek na tekmovanju za državno prvenstvo (Kaj je triatlon?, 2014).

Razdalja Prepovedano nad Obvezno pod

300m 20°C 14°C

750m 20°C 14°C

1500m 20°C 14°C

3000m 22°C 16°C

4000m 22°C 16°C

Tabela 2

Uporaba neoprenskih oblek na ostalih tekmovanjih pod okriljem TZS (Kaj je triatlon?, 2014).

Razdalja Prepovedano nad Obvezno pod

300m 22°C 14°C

750m 22°C 14°C

1500m 22°C 14°C

3000m 23°C 16°C

4000m 24°C 16°C

Te obleke tekmovalcu preprečujejo podhladitev ter mu izboljšajo plovnost. Predvsem pri slabših

plavalcih ima obleka velik pomen. Potapljanje je med plavalnim delom strogo prepovedano, razen na

začetku tekme, če ne gre drugače ali pri ponovnem vstopu v vodo, če je plavalni del speljan v več

krogih z vmesnim izhodom iz vode (Kaj je triatlon?, 2014).

12

Kolesarjenje

Prva zabeležena kolesarska dirka je bila leta 1868 v Parizu, v večji meri pa so se kolesarske dirke

razširile po letu 1890.

Kolesarjenje predstavlja kar 55% celotnega tekmovalnega časa pri profesionalnih triatloncih (Landers,

Blanksby, Ackland in Monson, 2008). Ta odstotek pri rekreativnih tekmovalcih ni bistveno nižji.

Tekmovalci morajo imeti pokrit zgornji del telesa, na glavi pa morajo imeti čelado, ki je obvezna na

celotnem kolesarskem delu tekmovanja in mora biti zapeta ves čas, ko je tekmovalec v stiku s

kolesom. Kazen za vožnjo brez čelade je diskvalifikacija (Kaj je triatlon?, 2014). Na večini tekmovanj je

dovoljena vožnja v zavetrju, in sicer le moški za moškimi ter ženske za ženskami. Tekmovalci lahko

uporabljajo gorska, treking ali navadna cestna kolesa, ki ustrezajo pravilom Mednarodne kolesarske

zveze (UCI). Na tekmovanjih, kjer zavetrje ni dovoljeno, lahko tekmovalci uporabljajo tudi kolesa za

vožnjo na čas, ki morajo prav tako ustrezati pravilom Mednarodne kolesarske zveze (UCI) (Kaj je

triatlon?, 2014). Poleg tega imajo možnost uporabe večjega števila kolesarskih dodatkov, kot so

čelada v obliki kapljice, aerobari, poln zadnji obročnik ipd. (Triathlon, 2014). Kadar je dovoljeno

zavetrje, je za tiste, ki so si našli oziroma pridobili dobro skupino na kolesu, ta del bistveno lažji, kajti

za vožnjo na repu ali v sredini skupine je potrebno manj vložene energije za isto hitrost, slednjo pa je

kasneje mogoče dobro izkoristiti na tekaškem delu (Triathlon, 2014). V primeru okvare lahko

tekmovalec na kolesu zamenja vse dele, razen okvirja kolesa. Vsa morebitna popravila lahko opravi le

sam (Kaj je triatlon?, 2014).

Tehnično najbolj zapleten je kolesarski del, kjer morajo tekmovalci upoštevati pravilo, ki velja za

menjalno črto, in sicer, da se lahko tekmovalec povzpne na kolo šele, ko je prečkal črto ter mora

sestopiti z njega pred menjalno črto. Kršitev je v tem primeru sankcionirana s kaznijo 15 sekund, ki je

odslužena v kazenskem prostoru. Tovrstno kazen si tekmovalec lahko prisluži tudi z vožnjo v zavetrju

na tekmovanjih, kjer le-ta ni dovoljena, ali z vožnjo v zavetrju za napačnim spolom (Kaj je triatlon?,

2014).

Tek

Zadnji del triatlonskega tekmovanja predstavlja tek. V tem delu sta dovoljena, tako tek kot tudi hoja,

medtem ko so plazenje in plazenju podobna gibanja prepovedana. Tudi na tekaškem delu morajo

imeti tekmovalci pokrit zgornji del telesa ves čas, po slovenskih in mednarodnih pravilih pa je

obvezna tudi uporaba tekaških copat. To pravilo velja predvsem zaradi enakosti med tekmovalci, kar

se nanaša na opravila, ki jih morajo izvesti v menjalnem prostoru. Tekmovanje se zaključi, ko

tekmovalec s trupom prečka ciljno črto (Kaj je triatlon?, 2014).

Menjalni prostor

Na vsakem tekmovanju morajo organizatorji poskrbeti za menjalni prostor, kjer ima vsak tekmovalec

svoj prostor, ki je enak od začetka do konca tekmovanja. V tem prostoru imajo triatlonci vso opremo,

hrano in pijačo, ki jo potrebujejo med tekmo in kjer lahko odložijo stvari, ki jih ne potrebujejo več ter

vzamejo tiste, ki jih še potrebujejo (Triathlon, 2014).

13

Menjava 1: plavanje – kolo (transition 1 – T1)

Čas, ki ga potrebuje tekmovalec od trenutka, ko vstopi v menjalni prostor po plavalnem delu do

trenutka, ko ga zapusti. Pri tej menjavi je ključnega pomena način povzpenjanja na kolo. Po izstopu iz

menjalnega prostora mora tekmovalec teči s kolesom ob boku do menjalne črte, jo prečkati, nato pa

se lahko povzpne na kolo in opravi z drugim delom tekmovanja (Triathlon, 2014).

Menjava 2: kolo – tek (transition 2 – T2)

Čas, ki ga udeleženec triatlonskega tekmovanja potrebuje od vstopa v menjalni prostor po

opravljenem kolesarskem delu do trenutka, ko ga zapusti. Pri tej menjavi je pomemben pravilen

sestop s kolesa, ki mora biti izveden pred menjalno črto, nato pa tekmovalec do svojega prostora v

menjalnem prostoru zopet teče s kolesom ob boku (Triathlon, 2014). Prehod s kolesarskega na

tekaški del je največja posebnost triatlonskih tekmovanj. Večini tekmovalcev povzroča ta menjava

največ težav. Trening prehodov s kolesarjenja na tek se imenuje trening menjav, ki jih tekmovalci

redno uvrščajo v svoj trenažni proces. Veliko triatloncev večino kolesarskih treningov zaradi tega

konča vsaj z lahkotnim tekom (Haworth idr., 2010).

Pomembno pravilo na triatlonskih tekmovanjih je, da tekmovalci med tekmovanjem ne smejo odvreči

ničesar, niti sprejeti ničesar, razen hrane in pijače, ki jo priskrbi organizator.

1.2.2 Razdalje

Triatlon, v kombinaciji plavanja, kolesarjenja in teka, ima več različic, ki se razlikujejo glede na dolžino

posameznega dela. Razdalje, ki so priznane s strani Svetovne triatlonske zveze so predstavljene v

tabeli 3. V tabeli 4 so opisane razdalje, ki so priznane s strani Svetovne triatlonske korporacije

(Triathlon, 2014).

Tabela 3

Klasifikacija standardnih triatlonskih razdalj po ITU (International Triathlon Union - Svetovna

triatlonska zveza).

NAZIV

TEKMOVANJA

Plavanje

Kolesarjenje

Tek

Super šprint triatlon 300 m 8 km 2 km

Šprint triatlon 750 m 20 km 5 km

Olimpijski triatlon 1500 m 40 km 10 km

Dolgi triatlon - O2 3000 m 80 km 20 km

Dolgi triatlon - O3 4500 m 120 km 30 km

Opomba: V nasprotju s preostalimi je vožnja v zavetrju pri dolgih triatlonih prepovedana.

14

Tabela 4

Klasifikacija standardnih triatlonskih tekmovanj po WTC (World Triathlon Corporation – Svetovna

triatlonska korporacija).

NAZIV

TEKMOVANJA

Plavanje

Kolesarjenje

Tek

5150 - olimpijski

triatlon

(kratka razdalja)

1,5 km 40 km 10 km

70.3 - polovični

Ironman (srednja

razdalja)

1,9 km

(1,2 milje)

90 km

(56 milj)

21,1 km

(13,1 milje)

Ironman (dolga

razdalja)

3,8 km

(2,4 milje)

180 km

(112 milj)

42,2 km

(26,2 milje)

Opomba: Na vseh tekmovanjih je vožnja v zavetrju prepovedana.

