Reaktiovoimantuoton merkitys pikajuoksun kiihdytyksessä ja vakionopeuden vaiheessa - Tornberg, Jaakko (2011)
Johdanto. Pikajuoksusuoritus riippuu tunnetusti ennen kaikkea juoksijan alustaan tuotetuista voimista. Pikajuoksun voimantuottoa on tutkittu laajasti, mutta juoksun eri vaiheiden voimantuoton tutkimista samalla kertaa ei ole tehty. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli tutkia ja verrata reaktiovoimia ja askelmuuttujia kolmessa vaiheessa pikajuoksua (alkukiihdytys, kiihdytyksen keskivaihe ja maksiminopeuden vaihe) ja pikajuoksuharjoittelussa tyypillisellä submaksimaalisella juoksunopeudella (90 % maksimista). Tutkimuksen tavoitteena oli myös löytää keskeiset reaktiovoimamuuttujat pikajuoksijoiden testaamiseen valmennuksen apuvälineenä. Menetelmät. Koehenkilönä oli neljä yleisurheilijaa (ikä 23,5 ± 2,9 vuotta, pituus 170,5 ± 4,8 cm, paino 65,0 ± 7,7 kg ja 100 m:n ennätys 11,45 ± 0,49 s), joista kolme oli miestä. Koehenkilöt suorittivat omatoimisen verryttelyn jälkeen kuusi maksimaalista 40 m:n juoksua telinelähdöllä. Palautus suoritusten välissä oli 5-10 min. Mittausasetelmaa muutettiin suoritusten välissä niin, että jokaiselta koehenkilöltä mitattiin kaksi suoritusta jokaista juoksun eri vaihetta (alkukiihdytys, keskikiihdytys ja maksimivauhti) kohden. Lopuksi koehenkilöt juoksivat vielä 1-2 submaksimaalista (90 %:n maksiminopeudesta) juoksua maksimivauhdin asetelmalla. Juoksuissa mitattiin reaktiovoimat 7,2 metrin matkalta: alkukiihdytysasetelmassa 1-7 m:n, keskikiihdytysasetelmassa 15-23 m:n ja vakionopeusasetelmassa 32-40 m:n kohdalta. Juoksunopeutta mitattiin tutkan ja valokennolaitteiston avulla. Tutkalla mitattiin hetkellistä nopeutta 50 Hz keräystaajuudella ja se asetettiin 1,2 m:n korkeudelle. Juoksuaikaa mitattiin pään korkeudella olevilla valokennoilla, jotka olivat jokaisessa asetelmassa 1, 30 ja 40m:n päässä lähtötelineistä. Askelmuuttujat mitattiin alustaan kiinnitetyn paperin avulla. Juoksuista määritettiin askelpituudet, askeltiheydet, kontaktiajat, lentoajat ja reaktiovoimamuuttujat jarrutus- ja työntövaiheille. Tulokset. Juoksijoiden keskinopeudet eri vaiheissa olivat: alkukiihdytys (5,6 ± 0,6 m/s), kiihdytyksen keskivaihe (8,4 ± 0,2 m/s), maksiminopeuden vaihe (9,1 ± 0,4 m/s) ja submaksimaalinen juoksu (8,5 ± 0,2 m/s). Jarrutusvaiheen keskimääräinen vertikaalivoima kasvoi merkitsevästi (p<0,001) siirryttäessä alkukiihdytyksestä kiihdytyksen keskivaiheeseen ja siirryttäessä keskivaiheesta maksimijuoksuvaiheeseen (p=0,042). Jarrutusvaiheen keskimääräinen horisontaalivoima oli merkitsevästi suurempi maksimijuoksuvaiheessa verrattuna keskikiihdytysvaiheeseen (p=0,014). Työntövaiheen keskimääräisissä vertikaali- ja horisontaalivoimissa ei ollut merkitseviä eroja eri vaiheiden välillä. Jarrutus- ja työntövaiheiden kestot olivat tilastollisesti merkitsevästi lyhyempiä kiihdytyksen keskivaiheessa verrattuna alkukiihdytysvaiheeseen (p<0,001) ja lyhyempiä maksimijuoksunopeuden vaiheessa verrattuna keskikiihdytysvaiheeseen (p=0,003). Kiihdytyksen alkuvaiheessa juoksunopeus korreloi erittäin vahvasti jarrutusvaiheen (r= - 0,989, p<0,01) ja työntövaiheen keskimääräisen horisontaalivoiman kanssa (r=0,998, p<0,01). Juoksunopeus korreloi myös vahvasti työntövaiheen keskimääräisen vertikaalivoiman kanssa (r=0,889, p<0,05). Juoksunopeus ei korreloinut kiihdytyksen keskivaiheessa merkitsevästi minkään voimantuottomuuttujan kanssa. Maksiminopeuden vaiheessa juoksunopeus korreloi vahvasti (r=0,814, p=0,002) työntövaiheen horisontaalisuuntaisen voiman kanssa, muttei jarrutusvaiheen horisontaalisen voiman kanssa (r=0,084,3p=0,485). Vertikaalisuuntaisen voimien yhteys juoksunopeuteen oli suuntaa-antava, mutta ei merkitsevä. Pohdinta. Pikajuoksun voimantuotossa vain kiihdytyksen alku eroaa merkittävästi muista juoksun vaiheista. Alkukiihdytysvaiheessa horisontaalisuuntainen voima korostuu. Nopeammat juoksijat tuottavat samalla kontaktiajalla suuremmat eteenpäin suuntautuvat voimat kuin hitaammat juoksijat. Juoksunopeudella ja horisontaali- ja vertikaalisuuntaisilla voimantuotolla on selkeä yhteys niin kiihdytysvaiheessa kuin maksimivaiheen juoksussa. Askelkontaktin törmäysvoimat maksimijuoksuvaiheessa ovat moninkertaisia alkukiihdytysvaiheeseen verrattuna, jolloin myös juoksijan kyky kestää näitä voimia eli jalan ”lihasjäykkyys” (stiffness) korostuu. Tässä tutkimuksessa käytetyistä reaktiovoimamuuttujista voidaan valita muuttujia pikajuoksijoiden lajinomaiseen testaamiseen. Keskeisiä muuttujia reaktiovoimista ovat jarrutus- ja työntövaiheiden kestot, keskimääräiset horisontaali – ja vertikaalivoimat sekä keskimääräinen resultanttivoima ja resultanttikulma.