analisi cinematica di ostacoliste americane di vertice

7/27/2019 Analisi Cinematica Di Ostacoliste Americane Di Vertice

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ANALISI CINEMATICA DI OSTACOLISTE AMERICANE DI VERTICE SUI 100 HS

Gregory S. Rash, Joey Garrett and Michelle Voisin.

Internationale Journal of Sport Biomechanics, 1990, 6, 380-393.

Traduzione di Luciano Bagoli, tecnico ASA, gi collaboratore alla ricerca presso il Laboratorio di

Analisi del Movimento sportivo del Centro di Bioingegneria del Politecnico di Milano.

( Abstract ) Col presente studio furono analizzate Sei delle 10 migliori ostacoliste americane sui 100 ostacoli

per indagare alcuni fattori biomeccanici. Ci fu realizzato con l'impiego di tre cineprese Locamad alta velocitche operavano a 100 fotogrammi per secondo. Furono analizzati i parametri cinematici dei primi cinque passi

dai blocchi, il passo prima e il passo dopo il superamento del quarto ostacolo, il passaggio dell'ostacolo. Furonomisurati la lunghezza dei passi, il tempo di appoggio e di volo fuori dai blocchi e al quarto ostacolo. Furono

inoltre analizzate, al quarto ostacolo, ulteriori informazioni concernenti l'angolo al ginocchio della gambad'attacco al contatto col terreno e la distanza tra il centr o di gravitdel corpo(WBCG) e il centr o di gravi tdelpiede(CG) della gamba d'attacco. Generalmente, le atlete che nei primi due passi dopo l'uscita dai blocchisommavano la fase aerea pi breve ottenevano la maggiore velocit nei primi cinque passi. Inoltre, i risultati di

questo studio indicano che potrebbe non essere la questione della necessit di flettere il ginocchio della gamba

d'attacco nell'uscita dall'ostacolo a contenere il rallentamento orizzontale, ma l'abilit a tenere il WBCG sopra o

davanti al CG del piede della gamba d'attacco.

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Nell'intento di aiutare le ostacoliste di vertice degli Stati Uniti e conseguire maggiori conoscenze

nell'area degli ostacoli, 6 delle 10 migliori ostacoliste sui 100 m ad ostacoli furono radunate per un

collegiale di studio. Ci fu reso possibile col permesso della Fondazione Olimpica degli Stati Uniti,

per mezzo dell'Athletic Congress degli USA. Questo raduno di studio copr argomenti sulla

fisiologia, test sul grasso corporeo, regime di training, nutrizione, massaggio terapia e analisi

biomeccanica. Questo articolo fornisce alcuni dei risultati dell'analisi biomeccanica e perci si

aggiunge alla limitata entit di dati disponibili pubblicati su ostacoliste d'elite.

METODI E PROCEDURE

Durante il raduno, la media dei tempi migliori delle partecipanti era di 12.85 secondi, con una

deviazione standard di 0.04 s. Tutte erano qualificate ai trialsolimpici del 1988, finaliste dei trials,o componenti della squadra nazionale. Tutti i soggetti furono filmati mentre uscivano dai blocchi

di partenza e al quarto ostacolo. Furono preparate due corsie di ostacoli (5 e 6) e le atlete correvano

a coppie per simulare una competizione. I metodi seguiti erano somiglianti a quelli di Mann e

Herman (1985). La ripresa fu effettuata a livello del terreno con tre cineprese Locam da 16 mm

azionate a motore e con lente da 25 mm. Le cineprese furono disposte per riprendere il piano

sagittale della corsia interna a 100 fotogrammi per secondo. La velocit della pellicola fu verificata

con un indicatore interno ad impulsi luminosi a 100 Hz. Una cinepresa fu posizionata per produrreun campo visivo sufficiente a riprendere i primi cinque passi della partenza dai blocchi. La seconda

cinepresa fu posizionata in modo da disporre di un campo sufficiente a riprendere il passo prima e

il passaggio sul quarto ostacolo, mentre la terza cinepresa catturava le immagini sopra e dopo il

quarto ostacolo. Per ottenere una appropriata riduzione di scala dei dati per ogni telecamera, fu

filmata una barra di riferimento nel centro della quinta corsia.

