Tytuł Wpływ prędkości na zmiany położenia środka ciężkości ciała i wydajność mechanizmu odzyskiwania energii w chodzie fizjologicznym i sportowym Autor Wiesław Chwała Język polski Wydawnictwo AWF Kraków ISBN 978-83-628-9121-4 Rok wydania 2013 Kraków Wydanie 1 liczba stron 273 Format pdf Spis treści Wykaz używanych skrótów...9
Streszczenie...13
1. Wstęp...21
2. Wprowadzenie do zagadnień obliczania zmian położenia środka ciężkości ciała i odzyskiwania energii w trakcie chodu fizjologicznego i sportowego...27
2.1. Podstawowe modele wykorzystywane do analizy chodu i biegu...28
2.1.1. Model odwróconego wahadła...28
2.1.2. Model masy rozciągliwej...29
2.1.3. Model lokomocji z teleskopowymi kończynami...30
2.2. Metody szacowania zakresu przemieszczeń środka ciężkości podczas chodu, a także źródła błędów pomiarowych...30
2.2.1. Metoda kinematyczna i kinetyczna obliczania położenia środka ciężkości ciała w trakcie chodu...31
2.2.2. Źródła błędów pomiarowych...32
2.3. Warianty pracy mechanicznej w chodzie...37
2.3.1. Praca zewnętrzna w chodzie...37
2.3.2. Praca wewnętrzna w chodzie...37
2.3.3. Praca dodatnia i ujemna w chodzie...39
2.3.4. Praca kończyny wymachowej w chodzie...39
2.4. Biomechaniczne metody oceny pracy i mocy mechanicznej chodu...40
2.4.1. Metoda kinetyczna i kinematyczna oceny pracy mechanicznej chodu...40
2.4.2. Metoda obliczania rozwijanej mocy i pracy realizowanej względem osi stawów w trakcie chodu...42
2.5. Charakterystyka chodu sportowego...44
2.6. Cele pracy...53
2.7. Hipotezy...53
3. Charakterystyka badanych osób, zaimplementowane metody badań, a także etapy ich realizacji i opracowania wyników...55
3.1. Charakterystyka badanych osób w grupach chodu fi zjologicznego i sportowego...55
3.2. Czas, miejsce i użytkowana metodyka badań...59
3.2.1. Przygotowanie badanych osób do rejestracji chodu...59
3.2.2. Lokalizacja markerów na ciele badanych osób...60
3.3. Etapy badań...62
3.4. Etapy opracowania danych...63
3.4.1. Opracowanie danych w aplikacjach systemu Vicon...63
3.4.2. Charakterystyka zmiennych wykorzystywanych w pracy oraz etapy statystycznego opracowania danych...64
4. Przemieszczenia ogólnego środka ciężkości ciała podczas chodu fizjologicznego i chodu sportowego...75
4.1. Determinanty chodu i ich krytyka w świetle wyników współczesnych badań...75
4.2. Mechanizmy minimalizacji pionowych i bocznych przemieszczeń środka ciężkości ciała w trakcie chodu...78
4.2.1. Kontrola położenia środka ciężkości ciała w poszczególnych fazach chodu...79
4.2.2. Selektywna kontrola mięśniowa chodu...81
4.3. Wyniki zmian położenia środka ciężkości ciała w trakcie chodu...83
4.3.1. Wyniki standaryzowanych pionowych zmian położenia środka ciężkości ciała w cyklu w grupach chodu fizjologicznego...83
4.3.2. Wyniki standaryzowanych bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w cyklu w grupach chodu fizjologicznego...87
4.3.3. Wyniki analizy testowania normalności rozkładu standaryzowanych zakresów pionowych i bocznych przemieszczeń środka ciężkości ciała przy pomocy testu Shapiro–Wilka w grupach chodu fizjologicznego i sportowego...91
4.3.4. Wyniki analizy wariancji standaryzowanych pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w grupach chodu fizjologicznego...92
4.3.5. Wyniki analizy podobieństwa profi li przebiegów pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w grupach chodu fizjologicznego...95
4.4. Wyniki standaryzowanych zmian położenia środka ciężkości ciała w procesu w grupie chodu sportowego...100
4.4.1. Wyniki standaryzowanych pionowych zmian położenia środka ciężkości ciała w procesu w grupie chodu sportowego...100
4.4.2. Wyniki standaryzowanych bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w procesu w grupie chodu sportowego...103
