ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Τμήμα Επιστήμης Φυσικής Αγωγής & Αθλητισμού. Διατμηματικό Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Τμήμα Επιστήμης Φυσικής Αγωγής & Αθλητισμού Διατμηματικό Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Μεταπτυχιακή διατριβή που υποβάλλεται στο καθηγητικό σώμα για την ολοκλήρωση των απαιτήσεων για την απόκτηση του μεταπτυχιακού τίτλου σπουδών «Η επίδραση της εξωτερικής επιβάρυνσης (αλτήρες) στα βιομηχανικά χαρακτηριστικά του άλματος σε μήκος άνευ φόρας» Ντώνες Ι. Γεώργιος (37/04) Θεσσαλονίκη 2007 Εγκεκριμένη από το Καθηγητικό σώμα: 1 ος επιβλέπων: Δρ. Παπαδόπουλος Χρήστος, Αναπλ. Καθηγητής 2 ος επιβλέπων: Δρ. Γκίσης Ιωάννης, Επίκουρος Καθηγητής 3 ος επιβλέπων: Δρ. Νούσιος Γεώργιος, Λέκτορας

2 2007 Ντώνες Ι. Γεώργιος ALL RIGHTS RESERVED 1

3 Περίληψη Ντώνες Ι. Γεώργιος: Η επίδραση της εξωτερικής επιβάρυνσης (αλτήρες) στα βιομηχανικά χαρακτηριστικά του άλματος σε μήκος άνευ φόρας. (υπό την επίβλεψη του Αναπλ. Καθηγητή κ. Παπαδόπουλου Χρήστου) Ο σκοπός της έρευνας αυτής ήταν διπλός: α) ο προσδιορισμός των κινηματικών και δυναμικών χαρακτηριστικών του άλματος σε μήκος άνευ φόρας, χωρίς επιβάρυνση και με επιβάρυνση τριών και έξι κιλών και β) η συσχέτιση των ανωτέρω βιομηχανικών χαρακτηριστικών με την επίδοση στις τρεις διαφορετικές συνθήκες επιβάρυνσης (0, 3 και 6kg) των αλμάτων. Στην έρευνα συμμετείχαν 8 φοιτητές του ΤΕΦΑΑ Σερρών ηλικίας 19,8±0,83 ετών, ύψους178±7 εκατοστών και σωματικού βάρους 67,69±8,22 κιλών. Για τη μέτρηση των μεταβλητών χρησιμοποιήθηκαν: α) δυναμοδάπεδο με πιεσοηλεκτρικούς κρυστάλλους (Kistler 9281CΑ) και β) 2D-κινηματική ανάλυση (APAS). Για τη διερεύνηση πιθανών στατιστικά σημαντικών διαφορών χρησιμοποιήθηκε η ανάλυση One way ANOVA για επαναλαμβανόμενες μετρήσεις και για τη διερεύνηση πιθανών στατιστικά σημαντικών συσχετίσεων μεταξύ των μεταβλητών και της επίδοσης, χρησιμοποιήθηκε o συντελεστής συσχέτισης Pearson (επίπεδο σημαντικότητας p 0.05), (SPSS 13.0 για windows). Η επίδοση στα 3 κιλά ήταν 7 cm μεγαλύτερη σχετικά με τα 0 κιλά (2,62±21m), (αύξηση 2,7%) ενώ στα 6 κιλά ήταν 2 cm μικρότερη σχετικά με τα 3 κιλά, (μείωση 0,75%, μη στατιστικά σημαντική). Το άλμα χωρίς επιβάρυνση βρέθηκε να σχετίζεται θετικά με την κατακόρυφη ταχύτητα απογείωσης (V ΚΒΣ-to-y ), (r=.764, p 0.05) και τη μέγιστη οριζόντια δύναμη (F max-x ), (r=.852, p 0.05). Το άλμα με 3 κιλά επιβάρυνση βρέθηκε να σχετίζεται θετικά με την κατακόρυφη ταχύτητα απογείωσης (V ΚΒΣ-to-y ), (r=.747, p 0.05) και την οριζόντια δύναμη (F max-x ), (r=.853, p 0.05). Το άλμα με 6 κιλά επιβάρυνση, βρέθηκε να 2

4 σχετίζεται θετικά με την κατακόρυφη ταχύτητα απογείωσης (V ΚΒΣ-to-y ), (r=.764, p 0.05) και την οριζόντια απόσταση επιτάχυνσης του ΚΒΣ (ΔS ΚΒΣ-x ), (r=.829, p 0.05). Παρατηρούμε ότι η καλύτερη επίδοση έγινε με τη συνολική επιβάρυνση των 3 κιλών. Αυτή φαίνεται να οφείλεται στην μείωση του ρυθμού σύσπασης των μυών των κάτω άκρων, στην αύξηση οριζόντιας απόστασης επιτάχυνσης, την αύξηση του συνολικού χρόνου στήριξης, καθώς επίσης και του συνολικού μηχανικού έργου στον κατακόρυφο άξονα. Στο άλμα με 6 κιλά επιβάρυνση, η επίδοση μειώθηκε (μη στατιστικά σημαντικά) σχετικά με αυτή των 3 κιλών. Οι μεταβολές αυτές της επίδοσης από τους συμμετέχοντες υποδηλώνουν ότι ο κάθε ασκούμενος έχει το δικό του ιδανικό φορτίο επιβάρυνσης. Τέλος φαίνεται ότι η επίδραση μιας σκόπιμης επιπλέον επιβάρυνσης επιδρά στο συντονισμό της κίνησης (τεχνική) με αποτέλεσμα να επιτυγχάνονται καλύτερα μέγιστα οριζόντια άλματα (L). Λέξεις κλειδιά: επιτόπιο οριζόντιο άλμα, αλτήρες, κινηματικά και δυναμικά χαρακτηριστικά, εξωτερική επιβάρυνση. 3

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Στο σημείο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω τους επιβλέποντες καθηγητές μου κ. Χ. Παπαδόπουλο (Αναπλ. Καθηγητή), κ. Ι. Γκίση (Επίκ. Καθηγητή) και κ. Γ. Νούσιο (Λέκτορα) για τη σκόπιμη επιστημονική βοήθεια, την ηθική υποστήριξη και συμπαράσταση που μου παρείχαν σε όλη τη διάρκεια της έρευνας, δηλαδή από τη σύλληψη της ερευνητικής πρότασης μέχρι και την τελική συγγραφή της εργασίας. Ειδικά για τον κ. Χρήστο Παπαδόπουλο ένα μεγάλο ευχαριστώ, διότι από την πρώτη στιγμή που βρέθηκα στο Εργαστήριο Αθλητικής Βιομηχανικής με παρακίνησε και με βοήθησε να ασχοληθώ με την επιστήμη της Αθλητικής Βιομηχανικής. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω το συνάδελφο καθηγητή φυσικής αγωγής κ. Γεώργιο Κομσή για τη συμμετοχή του στο τμήμα των μετρήσεων του ερευνητικού πρωτόκολλου. Τους φοιτητές (n=8) που έλαβαν μέρος στη διεξαγωγή της μεταπτυχιακής διατριβής και τέλος, Τα παιδιά μου, Έλενα, Ριχάρδο και τη σύζυγό μου Ευαγγελία για τον πολύτιμο οικογενειακό χρόνο και τη στήριξη που μου προσέφεραν, με προοπτική να υλοποιηθεί η ολοκλήρωση της μεταπτυχιακής μου διατριβής. 4

6 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ Περίληψη.... σελ. 2 Πρόλογος. 4 Πίνακας Περιεχομένων Κατάλογος εικόνων 7 Κατάλογος πινάκων. 8 Κατάλογος σχημάτων ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το άλμα του πεντάθλου Η επίδοση και διεξαγωγή του άλματος στο αρχαίο πένταθλο Οι αλτήρες στο άλμα του πεντάθλου ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ Έρευνες χωρίς αλτήρες Έρευνες με αλτήρες Σκοπός Σημασία Βασικές Προϋποθέσεις Οριοθέτηση της έρευνας Περιορισμοί Στατιστικές Υποθέσεις ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ.. 28 Δείγμα Δισδιάστατη κινηματική ανάλυση. 28 Καταγραφή της κίνησης. 29 5

7 Ψηφιοποίηση. σελ. 33 Υπολογισμός δεδομένων Δυναμομέτρηση. 36 Καταγραφή δυνάμεων. 37 Ενισχυτής φορτίου.. 38 Συγχρονισμός κινηματικών και δυναμικών χαρακτηριστικών Διαδικασία μέτρησης Μεταβλητές αξιολόγησης Στατιστική ανάλυση ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ.. 45 Κινηματικά χαρακτηριστικά.. 45 Δυναμικά χαρακτηριστικά ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 70 6

8 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1. Σύστημα βιομηχανικής ανάλυσης, APAS (Ariel Performance Analysis System) σελ. 29 Εικόνα 2. Βιντεοκάμερα Panasonic PV-900 (60Hz) 29 Εικόνα 3. Ποντίκι υπολογιστή και λάμπα συγχρονισμού.. 35 Εικόνα 4. Πιεζοηλεκτρικό Δυναμοδάπεδο KISTLER (Type: 9281CA). 37 Εικόνα 5. Οι τρεις άξονες στο δυναμοδάπεδο (Kistler-Κoordinatensystem) 39 7