La localizzazione dei centri di rotazione delle articolazioni fu ottenuta dal film usando un

digitalizzatore Huston Instrument interfacciato con un Computer. I parametri cinematici furono

calcolati usando un programma BASIC scritto dal primo autore e somigliante al programma

descritto da Rash, Shapiro, Blow e Horn (1987). Questo programma seguiva i metodi descritti da

Winter (1979) per determinare i parametri cinematici.

Bench molti parametri cinematici siano stati identificati da precedenti autori che indagavanosolo prestazioni superiori (Mann e Hermann, 1985; Mann, Herman, Johnson, Shultz e Kotmel,

1982-83), questo studio si focalizzato solo sui parametri che gli allenatori e organizzatori del

raduno ritennero importanti per l'analisi. I tempi di appoggio e di volo furono determinati

direttamente dal film. I tempi d'appoggio furono determinati attraverso il conteggio dei fotogrammi


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dall'atterraggio allo stacco, mentre il tempo di volo fu determinato contando i fotogrammi dallo

stacco al contatto successivo. Uneccezione fu il tempo d'appoggio per il primo passo fuori dai

blocchi. Questo fu determinato contando il numero di fotogrammi dal primo movimento allo

stacco. Tutti gli altri descrittori vennero calcolati da un programma base utilizzando la

localizzazione dei centri articolari digitizzati.

Le lunghezze del passo furono definite come le distanze tra i centri di gravit (CG) dei piedi

controlaterali al momento delcontatto. La figura 1 mostra un esempio dei primi cinque passi daiblocchi e lafigura 2 mostra un esempio dei passi al quarto ostacolo.

Fig. 1I primi 5 passi alla partenza.

La lunghezza dei passi per il passaggio dell'ostacolo fu definita come la distanza tra i centri di

gravit del piede della gamba di stacco e della gamba d'attacco rispettivamente allo stacco e

all'atterraggio. Il passaggio fu ulteriormente suddiviso nella distanza tra CG del piede di stacco e

l'ostacolo e tra ostacolo e CG del piede di atterraggio. (fig. 3).

La velocit orizzontale fu determinata calcolando la velocit media dall'atterraggio del passaggio

dell'ostacolo allo stacco della gamba di richiamo. Questi parametri furono calcolati come indicato

da Mann e Herman (1985) cosicch si potrebbero fare dei confronti. Altri due parametri di interesse

calcolati dal gruppo di studio furono la relazione tra il centro di gravit di tutto il corpo (WBCG)con il CG della gamba di attacco all'atterraggio e l'angolo del ginocchio della gamba di attacco

all'atterraggio (fig. 4). Questi furono ambedue calcolati per il contatto col suolo della gamba di

attacco prima dello stacco, sopra e dopo il quarto ostacolo.

RISULTATI E DISCUSSIONE

LA PARTENZA

I risultati dei tempi di appoggio, di volo, e di lunghezza del passo per i primi cinque passi sono in

tabella 1.

Il tempo medio di appoggio decresce ad ogni passo, mentre il tempo medio di volo e la lunghezza

del passo generalmente crescono. La distanza totale media coperta nei primi cinque passi fu di 6.77

+/- 0.16 m, e il tempo medio fu 1.27 +/- 0.04 s. Ci port una velocit media di 5.35 +/- 0.16 m/s

per i primi cinque passi. Anche col non risolto problema dei test multipli interferenziali sul livello

alfa e la constatazione che la correlazione non mostra una relazione tra causa ed effetto, le

correlazioni sono presentate perch il lettore possa valutare queste relazioni che possono aiutare a

determinare possibili variabili per le analisi in una futura ricerca.