1.2.3 Različice triatlona

Iz triatlona so se razvile različne izpeljanke. Najpogostejše so duatlon (tek –kolesarjenje – tek);

akvatlon (plavanje – tek); zimski triatlon ( tek – gorsko kolesarjenje – tek na smučeh); kros triatlon

(plavanje – gorsko kolesarjenje – tek (po neasfaltirani površini)); triatlon jeklenih (veslanje – gorsko

kolesarjenje – tek); ekipni triatlon (ekipa je sestavljena iz treh ali štirih tekmovalcev in je lahko po

spolu homogena ali heterogena, vsak od tekmovalcev zaporedno opravi s celotnim super šprint

triatlonom); štafetni triatlon (ekipo sestavljajo dva ali trije tekmovalci, le-ta pa je lahko po spolu

homogena ali heterogena, vsak tekmovalec pa opravi z vsaj eno disciplino); paratriatlon (triatlonsko

tekmovanje namenjeno gibalno oviranim tekmovalcem in navadno poteka v obliki šprint razdalje,

glede na vrsto telesne okvare pa tekmovalci tekmujejo v šestih različnih kategorijah) (Triathlon,

2014).

Te različice so najbolj pogoste, obstaja pa jih še mnogo več.

1.2.4 Preplet treh disciplin

Časovno razmerje treh disciplin na triatlonu v olimpijski razdalji pri elitnih triatloncih je sledeče,

približno 15% predstavlja plavalni del, 55% kolesarski del in 29% tekaški del. Za najboljši dosežek v

triatlonu je potrebno imeti najkrajši skupni čas, za zagotovitev tega pa je posledično nujno zmanjšati

čas, potreben za vsako disciplino. Idealen triatlonec bi bil torej tisti, ki hitro plava in kolesari, teče pa

najhitreje od vseh svojih tekmecev ter potrebuje najmanj časa v menjalnem prostoru. Ob dejanskih

pogojih je takšno razmerje skoraj nemogoče, saj ima vsak športnik svoja močna in šibka področja

(Landers idr., 2008). Plavalni in kolesarski del sta pomembna, saj omogočata, da je tekmovalec pred

zadnjo disciplino v čim boljšem položaju (Brisswalter in Hausswirth, 2008). Na tekaškem delu

triatlonskega tekmovanja se navadno odloča o zmagovalcu (Landers idr., 2008). Zaradi tega je

pomembno, da je poraba energije med plavanjem in kolesarjenjem čim manjša, kar si triatlonec

lahko zagotovi s plavanjem in kolesarjenjem v zavetrju, s čimer pride na tekaški del manj utrujen. Tek

15

je namreč disciplina, ki je odvisna le od posameznikovih lastnih sposobnosti. Pri najboljših triatloncih

naj bi imel tekaški del največji vpliv na končno razvrstitev. Ugotovitve kažejo, da tisti tekmovalci, ki

posegajo po najvišjih mestih navadno tudi najhitreje tečejo. Zaradi tega naj bi bil tek pomembnejši

dejavnik za končni uspeh, kot plavalni in kolesarski nastop (Brisswalter in Hausswirth, 2008).

Triatlonsko tekmovanje se konča s tekaškim delom, ki navadno odloča o medaljah in

razvrstitvi (Cala, Cejuela in Navarro, 2010). To dejstvo podpirata tudi triatlonski preizkušnji moških in

žensk z zadnjih poletnih olimpijskih iger v Londonu 2012. Prvi trije moški so bili razvrščeni znotraj pol

minute, medtem ko so se dekleta razvrstila celo znotraj dveh sekund. Zmagovalko so določili po

pregledu počasnega posnetka.

16

2 PREDMET IN PROBLEM

Ugotovili so, da kdor je sposoben po plavanju in kolesarjenju teči najhitreje, pri opazovanju tekem

svetovnega nivoja, običajno konča visoko oziroma najvišje (Fröhlich, Klein, Pieter, Emrich in

Gießing, 2008).

Tekaške razdalje na triatlonskih tekmovanjih so tako dolge, da je vzdržljivost najpomembnejša

sposobnost, ki je potrebna za učinkovit tekaški nastop. Vzdržljivost je kot funkcionalna sposobnost

odvisna predvsem od dobrega dihalnega in krvožilnega sistema (Pistotnik, 2011). Eden od dejavnikov,

ki definirajo vzdržljivost, je tudi optimalna tehnika gibanja, ki v tem primeru tekaču omogoča, da

postane bolj ekonomičen ter da poveča tekmovalno učinkovitost, poleg tega pa je pomembna tudi

kot preventiva pred poškodbami. Obstajajo modeli tehnike teka, ki upoštevajo nekatere splošne

zakonitosti tega aerobnega gibanja, vendar ne smemo pozabiti, da vsak posameznik izoblikuje svoj

lasten stil, ki je posledica individualnih sposobnosti. Minimalna odstopanja od modela so torej

pričakovana. Model tekaškega koraka (tehnike teka) je mogoče opredeliti in definirati z različnih

vidikov, npr. s kinematičnega, dinamičnega in anatomsko-fiziološkega (Škof, 2001). V diplomskem

delu se bomo osredotočili predvsem na kinematičnega. Na ta način lahko ugotovimo, ali pri

posamezniku prihaja do večjih razhajanj med modelom in stilom teka (Škof, 2001).

2.1 Tek

Tek spada med elementarne oblike človekovega gibanja in je osnova večini športov. Pri teku gre za

ciklično gibanje, kjer se izmenjujeta faza opore in faza leta. Z iztegnitvijo v kolčnem, kolenskem in

skočnem sklepu odrivne noge se ustvari sila, ki je večja od sile teže in deluje nazaj in navzdol proti

podlagi (akcija). Sila reakcije podlage, ki po 3. Newtonovem zakonu deluje v nasprotni smeri, tako

deluje na telo in ga potisne naprej (Shing, 2009).

Za lažje razumevanje primerjajmo tek s hojo, ki je človekovo najbolj osnovno gibanje. Tek in hoja sta

si do določene mere zelo podobna, a tudi zelo različna. Pri obeh prihaja do faze opore in faze

zamaha. Največja značilnost teka je faza dvojnega zamaha oziroma faze leta, posebnost hoje pa je

faza dvojne opore. Tako pri hoji kot pri teku se fazi pojavita dvakrat v vsakem ciklu (dvokoraku). Faza

opore pri teku predstavlja manj kot 50% koraka, pri hoji pa je ta faza nekoliko daljša (60%). S

povečevanjem hitrosti teka se faza opore še skrajšuje. Obratno pa je s fazo zamaha, ki je pri teku

daljša kot pri hoji, in sicer predstavlja pri teku več kot 50% koraka, pri hoji pa 40%. Frekvenca in

dolžina korakov sta pri teku večji kot pri hoji. Zaradi tega sta večji tudi hitrost teka in velikost sile

reakcije podlage. Pri hoji je ta nekoliko večja od telesne teže, pri teku pa je maksimalna sila lahko

velika tudi do tri telesne teže posameznika. Tako je stres na spodnje okončine pri teku večji, s tem pa

tudi nevarnost nastanka poškodb. Mišična aktivnost je pri teku torej bistveno večja. Horizontalna

razdalja med postavitvijo stopala in pravokotno projekcijo centralnega težišča telesa (CTT) na

podlago je krajša pri teku kot pri hoji, saj se ta razdalja praviloma skrajšuje s povečevanjem hitrosti.

Pri teku je CTT nižje, nihanje tega pa manjše kot pri hoji. Ena od pomembnejših razlik med tekom in

hojo je, da pri teku prihaja do večjih amplitud gibov v sklepih spodnjih okončin in tako do večjih

kotnih hitrosti. Zaradi premagovanja večjih sil pri teku so potrebne močnejše ekscentrične kontrakcije

17

mišic, ki so vidne v višji mišični aktivaciji. Pri teku gibanje poteka v eni liniji, pri hoji pa v dveh

vzporednih linijah (Chai, 2003; Nicola in Jewison, 2012).

2.1.1 Struktura tekaškega koraka

Ciklus tekaškega koraka (slika 1) pomeni izmenjavanje faze opore in faze leta (Škof, 2001).

Slika 1. Ciklus tekaškega koraka.

Faza opore označuje fazo, ko sta stopalo in površina po kateri tekač teče, v stiku. Medtem ko je ena

noga v fazi opore, je druga v fazi zamaha (Nicola in Jewison, 2012). Pri fazi sprednje opore z eno

nogo, je druga v fazi zadnjega zamaha in obratno. Ko je ena noga v fazi zadnje opore, je druga noga v

fazi sprednjega zamaha (Čoh, 2002). Faza opore se začne s prvim stikom s tlemi, sledita faza srednje

opore in odriv. Na začetku kontakta mišice, tetive, kite, kosti in sklepi stopala in noge (spodnji del)

delujejo v smislu, da blažijo sile, ki nastanejo ob pristanku (Nicola in Jewison, 2012).