9 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1. Ανθρωπομετρικά χαρακτηριστικά του δείγματος.... σελ. 28 Πίνακας 2. Συντεταγμένες σημείων ελέγχου σε εκατοστά (cm) Πίνακας 3. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές του μήκους άλματος L (m) άνευ φόρας, στις τρεις διαφορετικές συνθήκες επιβάρυνσης. 45 Πίνακας 4. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές των μετατοπίσεων του ΚΒΣ (Δs ΚΒΣ-x ), (cm), στον οριζόντιο άξονα.. 45 Πίνακας 5. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές της γωνίας της άρθρωσης του ισχίου (φ H-to ), ( ), κατά την απογείωση 46 Πίνακας 6. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές της ελάχιστης γωνίας της ποδοκνημικής άρθρωσης (φ A-min ), ( ) Πίνακας 7. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές της γωνιακής μετατόπισης της άρθρωσης του ισχίου (Δφ H ), ( ) 47 Πίνακας 8. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές των γωνιακών ταχυτήτων των αρθρώσεων των κάτω άκρων στην απογείωση (ω A- to, ω K- to, ω H- to ), ( /s).. 48 Πίνακας 9. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές των μέγιστων γωνιακών ταχυτήτων των αρθρώσεων των κάτω άκρων (ω K-max, ω H-max ), ( /s).. 50 Πίνακας 10. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές της κατακόρυφης ταχύτητας του ΚΒΣ (V ΚΒΣ-to-y ), (m/s) 51 Πίνακας 11. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές της γωνίας απογείωσης του ΚΒΣ (φ ΚΒΣ- to ), ( ). 52 8

10 Πίνακας 12. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές στους χρόνους της φάσης στήριξης (t ecc, t con ), (ms). σελ. 52 Πίνακας 13. Μέσοι όροι, τυπικές αποκλίσεις, στατιστικά σημαντικές διαφορές του συνολικού έργου (W tot-y ), (J), στον κατακόρυφο άξονα. 53 Πίνακας 14. Συσχέτιση επίδοσης με δυναμικές και κινηματικές μεταβλητές 55 9

11 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1. Σημεία ελέγχου του επιπέδου διαβάθμισης και οι δύο άξονες (x, y) για την κινηματική ανάλυση.. σελ. 32 Σχήμα 2. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών του μήκους άλματος (L), (m) άνευ φόρας, στις επιμέρους συνθήκες επιβάρυνσης 45 Σχήμα 3. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της οριζόντιας μετατόπισης του ΚΒΣ (Δs ΚΒΣ-x ), (cm), στον οριζόντιο άξονα. 46 Σχήμα 4. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της γωνίας της άρθρωσης του ισχίου στην απογείωση (φ H-to ), ( ).. 46 Σχήμα 5. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της ελάχιστης γωνίας της ποδοκνημικής άρθρωσης (φ A-min ), ( ) Σχήμα 6. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της γωνιακής μετατόπισης της άρθρωσης του ισχίου (Δφ H ), ( ).. 48 Σχήμα 7. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της γωνιακής ταχύτητας της άρθρωσης του γονάτου στην απογείωση (ω K- to ), ( /s) 49 Σχήμα 8. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της γωνιακής ταχύτητας της άρθρωσης της ποδοκνημικής στην απογείωση (ω A- to ) ( /s). 49 Σχήμα 9. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της γωνιακής ταχύτητας της άρθρωσης του ισχίου στην απογείωση (ω H- to ), ( /s) 50 Σχήμα 10. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της μέγιστης γωνιακής ταχύτητας της άρθρωσης του γονάτου (ω K-max ), ( /s) Σχήμα 11. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της μέγιστης γωνιακής ταχύτητας της άρθρωσης του ισχίου (ω H-max ), ( /s) 51 10

12 Σχήμα 12. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της κατακόρυφης ταχύτητας απογείωσης του ΚΒΣ (V ΚΒΣ-to-y ), (m/s) σελ. 51 Σχήμα 13. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών της γωνίας απογείωσης του ΚΒΣ (φ ΚΒΣ- to ), ( ) 52 Σχήμα 14. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών του χρόνου της έκκεντρης φάσης στήριξης(t ecc ), (ms), στον κατακόρυφο άξονα 53 Σχήμα 15. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών του συνολικού χρόνου της φάσης στήριξης (t con ), (ms), στον κατακόρυφο άξονα 53 Σχήμα 16. Σχηματική απεικόνιση των στατιστικά σημαντικών διαφορών του συνολικού μηχανικού έργου (W tot-y ), (J), στον κατακόρυφο άξονα

13 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΤΟ ΑΛΜΑ ΤΟΥ ΠΕΝΤΑΘΛΟΥ Το άλμα σε μήκος ήταν ένα από τα πέντε αγωνίσματα του αρχαίου πεντάθλου (άλμα, δρόμος, ακόντιο, δίσκος και πάλη), κάτι που φαίνεται καθαρά από τις απεικονίσεις του αγωνίσματος στην αρχαία τέχνη, αλλά και από τις διηγήσεις των αρχαίων συγγραφέων. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι αρχαίοι είχαν εξασκηθεί και σ άλλα είδη αλμάτων, είναι όμως γεγονός ότι το άλμα σε μήκος ήταν το μοναδικό στο πρόγραμμα των αγώνων (Μουρατίδης, 1990). Από την ελληνική παράδοση φαίνεται ότι το άλμα εις μήκος δεν είχε από την αρχή τη θέση που είχαν τα άλλα αγωνίσματα στη συνείδηση των αρχαίων. Ένα άλλο χαρακτηριστικό του άλματος ήταν η παρουσία μουσικής. Ο άλτης στην προσπάθεια του συνοδευόταν πάντοτε από τη μουσική αυλού, ώστε οι κινήσεις του να είναι ρυθμικές. Για την πραγματοποίηση του άλματος ήταν απαραίτητα, εκτός από της αλτήρες και τη μουσική, το σκάμμα ή τα εσκαμμένα, ο βατήρ και οι κανόνες. Το σκάμμα φαίνεται ότι ήταν παρόμοιο με αυτό που χρησιμοποιούν οι σημερινοί άλτες. Κατά πάσα πιθανότητα, το μήκος του ήταν γύρω στα 16 μέτρα. Ο βατήρας ήταν ακριβώς στην αρχή του σκάμματος και χρησίμευε, όπως και ο σημερινός βατήρας για την έναρξη της απογείωσης του άλματος. Ο βατήρας ήταν από ξύλο ή από πέτρα καλά στερεωμένη στο έδαφος. Οι λεγόμενοι κανόνες ήταν ραβδιά, με τα οποία μετρούσαν τις επιδόσεις των αθλητών. Όπως στις ρίψεις, έτσι και στα άλματα γινόταν χρήση των μικρών ξύλινων καρφιών, τα οποία τοποθετούσαν οι κριτές στο σημείο προσγείωσης των αθλητών, για να μετρήσουν την επίδοση (Μουρατίδης, 1990). Σύμφωνα με τον Decker (2004) η έρευνα που αφορά το αρχαίο άλμα είναι πολύ αντιφατική. Ως σίγουρα στοιχεία μπορούν να θεωρηθούν η χρήση αλτήρων και στα δύο χέρια των αθλητών, η συνοδεία του άλματος από μουσική φλογέρας και η 12

14 προετοιμασμένη για το άλμα σκαλισμένη επιφάνεια μήκους 50 ποδιών (σκαμνιά), η οποία τελείωνε σ ένα είδος βάθρου (βατήρας). Οι αλτήρες δεν είχαν μόνο διαφορετικό σχήμα, διαφοροποιούνταν σημαντικά και ως προς το βάρος τους. Αν και τοπικές και χρονικές διαφορές είναι αναμενόμενες, θα πρέπει να υποθέσουμε ότι οι αθλητές χρησιμοποιούσαν στους αγώνες τους αλτήρες. Επίσης υποθέτουμε, ότι η εμφάνισή τους δικαιολογείται ως υποτυπώδης αντικατάσταση της ασπίδας και του δόρατος που έφεραν οι οπλίτες. Το ότι ο άλτης μπορούσε να πηδήσει με αλτήρες μακρύτερα απ ό,τι χωρίς, φαίνεται ότι ήταν λιγότερο σημαντικό. Η χρήση τους αποσκοπούσε μάλλον περισσότερο να διευκολύνει την καθαρή προσγείωση, η οποία αποτελούσε προδιαγραφή, σύμφωνα με της αρχαίους κανονισμούς.. Και μόνο λόγω του κίνδυνου τραυματισμού, το άλμα εις μήκος, όπως το ξέρουμε σήμερα, θα ήταν δυνατόν να λάβει χώρα μόνο σ έναν λάκκο με χώμα και όχι σε μια σκαλισμένη επιφάνεια, η οποία με τη χρήση θα μπορούσε να ισοπεδωθεί εντελώς. Επίσης αποκλείεται και το τριπλούν στη σημερινή μορφή του, αφού οι αλτήρες θα επιδρούσαν αρνητικά σ αυτήν την τεχνική. Σύμφωνα με τον Εbert (1963), το άλμα αποτελούνταν από ένα σύνολο πέντε διακεκομμένων αλμάτων χωρίς φόρα. Ο αθλητής μετά από κάθε τέτοιο άλμα ανακτούσε την ισορροπία του και στη συνέχεια έκανε μία ή και περισσότερες προπαρασκευαστικές αιωρήσεις χεριών προκειμένου να πραγματοποιήσει το επόμενο άλμα κ.ο.κ. Η υπόθεση των πέντε αλμάτων σε σειρά φαίνεται να ταιριάζει με τις περιγραφές-αναφορές γύρω από τη χρήση αλτήρων γεγονός που πιστοποιεί ότι χρησιμοποιούνταν τακτικά. 13