C'era una correlazione negativa significativa (alfa = 0.05) di -0.88 tra la fase di volo del primo

passo e velocit media dei primi cinque passi. Il tempo di volo del secondo passo mostr una

correlazione negativa, non significante, di -0.75. Queste erano le uniche variabili a mostrare un

valore di rsuperiore a 0.5 quando correlate con la velocit media dei cinque passi.


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Tabella 1. Tempi d'appoggio, di volo e lunghezza del passo per i primi cinque passi dalla partenza (tra parentesi

le deviazioni standard).

Var. 1 passo 2 passo 3 passo 4passo 5passo

__________________________________________________________

ST 0.09 0.08 0.09 0.10 0.11

(0.02) (0.01) (0.02) (0.02) (0.01)

NST 0.18 0.17 0.16 0.15 0.13(0.02) (0.02) (0.02) (0.01) (0.01)

SL 1.07 1.12 1.38 1.50 1.70

(0.05) (0.06) (0.08) (0.04) (0.06)

___________________________________________________________

Note: I tempi sono in secondo e le distanze in metri; ST = tempo di appoggio; NST = tempo di volo; SL =

lunghezza del passo.

Bench la correlazione non mostri una relazione tra causa ed effetto, ci dovrebbe generalmente

indicare che le atlete che stavano in aria con un tempo minore col primo e secondo passoproducevano la velocit pi elevata sui cinque passi. Altre aree che mostravano significative

correlazioni e che potrebbero essere di futuro interesse, erano il tempo di volo del passo 1 e 2

(0.94), il tempo di volo e la lunghezza del passo 4 (-0.96), e il tempo di appoggio dei passi 2 e 3

(0.98).

AL QUARTO OSTACOLO

La tabella 2 mostra la media dei tempi di volo, dei tempi di appoggio e delle lunghezze del passo al

quarto ostacolo (fig. 2).

Fig. 2i Passi al quarto ostacolo: prima e dopo il passaggio; letteralmente( passo prima dellattacco, passosullostacolo, passo dopo il passaggio).

Il tempo di volo era lo stesso (0.10 s) per il passo precedente e per quello dopo il passaggio

dell'ostacolo, bench il passaggio dell'ostacolo andasse da 0.29 a 0.40 s con una media di 0.34 s.

Questo era un tempo medio superiore a quello delle medaglie d'oro, d'argento e dell'ottavo posto

della finale olimpica del 1984, che ebbero rispettivamente tempi di volo di 0.27, 0.32, 0.29 s,

(media 0.29) (Mann e Herman, 1985). Mann e Herman non riportarono i tempi di volo del passo

precedente e successivo al passaggio dell'ostacolo.

I tempi di appoggio medio dell'appoggio precedente e successivo all'ostacolo furono

rispettivamente 0.12 e 0.10 s. Questi somigliarono a ci che Mann e Herman (1985) trovarononelle ostacoliste olimpiche del 1984, rispettivamente 0.126 e 0.106 per l'appoggio prima e dopo

l'ostacolo. La media del tempo di appoggio per il secondo appoggio dopo l'ostacolo fu di 0.12 s,

uguale al tempo medio di appoggio prima dell'ostacolo. La lunghezza media del passo, per il passo


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prima del passaggio dell'ostacolo, fu di 1.76 m, mentre la lunghezza media del passo dopo il

passaggio fu di 1.58 m.

La distanza del passaggio fu ulteriormente divisa nella distanza prima e dopo l'ostacolo. La

distanza media totale fu di 3.12 m, mentre la distanza media prima dell'ostacolo fu di 2.16 m e la

distanza media dopo l'ostacolo fu 0.98 m. Mann e Herman (1985) riportarono solo la distanza

complessiva del passaggio, trovando risultati simili, con una media di 3.19 m di passaggio

complessivo, suddiviso in 2.13 m prima e 1.06 dopo l'ostacolo.

Fig. 3Lunghezza del passaggio, allattacco e in discesa (letteralmente: passo sullostacolo; passo prima e dopolostacolo).