Faza leta oziroma faza dvojnega zamaha označuje fazo, kjer ne prihaja do stika s tlemi. Fazo

imenujemo tudi brezoporna faza ali faza dvojnega zamaha. Poteka od odriva do prvega stika s

podlago nasprotne noge (Nicola in Jewison, 2012). Delimo jo na začetno fazo leta, ki poteka od

končanega odriva do največje iztegnitve v kolčnem sklepu, nato sledi osrednja faza, ki poteka do

največje upognitve v kolku in s tem zaključka zamaha z zamašno nogo. Zadnji del faze leta se imenuje

priprava na dotik s podlago in se konča s prvim dotikom noge s podlago (Škof, 2001).

2.1.2 Model tehnike teka

Optimalna tehnika gibanja pomeni čim bolj preudaren način porabe energije, ki omogoča športniku,

da postane bolj ekonomičen (Škof, 2001). Model tekalnega koraka (tehnike teka) je okvir, znotraj

katerega vsak posameznik v skladu s svojimi sposobnostmi oblikuje svoj način oziroma stil teka

(Škof, 2001).

18

Metode za opazovanje modela so (Škof, 2001):

KINEMATIČNA ANALIZA nam lahko da vpogled v gibanje celotnega telesa ali pa posameznih

delov. Omogoča nam določanje amplitude gibanja (kotov) v sklepih, hitrosti in pospeškov

posameznih delov telesa v prostoru. Delimo jo na kinematično analizo nog (kolk, koleno,

gleženj), kinematično analizo položaja telesa (naklon trupa, CTT) in dela rok ter dolžino in

frekvenco korakov. Vpogled, ki ga trener s tem dobi, mu lahko pomaga pri odkrivanju

prednosti in pomanjkljivosti v tehniki teka. Hkrati pa na ta način lahko ugotovi, kateri so tisti

dejavniki, ki zavirajo ekonomičnost gibanja ali pa pomenijo vzrok za nastanek poškodb.

DINAMIČNA ANALIZA predstavlja urejen sistem sil. Podlaga temu sistemu je lahko

kinematična analiza, na osnovi hitrosti in pospeškov posameznih (masnih) delov telesa je

mogoče izračunati posamezne sile, te pa lahko dobimo tudi s pomočjo tenziometrijske

plošče, kar je veliko bolj natančno. Pri analizi upoštevamo dinamiko oporne faze pri teku

(vertikalna komponenta, sila naprej-nazaj, sila levo-desno), časovne parametre odrivne akcije

in odrivno silo (vertikalna in horizontalna komponenta).

ANATOMSKO-FIZIOLOŠKI MODEL TEKA pomeni aktivnost posameznih mišičnih skupin med

tekom in predstavlja osnovo smotrnega načrtovanja vadbe tehnike teka, še posebej pa vadbe

moči pri tekačih.

2.1.3 Značilnosti dobre tehnike teka na srednje in dolge proge

Tek mora biti čim bolj premočrten in brez odvečnih gibanj. Glava in trup sta med tekom mirna, telo

pa je vzravnano. Gibanje rok je sproščeno in ob telesu ter je usklajeno z gibanjem nog. Kota v

komolcih sta okoli 90°, prsti na rokah pa so malenkost pokrčeni (Škof, 2007). Z naraščanjem hitrosti

teka narašča tudi pomembnost rok pri samem teku in vedno več prispevajo k hitrosti teka. Pravilna

koordinacija med nogami, trupom in rokami omogoča čim manj sunkovitih sprememb gibanja, kar je

pomembno pri zmanjšanju vložene energije (Smoliga, 2007). Položaj bokov je visok, le-ti pa so

potisnjeni naprej. S tem želimo preprečiti, da bi pri teku prihajalo do sedečega položaja. Postavljanje

stopal je aktivno, prožno in elastično (Škof, 2007). Najbolj optimalno je postavljanje stopala čim bolj

pod sebe, da je razdalja med pravokotno projekcijo centralnega težišča telesa in postavitvijo stopala

na tla čim krajša (Shing, 2009). Pri hitrejšem teku je bolj primerna postavitev stopala na sprednji

zunanji del, pri počasnejšem pa na celo stopalo, kajti drugače obstaja velika verjetnost nastanka

poškodbe, imenovane stres fraktura (Shing, 2009; Škof, 2001). Odriv pri teku je hiter in močan,

oporna faza pa mora biti krajša od letne (Škof, 2007). Mišice trupa so med tekom aktivne in služijo za

stabilizacijo v sredinski ravnini gibanja (Smoliga, 2007).

Tekaški nastop je integracija mehanskih, fizioloških, biokemijskih in nevromišičnih dejavnikov

(Smoliga, 2007).

19

2.1.4 Kinematika teka in izsledki dosedanjih raziskav

Preučevanje biomehanike teka nam da vpogled v razumevanje zgradbe, delovanja in sposobnosti ter

moči telesa in celotne kinetične verige, ki omogoča človeku, da lahko teče. Čeprav niti dva človeka

nista enaka in nimata enake anatomije, moči in propriocepcije, obstajajo določene podobnosti, ki

pomagajo razumeti pomen vsakega tekaškega koraka pri tehniki teka (Nicola in Jewison, 2012). Z

vidika biomehanike naj bi bil uspešen vzdržljivostni tekač tisti, ki ima čim manjšo amplitudo nihanja

CTT, čim daljši korak, čim krajši kontaktni čas, čim manjšo spremembo hitrosti med kontaktom s tlemi

in čim nižji prvi vrh v vertikalni sili reakcije podlage (Nummela, Keränen in Mwikkelsson, 2007). Poleg

tega so dolžina koraka, frekvenca in koti v sklepih spodnjih okončin zelo pomembni za čim bolj

ugodno razmerje med hitrostjo in učinkovitostjo teka (Hanley, Smith in Bissas, 2011).

Hitrost teka

Z biomehanske perspektive je hitrost teka produkt dolžine in frekvence korakov, ki sta zato zelo

pomembna pri določanju hitrosti gibanja (Škof, 2001; Čoh, 2002; Hanley idr., 2011; Hunter, Marshall

in Mcnair, 2004; Brughelli, Cronin in Chaouachi, 2011; Smoliga, 2007). Na razmerje vplivajo številni

dejavniki, pri čemer med najpomembnejše štejemo hitrost teka, antropometrične značilnosti tekača,

stopnjo biološkega razvoja, mišično strukturo, utrujenost, poškodbe in druge longitudinalne vplive

(Škof, 2001). S spreminjanjem hitrosti se torej spremeni tudi vzorec tekaškega koraka s povečanjem

ali zmanjšanjem dolžine, frekvence in kombinacije obeh (Hanley idr., 2011; Chai, 2003; Smoliga,

2007; Hameršak, 2011).

Dolžina koraka

Dolžina koraka je seštevek dolžine faze opore in dolžine faze leta. Zelo pomembna dejavnika pri

določanju le-te sta kot med projekcijo CTT in točko odriva ter kot med točko opore in projekcijo CTT.

Dolžina faze leta prispeva največ (57%) k dolžini koraka, zanjo so pomembni hitrost odriva, kot

odriva, višina CTT ob odrivu, razlika v višini CTT med odrivom in pristankom ter upor zraka. K dolžini

koraka pomembno prispevata še horizontalna razdalja med projekcijo CTT in točko odriva (26%) in

razdalja med projekcijo CTT in oporno točko (17%) (Čoh, 2002; Hameršak, 2011; Hunter idr., 2004;

Hay, 1993). Pomembni dejavniki, ki tudi vplivajo na dolžino korakov, so antropometrijske značilnosti

tekača, gibljivost v kolčnem sklepu, čim večji kot med stegnoma, kot odriva v fazi zadnje opore ter

velikost horizontalne sile reakcije podlage. K slednji največ prispevajo mišice iztegovalke skočnega,

kolenskega in kolčnega sklepa. Za boljše tekače je značilno, da imajo krajši čas opore ter daljši čas leta

(Hameršak, 2011; Chai, 2003). Nekateri raziskovalci so ugotovili pozitivno povezanost med dolžino

nog ter dolžino korakov (Landers, Blanksby in Ackland, 2011; Svedenhag in Sjödin, 1994).