15 1.2 ΕΠΙΔΟΣΗ ΚΑΙ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗ ΤΟΥ ΑΛΜΑΤΟΣ ΣΤΟ ΑΡΧΑΙΟ ΠΕΝΤΑΘΛΟ Υπάρχουν πολλοί διαξιφισμοί μεταξύ των συγγραφέων-μελετητών για τη διεξαγωγή και τους κανόνες του πεντάθλου. Στην ιστορία αναφέρονται δύο μεγάλες επιδόσεις αλμάτων του Φάϋλου του Κροτωνιάτη που έκανε άλμα 55 ποδιών στους Δελφούς και του Χιόνη του Σπαρτιάτη που έφτασε τα 52 πόδια αντίστοιχα. Οι επιδόσεις αυτές στη συνέχεια δεν έγιναν αποδεκτές από κάποιους μελετητές ή τις ερμήνευαν ως πολλαπλά άλματα. Ο Gardiner (1904), ένας από τους σημαντικότερους συγγραφείς που μελέτησε αρχαίους αθλητές, βασίστηκε σε μια πηγή που έλεγε πέντ επί πεντήκοντα πόδας πήδησε Φάϋλος δίσκευσεν δ εκατόν πέντ απολειπομένων. Επίσης παρατηρώντας διάφορες απεικονίσεις αλμάτων πάνω σε αρχαίους αμφορείς, ισχυρίζεται ότι οι άλτες της αρχαιότητας δεν έπαιρναν μεγάλη φόρα (ταχύτητα-σπριντ) αλλά αντίθετα εκτελούσαν κάποια προπαρασκευαστικά βήματα όπως τη φόρα του σημερινού άλματος εις ύψος. Οι απεικονίσεις των διαφόρων αγγείων δείχνουν ότι το άλμα ήταν μετά φόρας, δηλαδή οι αθλητές έτρεχαν μια ορισμένη απόσταση, πριν πραγματοποιήσουν το άλμα. Σε ένα μικρό αριθμό αγγείων έχει παρατηρηθεί ότι ο αθλητής ετοιμάζεται να κάνει το άλμα άνευ φόρας (Μουρατίδης, 1990). Ο Αριστοτέλης σύμφωνα με τον Hett (1953), από την αρχαιότητα έδωσε την παρακάτω ερμηνεία για τη λειτουργία των αλτήρων: Γιατί είναι πιο κουραστικό για το βραχίονα και το άνω άκρο να κάνει την κίνηση της ρίψης με άδειο χέρι παρά με μία πέτρα; Οφείλεται στο ότι η ρίψη με άδειο χέρι είναι μια σπασμωδική κίνηση; Διότι δεν έχει αντίσταση όπως ο ρίπτης, ο οποίος έχει στο χέρι του ένα βέλος. Κατά τον ίδιο τρόπο ο αθλητής του πεντάθλου αντιδρά στους αλτήρες και ο δρομέας στην κίνηση των χεριών. Γι αυτό το λόγο ο άλτης πηδά μακρύτερα όταν κρατά τους αλτήρες παρά 14

16 όταν δεν τους κρατά, ο δε δρομέας τρέχει ταχύτερα όταν κινεί τα χέρια του παρά όταν δεν τα κινεί. 1.3 ΟΙ ΑΛΤΗΡΕΣ ΣΤΟ ΑΛΜΑ ΤΟΥ ΠΕΝΤΑΘΛΟΥ Οι αρχαίοι Έλληνες άρχισαν να χρησιμοποιούν αλτήρες για τη βελτίωση της επίδοσης στο άλμα στην 18 η Ολυμπιάδα (708 π.χ). Οι αλτήρες ήταν βάρη από πέτρα ή μέταλλο, τα οποία κρατούσαν οι άλτες, από ένα στο κάθε χέρι και τα άφηναν να πέσουν στο σκάμμα, λίγο πριν από την προσγείωση. Σκοπό είχαν να αυξήσουν την επίδοση των αθλητών στο αγώνισμα αυτό, όπως αναφέρει ο Αριστοτέλης, κάτι που έχει αποδειχθεί και στην εποχή μας από σχετικά πειράματα που έχουν γίνει (Μουρατίδης, 1990). Υπήρχαν πολλά είδη αλτήρων, όπως φαίνεται όχι μόνο από τα ευρήματα, αλλά και από της διηγήσεις του Παυσανία, και του Φιλόστρατου. Ο τελευταίος διακρίνει δύο κατηγορίες αλτήρων, τους μακρούς, οι οποίοι γύμναζαν τους ώμους και τα χέρια και τους σφαιροειδείς, οι οποίοι γύμναζαν και τα δάκτυλα. Ο Παυσανίας περιγράφει τους αλτήρες ελλειψοειδείς. Το βάρος των αλτήρων που χρησιμοποιούσαν οι αρχαίοι αθλητές δεν ήταν το ίδιο, διότι οι αλτήρες που βρέθηκαν ζυγίζουν από 1,5 μέχρι και 4,1 κιλά. Φαίνεται ότι οι μεγαλύτεροι και δυνατότεροι αθλητές χρησιμοποιούσαν βαρύτερους αλτήρες, αφού οι τελευταίοι χρησιμοποιούνταν με τον τρόπο, που οι αθλητές χρησιμοποιούν σήμερα τα βάρη (Μουρατίδης, 1990). O Μinetti (2002) αναφέρει ότι το βάρος των αλτήρων ήταν από 2 μέχρι και 9 κιλά. 15

17 2. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ Το άλμα σε μήκος άνευ φόρας αποτελεί ένα σημαντικό άλμα για την αξιολόγησης της εκρηκτικής δύναμης των κάτω άκρων (Aguado et al., 1997; Wakai και Linthorne, 2005). Στη συνέχεια παρατίθεται η ανασκόπηση της βιβλιογραφίας για τα άλματα χωρίς φόρα με και χωρίς αλτήρες. 2.1 Έρευνες χωρίς αλτήρες Για την καλύτερη ανάλυση και αξιολόγηση του άλματος, χωρίζεται σε τρία τμήματα: Φάση της απογείωσης (οριζόντια απόσταση μεταξύ του σημείου επαφής ποδιού και του σημείου προβολής του ΚΒΣ), φάση της πτήσης (η οριζόντια απόσταση μεταξύ των σημείων της παραβολικής τροχιάς του ΚΒΣ, από την στιγμή της απογείωσης έως και τη στιγμή της προσγείωσης) και φάση της προσγείωσης (οριζόντια απόσταση μεταξύ του σημείου προβολής του ΚΒΣ και του σημείου επαφής του ποδιού κατά τη στιγμή της προσγείωσης ), (Ward-Smith, 1995; Wakai και Linhtorne, 2005). Ο Ηorita et al. (1991) σύγκριναν τη διάταξη του σώματος και τη λειτουργία των αρθρώσεων στο άλμα χωρίς φόρα, μεταξύ εξάχρονων παιδιών και ενηλίκων ανδρών. Στην έρευνα έλαβαν μέρος 12 άνδρες και οκτώ παιδιά (1 αγόρι και 7 κορίτσια). Εκτέλεσαν μέγιστα άλματα χωρίς φόρα σε μία πλατφόρμα δύναμης. Καταγράφηκαν οι δυνάμεις, οι ροπές των αρθρώσεων, η ισχύς και το έργο. Ο μέσος όρος της επίδοσης ήταν 2,75±0,12m, δηλαδή μία τιμή κατά 1,5 φορές πάνω από την τιμή της σταθερής απόκλισης (SD) της Ιαπωνικής νόρμας και στις δύο ομάδες. Η οριζόντια ταχύτητα του ΚΒΣ ήταν 3,27±0,19m/s, ενώ η κατακόρυφη 1,83±0,21m/s. Μία μεγάλου εύρους κίνηση των κάτω άκρων κατά τη φάση της πτήσης βρέθηκε στους ενήλικες. Στην συσπείρωση πριν την απογείωση η μέγιστη ισχύς των μυών των αρθρώσεων παρουσίασαν μία σκόπιμη ακολουθία και η συμμετοχή των αρθρώσεων 16

18 στο συνολικό έργο έδειξε παρόμοιες τιμές και στις δύο ομάδες. Κρίνοντας το έργο της άρθρωσης του ισχίου, η επίδοση των ενηλίκων ήταν σαφώς καλύτερη από αυτή των παιδιών, καθώς οι ενήλικες παρήγαγαν σχετικά μεγαλύτερο αρνητικό έργο από την αρχή της κίνηση μέχρι το χαμηλότερο σημείο του ΚΒΣ στην έκκεντρη φάση. O Aguado et al. (1997) εξέτασε τους κινηματικούς και δυναμικούς παράγοντες που σχετίζονται με το επιτόπιο άλμα. 64 εθελοντές, ηλικίας χρόνων υποβλήθηκαν σε πειραματικές εξετάσεις. Ο δείκτης της σχετικής μέγιστης δύναμης για την κάθετη, οριζόντια και συνισταμένη ήταν 2.27±0.23, 0.63±0.09 και 2.35±0.24 φορές το βάρος του σώματος αντίστοιχα. Η συνισταμένη ταχύτητα απογείωσης του ΚΒΣ ήταν 4.04±0.46m/s με την αντίστοιχη γωνία απογείωσης του ΚΒΣ στις 25 ο -31 ο. Η κατακόρυφη ταχύτητα ήταν 2,45±0,38m/s και η οριζόντια 3,19±0,49m/s. Καμία στατιστικά σημαντική συσχέτιση δε βρέθηκε μεταξύ των δυναμικών και κινηματικών μεταβλητών που αναλύθηκαν στο άλμα, γεγονός που αποδεικνύει μία μεγάλη ενδοατομική διακύμανση στα μοντέλα εφαρμογής της δύναμης. Η μέγιστη κατακόρυφη δύναμη βρέθηκε να σχετίζεται (ρ 0.05) με την επίδοση του άλματος. Από τη ποιοτικής σκοπιάς, η εμφάνιση μίας ή δύο αιχμών (ή και περισσότερων) στην καμπύλη χρόνουκατακόρυφης δύναμης των δοκιμαζόμενων, μπορεί να εξηγήσει την χαμηλή συσχέτιση μεταξύ των μεταβλητών. Ως εκ τούτου, η επίδραση παραγόντων, όπως συντονισμός της κίνησης και τεχνική στην επίδοση του άλματος, θα μπορούσαν να είναι πιο σημαντικοί για την επίδοση, από ότι η παραγωγή εκρηκτικής δύναμης που επιτυγχάνεται από τον δοκιμαζόμενο. Ο Feltner et al. (1999), εξέτασε την επίδραση της αιώρησης των χεριών στα άλματα με αρχική επιτάχυνση προς τα κάτω (CMJ). Στην έρευνα έλαβαν μέρος είκοσι πέντε παίκτες του βόλεϊ (14 άνδρες και 11 γυναίκες). Μεγαλύτερες τιμές στην κατακόρυφη ταχύτητα απογείωσης του ΚΒΣ σημειώθηκαν στα άλματα με αιώρηση 17