La velocit orizzontale per la medaglia d'oro, d'argento e per l'ottavo posto delle finaliste riportate

da Mann e Herman (1985) furono 8.1, 8.33 e 7.73 m/s, rispettivamente.

Tabella 2.Tempo di appoggio, di volo e lunghezza del passo al quarto ostacolo (tra parentesi le deviazioni

standard).

_______________________________________________

Var. prima ost. sull'ost. dopo ost. pre-att. post-att._______________________________________________

ST 0.12 0.10 0.12

(0.01) (0.01) (0.02)

NST 0.10 0.34 0.10

(0.01) (0.04) (0.01)

SL 1.76 1.58 3.12 2.16 0.98

(0.13) (0.12) (0.27) (0.10) (0.19)

________________________________________________

Note: i tempi sono in secondi e le distanze in metri; ST = tempo di appoggio; NST = tempo di volo; SL

Lunghezza del passo.

Tutti, tranne il soggetto 4 di questo studio, realizzarono una velocit orizzontale inferiore a quello

dell'ottavo piazzamento della finale olimpica del 1984. I valori delle atlete di questo studio erano

compresi tra 6.16 e 7.94 m/s, con una media di 7.21 m/s. Dovrebbe essere notato che Mann e

Herman, nei Giochi Olimpici del 1984, analizzarono il settimo ostacolo, mentre questo studio ha

analizzato le atlete qualificate ai trials olimpici degli USA, le finaliste dei trials o componenti della

squadra al quarto ostacolo in una prova simulata. I livelli della competizione erano differenti e la

massima velocit non normalmente raggiunta sul quarto o sul quinto ostacolo.


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Fig. 4Distanza del centro di gravit del corpo (WBCOG) dal centro di gravit del piede (foot COG) allattacco

e alla discesa del passaggio.

La tabella 3 mostra la relazione del WBCG col centro di gravit del piede d'attacco e l'angolo al

ginocchio della gamba d'attacco nel contatto col terreno prima dell'ostacolo, dopo l'ostacolo e nel

passo successivo al passaggio. L'idea qui era di usare i dati per un "feedback", e lavorare con le

atlete per diminuire la frenata ponendo il WBCG sopra o davanti al centro di gravit del piede

nell'uscita dall'ostacolo e pi vicino al centro di gravit del piede negli appoggi delle fasi non di

passaggio. La distanza media del WBCG dietro il centro di gravit del piede era di 48.46 cm, con

valori compresi tra 39.44 e 58.88 cm per l'appoggio che iniziava il passaggio dell'ostacolo. Nessuna

delle ostacoliste in questo studio era vicina alle vincitrici di medaglie delle olimpiadi del 1984, cheavevano rispettivamente 23.8 e 22.1 cm per la medaglia d'oro e d'argento. L'ottava classificata in

finale aveva il WBCG a 57.6 cm dal CG del piede (Mann e Herman, 1985).

Tabella 3

Distanza media del Centro di Gravit del Corpo (WBCG) dal Centro di Gravit del piede d'appoggio e dellagamba d'attacco, e media dell'angolo al ginocchio della gamba d'attacco, negli appoggi prima e dopo il passaggio

del quarto ostacolo (tra parentesi la deviazione standard).

______________________________________________

Var. appoggio atterraggio 1 passo

di spinta dal passaggio dopo il pass.______________________________________________

DCOG 48.46 2.45 54.15

(7.26) (13.00) (4.95)

KANG 154.67 158.17 149.00

(5.13) (9.75) (6.29)

______________________________________________

Note: DCOG = Distanza in centimetri del WBCG davanti al CG; KANG = angolo in gradi al ginocchio dellagamba di attacco all'atterraggio.

Nell'atterraggio dopo il passaggio, questo studio ha rilevato valori da -11.56 a 24.12 cm, con una

media di 2.45 cm. Il numero negativo indica che il WBCG era davanti al centro di gravit del

piede. Mann e Herman (1985) trovarono una correlazione diretta per questa distanza col risultato,

rispettivamente con 0.7, 0.8 e 2.7, per l'oro, l'argento e l'ottavo posto delle finaliste.