Frekvenca koraka

Frekvenca koraka je bolj odvisna od delovanja centralnega živčnega sistema (prevodnosti

živčno-mišičnih sinaps v pogojih maksimalnega vzdraženja) kot od antropometrijskih značilnosti

(Hameršak, 2011). V eni od obstoječih raziskav so ugotovili povezanost frekvence korakov in mase

celotnega telesa (Taylor, 1985). Frekvenca korakov je določena s trajanjem časa koraka, ki je vsota

faze leta in faze opore. Slednja je odvisna od časa odriva ter časa postavitve noge (Hameršak, 2011;

20

Hunter idr., 2004; Saunders, Pyne, Telford in Hawley, 2004). Pri visoki frekvenci korakov gre

predvsem za hitro in natančno vključevanje in izključevanje antagonističnih in sinergističnih mišic ter

čim krajše faze leta in opore (Hameršak, 2011; Chai, 2003).

Čeprav sta za naraščanje hitrosti teka pomembna tako dolžina kot tudi frekvenca korakov oziroma

njuna čim bolj optimalna kombinacija, so ugotovili, da je pri hitrostih, ki so nižje od 7 m/s, povečanje

le-te predvsem na račun dolžine korakov. Na drugi strani je povečanje hitrosti na račun zvišanja

frekvence korakov prisotno pri teku s hitrostjo nad 7 m/s. Za 90% maksimalne hitrosti je torej

odgovorna dolžina korakov, nadalje pa ima večji pomen frekvenca. Lahko bi rekli, da je frekvenca

pomembnejša pri hitrejših tekih oziroma sprintih, pri tekih na srednje in dolge proge pa ima večji

pomen dolžina korakov. Pri počasnem in srednje hitrem tempu teka je povečanje dolžine korakov na

račun večjih podpornih sil med stikom s podlago, medtem ko se pri hitrem teku in šprintu frekvenca

korakov povečuje na račun hitrejših faz zamaha (Landers idr., 2011; Dorn, Schache in Pandy, 2012;

Nummela idr., 2007; Hanley idr., 2011; Brughelli idr., 2011). V eni od raziskav, kjer so spremljali

vrhunske tekače na petkilometrskem kros tekmovanju, so ugotovili, da se je moškim zmanjšala

hitrost teka bolj na račun frekvence, ženskam pa bolj na račun dolžine korakov (Hanley idr., 2011). To

bi lahko pojasnili s tem, da je dolžina koraka bolj povezana z dobro močjo in odpornostjo na utrujanje

(Landers idr., 2011; Smoliga, 2007).

Nekatere raziskave so pokazale, da je tako pri triatloncih kot tudi pri tekačih na srednje in dolge

proge, hitrost teka bolj odvisna od dolžine korakov kot od frekvence (Landers, Grant, Blanksby in

Ackland, 2011b; Cala idr., 2010; Landers idr., 2011; Tartaruga idr., 2012; Brughelli idr., 2011).

Nekateri raziskovalci so ugotovili, da tisti, ki imajo daljše korake tečejo hitreje in imajo boljšo končno

uvrstitev (Landers idr., 2011; Cala idr., 2010; Landers idr., 2011b). Mogoče je, da so tekmovalci z

daljšimi koraki bolj odporni na utrujenost ali pa imajo boljše fizične sposobnosti, ki ohranjajo dolžino

korakov (Landers idr., 2011). V raziskavi, narejeni na tekačih na dolge proge, ki so tekli deset

kilometrov, so ugotovili, da lahko znižanje frekvence teka in povečanje dolžine koraka izboljša tekaški

nastop na račun povečanja tekaške učinkovitosti (Tartaruga idr., 2012).

Dobro trenirani tekači na dolge proge pri svojih normalnih tekmovalnih hitrostih podzavestno

izberejo dolžino korakov in frekvenco, ki je najbolj racionalna z vidika porabe energije. Priporočljivo

je, da vrhunski tekači svoje kombinacije frekvence in dolžine korakov ne spreminjajo, saj so nekateri

znanstveniki v svojih študijah ugotovili, da je lastno izbrana kombinacija najbolj ekonomična

(Nummela idr., 2007; Girard, Millet, Slawinski, Racinais in Miccalef, 2013; Hanley idr., 2011; Smoliga,

2007; Cavanagh in Williams, 1982).

Povečanje dolžine koraka in s tem hitrosti teka je rezultat povečanja vertikalne in horizontalne sile

reakcije podlage, vendar je slednja pomembnejša, kajti pospeševanje in zaviranje je proizvedeno

večinoma s spreminjanjem horizontalne sile (Nummela idr., 2007; Brughelli idr., 2011). Ta povezava

je logična, saj je kontaktni čas edina faza v ciklu tekaškega koraka, kjer tekač proizvede silo in vpliva

na dolžino koraka ter s tem tudi na hitrost teka (Nummela idr., 2007). Ugotovili so, da med tekači, ki

imajo podobno ali enako hitrost teka, obstaja veliko različnih kombinacij frekvence in dolžine

korakov. Na račun večje dolžine se ponavadi zmanjša frekvenca in obratno. Možni vzrok za to

negativno povezavo med frekvenco in dolžino naj bi bili vertikalna hitrost odriva, dolžina nog in višina

odriva. Raziskovalci v športu pravijo, da naj bi bila najbolj optimalna kombinacija, ki bi vključevala čim

21

večjo dolžino ob čim višji frekvenci mogoča le ob tehniki, ki vključuje visoko horizontalno in čim nižjo

vertikalno hitrost odriva (Hunter idr., 2004).

Nižja hitrost teka je torej produkt nižje frekvence in/ali dolžine korakov. Sprememba dolžine korakov

med posamezniki pa je verjetno rezultat individualne kombinacije sprememb v kotih sklepov nog, ki

so posledica utrujenosti. Spremembe v vzorcu tekaškega koraka zaradi utrujenosti so po vsej

verjetnosti skupek vseh kinematičnih sprememb (Smoliga, 2007).

Pri tehniki teka so torej biomehanske spremenljivke, kot so dolžina koraka, frekvenca koraka in koti v

sklepih spodnjih okončin, zelo pomembni pri izbiri čim bolj optimalne hitrosti in učinkovitosti teka.

Tekači imajo namreč med tekmovanjem različne hitrosti, ki ustrezajo različnim fiziološkim ter

mehanskim spremembam. Hitrost teka se z utrujenostjo spremeni, pri tekačih pa se to odraža v

spremenjeni tehniki gibanja, kajti na ta način poskušajo ohraniti tekaško učinkovitost (Anderson,

1996).

Faza opore ali kontaktni čas

Kratki kontaktni časi so pomembni za ekonomičnost in hitrost teka na dolge proge, ker je hitra

produkcija sile pomembna za oboje (Nummela idr., 2007). Boljši tekači imajo tako krajšo fazo opore

in daljšo fazo leta, vendar kljub krajšemu kontaktu razvijejo večjo silo reakcije podlage

(Brughelli idr., 2011; Hameršak, 2011).

Amplituda nihanja centralnega težišča telesa (CTT)

Cikel tekaškega koraka predstavljata horizontalno in vertikalno gibanje. Horizontalno gibanje je

dolžina koraka, vertikalno gibanje pa amplituda nihanja centralnega težišča telesa (CTT). Najnižjo

vrednost doseže med fazo srednje opore, najvišjo pa po odrivu. Vrednosti naj bi se gibale med pet in

deset centimetrov (Smoliga, 2007). V Škof (2001) je zapisano, da naj bi bila pri hitrostih od 6 do 7 m/s

amplituda nihanja CTT za moške osem centimetrov in za ženske devet centimetrov. Cilj vsakega

tekača mora biti čim manjše nihanje CTT, kar pomeni čim bolj premočrtno gibanje s čim manj

stranskih in vertikalnih odklonov (Smoliga, 2007; Škof, 2001; Bushnell, 2004). Vsako povečanje

odstopanja zahteva večji vložek energije in manjšo ekonomičnost gibanja (Smoliga, 2007; Škof, 2001).

Ugotovili so namreč, da obstajajo statistično značilne razlike med porabo energije pri tekačih z večjim

ali manjšim nihanjem (Škof, 2001). Boljši tekači imajo tako manjšo vertikalno amplitudo nihanja CTT

kot slabši. Njihov namen je povečati minimalno višino CTT, hkrati pa ohraniti maksimalno višino. Z

drugimi besedami to pomeni čim manjše nihanje CTT, s tem pa čim bolj učinkovit tek (Smoliga, 2007).

Najvišja točka CTT se z utrujajočim tekom statistično ne spremeni, medtem ko amplituda nihanja z

utrujenostjo narašča (Smoliga, 2007). S povečanjem hitrosti se le-ta zmanjša (Brughelli idr., 2011).