19 των χεριών (2,75±0,3m/s), σε σχέση με αυτά χωρίς την αιώρηση των χεριών (2,44 ±0,23 m/s). Το άλμα χωρίς αιώρηση παρήγαγε μεγαλύτερες ροπές στο ισχίο κατά το πρώτο 1/3 της φάσης ώθησης (από τη μηδενική έως τη μέγιστη ταχύτητα του ΚΒΣ). Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 2/3 της φάσης ώθησης, η αιώρηση των χεριών αύξησε τη ροπή των εκτεινόντων του ισχίου, μειώνοντας το ρυθμό της έκτασης του σώματος. Οι εκτείνοντες μύες του ισχίου διεξήγαγαν πιο αργά τη σύγκεντρη σύσπαση, με αποτέλεσμα την παραγωγή μεγαλύτερων δυνάμεων και ροπών στις αρθρώσεις. Κατά τη διάρκεια των πρώτων 2/3 της φάσης ώθησης, η ροπή των εκτεινόντων του γονάτου αυξήθηκε κατά 28% στο άλμα με αιώρηση. Η επίδραση της αιώρησης των χεριών φαίνεται να επηρεάζει την επίδοση στο οριζόντιο άλμα άνευ φόρας. Σε έρευνα των Ashby και Heegaard (2002) συμμετείχαν 3 άνδρες, οι οποίοι εκτέλεσαν μία σειρά από άλματα με ελεύθερα χέρια και με περιορισμένη κίνηση των χεριών, προκειμένου να προσδιορίσουν εάν τα αιωρούμενα χέρια βελτιώνουν την απόσταση του άλματος. Η έρευνα πάνω στην τεχνική του στατικού άλματος (επίδοση 2,09m) απέδειξε ότι η αιώρηση των χεριών βελτιώνει την επίδοση κατά 21,2% (36cm). To 71% της βελτίωσης προήλθε από την αύξηση της ταχύτητας απογείωσης (12.7%) και το υπόλοιπο 29% από τη μετατόπιση του ΚΒΣ κατά την απογείωση και την προσγείωση. Η κίνηση των χεριών προς τα πίσω, βοηθάει στην αντιστάθμιση της περιστροφής προς τα εμπρός, που δημιουργείται κατά την απογείωση, δημιουργώντας με τον τρόπο αυτόν συνθήκες καλύτερης ισορροπίας κατά τη διάρκεια της πτήσης και της προσγείωσης. Αυτή η τάση στη κίνηση με περιορισμένα χέρια, ήταν έκδηλη με μια πρόωρη μείωση της κατακόρυφης δύναμης αντίδρασης και την ανάπτυξη μιας αντίθετης ροπής σχετικά με το ΚΒΣ, ακριβώς πριν την απογείωση. Σε μελέτη των Lees et al. (2004), συγκρίθηκαν κατακόρυφα άλματα με και 18

20 χωρίς τη χρήση των άνω άκρων. Το δείγμα ήταν 20 ενήλικες άνδρες ενήλικες που εκτέλεσαν σειρές μέγιστων κατακόρυφων αλμάτων με και χωρίς την αιώρηση των χεριών. Καταγράφηκαν κινηματικά, δυναμικά και ΗΜΓ χαρακτηριστικά. Οι δοκιμαζόμενοι πήδηξαν κατά 8,6m ψηλότερα στο άλμα με αιώρηση των χεριών από ότι χωρίς αιώρηση. Η αύξηση οφειλόταν κατά 28% στην αύξηση του ύψους του ΚΒΣ και κατά 72% στην αύξηση της ταχύτητας του ΚΒΣ κατά τη στιγμή της απογείωσης. Η αύξηση του ύψους του ΚΒΣ κατά την απογείωση οφειλόταν στην ανύψωση των μελών των άνω άκρων. Η αύξηση της ταχύτητας απογείωσης οφείλεται σε μια σειρά από γεγονότα, τα οποία επιτρέπουν στα χέρια να δημιουργήσουν νωρίς συνθήκες παραγωγής ενέργειας και να τη μεταφέρουν στο υπόλοιπο σώμα κατά τη διάρκεια της απογείωσης. Η ενέργεια αυτή προέρχεται από τις αρθρώσεις του ώμου και του αγκώνα, καθώς και από το επιπλέον έργο που παράγεται από την άρθρωση του ισχίου. Η σχετική ενέργεια χρησιμοποιήθηκε για: 1) την αύξηση της κινητικής και δυναμικής ενέργειας κατά την απογείωση, 2) την αποθήκευση και την απελευθέρωση ενέργειας από το μυοτενόντιο σύστημα των κάτω άκρων (πόδι, γόνατο και ισχίο) και 3) το τράβηγμα του σώματος δια μέσου μιας κατακόρυφης δύναμης που εφαρμόζεται στον κορμό και στον ώμο. Συμπεραίνεται ότι καμία από της ισχύουσες θεωρίες δεν εξηγεί επαρκώς την αύξηση της επίδοσης από την κίνηση των χεριών, αλλά μάλλον η αύξηση αυτή βασίζεται σε διάφορους μηχανισμούς που επιδρούν ταυτόχρονα. Τέλος οι Ashby και Delfh (2005) πειραματιζόμενοι με εξομοιώσεις στατικών αλμάτων σε Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές με ελεύθερα και χωρίς τη χρήση των χεριών, έδειξαν ότι η επιπλέον απόσταση που επιτεύχθηκε με ελεύθερα χέρια (2.00 m), ήταν κατά 40 cm μεγαλύτερη απ ότι αυτή χωρίς τη χρήση των χεριών (1.60 m). Το μεγαλύτερο ποσοστό της βελτίωσης της κίνησης με ελεύθερα χέρια, προερχόταν από την αύξηση κατά 15% της ταχύτητας απογείωσης του ΚΒΣ. Ένα μέρος της βελτίωσης 19

21 της επίδοσης, αποδόθηκε στην ικανότητα του άλτη να αιωρεί τα χέρια προς τα πίσω κατά τη φάση της προσγείωσης, αντισταθμίζοντας την υπερβολική περιστροφή προς τα εμπρός και τοποθετώντας σωστά τα μέλη του σώματος στην προσγείωση. Αντίθετα στο άλμα χωρίς τη χρήση των χεριών, η υπερβολική περιστροφή προς τα εμπρός αποφεύχθηκε με το «κράτημα προς τα πίσω» κατά τη φάση της προώθησης και μείωσε τα επίπεδα της ροπής των ενεργούντων μυών των αρθρώσεων του αστραγάλου του γόνατος και του ισχίου. Επιπροσθέτως με την αιώρηση των χεριών επετράπη στους ενεργούντες μύες των αρθρώσεων των κάτω άκρων του σώματος, στην παραγωγή περισσότερου έργου (26J). Ωστόσο η πιο σημαντική συνεισφορά στην ανάπτυξη μεγαλύτερης ταχύτητας απογείωσης προήλθε από την παραγωγή επιπλέον έργου (80J) λόγω της ενεργοποίησης του ώμου στην κίνηση με ελεύθερα χέρια. 2.2 Έρευνες με αλτήρες Ο Linder (1961), πραγματοποίησε ένα πείραμα, από το Νοέμβριο του 1953 μέχρι και το Δεκέμβριο του 1954, στο οποίο εξετάστηκαν άλματα από 58 δοκιμαζόμενους. Το δείγμα ήταν κατανεμημένο ως εξής: φοιτητές, φοιτήτριες, αθλητές, μαθητές, προπονητές και δάσκαλοι. Στόχος ήταν η κατανόηση της τεχνικής του άλματος με αλτήρες και το αν η χρήση των τελευταίων βελτιώνει την απόδοση. Πραγματοποιήθηκαν άλματα (με και χωρίς αλτήρες) από διάφορες κατηγορίες δοκιμαζόμενων και σε όλους παρατηρήθηκαν βελτιώσεις με πιο εμφανείς στους αθλητές, εξαιτίας του καλά ανεπτυγμένου μυϊκού τους συστήματος. Ο ερευνητής προσπάθησαν να μην επικεντρώσουν οι εξεταζόμενοι το ενδιαφέρον και την προσοχή τους στην βελτίωση της επίδοσης από τους αλτήρες αλλά καθαρά στην εκτέλεση καλών προσπαθειών για να μην επηρεαστούν ψυχολογικά. Τα κιλά των αλτήρων που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα συμπίπτουν με αυτά των αλτήρων της αρχαιότητας 20