Per l'impatto del piede al passo successivo all'atterraggio del passaggio dell'ostacolo, questo studio

ha rilevato il WBCG a una distanza media di 54.15 cm dietro il centro di gravit del piede

d'atterraggio. Mann e Herman non hanno riportato questo dato.

L'ultimo fattore analizzato in questo studio era l'angolo al ginocchio della gamba d'attacco al

contatto col terreno. Come col fattore precedente, questo fu studiato nella fase precedente il

passaggio, dopo il passaggio e nell'appoggio dopo il passaggio. Le medie dell'angolo al ginocchioallo stacco prima dell'ostacolo, dopo l'ostacolo e del passo dopo l'ostacolo, furono rispettivamente

154.68, 158.17, e 149.00.


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Gli allenatori e gli organizzatori di questo raduno chiesero alle atlete di atterrare con un lungo

braccio di leva, e quindi vollero il ginocchio vicino alla massima estensione quando il piede

prendeva contatto col terreno. Inoltre, essi richiesero che non fosse piegato il ginocchio quando il

piede prendeva contatto col terreno. Solo tre atlete in questo studio dimostrarono questa tecnica di

non flessione del ginocchio al contatto col terreno. Nessun soggetto dimostr di non piegare il

ginocchio durante l'appoggio della fase di attacco, o per il contatto successivo al passaggio.Questa tecnica in diretta opposizione a quanto Mann e coll. (1982 -83), Mann e Herman (1985),

dicono che avvenga al ginocchio durante il contatto col terreno. Essi dicono che il ginocchio

dovrebbe essere flesso all'atterraggio e che l'incapacit di fare in tal modo causa una maggiore

perdita di velocit orizzontale e incrementa il tempo di appoggio. I tempi di appoggio furono gi

riportato e risultarono simili per ambedue gli studi. Una ulteriore analisi dei dati da questo studio

mostra che le donne che non flettono il ginocchio nell'atterraggio dopo l'ostacolo, avevano un

tempo medio di contatto leggermente inferiore (0.093 s) delle atlete che flettevano il ginocchio

(0.096 s). Cos Mann e Herman (1985) potrebbero errare nell'affermare che la non flessione del

ginocchio incrementa il tempo di appoggio. Le vere forze frenanti non possono essere determinate

senza pedana di forza, ma la relazione del WBCG con il CG del piede pu dare una indicazione

della frenata.Come precedentemente osservato, la distanza del WBCG dal CG del piede, nell'appoggio dopo

l'ostacolo, era proprio circa lo stesso per i risultati dello studi di Mann e Herman e per i risultati di

questo studio. Due delle tre atlete che in questo studio non flettevano il ginocchio all'uscita

dall'ostacolo, avevano WBCG posizionato davanti al CG del piede. Perci potrebbe non essere la

necessit di flettere il ginocchio al contatto col terreno a contenere il calo di velocit orizzontale,

come evocato da Mann e Herman, ma l'abilit di tenere il WBCG sopra o davanti al CG del Piede.

Se il centro di gravit del corpo sopra o davanti al centro di gravit del piede, il ginocchio pu

essere in estensione senza incrementare la perdita di velocit orizzontale e diminuire il tempo di

contatto col terreno, come indicato dai risultati di questo studio. La misurazione della forza di

reazione del terreno quando il soggetto esce dall'ostacolo, aiuterebbe notevolmente nella ricerca che

riguarda quest'area.

La quasi piena estensione e non flessione del ginocchio quando i piedi prendono contatto col

terreno, che allenatori e organizzatori dello studio stavano ricercando, non sembra fattibile.