Smoliga (2007) je ugotovil, da se nihanje zmanjša tudi med utrujanjem pri laboratorijskem protokolu

in na prvi četrtini maratona.

Vertikalno nihanje CTT je lahko uporabno kot način, ki odraža mehansko delo (Tartaruga idr., 2012).

Manjše nihanje ima za posledice višjo frekvenco korakov, manjšo spremembo zunanje energije in

večje notranje delo, ki služi za pospeševanje telesnih delov (Cavagna, Heglund in Willems, 2005).

22

Kot v kolenskem sklepu

Kot v kolenu je v skladu z mednarodno zvezo biomehanikov (ISB = International Society of

Biomechanics) v študijah definiran kot kot med navideznim podaljškom stegnenice ter golenice

(slika 2).

Slika 2. Definicija kotov v sklepih (Škof in Štuhec, 2004).

Kot upogiba v kolenu se od prvega stika s podlago, kjer doseže vrednosti 20-25°, do faze srednje

opore ves čas povečuje in doseže vrednosti do 45° v fazi vertikale (Nicola in Jewison, 2012; Škof,

2001). Upogib v tej fazi služi kot blažilec (Nicola in Jewison, 2012). Nato se koleno začne iztegovati in

v fazi odriva doseže 165-170°, malo kasneje pa še največjo iztegnitev tudi do 175°. To omogoča

maksimalno dolžino koraka in povečuje fazo leta. V sredini faze leta, v fazi zadnjega zamaha, koleno

doseže največji upogib 90-120°, pri hitrejšem teku pa tudi do 130°. Amplituda gibanja v kolenskem

sklepu se s hitrostjo povečuje. S povečanjem hitrosti teka naraščata tako maksimalni upogib, kot tudi

izteg v kolenskem sklepu (Nicola in Jewison, 2012; Škof, 2001).

Bushnell (2004) je izvedel meritve na šprinterjih, kjer je ugotovil, da hitrejši kot je tek, manjši je izteg

v kolenu ob odrivu, kajti bolj kot je koleno iztegnjeno ob odrivu, manj moči je mogoče vložiti. Pri

najbolj iztegnjenem kolenu je odriv le še akcija gležnja. Elitni šprinterji torej začnejo fazo vračanja

noge še preden je le-ta popolnoma iztegnjena, kar jim omogoča, da pri odrivu uporabljajo tudi mišice

zgornjega dela noge (Bushnell, 2004). Smoliga (2007) je ugotovil, da med utrujajočim tekom na

terenu ali preprogi upogib kolena med fazo opore statistično narašča. V raziskavi, ki je bila narejena

na rekreativnih tekačih med tekom na 3000 m pa so ugotovili, da se z utrujenostjo maksimalni upogib

v kolenu v fazi zamaha zmanjšuje (Derrick, Dereu in McLean, 2002). Povečan upogib kolena med

zamahom je lahko način za povečanje mehanske učinkovitosti, a s hkratnim povečanjem metabolne

porabe (Smoliga, 2007). Nekateri avtorji (Smoliga, 2007; Nigg, De Boer in Fischer, 1995; Williams,

Snow in Agruss, 1991) poročajo tudi o statistično neznačilnih spremembah v kolenskem sklepu ob

naraščajoči utrujenosti.

23

Kot v kolčnem sklepu

Kot v kolčnem sklepu se v skladu z mednarodno zvezo biomehanikov (ISB = International Society of

Biomechanics) meri kot odklon stegnenice od navpičnice (slika 2). Pozitivne vrednosti pomenijo

odklon naprej, negativne pa nazaj.

Do maksimalnega upogiba v kolčnem sklepu prihaja v fazi sprednjega zamaha, vrednosti tega pa se

gibljejo do 65°. Maksimalna iztegnitev v kolku se zgodi v fazi odriva ali nekoliko kasneje, kjer je lahko

kot iztegnitve tudi do -35° ali več. Tako upogib kot tudi izteg sta odvisna od vsakega posameznika ter

od hitrosti teka. Kot upogiba v kolčnem sklepu je veliko bolj odvisen od hitrosti teka v primerjavi s

kotom iztega. Na večjo hitrost teka se tekač odzove z višjim zamahom noge in posledično večjim

upogibom v kolčnem sklepu ter s tem tudi povečano dolžino koraka. Tako se amplituda gibanja v

kolčnem sklepu s povečanjem hitrosti povečuje (Nicola in Jewison, 2012; Škof, 2001). Povečan

upogib v kolku poskrbi za hitrejše vračanje noge, poleg tega pa naj bi omogočal tudi daljši korak ter

posledično višjo hitrost teka. Kot v kolku je povezan tudi z manjšo silo zaviranja v času kontakta s

tlemi (Bushnell, 2004).

Raziskovalci so ugotovili, da se maksimalni upogib v kolčnem sklepu statistično značilno povečuje

med tekom na tekmovanju, medtem ko pri rekreativnem teku in na tekaški preprogi ni opaznih

statistično značilnih razlik. V isti raziskavi so ugotovili statistično značilne razlike v maksimalnem

upogibu kolka med začetkom in koncem teka (Smoliga, 2007), kar je bilo ugotovljeno tudi v nekaterih

prejšnjih raziskavah (Nigg idr., 1995; Williams idr., 1991). Glede na to, da se z utrujenostjo dolžina

koraka skrajšuje, ni nič nenavadnega, da se zmanjša tudi upogib kolka. Ta naj bi pozitivno vplival na

dolžino korakov ob predpostavki, da so vsi ostali dejavniki stalni (Smoliga, 2007).

Spremembe v kinematiki lahko predstavljajo zmanjšano mehansko učinkovitost, ekonomičnost teka

in s tem tudi nastop na tekmovanju. Posameznikove notranje spremembe v kotih sklepov, kot

odgovor na utrujenost, imajo lahko za posledico spremembe v dolžini korakov, ti pa imajo lahko

močan vpliv na hitrost teka (Smoliga, 2007).

Po pregledu dosedanjih raziskav v športu so s kinematičnega vidika najpomembnejši parametri, ki

vplivajo na hitrost teka, frekvenca (faza opore in faza leta) in dolžina korakov, koti v kolenskem in

kolčnem sklepu ter nihanje centralnega težišča telesa (Škof, 2001; Nummela idr., 2007; Tartaruga

idr., 2012; Girard idr., 2013). Omenjene parametre bomo obravnavali tudi v diplomski nalogi.

24

2.2 Merilna tehnologija

Preučevanje gibanja človeka je zelo kompleksno, če pa temu dodamo še problematiko podnebja in

vremena, neravne podlage ipd. kar nas lahko doleti pri meritvah na terenu, pa stvar postane še bolj

komplicirana. Vendar je izvedba meritev v laboratorijskih pogojih za športnike, ki se ukvarjajo z

zunanjimi športi manj primerna, saj njihova tehnika gibanja v laboratorijih, v standardiziranih in

omejenih pogojih, nikoli ni popolnoma primerljiva s tehniko v naravi (Wixted, Billing in James, 2010).

Raziskave kažejo, da se kinematične spremenljivke ne spreminjajo enako pri istih posameznikih med

tekom na tekaški preprogi in teku na terenu (Strohrmann, Harms, Kappeler-Setz in Tröster, 2012).

Vzorec teka se namreč statistično značilno razlikuje, zato tek na tekaški preprogi ne more simulirati

teka po terenu (Mok, Lee, Chung in Hong, 2009). Zato je v zadnjih letih vse več raziskav, ki so

narejene na terenu v simuliranih tekmovalnih pogojih ali na tekmovanju samem.

2.2.1 Sistem kamer

Do nedavnega so bile meritve, narejene s pomočjo sistema kamer, edino orodje za merjenje na

terenu (Supej, 2011) ter v laboratorijih pri nas in po svetu, kjer so še vedno največkrat uporabljen

način za pridobivanje informacij. Za te pogoje so namreč zelo dobri in natančni (Tao, Liu, Zheng in

Feng, 2012; Strohermann, Rossi, Arnrich in Tröster, 2012). Te meritve je mogoče izvajati tudi na

terenu, vendar imajo 3-D meritve, narejene z uporabo kamer, ki potekajo na terenu in ko imamo

opravka z velikim merilnim območjem, vrsto omejitev (Supej, 2011).

Pomanjkljivosti

Velik problem pri izvedbi meritev s pomočjo sistema kamer je ta, da se izmeri malo korakov, saj se z

dolžino merilnega območja poveča število potrebnih kamer. Ker se pogosto uporablja razmeroma

malo število kamer, se lahko veliko različic gibanja izmakne meritvam zaradi majhnega števila

zaporedno izmerjenih korakov. Za potrditev vzorca gibanja je potrebno izmeriti več zaporednih

korakov, kajti drugače gre lahko le za slučaj kot posledico pogojev (Supej, 2011). Ugotovljeno je, da je

kinematika teka visoko individualno pogojena in pogosto ne more biti pojasnjena s tako kratkim

odsekom gibanja, kot ga lahko zajamemo s kamero (Strohermann idr., 2012).