22 (1,5-4,5 κιλά). Με βάση τα αποτελέσματα των παραπάνω πειραμάτων προέκυψαν τα εξής συμπεράσματα: Η κίνηση των χεριών προς τα εμπρός είναι το σημαντικότερο τεχνικό σημείο στο οποίο οφείλεται η βελτίωση της επίδοσης του άλματος. Η κίνηση αυτή μετατοπίζει το κέντρο βάρους του σώματος, με αντίστοιχη αύξηση της ενεργητικής δύναμης των ποδιών. Η βελτίωση της επίδοσης του άλματος με αλτήρες, σε σχέση με το άλμα χωρίς, ανέρχεται σε 20 cm. Επίσης η συνεχής προπόνηση με αλτήρες βελτιώνει ακόμα περισσότερο την επίδοση του άλματος εξαιτίας της περαιτέρω αύξηση της δύναμης των μυών που συμμετέχουν στην κίνηση. Τα παραπάνω πειράματα επιβεβαιώνουν τις πηγές που περιγράφουν την τεχνική του άλματος του πεντάθλου στην αρχαιότητα. Επίσης από το σχήμα των αλτήρων που χρησιμοποιούσαν οι άλτες στην αρχαιότητα φαίνεται ότι γνώριζαν τη σημασία της μετατόπισης του κέντρου βάρους σώματος κατά την απογείωση στο άλμα. Το βέβαιο είναι ότι οι αθλητές του πεντάθλου στην αρχαιότητα χρησιμοποιούσαν αλτήρες και βελτίωναν την επίδοση του άλματος. Σ ένα ακόμα πείραμα του Thaller et al. (2003) που πραγματοποιήθηκε με 7 δοκιμαζόμενους ηλικίας 23,5 ±2,5 χρονών, μάζας 71,7± 9kg και ύψους 1,75±0,12m, εξετάσθηκε αν οι αλτήρες που χρησιμοποιούσαν οι αθλητές του αρχαίου άλματος του πεντάθλου, βελτίωναν την επίδοσή τους. Συγκεκριμένα δοκιμάστηκαν κατακόρυφα άλματα χωρίς τη συμμετοχή χεριών με και χωρίς αλτήρες, και κατακόρυφα άλματα με τη συμμετοχή των χεριών με και χωρίς αλτήρες, αντίστοιχα. Φάνηκε ότι σε κάποιους αθλητές η χρήση των αλτήρων βελτιώνει την επίδοσή τους, ενώ σε άλλους αντίθετα τη μειώνει, για παράδειγμα ο αθλητής νούμερο 4 έκανε καλύτερη επίδοση με αλτήρες απ ότι χωρίς, ενώ αντίθετα ο αθλητής νούμερο 3 είχε καλύτερη επίδοση χωρίς αλτήρες. Από το παραπάνω πείραμα βγαίνει το συμπέρασμα ότι η χρήση των αλτήρων σε κάποιους αθλητές βελτιώνει την επίδοση και σε κάποιους άλλους τη μειώνει. Αυτό 21

23 εξαρτάται από τη μετατόπιση του κέντρου βάρους σώματος που σε κάθε αθλητή σχετίζεται με το σωματότυπο και την τεχνική του και ότι ο κάθε αθλητής έχει ένα ατομικό ιδανικό φορτίο επιβάρυνσης, με το οποίο μπορεί να πετύχει την μέγιστη επίδοση. Οι Butcher και Bertram (2004) εξέτασαν την επίδοση του άλματος χωρίς φόρα με και χωρίς επιπλέον επιβάρυνση καθώς επίσης την κατανόηση των μηχανισμών και των αρχών που διέπουν το άλμα στις διάφορες συνθήκες επιβάρυνσης από τους ασκούμενους. Τα άλματα πραγματοποιήθηκαν από έναν φοιτητή και μία φοιτήτρια με και χωρίς επιβάρυνση (1,4 2,3 και 3,6kg). Ο άνδρας είχε μήκος ποδιού 1.03m, ενώ η γυναίκα 0,94m. Τα αποτελέσματα έδειξαν αύξηση μέχρι και 9% στην επίδοση του άνδρα με επιβάρυνση 3,6 κιλά (ποσοστό σωματικού βάρους 8%), με αντίστοιχη αύξηση στην σχετική απόσταση επίδοσης (επίδοση/μήκος ποδιού), ενώ για τη γυναίκα η καλύτερη επίδοσή της ήταν με επιβάρυνση 2,3 κιλά (7,9% του σωματικού βάρους) με αύξηση 8,1%, με αντίστοιχη αύξηση της σχετικής απόστασης επίδοσης, αντίθετα μειώθηκε η επίδοσή της με τους αλτήρες των 3,6 κιλών (12,7% του σωματικού βάρους) με αντίστοιχη μείωση και στην σχετική απόσταση επίδοσης. Με βάση την εξομοίωση των στατικών αλμάτων σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή (Ashby, 2006), εκτιμήθηκε αν η χρήση των αλτήρων αυξάνει την απόσταση του άλματος και πως επιτυγχάνεται αυτή. Εκτελέστηκαν τρεις τύποι αλμάτων: Χωρίς αλτήρες, με αλτήρες και με απελευθέρωση των αλτήρων κατά την διάρκεια της πτήσης. Στην εκτέλεση της πρώτης ς η συνθήκη όπου ο αθλητής δεν κρατάει αλτήρες, η επίδοση ήταν 2,35m, ενώ στην προσπάθεια με αλτήρες είναι 2,74m, δηλαδή βελτιωμένη κατά 39cm. Τα 12cm οφείλονται στην μετατόπιση του ΚΒΣ κατά την απογείωση με την έκταση των αλτήρων εμπρός από το σώμα, ενώ τα υπόλοιπα 27cm στη μεγαλύτερη ταχύτητα απογείωσης του ΚΒΣ. Η μεγαλύτερη ταχύτητα απογείωσης 22

24 δημιουργήθηκε αρχικά από δύο παράγοντες: 1) την επιπλέον αποθηκευμένη ενέργεια στους αλτήρες, πριν την εκτέλεση της προωθητικής κίνησης, και 2) από το επιπλέον έργο που παρήχθη από τους μύες των άνω και κάτω άκρων που οφείλονταν στο επιπρόσθετο φορτίο των αλτήρων κατά την διάρκεια της ώθησης. Στην εκτέλεση της 3 ης συνθήκης (πέταγμα των αλτήρων) οι επιδόσεις ήταν 2,89m, δηλαδή βελτιωμένες κατά 15cm από τη 2 η. Ο καλύτερος χρόνος για την απελευθέρωση των αλτήρων είναι όταν τα χέρια είναι εκτεταμένα πάνω και πίσω από το κεφάλι, δηλαδή κοντά στην κορυφή της πτήσης και όχι λίγο πριν την προσγείωση. Η απελευθέρωση των αλτήρων λίγο πριν την προσγείωση είχε βελτίωση μόνο 1cm σε σύγκριση με τη μη απελευθέρωσή της. Σύμφωνα με τον Lenoir et al. (2005), από αγγειογραφίες και γραπτές πηγές αποδεικνύεται ότι οι αθλητές είχαν επίδοση άνω των 15 μ στο άλμα του πεντάθλου κρατώντας αλτήρες που βελτίωναν την επίδοση. Μία από τις ερμηνείες της τεχνικής του άλματος είναι ότι εκτελούνταν 5 διαδοχικά άλματα όπου η προσγείωση του κάθε άλματος ήταν αφετηρία για το επόμενο. Σε πείραμα του Lenoir et al. (2005), 4 προπονημένοι αθλητές εκτέλεσαν ξυπόλυτοι μία σειρά μονών και μία σειρά πέντε συνεχόμενων αλμάτων σε μήκος (οι μισές προσπάθειες ήταν με αλτήρες βάρους 2,3 κιλών ο καθένας). Τα άλματα (πενταπλούν) με αλτήρες ήταν μεγαλύτερα (14,64±0,76m) από αυτά χωρίς αλτήρες (13,88±0.70). Τα συμπεράσματά τους συμφωνούν με αυτά άλλων ερευνητών, δηλαδή ότι η αύξηση της επίδοσης του άλματος με αλτήρες μπορεί να οφείλεται στην αλλαγή του ΚΒΣ του άλτη κατά την απογείωση και την προσγείωση και στην αύξηση της ταχύτητας απογείωσης που πηγάζει από διάφορους βιομηχανικούς παράγοντες. Τέλος σε μία άλλη σημαντική μελέτη των Μinetti και Ardico (2002), υπολογίστηκε ότι αλτήρες βάρους από 2 9 κιλών μπορούσαν να αυξήσουν ένα άλμα 23