L'atleta che mostrava la maggiore estensione al ginocchio al contatto col terreno (174) aveva il

WBCG 14.46 cm dietro il CG del piede (la seconda maggior distanza). Mann e Herman (1985)

riferirono una diretta relazione tra questa distanza e il tempo finale. Questo studio trova una

correlazione non significante di -0.76 tra la velocit orizzontale del passaggio dell'ostacolo e la

distanza tra WBCG e il CG del piede. Questa fu la seconda maggior correlazione con la velocit

orizzontale del passaggio sull'ostacolo. Se l'atleta con la maggiore estensione al ginocchio avesse

avuto il suo ginocchio flesso di ulteriori 20 al contatto, come quello dei soggetti che avevano il

loro WBCG sopra o davanti al piede, essa avrebbe avuto il suo Centro di Gravit del Corpo soprapiede. Inoltre ci avrebbe diminuito la distanza dell'ostacolo dal piede della gamba d'attacco al

contatto col terreno, che mostrava la maggiore correlazione con la velocit orizzontale (0.81).

La distanza tra ostacolo e piede della gamba d'attacco al contatto ha una correlazione di -0.86 con

la distanza tra WBCG e CG del piede all'uscita dall'ostacolo. Perci sembra che, per avere il Centro

di Gravit del Corpo sopra il piede, il ginocchio debba essere un poco flesso; ma se il WBCG

sopra il piede, il ginocchio non necessita di essere flesso durante il contatto col terreno. Se il Centro

di Gravit del Corpo non sopra il piede, l'ostacolista avr la necessit di flettere il ginocchio al

contatto, come indicato da Mann e coll. (1982-83) e Mann e Herman (1985) per ottenere una

minore rallentamento orizzontale.

C'erano solo tre correlazioni significative per i dati al quarto ostacolo. Queste erano tra l'angolo al

ginocchio al contatto col terreno del passo successivo il passaggio dell'ostacolo contro la distanzadal piede di stacco dall'ostacolo (-0.94), la lunghezza del passaggio sull'ostacolo contro la distanza

del piede di stacco dall'ostacolo nel passaggio (0.90), e la lunghezza del passaggio contro la


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distanza dall'ostacolo del piede di atterraggio dopo il passaggio (0.97). La prima correlazione in

realt non era attesa, e le seconde due erano attese poich esse sono ambedue parte del passaggio

dell'ostacolo.

Alcune altre correlazioni, che non erano significative ma erano di interesse e avevano valori di rmaggiori di 0.70, erano:

a) la distanza tra il WBCG e il CG del piede di atterraggio dopo il passaggio dell'ostacolo contro iltempo di volo del superamento (-0.87);

b) la distanza tra il WBCG e il CG del piede all'atterraggio dopo il superamento contro il tempo di

appoggio di quel passo (-0.87);

c) lunghezza del passaggio contro l'angolo al ginocchio all'atterraggio dal passaggio e tempo della

fase di volo (-0.86 e 0.86 rispettivamente);

d) angolo al ginocchio al contatto col terreno nel passo successivo al passaggio, contro la lunghezza

del passo successivo al passaggio (0.84).

Queste correlazioni vengono mostrate affinch il lettore possa valutare le relazioni e forse aiutano

a determinare possibili variabili per analisi in future ricerche.

CONCLUSIONI

Il proposito di questo articolo era quello di individuare alcuni risultati biomeccanici di un

incontro di studio che includeva quali soggetti 6 delle prime 10 ostacoliste USA sui 100 hs. Tali

dati non sono stati raccolti durante una competizione ma in prove simulate impiegando atlete

qualificate ai trials Olimpici USA, finaliste dei trials o componenti della squadra. Inoltre questi dati

furono raccolti alla partenza e al quarto ostacolo, e il confronto di altri dati furono con quelli dal

settimo ostacolo.

Si spera che essi possano fornire maggiori conoscenze su quanto accade durante lo svolgimento

di questa gara e aggiunga ulteriori conoscenze sulle ostacoliste di elite.

Ringraziamenti - Il presente articolo stato tradotto dall'International Journal of SportBiomechanics, 6 - 1990, con il contri buto del Centro di Bioingegneria del Poli tecnico di M il anoche ha messo a disposizione il proprio materiale bibliografico e a cui vanno i nostriringraziamenti.

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