Drugi večji problem je obdelava podatkov, pridobljenih s pomočjo kamer, ki je zamudna in

kompleksna. Če med snemanjem merjenec nima markerjev, je točke sklepov pri obdelavi potrebno

vnesti ročno, to pa poleg časovnega vložka zahteva tudi znanje iz anatomije in dobro 3-D predstavo.

Obstaja tudi metoda z nameščanjem markerjev na merjenca, kjer prav tako lahko prihaja do težav,

kot so prekrivanje markerjev, nezaznavanje, napačna postavitev, slaba vidnost na sončni svetlobi ipd.

(Supej, 2011).

25

2.2.2 Uporaba nosljivih senzorjev

Zaradi teh pomanjkljivosti danes poznamo metodo, ki je za preučevanje gibanja človeka veliko bolj

uporabna ter primerna in je bila prvič uporabljena leta 1973. Tehnika merjenja temelji na uporabi

nosljivih senzorjev, ti pa delujejo na osnovi pospeškov (Tao idr., 2012), večkrat v kombinaciji z

merjenjem kotne hitrosti in orientacije (Supej, 2011).

Prednosti

Meritve gibanja lokomotornega sistema, narejene s pomočjo inercialnih senzorjev, nam omogočajo,

da se izognemo nekaterim pomanjkljivostim, ki jih imamo pri uporabi sistema kamer. Analize,

narejene s pomočjo nosljive tehnologije, so kvantitativno bogatejše. Zajem podatkov poteka v

daljšem časovnem obdobju in je tudi bolj poceni (Tao idr., 2012). Poleg tega se skrajša čas priprave,

zmanjša se število ljudi, ki sodelujejo pri meritvah, čas od meritev do rezultatov pa je krajši (Supej,

2011).

Ta tehnologija omogoča kinematične analize teka na večjem vzorcu v različnih okoliščinah.

Znanstveniki, ki se ukvarjajo z gibanjem človeka so namreč ugotovili, da so kinematične spremembe

močno odvisne od vsakega posameznika. S pomočjo tovrstnih analiz bi športniki lahko dobili ustrezno

povratno informacijo o svojem gibanju, na podlagi katere bi se pri nadaljnjem trenažnem procesu

lahko osredotočili na svoje pomanjkljivosti in jih izboljšali, s tem pa zmanjšali možnost za nastanek

poškodb ob nepravilni tehniki ali pretiravanju (Tao idr., 2012; Strohermann, Rossi, Arnrich in Tröster,

2011; Strohermann, Harms, Tröster, Hensler in Roland, 2011; Strohermann idr., 2012). Analize bi

športniku pomagale oceniti učinke treningov in mu nudile osebno pomoč (Strohrmann idr., 2012). Na

ta način bi lahko izboljšali tudi tekmovalni nastop. Prednost take analize je tudi možnost izvedbe

celostne analize gibanja, ne le posameznih delov telesa (Tao idr., 2012).

Z uporabo nosljive merilne tehnologije za izdelavo analiz gibanja bi športnikom in trenerjem

omogočili še večjo individualizacijo in obravnavo vsakega posameznika ter na podlagi teh analiz

izdelali trenažni plan, bolj prilagojen sposobnostim in posebnostim posameznega športnika.

Tehnologija omogoča tudi redno spremljanje razvoja vsakega posameznika (Strohrmann idr., 2012).

Da bi lahko uresničili dobre možnosti, ki jih ima tovrstna tehnologija v našem življenju, bi bile

potrebne še določene izboljšave, kot so stabilnost signalov senzorjev, zanesljivost analitičnih

algoritmov za kinematiko in kinetiko, razvoj poceni in majhnih (po volumnu) vgrajenih nosljivih

senzorjev itd. (Tao idr., 2012). Zaradi tega je množična uporaba tovrstne tehnologije v praksi še v

zgodnji fazi razvoja (Strohermann idr., 2012), a nadvse uporabna v športu, pri rehabilitaciji in

kliničnem diagnosticiranju (Tao idr., 2012).

Ena izmed tehnologij, ki delujejo po principu nosljivih senzorjev, je tudi inercialna obleka MVN

Biomech (Xsens technologies B.V., Enschede, Nizozemska), ki ima vgrajene inercialne senzorje za

relativno merjenje gibanja segmentov telesa in smo jo uporabili pri naših meritvah (Supej, 2011).

26

Veliko raziskav je bilo narejenih na tekačih na dolge proge, kjer so ugotavljali spremembe njihovih

kinematičnih parametrov. V zadnjih dveh desetletjih pa je na področju raziskovanja v športu

narejenih vse več študij tudi na triatloncih, kjer je poudarek predvsem na njihovi največji posebnosti,

menjavi (kolo-tek). Spremembe, ki se dogajajo zaradi vpliva utrujenosti, so ugotavljali v

laboratorijskih meritvah, v standardiziranih pogojih. Veliko so se ukvarjali s togostjo sistema človeka

(merjenje sil, ki delujejo na človeka), s fiziološkimi parametri (merjenje porabe kisika) ter

kinematičnimi spremenljivkami (snemanje s sistemom kamer). Nekatere meritve so bile izvedene

tudi na terenu, in sicer je raziskovalce ponovno velikokrat zanimal fenomen menjave kolo-tek, ki pa

so ga navadno spremljali s kamerami na triatlonskih tekmovanjih. Zelo malo raziskav je narejenih na

izoliranem teku triatloncev, čeprav je tekaški del eden izmed najpomembnejših dejavnikov

uspešnosti na triatlonskem tekmovanju, saj predstavlja kar 29% celotnega triatlonskega tekmovanja,

hkrati pa tudi zadnjo izmed treh disciplin (Landers idr., 2008). Pri pregledu literature je bilo moč

zaslediti eno raziskavo, kjer so triatlonci na meritvah izključno tekli, le-te pa so potekale na notranji

200-metrski stezi in z uporabo pritiskovne plošče. Opazovali so dinamične parametre, togost sistema

in ostale sile ter porabo kisika (Girard idr., 2013). Nikjer ni bilo mogoče zaslediti raziskav, ki bi bile

narejene na triatloncih ali tekačih, kjer bi spremljali vpliv utrujanja s pomočjo inercialnih sistemov za

zajem gibanja. Tako smo se odločili izvesti meritve s pomočjo inercialne obleke MVN Biomech, ki bi

nam pokazala, če je tovrstna oprema uporabna za izdelavo biomehanske analize teka, dobljeni

rezultati pa v pomoč pri načrtovanju trenažnega procesa. Na podlagi tega bi lahko postavili smernice

za naprej in uvrstili biomehanska testiranja v sklop vsakoletnih testiranj, ki jih opravlja slovenska

triatlonska reprezentanca.

Ugotoviti želimo kako se spreminja tehnika izoliranega teka z utrujenostjo, kar bo selektorju in

trenerjem pomagalo, da dobijo sliko reprezentance, hkrati pa tudi posameznikove prednosti in

slabosti v teku. Na ta način bo mogoče oceniti, kaj lahko še izboljšajo, da bo njihova tehnika teka še

bolj učinkovita ter da bo tveganje za nastanek morebitnih poškodb čim manjši.

27

2.4 CILJI

1. Narediti kinematično analizo tehnike teka s pomočjo inercialne merilne tehnologije

MVN Biomech, s katero je mogoče spremljati tehniko skozi celotno razdaljo teka v naravnih

pogojih.

2. Ugotoviti povezanost nekaterih izbranih kinematičnih parametrov s hitrostjo teka pri vsakem

posamezniku.

3. Ugotoviti trend spreminjanja izbranih kinematičnih parametrov pri vsakem posamezniku v

odvisnosti od razdalje.

4. Ugotoviti, ali obstajajo razlike v izbranih kinematičnih spremenljivkah triatloncev slovenske

reprezentance ter ali je vzorec njihovega tekaškega koraka simetričen.

2.5 HIPOTEZE

H1: Hitrost teka se statistično značilno razlikuje med posamezniki znotraj triatlonske reprezentance.

H2: Frekvenca dvokorakov bo na začetku statistično značilno višja kot na koncu teka.

H3: Obstajajo statistično značilne razlike v frekvenci korakov med levo in desno nogo.

H4: Dolžina dvokorakov bo na začetku statistično značilno večja kot na koncu teka.