25 από 3 έως και 17 cm τουλάχιστον. Εάν υποθέσουμε ότι ένα φορτωμένο σώμα με αλτήρες όταν απογειώνεται με την ίδια ταχύτητα με ένα μη φορτωμένο, τότε θα διανύσει μεγαλύτερη απόσταση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι για την ίδια παραβολική τροχιά το ΚΒΣ θα είναι πιο μπροστά (+ 0,07 m) και πιο ψηλά (+0,08m) κατά την απογείωση. Στην προσγείωση το ΚΒΣ θα είναι πιο πίσω (-0,03 m) σε σχέση με το πόδι που έρχεται σε επαφή με το έδαφος ως αποτέλεσμα της θέσης των άνω άκρων (για μια επιπρόσθετη μάζα των 3+3 Κg). Με τον τρόπο αυτό η οριζόντια μετατόπιση αυξάνεται κατά 0.10m. Επιπλέον η παραβολή θα επεκταθεί προς τα κάτω (για μια γωνία απογείωσης ~50 ο ) για να κερδίσει επιπλέον 0,07 m δίνοντας συνολικά αύξηση στο μήκος του άλματος 0,17m. Αν οι αλτήρες απελευθερωθούν προς τα πίσω πριν την προσγείωση θα έχουμε επιπλέον αύξηση της απόστασης (το σώμα και οι αλτήρες πρέπει να ακολουθήσουν μία παραβολική τροχιά έτσι ώστε αν η επιπρόσθετη μάζα απελευθερωθεί προς τα πίσω, το υπόλοιπο σώμα θα προσγειωθεί μπροστά). Ωστόσο η διατήρηση της ταχύτητας απογείωσης (V ΚΒΣ-to ), με βάση την κοινή κι όχι τη βιομηχανική λογική, είναι αντιφατική για ένα φορτωμένο με βάρος σώμα. Για να εξετάσουν αυτή την ιδέα χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο λογισμικού (εξομοίωσης κατακόρυφων αλμάτων με επιβάρυνση από 0-20 κιλά). Διαπιστώθηκε ότι στα άλματα με αιώρηση και χωρίς επιβάρυνση, επιτεύχθηκε μία ταχύτητα απογείωσης (V ΚΒΣ - to ) κατά 2% μεγαλύτερη, απ ότι με τη χρήση αλτήρων συνολικού βάρους 6 κιλών. Η συνολική επίδοση μειωνόταν όταν η επιπρόσθετη μάζα ξεπερνούσε τα κιλά. Κατά την εκτέλεση κατακόρυφων αλμάτων (n=4) με 16 ζεύγη αλτήρων που κυμαίνονταν από επιπλέον 0-17 κιλά επιπλέον μάζας, η μέγιστη ισχύς επιβεβαιώνει τη βελτίωση της επίδοσης (5-7%) με ένα βάρος αλτήρων από 2-9 κιλά, με ιδανικότερο αυτό των 5-6kg. Με επιπλέον επιβάρυνση κιλά δεν έχουμε όφελος. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μπορεί να επιτευχθεί μεγαλύτερη απόσταση (τουλάχιστον 0,17 m σε ένα άλμα 3 m) 24

26 στο άλμα με επιβάρυνση, εξαιτίας τόσο της μετατόπισης του ΚΒΣ λόγω της θέσης των αλτήρων, όσο και της πρόκλησης μεγαλύτερης δύναμης αντίδρασης από το έδαφος. Η ασυμφωνία μεταξύ των προβλεπόμενων και πραγματικών πλεονεκτημάτων στην απόδοση (δηλ. το 2% του μοντέλου και το 5-7% των αθλητών οφείλεται στην παρουσία των ελαστικών στοιχείων του μυοτενόντιου υλικού, που μπορούν να αποθηκεύσουν την ελαστική ενέργεια λόγω της μεγαλύτερης δύναμης αντίδρασης του εδάφους, η οποία χρησιμοποιείται με επιτυχία αυξάνοντας την ισχύ που παράγεται από το μυοτενόντιο σύμπλεγμα. Συμπεράσματα ανασκόπησης βιβλιογραφίας Οι σχετικές με το οριζόντιο άλμα άνευ φόρας έρευνες που υπάρχουν στη βιβλιογραφία, αφορούν σε περιορισμένα βιομηχανικά χαρακτηριστικά των αλμάτων χωρίς επιβάρυνση (Horita et al., 1991; Aguado et al., 1997; Ashby et al., 2002; Ashby & Delf, 2005). Επίσης, οι έρευνες για τα αντίστοιχα άλματα με επιβάρυνση είναι ελάχιστες και δεν έχουν εξετάσει εκτενώς το πεδίο των κινηματικών και δυναμικών χαρακτηριστικών καθώς και την ποσότητα της επιβάρυνσης η οποία επιδρά στην επίδοση του άλματος (Minetti, 2002; Thaller et al., 2003; Lenoir et al., 2005; Ashby, 2005). 2.3 Σκοπός Ο σκοπός της έρευνας ήταν διπλός: α) ο προσδιορισμός των κινηματικών και δυναμικών χαρακτηριστικών του άλματος σε μήκος άνευ φόρας, χωρίς επιβάρυνση και με επιβάρυνση τριών και έξι κιλών και β) η συσχέτιση των ανωτέρω βιομηχανικών χαρακτηριστικών με την επίδοση και στις τρεις διαφορετικές συνθήκες των αλμάτων (0, 3 και 6kg). 25

27 2.4 Σημασία της Έρευνας Τα ευρήματα της έρευνας θα συμβάλουν στον προσδιορισμό των κινηματικών και δυναμικών χαρακτηριστικών του οριζόντιου άλματος άνευ φόρας με και χωρίς επιβάρυνση, αυξάνοντας την υπάρχουσα γνώση σχετικά με τη χρησιμότητα της επιπλέον επιβάρυνσης στην προπόνηση. 2.5 Βασικές Προϋποθέσεις Βασική προϋπόθεση για την ορθή πραγματοποίηση της έρευνας και για την εξαγωγή έγκυρων αποτελεσμάτων ήταν οι αθλητές κατά τη διάρκεια των μετρήσεων να εκτελέσουν τα άλματα με τη μέγιστη δυνατή δύναμη και εκρηκτικότητα. Οι αθλητές που συμμετείχαν στην έρευνα έπρεπε να ακολουθήσουν τις οδηγίες του ερευνητή για τις δραστηριότητές τους, στο χρονικό διάστημα πριν και κατά την διάρκεια των μετρήσεων. 2.6 Οριοθέτηση της Έρευνας Οι ασκούμενοι ήταν ηλικίας από ετών. Τα συμπεράσματα της έρευνας θα περιοριστούν για τους ασκούμενους (αθλητές) και για εργαστηριακές συνθήκες. 2.7 Περιορισμοί της Έρευνας Ήταν αντικειμενικά δύσκολο να ελεγχθεί το κατά πόσο οι αθλητές κατέβαλαν το μέγιστο της προσπάθειάς τους. Για την εξοικείωση των εξεταζόμενων πραγματοποιήθηκαν τρία μόνο άλματα. 26

28 2.8 Στατιστικές Υποθέσεις Για τον έλεγχο των ερευνητικών υποθέσεων, διατυπώθηκαν οι ακόλουθες μηδενικές στατιστικές υποθέσεις (H0): 1. Δεν υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά στα μήκη άλματος χωρίς επιβάρυνση και με αλτήρες των 3 και των 6kg. 2. Δεν υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά στα δυναμικά χαρακτηριστικά στα μήκη άλματος χωρίς επιβάρυνση και με αλτήρες των 3 και των 6kg. 3. Δεν υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά στα κινηματικά χαρακτηριστικά στα μήκη άλματος χωρίς επιβάρυνση και με αλτήρες των 3 και των 6kg. Αντίστοιχα, για τον έλεγχο των ερευνητικών υποθέσεων διατυπώθηκαν και οι εξής εναλλακτικές στατιστικές υποθέσεις (H1) : 1. Υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά στα μήκη άλματος χωρίς επιβάρυνση και με αλτήρες των 3 και των 6kg. 2. Υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά στα δυναμικά χαρακτηριστικά της στα μήκη άλματος χωρίς επιβάρυνση και με αλτήρες των 3 και των 6kg. 3. Υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά στα κινηματικά χαρακτηριστικά στα μήκη άλματος χωρίς επιβάρυνση και με αλτήρες των 3 και των 6kg. 27

29 3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Δείγμα Πίνακας 1: Ανθρωπομετρικά χαρακτηριστικά του δείγματος Ηλικία (έτη) (M±SD) Σωμ. Ύψος (cm) (M±SD) Σωμ. Βάρος (kg) (M±SD) n=8 19,8±0,83 178±7 67,69±8,22 Οκτώ (8) αθλητές στίβου - φοιτητές Φυσικής Αγωγής του ΤΕΦΑΑ Σερρών, (επτά άνδρες και μία γυναίκα) έλαβαν μέρος στις μετρήσεις. Η πειραματική διαδικασία εξηγήθηκε στους ασκούμενους και τους ζητήθηκε η σύμφωνη γνώμη τους. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο Αθλητικής Βιομηχανικής του ΤΕΦΑΑ Σερρών. Κατά την διάρκεια της μέτρησης οι ασκούμενοι δεν είχαν πρόβλημα τραυματισμού. Οι εξεταζόμενοι απείχαν από κάθε επίπονη φυσική δραστηριότητα το προηγούμενο 24ωρο. Όργανα Μέτρησης 3.1 Δισδιάστατη κινηματική ανάλυση Για την κινηματική ανάλυση στις τρεις συνθήκες των αλμάτων χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της δισδιάστατης βιντεοανάλυσης, μέσω του συστήματος κινηματικής ανάλυσης APAS (Ariel Performance Analysis System), (Ariel, 1990), (εικόνα 1). Η δισδιάστατη (2D) ανάλυση της κίνησης περιελάμβανε 3 φάσεις: α) Καταγραφή της κίνησης, β) Ψηφιοποίηση και γ) Υπολογισμός των δεδομένων 28