4.4.3. Wyniki analizy wariancji dla pomiarów powtarzalnych standaryzowanych pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała u zawodników chodu sportowego...106
4.4.4. Wyniki analizy podobieństwa profi li przebiegów standaryzowanych pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości u zawodników chodu sportowego...108
4.5. Dyskusja: zmiany położenia środka ciężkości podczas chodu fi zjologicznego i chodu sportowego...112
4.5.1. Pionowe zmiany położenia środka ciężkości ciała podczas chodu fi zjologicznego...112
4.5.2. Pionowe zmiany położenia środka ciężkości ciała podczas chodu sportowego...117
4.5.3. Boczne zmiany położenia środka ciężkości ciała podczas chodu fizjologicznego...119
4.5.4. Boczne zmiany położenia środka ciężkości ciała podczas chodu sportowego...121
4.5.5. Złożenie pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w grupie chodu fizjologicznego...123
4.5.6. Złożenie pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w grupie chodu sportowego...125
4.5.7. Porównanie pionowych zmian położenia środka ciężkości ciała w procesu w grupach chodu fizjologicznego i chodu sportowego...126
4.5.8. Porównanie bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w cyklu w grupach chodu fizjologicznego i chodu sportowego...128
4.5.9. Porównanie zakresów pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała podczas chodu w dotychczasowych badaniach...129
4.5.10. Podsumowanie wyników badań własnych w zakresie pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała podczas chodu fizjologicznego i chodu sportowego...138
5. Zmiany energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w procesu w trakcie chodu fi zjologicznego i sportowego...141
5.1. Wprowadzenie do zagadnień energetyki chodu...141
5.2. Typy energii występujących w trakcie chodu...141
5.3. Wyniki standaryzowanych zmian energii potencjalnej w procesu w grupach chodu fizjologicznego...142
5.4. Wyniki standaryzowanych zmian energii kinetycznej w cyklu w grupach chodu fizjologicznego...144
5.5. Wyniki standaryzowanych zmian energii całkowitej w procesu w grupach chodu fizjologicznego...148
5.6. Wyniki analizy testowania normalności rozkładu standaryzowanych zakresów zmian energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała za pomocą testu Shapiro–Wilka w grupach chodu fizjologicznego i sportowego...157
5.7. Wyniki analizy wariancji standaryzowanych zmian energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w grupach chodu fizjologicznego...158
5.8. Wyniki analizy podobieństwa profi li przebiegów zmian energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w grupach chodu fizjologicznego...162
5.9. Wyniki standaryzowanych zmian energii potencjalnej w cyklu w grupie chodu sportowego...165
5.10. Wyniki standaryzowanych zmian energii kinetycznej w cyklu w grupie chodu sportowego...168
5.11. Wyniki standaryzowanych zmian energii całkowitej w procesu w grupie chodu sportowego...173
5.12. Wyniki analizy wariancji dla pomiarów powtarzalnych standaryzowanych zmian energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w grupie chodu sportowego...176
5.13. Wyniki analizy podobieństwa profi li przebiegów zmian energii potencjalnej,kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w grupie chodu sportowego...179
5.14. Dyskusja: zmiany energii środka ciężkości ciała podczas chodu...182
5.14.1. Praca zewnętrzna a koszt metaboliczny chodu...182
5.14.2. Szacowanie wydatku energetycznego w chodzie...182
5.14.3. Koszt mechaniczny przemieszczania środka ciężkości ciała w trakcie chodu...186
5.14.4. Podsumowanie wyników badań własnych w zakresie zmian energii kinetycznej, potencjalnej i całkowitej w trakcie chodu fizjologicznego i chodu sportowego...187
6. Transformacja energii kinetycznej i potencjalnej środka ciężkości ciała w chodzie fi zjologicznym i chodzie sportowym...189