H5: Obstajajo statistično značilne razlike v dolžini korakov med levo in desno nogo.

H6: Višina medenice se bo v fazi srednje opore z utrujenostjo znižala.

H7: Amplituda nihanja centralnega težišča telesa se bo z utrujenostjo zmanjšala.

H8: Najmanjši kot upogiba v kolenskem sklepu v fazi zadnjega zamaha se bo z utrujenostjo statistično

značilno povečal, medtem ko se bo največji kot iztega v fazi odriva z utrujenostjo statistično značilno

zmanjšal.

H9: Največji kot upogiba v kolčnem sklepu v fazi sprednjega zamaha ter največji kot iztega v fazi

odriva se bosta z utrujenostjo statistično značilno zmanjšala.

H10: Faza opore bo proti koncu teka statistično značilno daljša kot na začetku.

28

3 METODE DELA

3.1 Merjenci

Vzorec merjencev je sestavljalo deset triatloncev, sedem deklet in trije fantje. Vsi so bili člani

triatlonske reprezentance Slovenije in so se udeleževali tekem na evropskem in svetovnem nivoju.

Starost triatloncev je bila med 15 in 33 let, kar pomeni, da so bile v ekipi različne starostne kategorije

tekmovalcev, od kadetov/kadetinj do članov/članic. S triatlonom so se redno ukvarjali vsaj 2 leti.

Triatlonci so bili iz različnih klubov po Sloveniji.

3.2 Merilna oprema in pripomočki

S cestnim kolesom Fuji Gran Fondo 2.0 Ultegra (Filadelfija, Pensilvanija) in števcem za kolo SIGMA

1609STS (Sigma-Elektro GmbH, 67433 Neustadt, Nemčija) smo izmerili dolžino tekaške proge ter ob

njej postavili oznake na vsakem kilometru. Nato smo z visokoločljivim sistemom RTK GNSS Leica

(Leica Geosystems AG, Heerbrugg, Švica) izmerili profil tekaške proge, ki nam je služil pri obdelovanju

podatkov, saj smo se na podlagi grafa odločili, kateri so najbolj ravninski odseki in tako primerni za

nadaljnjo obdelavo. Z inercialno obleko MVN Biomech PRO (Xsens technologies B.V., Enschede,

Nizozemska) smo zajemali podatke, s pomočjo programske opreme MVN studio 3.4.1 (Xsens North

America Inc., CA 90232, ZDA) pa smo lahko podatke beležili. Pred tem smo morali vsakega merjenca

izmeriti z merilnim trakom ter njegove vrednosti vnesti v ta program, ki je nato zajel njegove

dimenzije. Za merjenje časa teka, smo preventivno uporabili štoparico na ročni uri Polar RCX5 (Polar

Electro Oy, FI-90440 Kempele, Finska). Programska oprema je bila naložena na prenosnem

računalniku Panasonic ToughBook, s katerim smo spremljali merjence, vsa nadaljna obdelava pa je

potekala s prenosnim računalnikom HP Probook 470 G1. Za zajem podatkov in njihovo obdelavo smo

najprej potrebovali programsko opremo MVN studio 3.4.1 (Xsens North America Inc., CA 90232,

ZDA), ki nam je omogočala shranjevanje podatkov zajetih z obleko. Ustrezno izrezane podatke smo

izvozili v format xml s končnico .mvnx. S pomočjo programov MATLAB R2007a (The MathWorks, Inc.,

Natick, MA, ZDA) in Moven2Excel (Supej) smo podatke pretvorili v datotečni zapis, ki ga sprejme

program Excel (Microsoft Office 2010 (Microsoft Corp., Redmond, WA, ZDA)), kjer smo podatke

ustrezno pripravili in jih nato statistično obdelali z računalniškim programom R version 2.14.1 (2011-

12-22) (AT&T, New Jersey, ZDA).

MVN Biomech

MVN Biomech je inercialni sistem za zajem gibanja (slika 3), katerega rezultati poskusov zahtevajo

minimalno post-obdelavo, saj ni okluzije ali izgubljenih označevalcev. Rezultate, ki jih dobimo je

mogoče uporabiti tudi v drugih aplikacijah, saj omogoča izvoz podatkov v različne formate.

29

Slika 3. MVN Biomech. Slika 4. Razstavljena inercialna obleka

MVN Biomech.

Obleka MVN Biomech je sistem, ki je sestavljen iz 17 inercialnih senzorjev (MTx) (slika 4 in 5).

Razdeljeni so po telesu, vsak izmed njih pa zajame 3-D pospešek, 3-D kotno hitrost ter 3-D magnetno

polje. Skupaj lahko zajamejo gibanje 23 telesnih segmentov v realnem času (Supej, 2011). Na ta način

lahko celotno telo analiziramo s 3-D animacijo (slika 6) in 2-D foto merilnim sistemom, hkrati pa

dobimo tudi veliko količino številskih podatkov. Sistem temelji na MEMS inercialnih senzorjih,

biomehanskih modelih in fuzijskih algoritmih senzorjev. MVN Biomech se lahko uporablja v zaprtih

prostorih ali na prostem, ne glede na svetlobne pogoje, deluje pa na 120Hz in je sinhroniziran s 60 Hz

videoposnetkom, ki omogoča lažjo predstavo (MVN Biomech, 2013; Supej, 2011).

Slika 5. Merjenec tik pred Slika 6. Animacija merjenca v programu MVN

pričetkom meritev. studio 3.4.1.

Relativna napaka, ki jo dobimo z integracijo kotne hitrosti, izmerjene z MTx senzorji (MVN obleka), je

razmeroma majhna in kaže na to, da so kotne hitrosti in kotni pospeški bolj natančno izmerjeni kot s

sistemom kamer, saj so pri obleki MVN neposredno izmerjeni parametri, medtem ko jih je potrebno

pri sistemu kamer izračunati z diferenciacijo (Supej, 2011).

Predstavljeni sistem je uporaben za meritve na terenu, na večjem merilnem območju, zaradi česar je

z njim mogoče izmeriti celotno dolžino tekaške proge. Sistem je primeren za preučevanje tehnike in

taktike v vrhunskem tekmovalnem športu zaradi prednosti, ki jih ima ter razmeroma nizke cene dela

in krajšega časa med meritvami in rezultati. Ena izmed slabosti pri uporabi tovrstne opreme za

spremljanje tehnike teka je, da lahko oprema moti tekača. Kljub temu je merilna tehnologija zaradi

30

vseh svojih prednosti dobra izbira za znanstvenike in strokovnjake pri proučevanju gibanja na

prostem, še posebej pri športih, ki se dogajajo na daljši razdalji (Supej, 2011).

Tabela 5

Tehnični podatki (MVN Biomech, 2013; Supej, 2011).

MVN Biomech strojna oprema - 17 MTX inercialnih senzorjev - maksimalna frekvenca zajemanja 120 Hz - posebna podpora MTX; - brezžični prenos - elastični Velcro pasovi za celo telo - dimenzije: MTx senzor: 38 x 53 x 21 mm, Xbus master: 100 x 150 x 40 mm - skupna teža: 1.9 kg

MVN Biomech programska oprema

- izhodni podatki 23 telesnih segmentov in 22 sklepov - vizualizacija v realnem času (3-D figura človeka) - celo telo v 6 DOF - brezžično hranjenje v realnem času v območju do 150 m - 3-D kinematični grafi - video - dostop do neposrednih podatkov inercialnih senzorjev - izvoz kinematičnih podatkov

Uporaba - Biomehanika: raziskave, rehabilitacija, analiza hoje in drže, športna znanost, športno treniranje, ergonomija - ambulantni pripomoček - 3-D animacija likov: igre, filmi, TV, oglasi - usposabljanje in simulacije, dogodki v živo

Enostavnost uporabe - zelo kratek čas namestitve (≤ 15 minut) - vnaprej opredeljeno umerjanje - markerji niso potrebni - izvoz podatkov za nadaljnjo uporabo - možnost obdelave z MATLAB-om

Natančnost podatkov - visoka občutljivost MEMS inercialnih senzorjev tudi na drobne premike - fuzijski algoritmi senzorjev zagotavljajo izredno natančne izhodne podatke - senzorji so varno pritrjeni na trakove - minimalno gibanje na koži - neobčutljivost na EM-polja - 0,05° 3-D natančnost orientacije - 2 mg natančnost pospeška - 0,6°/s natančnost kotne hitrosti

31

RTK GNSS Leica

Visokoločljivi sistem, ki z 99,99% zanesljivostjo oceni položaj telesa v prostoru, se uporablja za

merjenje trajektorije gibanja segmentov telesa. Sistem deluje na principu dveh frekvenc L1 / L2 z

načinom RTK (Real Time Kinematics; kinematika v realnem času). Natančnost merjenja je odvisna od

časa zajema, pogojev v ionosferi, števila vidnih satelitov in njihove konstelacije in podobnih

dejavnikov (Supej, 2011).