30 Εικόνα 1. Σύστημα (2D) κινηματικής ανάλυσης, APAS (Ariel Performance Analysis System), (Ariel, 1990) α) Καταγραφή της κίνησης Για τη βιντεοσκόπηση των αλμάτων που προαναφέρθηκαν, χρησιμοποιήθηκε μία βιντεοκάμερα Panasonic PV-900 (60 Hz ), (εικόνα 2), η οποία: - παρείχε δυνατότητα καταγραφής της κίνησης με ταχύτητα λήψης 60 Ηz, - διέθετε αυτόματα προσαρμοσμένη ταχύτητα φωτοφράκτη μεταξύ 1/60 και 1/250, ανάλογα με τη φωτεινότητα του αντικειμένου που βιντεοσκοπήθηκε, - διέθετε αυτόματα προσαρμοσμένο διάφραγμα, και - διέθετε προσαρμοσμένο τηλεφακό zoom 12:1 (Panasonic-operating Instructions). Εικόνα 2. Βιντεοκάμερα Panasonic PV-900 (60Hz) 29

31 Η βιντεοκάμερα τοποθετήθηκε σ ένα σταθερό τρίποδα, ώστε να μην υπόκειται σε κραδασμούς κατά τη διάρκεια της λήψης και κατά τέτοιο τρόπο, ώστε ο οπτικός της άξονας να σχηματίζει γωνία 90 μοιρών (κάθετα) με το επίπεδο της κίνησης, για να μπορεί να καταγράφει τα επιλεγμένα σημεία κατά τη διάρκεια ολόκληρης της κινητικής δραστηριότητας. Για την επίτευξη ιδανικών συνθηκών φωτισμού, χρησιμοποιήθηκε ένας προβολέας (Reflecta 3002), με λάμπα των 300 Watt στα 220 Volt. Ο προβολέας τοποθετήθηκε πάνω στη μηχανή λήψης. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να αντανακλούν καλά και να είναι ευδιάκριτοι οι αυτοκόλλητοι ανακλαστήρες, που τοποθετήθηκαν πάνω σε επιλεγμένα σημεία του σώματος (7), στα τέσσερα (4) σημεία ελέγχου του επιπέδου διαβάθμισης και στο σταθερό σημείο αναφοράς (1), (Bartlett, 1997). Για τον προσδιορισμό των αρθρώσεων και των μελών του σώματος τοποθετήθηκαν αυτοκόλλητοι ανακλαστήρες σύμφωνα με τις υποδείξεις των Ariel (1990) και Lohmann, et al. (1988), στα ακόλουθα σημεία: 1. στο φύμα του 5 ου μεταταρσίου, 2. στο έξω σφυρό, 3. στο έξω μεσάρθριο διάστημα του γονάτου (η τοποθέτηση έγινε σε έκταση της άρθρωσης του γονάτου, αφού προηγουμένως εντοπίστηκε το σημείο με κάμψη της συγκεκριμένης άρθρωσης), 4. στο μείζονα τροχαντήρα του μηριαίου οστού, 5. στην άρθρωση του ώμου (μείζον βραχιόνιο όγκωμα), 6. στην κατ αγκώνα άρθρωση και 7. στην πηχιοκαρπική άρθρωση. Οι ανακλαστήρες τοποθετήθηκαν στην πλευρά του σώματος κάθε εξεταζόμενου, η οποία ήταν ορατή κατά τη λήψη και με τη βοήθειά τους ορίστηκαν 6 30

32 μέλη: άκρο πόδι, κνήμη, μηρός, κορμός, βραχίονας και πήχης. (Bobbert & van Ingen Schenau, 1988). Οι ανακλαστήρες τοποθετήθηκαν πάνω σε γυμνή επιφάνεια σώματος, όπου αυτό ήταν δυνατό, για να ελαχιστοποιηθεί η μετακίνησή τους εξαιτίας της μετακίνησης των ρούχων κατά την εκτέλεση των αλμάτων (Nigg, 1986). Η χρήση τους διευκόλυνε τη μελέτη της κίνησης των μελών κατά την διάρκεια εκτέλεσης των αλμάτων, καθώς και τη διαδικασία της αυτόματης ψηφιοποίησης, λόγω των καλών συνθηκών φωτισμού. Για τον προσδιορισμό του δισδιάστατου καρτεσιανού συστήματος αναφοράς, στο οποίο υπολογίστηκαν οι συντεταγμένες των επιλεγμένων σημείων του σώματος, χρησιμοποιήθηκε ένα σταθερό σημείο στο έδαφος που αποτελούσε το σημείο αναφοράς των αξόνων (Ariel, 1990). Πάνω σ αυτό το σταθερό σημείο τοποθετήθηκε ένας αυτοκόλλητος ανακλαστήρας, ο οποίος υπήρχε στο πεδίο λήψης κατά τη βιντεοσκόπηση των σημείων ελέγχου, και φαινόταν σε κάθε εικόνα κατά τη διάρκεια ολόκληρης της κινητικής δραστηριότητας. Για τον υπολογισμό των γωνιακών κινηματικών χαρακτηριστικών της κίνησης του κάθε μέλους, το κάθε επιμέρους τοπικό καρτεσιανό σύστημα αναφοράς καθορίστηκε μέσω του λογισμικού του APAS, στο τελικό (μακρινό) σημείο που όριζε το κάθε μέλος (Robertson & Springings, 1987). Για τη διαβάθμιση του χώρου, όπου εκτελέστηκαν τα άλματα, χρησιμοποιήθηκαν 4 σημεία ελέγχου, τα οποία βρισκόταν πάνω σε μία κατασκευή από αλουμινένιους σωλήνες, γνωστών διαστάσεων, που καλείται επίπεδο διαβάθμισης. Το επίπεδο διαβάθμισης είχε διαστάσεις 180 х 180 cm, για να ανταποκρίνεται στις διαστάσεις του χώρου όπου διεξαγόταν η κίνηση (Ariel, 1990). Όλες οι διαστάσεις ήταν μετρημένες από τον κεντρικό επιμήκη άξονα του αλουμινένιου σωλήνα. Η εξωτερική διάμετρος των σωλήνων αλουμινίου ήταν 44,45 mm, που σημαίνει ότι, ο κάθε σωλήνας είχε ακτίνα 22,225 mm. Τα 4 σημεία ελέγχου κάλυπταν όλο το χώρο 31

33 όπου διεξαγόταν η κίνηση και ήταν ευδιάκριτα από τη μηχανή λήψης κατά τη διάρκεια της βιντεοσκόπησης (Σχήμα 1). y x Σχήμα 1. Σημεία ελέγχου του επιπέδου διαβάθμισης και οι δύο άξονες (x, y) για την κινηματική ανάλυση Η θέση των σημείων ελέγχου μετρήθηκε σ ένα δισδιάστατο καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων, όπου κάθε σημείο ελέγχου είχε μια x και μία y τιμή. Το δισδιάστατο καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων διέπονταν από τα παρακάτω χαρακτηριστικά γνωρίσματα: ως σημείο τομής των αξόνων ορίστηκε η κάτω αριστερή γωνία του επιπέδου διαβάθμισης (1), ο άξονας των y είχε κατακόρυφη διεύθυνση και ο άξονας των x είχε προσθοπίσθια διεύθυνση (σχήμα 1). Τα 4 σημεία ελέγχου είχαν τις εξής συντεταγμένες (σε εκατοστά), (πίνακας 2): Πίνακας 2. Συντεταγμένες των σημείων ελέγχου Αριθμός σημείου ελέγχου x y

34 Σύμφωνα με τις υποδείξεις του Winter (1990), αρχικά βιντεοσκοπήθηκε το επίπεδο διαβάθμισης (σημεία ελέγχου και σταθερό σημείο). Στη συνέχεια απομακρύνθηκε για να διεξαχθεί ανεμπόδιστα η κίνηση, ενώ η βιντεοκάμερα παρέμεινε σταθερή. Η βιντεοκάμερα δε μετακινήθηκε από τη θέση της, δεν υπέστη κραδασμούς και δεν επιχειρήθηκε μεταβολή του μεγέθους λήψης (zoom), κατά τη διεξαγωγή των αλμάτων σε μήκος άνευ φόρας, και μεταξύ της καταγραφής των σημείων ελέγχου και των κινήσεων. Στη συνέχεια βιντεοσκοπήθηκε η κινητική δραστηριότητα (άλμα σε μήκος άνευ φόρας), ενώ στο πεδίο λήψης υπήρχε πάντα το ίδιο σταθερό σημείο (σημείο τομής των αξόνων του δισδιάστατου καρτεσιανού συστήματος συντεταγμένων), που είχε καταγραφεί και κατά τη βιντεοσκόπηση των σημείων ελέγχου. Σε κάθε καταγραφή φαινόταν ο κωδικός του εξεταζόμενου, και ο αριθμός της προσπάθειας σε μια πινακίδα. β) Ψηφιοποίηση Εξοπλισμός. Για τον καθορισμό της θέσης των επιλεγμένων σημείων του σώματος του εξεταζομένου, σε σχέση με το δισδιάστατο καρτεσιανό σύστημα αναφοράς, με απώτερο σκοπό τον υπολογισμό των κινηματικών χαρακτηριστικών της κίνησης, ακολουθήθηκε η διαδικασία της αυτόματης ψηφιοποίησης. H κάθε βιντεοταινία προβλήθηκε μέσω ενός βίντεο SVHS, Panasonic-Model AG-7150, σε μία έγχρωμη οθόνη 17 ιντσών. Το συγκεκριμένο βίντεο παρείχε δυνατότητα οριζόντιας ανάλυσης πάνω από 400 γραμμές (Panasonic Video-Operating Instructions, 53). Η έγχρωμη οθόνη 17 ιντσών παρέχει δυνατότητα ανάλυσης 1024 x 768 (17 Color Monitor- User s Manual). 33