6.1. Cykl odzyskiwania energii mechanicznej w trakcie chodu w mechanizmie odwróconego wahadła...192
6.2. Wyniki transformacji energii mechanicznej w grupach chodu fi zjologicznego...192
6.3. Wyniki transformacji energii mechanicznej w grupie chodu sportowego...198
6.4. Wartości wskaźnika odzyskiwania energii w procesu w grupach chodu fizjologicznego...204
6.5. Wyniki analizy wariancji wskaźnika odzyskiwania energii i kąta fazowego w grupach chodu fizjologicznego...
6.6. Wyniki analizy podobieństwa profili przebiegów zmian wartości wskaźnika odzyskiwania energii w cyklu w grupach chodu fi zjologicznego...
6.7. Wartości wskaźnika odzyskiwania energii w procesu w grupie chodu sportowego...214
6.8. Wyniki analizy wariancji wskaźnika odzyskiwania energii w grupie chodu sportowego...217
6.9. Wyniki analizy podobieństwa profili przebiegów zmian wartości wskaźnika odzyskiwania energii w procesu w grupie chodu sportowego...218
6.10. Dyskusja: mechanizm odzyskiwania energii podczas chodu...219
6.10.1. Czynniki determinujące mechanizm odzyskiwania energii podczas chodu...220
6.10.2. Wskaźnik odzyskiwania energii i przesunięcie fazowe przebiegów energii kinetycznej i potencjalnej...224
6.10.3. Podsumowanie wyników badań własnych w zakresie odzyskiwania energii w trakcie chodu fizjologicznego i sportowego...225
6.11. Plastikowe podsumowanie wyników i weryfi kacja hipotez pracy... 234
6.12. Najważniejsze osiągnięcia pracy i kierunki dalszych prac badawczych...235
7. Wnioski...239
8. Literatura...243
Spis rycin...263
Spis tabel...270
Summary...273
Streszczenie...13
1. Wstęp...21
2. Wprowadzenie do zagadnień obliczania zmian położenia środka ciężkości ciała i odzyskiwania energii w trakcie chodu fizjologicznego i sportowego...27
2.1. Podstawowe modele wykorzystywane do analizy chodu i biegu...28
2.1.1. Model odwróconego wahadła...28
2.1.2. Model masy rozciągliwej...29
2.1.3. Model lokomocji z teleskopowymi kończynami...30
2.2. Metody szacowania zakresu przemieszczeń środka ciężkości podczas chodu, a także źródła błędów pomiarowych...30
2.2.1. Metoda kinematyczna i kinetyczna obliczania położenia środka ciężkości ciała w trakcie chodu...31
2.2.2. Źródła błędów pomiarowych...32
2.3. Warianty pracy mechanicznej w chodzie...37
2.3.1. Praca zewnętrzna w chodzie...37
2.3.2. Praca wewnętrzna w chodzie...37
2.3.3. Praca dodatnia i ujemna w chodzie...39
2.3.4. Praca kończyny wymachowej w chodzie...39
2.4. Biomechaniczne metody oceny pracy i mocy mechanicznej chodu...40
2.4.1. Metoda kinetyczna i kinematyczna oceny pracy mechanicznej chodu...40
2.4.2. Metoda obliczania rozwijanej mocy i pracy realizowanej względem osi stawów w trakcie chodu...42
2.5. Charakterystyka chodu sportowego...44
2.6. Cele pracy...53
2.7. Hipotezy...53
3. Charakterystyka badanych osób, zaimplementowane metody badań, a także etapy ich realizacji i opracowania wyników...55
3.1. Charakterystyka badanych osób w grupach chodu fi zjologicznego i sportowego...55
3.2. Czas, miejsce i użytkowana metodyka badań...59
3.2.1. Przygotowanie badanych osób do rejestracji chodu...59
3.2.2. Lokalizacja markerów na ciele badanych osób...60
3.3. Etapy badań...62
3.4. Etapy opracowania danych...63
3.4.1. Opracowanie danych w aplikacjach systemu Vicon...63
3.4.2. Charakterystyka zmiennych wykorzystywanych w pracy oraz etapy statystycznego opracowania danych...64
4. Przemieszczenia ogólnego środka ciężkości ciała podczas chodu fizjologicznego i chodu sportowego...75