Tabela 6

Tehnični podatki (veljajo ob normalnih in dobrih pogojih) (Supej, 2011).

Leica GX1230 GG sprejemnik - Tip: dvofrekvenčni (L1 + L2), GNSS, geodetski, RTK sprejemnik - Število kanalov: 72 kanalov: 14 L1 + 14 L2 GPS, 2 SBAS 12 L1 + 12 L2 GLONASS - Statična natančnost (rms): horizontalna – 5 mm + 0,5 ppm; vertikalna – 10 mm + 0,5 ppm - RTK natančnost (rms): horizontalna – 10 mm + 0,5 ppm; vertikalna – 20 mm + 0,5 ppm - Maksimalna frekvenca zajemanja: 20 Hz - Zanesljivost: 99,99% - Latenca: 30 ms - Dimenzija: 0,212 m x 0,166 m x 0,079 m - Teža: 1,2 kg

Leica AX1202 GG antena - Tip: L1 / L2 dvofrekvenčna, GPS + GLONASS antena - Dimenzija: 170 mm x 62 mm (premer x višina) - Teža: 0,44 kg

3.3 Potek meritev

3.3.1 Eksperimentalna situacija

Eksperimentalna situacija je bila izbrana tako, da je posnemala tekaški del na triatlonskem

tekmovanju. Zaradi tega smo meritve izvedli na terenu, in sicer na ravninskem odseku ceste, ki

povezuje Škofljico in Ig (slika 7). Dokončna priprava merjenca in umerjanje pa sta potekala na

dvorišču domačije, ki je stala ob začetku tekaške proge (slika 8).

Slika 7. Ravninski odsek med Škofljico in Igom. Slika 8. Začetek tekaške proge.

32

Ta odsek smo si izbrali, ker je hkrati najbolje posnemal tekmovalno situacijo, poleg tega pa na njem ni

večjih razlik v nadmorski višini, ki bi lahko vplivale na kinematiko teka. Predhodno smo ga izmerili s

cestnim kolesom Fuji, opremljenim s števcem hitrosti SIGMA 1609STS ter označili progo na prvem,

drugem, tretjem, četrtem in petem kilometru. Na tem terenu smo opravili tudi meritev profila terena

z visokoločljivim sistemom RTK GNSS Leica (Leica Geosystems AG, Heerbrugg, Švica) (slika 9). Izdelava

profila terena (slika 10) nam je služila predvsem pri obdelavi podatkov, ko smo na podlagi tega grafa

določili, katere odseke tekaške proge bomo obdelali, kajti že rahla naklonina je lahko vzrok za

spremembe kinematičnih parametrov.

Slika 9. Visokoločljivi sistem RTK GNSS Leica.

Slika 10. Profil tekaške proge.

Dolžina tekaške proge je bila izbrana na podlagi tekaške razdalje, ki jo morajo posamezniki preteči na

triatlonskem tekmovanju, zaradi tega so tekli kar štiri različne razdalje, in sicer 2 km, 3 km, 4 km in

5 km. Merjenci so imeli nalogo, da morajo progo premagovati z najvišjim mogočim naporom, kajti cilj

meritev je bil, da triatlonce čim bolj utrudimo, s čimer se bo njihova tehnika teka in s tem kinematični

parametri čim bolj spremenili. Triatlonci so bili med tekom oblečeni v inercialno obleko MVN

Biomech. Na varni razdalji za njimi smo jih spremljali z avtomobilom. Merilna obleka MVN je namreč

brezžično povezana s programsko opremo na prenosnem računalniku, ki ima omejen domet (150 m).

Meritve so potekale od 24. do 30. julija 2013. Posamezna meritev, ki je vključevala tudi pripravo

merjenca (oblačenje in slačenje merilne tehnologije) je trajala od dveh ur do dveh ur in pol.

33

Potek meritev po dnevih:

- 24. julij 2013: 2 merjenca

- 25. julij 2013: 2 merjenca

- 29. julij 2013: 3 merjenci

- 30. julij 2013: 3 merjenci

3.3.2 Priprava merjencev

Merjence smo delno pripravili v biomehanskem laboratoriju na Fakulteti za šport (slika 11), popravki

in umerjanje pa so potekali na začetnem delu tekaške proge. Najprej smo vsakega merjenca izmerili

ter njegove mere vnesli v program MVN studio 3.4.1.

Mere, ki jih je potrebno vnesti v program MVN studio 3.4.1:

- telesna višina - razdalja od tal do vrha glave v stoji snožno,

- velikost čevlja - razdalja od pete čevlja do konice čevlja,

- premer rok - razdalja od konice prstov ene roke do konice prstov druge roke v

T-položaju,

- višina bokov - razdalja od tal do trohanter majorja,

- višina kolen - razdalja od tal do lateralnega epikondila stegnenice,

- višina gležnjev - razdalja od tal do lateralnega malleolusa,

- širina bokov - razdalja od levega do desnega anterior superior Iliac spine,

- širina ramen - razdalja od levega do desnega konca akromiona,

- višina podplata tekaškega copata - razdalja od spodnjega do zgornjega roba podplata

tekaškega copata.

Sledilo je oblačenje posameznih delov obleke ter nameščanje senzorjev na tekaške copate. Po tem,

ko so bili vsi deli na svojem mestu, smo le-te povezali s kabli (slika 12) ter merjenca poskusno umerili

in s tem preverili delovanje merilnega sistema. Umerjanje je potekalo tako, da smo merjencu naročili,

naj stoji v »N drži«, kar je pomenilo: da stoji v širini bokov, vsi deli telesa so iztegnjeni in glava je

vzravnana. V tem položaju mora merjenec vzdržati toliko časa, kolikor traja ukaz v programu. Po tem

umerjanju sledi pravilnost umerjanja. Po umerjanju smo merjenca odpeljali do tekaškega terena.

Slika 11. Priprava merjenca. Slika 12. Povezovanje kablov.

34

3.3.3 Protokol ogrevanja

Vsak izmed merjencev je imel na voljo deset minut za ogrevanje, ki so ga posamezniki vajeni s

treningov in tekmovanj.

3.3.4 Priprava na meritev

Po ogrevanju smo še enkrat preverili, če je vse na svojem mestu in če so vsi kabli še vedno priključeni

(slika 13). Potem smo ga ponovno umerili na ravnem delu ceste (slika 14) ter ga postavili na začetek

tekaške proge. Z avtom smo zapeljali za njega ter mu dali znak za začetek.

Slika 13. Preverjanje opreme pred Slika 14. Umerjanje.

pričetkom meritev.

Vsak merjenec je pred pričetkom dobil enaka navodila, in sicer da mora teči z najvišjim mogočim

naporom. Za vsak pretečen kilometer je merjenec dobil zvočni signal. V primeru kakršnekoli težave bi

dali zvočni signal s pritiskom na avtomobilsko trobljo. Merjenci so dobili navodilo, naj tečejo po

sredini voznega pasu, saj je imela cesta ob robu naklon.

3.3.5 Izvedba meritev

Na znak so merjenci začeli teči, mi pa smo se za njimi na varni razdalji peljali z avtomobilom (slika 15).

S pričetkom teka smo stisnili gumb za začetek delovanja programa MVN studio 3.4.1 (slika 16) ter uro

z GPS sistemom Polar RCX5. Na vsakem pretečenem kilometru (oznake smo postavili po predhodnih

meritvah s cestnim kolesom) smo to sporočili merjencem, hkrati pa stisnili gumb na uri in v

programu. Na ta način smo za vsak kilometer pridobili svojo datoteko, kar nam je olajšalo kasnejšo

obdelavo podatkov ter zmanjšalo možnost, da bi zaradi kakršnihkoli težav izgubili celotno meritev.

Ura nam je služila le za referenco tempa posameznega merjenca.

35

Slika 15. Spremljanje merjenca z avtomobilom. Slika 16. Beleženje podatkov in zapisovanje

opomb.

3.4 Priprava podatkov za obdelavo

3.4.1 Izrezovanje desetih dvokorakov na izbranih odsekih

Na vsaki razdalji (200 m, 1200 m, 1900 m, 2200 m, 2900 m, 3200 m, 3900 m, 4200 m in 4900 m), ki je

bila izbrana na podlagi profila terena, da bi le-ta bila čim bolj ravninska,