35 Διαδικασία ψηφιοποίησης. Για την ψηφιοποίηση των επιλεγμένων σημείων του σώματος έπρεπε κατ αρχήν να ακολουθηθεί η διαδικασία μεταφοράς των εικόνων στο σύστημα ανάλυσης του APAS. Αρχικά καταγράφηκε η εικόνα των σημείων ελέγχου και στη συνέχεια καταγράφηκαν οι εικόνες της κινητικής δραστηριότητας (οριζόντια άλματα άνευ φόρας, με και χωρίς επιβάρυνση), λίγο πριν την έναρξη της κίνησης (10 εικόνες) έως και την ολοκλήρωσή της (+ 10 εικόνες). Πριν την έναρξη της ψηφιοποίησης υπολογίστηκε το σφάλμα, λόγω της βαρελοειδούς παραμόρφωσης του ειδώλου στην οθόνη προβολής. Αυτό επιτεύχθηκε μέσω ενός αλγόριθμου του συστήματος APAS, ψηφιοποιώντας τις γωνίες ενός παραλληλόγραμμου που εμφανιζόταν πάνω στην οθόνη προβολής (Ariel, 1990). Μετά τη διαδικασία καταγραφής των εικόνων, τόσο των σημείων ελέγχου, όσο και της κινητικής δραστηριότητας, πραγματοποιήθηκε προβολή εικόνα-εικόνα στην ειδική έγχρωμη οθόνη προβολής, όπου διεξήχθη η διαδικασία αυτόματης ψηφιοποίησης της κάθε εικόνας. Πριν την έναρξη της διαδικασίας ψηφιοποίησης, καταχωρήθηκαν ο αριθμός των σημείων ελέγχου, οι συντεταγμένες τους και οι μονάδες μέτρησής τους (εκατοστά). Η ψηφιοποίηση των σημείων ελέγχου και του σταθερού σημείου έγιναν με τη σειρά που είχαν καταχωρηθεί οι συντεταγμένες τους (πίνακας 2). Η ψηφιοποίηση των επιλεγμένων σημείων του σώματος πραγματοποιήθηκε αρχικά με την ψηφιοποίηση του σταθερού σημείου, που αποτελούσε την αρχή των αξόνων του δισδιάστατου καρτεσιανού συστήματος αναφοράς, και στη συνέχεια με τον καθορισμό των δισδιάστατων συντεταγμένων κάθε επιλεγμένου σημείου με το ποντίκι του υπολογιστή, σε σχέση με το σημείο αναφοράς, που ήταν σταθερό στο χώρο, σε κάθε εικόνα (Ariel, 1990). γ) Υπολογισμός δεδομένων 34

36 Καθορισμός των χρονικών διαστημάτων μεταξύ των εικόνων. Τα χρονικά διαστήματα μεταξύ των εικόνων ήταν δεδομένα από τη συχνότητα δειγματοληψίας. Επειδή η βιντεοσκόπηση πραγματοποιήθηκε με ταχύτητα λήψης (συχνότητα δειγματοληψίας ) 60 εικόνες / δευτερόλεπτο, η χρονική διαφορά μεταξύ των εικόνων ήταν 1/60 δευτερόλεπτα (0,017 s). Μ αυτόν τον τρόπο η κίνηση ήταν ορισμένη στο χρόνο. Ως χρονική στιγμή μηδέν καθορίστηκε η έναρξη της κίνησης με την ενεργοποίηση ενός λαμπτήρα που χρησιμοποιήθηκε ως γεγονός συγχρονισμού. Το σύστημα συγχρονισμού που αναπτύχθηκε είχε ως εξής: Το λογισμικό του APAS συνδέθηκε με ένα ποντίκι, στο οποίο είχε προσαρμοστεί ένας διακόπτης τύπου button Mofset και επέτρεπε τη διέλευση του ρεύματος από ένα τροφοδοτικό 12 Volt προς ένα λαμπτήρα, ο οποίος άναβε με το κλικ της έναρξης της δραστηριότητας και την ταυτόχρονη έναρξη της δυναμομέτρησης (εικόνα 3). Μ αυτόν τον τρόπο, ο λαμπτήρας παρείχε το αναγκαίο οπτικό σήμα για τον συγχρονισμό της βιντεοκάμερας λήψης με το δυναμοδάπεδο (γεγονός συγχρονισμού). Εικόνα 3. Ποντίκι υπολογιστή και λάμπα συγχρονισμού Εξομάλυνση. Για την εξομάλυνση των δισδιάστατων συντεταγμένων x, y, χρησιμοποιήθηκε μέσω του λογισμικού του APAS η μέθοδος των ψηφιακών κατοδιαβατών φίλτρων Butterworth, που έχει αποδειχθεί ότι παρουσιάζουν τα 35

37 καλύτερα αποτελέσματα κατά την εξομάλυνση των μηχανικών σημάτων. Η συχνότητα κοπής καθορίστηκε στα 5 Hz. Για την επιλογή της συγκεκριμένης συχνότητας κοπής ελέγχθηκε το φάσμα συχνοτήτων της κάθε συντεταγμένης, μέσω ανάλυσης Fourier (Winter, 1990). Επιπρόσθετα πραγματοποιήθηκε ανάλυση υπολοίπων (residuals analysis), για ένα φάσμα συχνοτήτων κοπής από 4 έως 16 Hz, αυξανόμενο κατά 2 Hz. Η εξαγωγή των υπολοίπων (αφιλτράριστα διαστήματα) για κάθε συχνότητα κοπής, για ένα σύνολο Ν τιμών (δειγμάτων), πραγματοποιήθηκε μέσω του προγράμματος Mathcad-Plus 5-0, σύμφωνα με τον τύπο: R 1 N 2 ( f = i c ) ( X X j ) N i= 1 Όπου Xi = αφιλτράριστη τιμή του i δείγματος και Όπου Xj = φιλτραρισμένη τιμή του j δείγματος, με συχνότητα κοπής fc (Winter, 1990). H εξαγωγή της καμπύλης των υπολοίπων για το σύνολο των επιλεγμένων συχνοτήτων κοπής, πραγματοποιήθηκε μέσω των γραφικών του προγράμματος Εxcel Αφού ολοκληρώθηκε η εξομάλυνση των δισδιάστατων συντεταγμένων των επιλεγμένων σημείων του σώματος, εξήχθησαν τα κινηματικά χαρακτηριστικά της κίνησης για κάθε χρονική στιγμή. Τα κινηματικά χαρακτηριστικά υπολογίστηκαν μέσω του λογισμικού του APAS και αφορούσαν τις γραμμικές και γωνιακές θέσεις και ταχύτητες του ΚΒΣ και των αρθρώσεων αντίστοιχα. 3.2 Δυναμομέτρηση Εξοπλισμός. Για τη μέτρηση των δυνάμεων αντίδρασης του εδάφους χρησιμοποιήθηκε ένα δυναμοδάπεδο Kistler (Type: 9281CA), (εικόνα 4), το οποίο ήταν εφοδιασμένο με 4 πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς. Για την πλήρη αξιοποίηση των 36

38 χαρακτηριστικών των πιεσοκρυστάλλων, που αποτελούσαν το μετρικό του σύστημα, τοποθετήθηκε στο έδαφος, με τη χρήση ενός ειδικού πλαισίου ανάρτησης (Mounting Frame τύπου 9423). Το πλαίσιο ανάρτησης σκυροδετήθηκε στο έδαφος, ώστε να εξασφαλιστεί η οριζοντίωσή του και η υψηλή του σταθεροποίηση. Το ηλεκτρικό φορτίο (Pc) που παραγόταν από τους 4 πιεζοηλεκτικούς μετατροπείς, όταν ενεργούσε πάνω τους κάποιο μηχανικό αίτιο (πίεση), μεταφερόταν μέσω ενός ομοαξονικού καλωδίου (Type: 1681B5), μήκους 10m, σ έναν ενισχυτή φορτίου (Type: 5233A2), όπου ενισχυόταν και μετατρεπόταν σε ηλεκτρική τάση (Volt). Στη συνέχεια το αναλογικό σήμα μετατρεπόταν σε ψηφιακό, μέσω μιας κάρτας μετατροπής αναλογικών σημάτων σε ψηφιακά (ARIEL Analog/digital input 16 A/D Channels) και καταγραφόταν σ έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή. Οι έξοδοι από τους τέσσερις (4) δυναμικούς αισθητήρες είναι συνδεδεμένοι εσωτερικά με τα οκτώ (8) κανάλια για να επιτρέπουν τις μετρήσεις δύναμης στους τρεις άξονες. Έτσι, μπορούν να υπολογιστούν οι συντεταγμένες του κέντρου πίεσης (CοP) και της ροπής (Τ z ) στον κατακόρυφο άξονα. Εικόνα 4. Πιεζοηλεκτρικό Δυναμοδάπεδο Kistler (Type: 9281CA) Καταγραφή δυνάμεων. Η καταγραφή των δυνάμεων έγινε μέσω του δυναμοδάπεδου Kistler (Type: 9281CA), με τη χρήση τεσσάρων τρισδιάστατων μετατροπέων δύναμης, ένα σε κάθε γωνία στους τρεις καρτεσιανούς άξονες x, y, z (εικόνα 5). Υπήρχε, δηλαδή, δυνατότητα καταγραφής των τριών ορθογώνιων 37