Från fysik till stakteknik Datum: 24 november 2016 Föreläsare: Magnus Carlsson (mca@du.se), Tomas Carlsson (tca@du.se) & Johnny Nilsson (jns@du.se)
Längdskidåkningens fysiska krav Ökning P pu = m av g lägesenergi sin α v i uppförsbackar P Friktion µ = m g mellan µ v skidor och snö PLuftmotstånd a = k A v 3 Rörelseenergiförändringar P kr = 0,5 m r 2 (ω 2 1 - ω 02 ) kopplade f till rotationer under rörelsecykeln PRörelseenergiförändringar kt = 0,5 m (v 12 - v 02 ) f kopplade till rätlinjiga rörelser under rörelsecykeln PÖkning p = m g av h lägesenergi f under rörelsecykeln Bergh U (1987) The influence of body mass in cross-country skiing
Längdskidåkningens fysiologiska krav Hög aerob effekt vid såväl helkroppsarbete som överkroppsarbete (VO 2 max resp. VO 2 peak) O 2 Hög effektutveckling vid överkroppsarbete God rörelseekonomi Hög arbetsintensitet vid laktattröskeln Hög anaerob kapacitet
Längdskidåkarens verkningsgrad (1)
Längdskidåkarens verkningsgrad (2) Rörelseekonomi (GE) = Utfört arbete Energiförbrukning Rörelseekonomi Åkteknik 0% 50% 100%
Effekten av olika rörelseekonomi 1 GE = = 17% 6 1 GE = = 20% 5 Åkare A Åkare B
Effekten av olika rörelseekonomi (1) Förutsättning: Skidåkare A och B har samma fysiologiska status (VO 2 peak: 5,5 l/min, laktattröskel: 90% av VO 2 peak, vikt: 75 kg, anaerob kapacitet: 50 ml/kg). Prestation: 1 km stakning med arbetsintensiteten 90% av VO 2 peak. Skillnad: Skidåkare A har GE = 17% och skidåkare B har GE = 20%. A B 1 km A B Åktid 3 min 10 s 20 s 2 min 50 s 2
Effekten av olika rörelseekonomi (2) Förutsättning: Skidåkare A och B har samma fysiologiska status (VO 2 peak: 5,5 l/min, laktattröskel: 90% av VO 2 peak, vikt: 75 kg, anaerob kapacitet: 50 ml/kg). Prestation: 1 km stakning med den förbestämda åktiden 2 min och 50 s. Skillnad: Skidåkare A har GE = 17% och skidåkare B har GE = 20%. A B 1 km på 2 min 50 s A B Arbetsintensitet 104% 14% 90% 2
Förbättring av rörelseekonomin (1) Rörelseekonomi (GE) = Utfört arbete Energiförbrukning Förbättring av rörelseekonomin genom att: - Minska energiförbrukningen för ett givet utfört arbete - Öka det utförda arbetet utifrån en given energiförbrukning - Förbättra åktekniken!
Vertikal tyngdpunktsförflyttning Förbättring av rörelseekonomin (2) Kraftskapandefas: - Transformation av lägestill rörelseenergi - Muskelkontraktion Återgångsfas: - Återuppbyggande av lägesenergi via muskelkontraktion = 0,25 m Losnegard T (2016) The influence of pole length on performance, O2-cost and kinematics in double poling
Förbättring av rörelseekonomin (3) Förutsättning: Skidåkare A har en tyngdpunktsförflyttning på 0,25 m/rörelsecykel (VO 2 peak: 5,5 l/min, LT: 90% av VO 2 peak, GE: 17%, vikt: 72 kg, anaerob kapacitet: 50 ml/kg). Prestation: 1 km stakning med stakningsfrekvensen 60 Hz och arbetsintensiteten 90% av VO 2 peak (d.v.s. 5,0 liter O 2 /min). A A 0,25 m 1 km på 3 min 10 s 2 34,9 m Energiförbrukning genom tyngdpunktsförskjutning under rörelsecykeln: W läge cyk = 75 9,82 0,25 190 0,20 = 174,9 kj 8,4 liter O 2 (d.v.s. 2,6 liter O 2 /min) Antagen rörelseekonomi under återgångsfasen W läge cyk 2,6 = = 52% W tot 5,0
Förbättring av rörelseekonomin (4) Det finns stor potential att förbättra rörelseekonomin! Lägre vertikal tyngdpunktsförflyttning Effektivare transformation av läges- till rörelseenergi Effektivare kraftöverföring via muskelkontraktion Förbättrad åkteknik!
Förbättring av rörelseekonomin (5)
Disposition Vilka muskelgrupper är viktiga för framdriften i dubbelstakning? Hur stor kraft kan de utveckla? Trestegsraketen Brister i konventionell teknik Åka stort Förbättringsmöjligheter Attack & åka snålt
Kraftskapande muskulatur vid stakning Prime movers Lats Höft- och bålböjare Överarmssträckare
Trestegsraketen Lats Överarmssträckare Höft- och bålböjare
Muskelaktivering & rörelse Konventionell stakning Attackstak Stor bålrörelse med liten kraft Raketsteg 1 Träffen
Brister i konventionell stakteknik Världseliten har brister i staktekniken! För korta stavar För stort vertikalt arbete Tappar 0.5 RS1 För stor yttre hävarm Armbågsleden kollapsar För liten höftvinkel Förflyttar stor massa för lång sträcka L F A B C D E F Hur åka med attackstak med nya stavreglerna?
Vad kostar det att åka stort? Arbete vid konventionell stakning = m g h= 40 9.82 0.3= 118 Nm Arbete vid attackstak = m g h= 40 9.82 0.125= 49 Nm Attackstak m (bål) = 40 kg m (helkropp) = 80 kg g = 9.82 0 0.125 m 0.3 m Konventionell stakning
Kraftimpuls & syreförbrukning Konventionell stakning Attackstakning 100 80 60 40 20 KST AST 0 VO 2
Summering Raketsteg 1 och 2 är starka Få med raketsteg 1 med attackstak & tidig träff Större påskjutande kraftimpuls vid attackstak jämfört med konventionell stakning Minsta möjliga rörelseutslag med stora kroppssegment Stort är att åka snålt!
Kontaktuppgifter Raketsteg 1 och 2 är starka Få med raketsteg 1 med attackstak & tidig träff Större påskjutande kraftimpuls vid attackstak jämfört med konventionell stakning Minsta möjliga rörelseutslag med stora kroppssegment Stort är att åka snålt!