4.1. Determinanty chodu i ich krytyka w świetle wyników współczesnych badań...75
4.2. Mechanizmy minimalizacji pionowych i bocznych przemieszczeń środka ciężkości ciała w trakcie chodu...78
4.2.1. Kontrola położenia środka ciężkości ciała w poszczególnych fazach chodu...79
4.2.2. Selektywna kontrola mięśniowa chodu...81
4.3. Wyniki zmian położenia środka ciężkości ciała w trakcie chodu...83
4.3.1. Wyniki standaryzowanych pionowych zmian położenia środka ciężkości ciała w cyklu w grupach chodu fizjologicznego...83
4.3.2. Wyniki standaryzowanych bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w cyklu w grupach chodu fizjologicznego...87
4.3.3. Wyniki analizy testowania normalności rozkładu standaryzowanych zakresów pionowych i bocznych przemieszczeń środka ciężkości ciała przy pomocy testu Shapiro–Wilka w grupach chodu fizjologicznego i sportowego...91
4.3.4. Wyniki analizy wariancji standaryzowanych pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w grupach chodu fizjologicznego...92
4.3.5. Wyniki analizy podobieństwa profi li przebiegów pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w grupach chodu fizjologicznego...95
4.4. Wyniki standaryzowanych zmian położenia środka ciężkości ciała w procesu w grupie chodu sportowego...100
4.4.1. Wyniki standaryzowanych pionowych zmian położenia środka ciężkości ciała w procesu w grupie chodu sportowego...100
4.4.2. Wyniki standaryzowanych bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w procesu w grupie chodu sportowego...103
4.4.3. Wyniki analizy wariancji dla pomiarów powtarzalnych standaryzowanych pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała u zawodników chodu sportowego...106
4.4.4. Wyniki analizy podobieństwa profi li przebiegów standaryzowanych pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości u zawodników chodu sportowego...108
4.5. Dyskusja: zmiany położenia środka ciężkości podczas chodu fi zjologicznego i chodu sportowego...112
4.5.1. Pionowe zmiany położenia środka ciężkości ciała podczas chodu fi zjologicznego...112
4.5.2. Pionowe zmiany położenia środka ciężkości ciała podczas chodu sportowego...117
4.5.3. Boczne zmiany położenia środka ciężkości ciała podczas chodu fizjologicznego...119
4.5.4. Boczne zmiany położenia środka ciężkości ciała podczas chodu sportowego...121
4.5.5. Złożenie pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w grupie chodu fizjologicznego...123
4.5.6. Złożenie pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w grupie chodu sportowego...125
4.5.7. Porównanie pionowych zmian położenia środka ciężkości ciała w procesu w grupach chodu fizjologicznego i chodu sportowego...126
4.5.8. Porównanie bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała w cyklu w grupach chodu fizjologicznego i chodu sportowego...128
4.5.9. Porównanie zakresów pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała podczas chodu w dotychczasowych badaniach...129
4.5.10. Podsumowanie wyników badań własnych w zakresie pionowych i bocznych zmian położenia środka ciężkości ciała podczas chodu fizjologicznego i chodu sportowego...138
5. Zmiany energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w procesu w trakcie chodu fi zjologicznego i sportowego...141
5.1. Wprowadzenie do zagadnień energetyki chodu...141
5.2. Typy energii występujących w trakcie chodu...141
5.3. Wyniki standaryzowanych zmian energii potencjalnej w procesu w grupach chodu fizjologicznego...142
5.4. Wyniki standaryzowanych zmian energii kinetycznej w cyklu w grupach chodu fizjologicznego...144
5.5. Wyniki standaryzowanych zmian energii całkowitej w procesu w grupach chodu fizjologicznego...148
5.6. Wyniki analizy testowania normalności rozkładu standaryzowanych zakresów zmian energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała za pomocą testu Shapiro–Wilka w grupach chodu fizjologicznego i sportowego...157
5.7. Wyniki analizy wariancji standaryzowanych zmian energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w grupach chodu fizjologicznego...158
5.8. Wyniki analizy podobieństwa profi li przebiegów zmian energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w grupach chodu fizjologicznego...162
5.9. Wyniki standaryzowanych zmian energii potencjalnej w cyklu w grupie chodu sportowego...165
5.10. Wyniki standaryzowanych zmian energii kinetycznej w cyklu w grupie chodu sportowego...168
5.11. Wyniki standaryzowanych zmian energii całkowitej w procesu w grupie chodu sportowego...173
5.12. Wyniki analizy wariancji dla pomiarów powtarzalnych standaryzowanych zmian energii potencjalnej, kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w grupie chodu sportowego...176
5.13. Wyniki analizy podobieństwa profi li przebiegów zmian energii potencjalnej,kinetycznej i całkowitej środka ciężkości ciała w grupie chodu sportowego...179
5.14. Dyskusja: zmiany energii środka ciężkości ciała podczas chodu...182
5.14.1. Praca zewnętrzna a koszt metaboliczny chodu...182
5.14.2. Szacowanie wydatku energetycznego w chodzie...182
5.14.3. Koszt mechaniczny przemieszczania środka ciężkości ciała w trakcie chodu...186
5.14.4. Podsumowanie wyników badań własnych w zakresie zmian energii kinetycznej, potencjalnej i całkowitej w trakcie chodu fizjologicznego i chodu sportowego...187
6. Transformacja energii kinetycznej i potencjalnej środka ciężkości ciała w chodzie fi zjologicznym i chodzie sportowym...189
6.1. Cykl odzyskiwania energii mechanicznej w trakcie chodu w mechanizmie odwróconego wahadła...192
6.2. Wyniki transformacji energii mechanicznej w grupach chodu fi zjologicznego...192
6.3. Wyniki transformacji energii mechanicznej w grupie chodu sportowego...198
6.4. Wartości wskaźnika odzyskiwania energii w procesu w grupach chodu fizjologicznego...204
6.5. Wyniki analizy wariancji wskaźnika odzyskiwania energii i kąta fazowego w grupach chodu fizjologicznego...
6.6. Wyniki analizy podobieństwa profili przebiegów zmian wartości wskaźnika odzyskiwania energii w cyklu w grupach chodu fi zjologicznego...
6.7. Wartości wskaźnika odzyskiwania energii w procesu w grupie chodu sportowego...214
6.8. Wyniki analizy wariancji wskaźnika odzyskiwania energii w grupie chodu sportowego...217
6.9. Wyniki analizy podobieństwa profili przebiegów zmian wartości wskaźnika odzyskiwania energii w procesu w grupie chodu sportowego...218
6.10. Dyskusja: mechanizm odzyskiwania energii podczas chodu...219
6.10.1. Czynniki determinujące mechanizm odzyskiwania energii podczas chodu...220
6.10.2. Wskaźnik odzyskiwania energii i przesunięcie fazowe przebiegów energii kinetycznej i potencjalnej...224
6.10.3. Podsumowanie wyników badań własnych w zakresie odzyskiwania energii w trakcie chodu fizjologicznego i sportowego...225
6.11. Plastikowe podsumowanie wyników i weryfi kacja hipotez pracy... 234
6.12. Najważniejsze osiągnięcia pracy i kierunki dalszych prac badawczych...235
7. Wnioski...239
8. Literatura...243
Spis rycin...263
Spis tabel...270
Summary...273
