Двигательные действия в шоссейном велоспорте

Чем тяжелее  спортсмен и велосипед, толще  шины и ниже давление воздуха в  них, тем больше трение качения. Неровности проезжей части увеличивают силу трения качения. При сильной накачке шин езда по брусчатке затруднительна из-за значительной вибрации велосипеда, а при подъеме в гору такие колеса будут проскальзывать. Слишком малое давление воздуха ведет к увеличению силы трения и даже к нарушению целостности шины из-за сильного ее сминания. В последнее время, как известно, применяются велосипеды с малыми колесами, однако нужно иметь в виду, что чем меньше колесо, тем больше трение качения.

Силы, действующие на велосипедиста  при подъеме в гору, на поворотах, виражах. При езде в гору основным препятствием движению является сталкивающая сила, уменьшающая скорость передвижения. Чем больше крутизна подъема и масса спортсмена с велосипедом, тем больше сталкивающая сила. Поэтому в горах преимущество имеют спортсмены с малой массой тела.

Сталкивающую  силу можно определить по формуле:

F_c = Gh/L,

где G — суммарная  масса спортсмена с велосипедом, кг; L — длина подъема, м; h — высота подъема на 100 м пути, м.

При выполнении технических приемов на велосипедиста  оказывают влияние и другие силы. Так, при выполнении поворотов на шоссе следует наклонить велосипед, но не более критического угла (25—28 ° от вертикали), поскольку при дальнейшем увеличении угла велосипед теряет сцепление с дорогой. Сила трения обеспечивает сцепление колес с покрытием проезжей части и выражается зависимостью

Fтр=Gf,

где Fтp — сила трения; G — суммарная масса спортсмена с велосипедом, кг; f — коэффициент трения, зависящий от покрытия шоссе, формы протектора и его материала.

Нет необходимости  подробно рассматривать силы сопротивления при езде в гору, поскольку изменить их гонщик не может — всем велосипедистам предстоит преодолевать перепады высот, стоящие на пути движения. Однако сталкивающую силу в гонках на треке можно использовать велосипедисту, находящемуся в высшей точке виража, для увеличения скорости. Эта сила пропорциональна высоте кривой и массе системы "велосипедист—велосипед". На рис. 5—7 показаны центробежная сила и направления других сил при езде на треке и шоссе, а также прохождении поворота на шоссе.

4. Оптимальные режимы педалирования

Велосипедисты применяют круговое и импульсное педалирование. Их чередование отдаляет наступление утомления. 

Эффективность езды на велосипеде зависит от частоты  вращения педалей и выбора передачи. Чем больше передача, тем выше сила действия на педали и больше укладка — расстояние, преодолеваемое за один оборот педалей. За последние 40—60 лет значительное увеличение средней скорости на соревнованиях произошло исключительно за счет увеличения укладки. Темп педалирования практически не изменился. Используя метод кардиолидирования (программированного регулирования частоты сердечных сокращений), Ю. Г. Крылатых определил оптимальные режимы педалирования при разных уровнях частоты сердечных сокращений. Так, при ЧСС, равной 150 1/мин, оптимальный темп равен 87 1/мин, а укладка 6,8 м. А при ЧСС, равной 180 1/мин, оптимальный темп составляет 100 1/мин, а укладка 7,1 м. Эти рекомендации относятся к взрослым велосипедистам высокой квалификации. При выборе режима педалирования следует учитывать индивидуальные особенности спортсмена и внешние условия. Чем ниже физическая работоспособность, значительнее утомление и сложнее условия (плохое покрытие дороги, встречный ветер и т. д.), тем выше оптимальный темп и меньше оптимальная передача. Тактика езды на велосипеде зависит от цели велосипедиста. Например, при прогулочной езде основной критерий оптимальности — экономичность, и наилучшей является тактика постоянной скорости. 
Для достижения наивысшего спортивного результата гонщик должен так выбирать скорость и так ее изменять, чтобы полностью использовать потенциальные возможности энергетических систем. Например, в индивидуальной гонке преследования на 4 км наиболее выгодна тактика «на всю». При этом скорость сразу после стартового разгона на 7—8% выше среднедистанционной скорости, а в дальнейшем снижается (быстрее или медленнее — в зависимости от емкости фосфагенной и лактацидной систем и мощности окислительной энергетической системы у данного спортсмена). До сих пор продолжается усовершенствование велосипеда. Наряду с многочисленными конструкциями обычных велосипедов все более широкое распространение получают тандемы, а также одноместные и многоместные веломобили, которые развивают скорость до 30—40 км/ч.

5. Топография работающих мышц

В процессе педалирования  непосредственно участвуют кости  нижних конечностей, таз и мышцы, осуществляющие сгибание и разгибание ног (рис. 8). При нажатии на педаль разгибаются бедро, голень и стопа. При этом активны следующие мышцы: 
— ягодичная, двуглавая, полусухожильная, полуперепончатая (разгибание бедра); 
— четырехглавая (разгибание голени); 
— икроножная, камбаловидная, задняя большеберцовая, длинные сгибатели пальцев, длинная и короткая малоберцовые (разгибатели стопы).

6. Спортсмен во время езды на велосипеде представляет собой, с точки зрения биомеханики, замкнутую кинематическую цепь, которую составляют таз, нижние конечности велосипедиста, шатуны и кареточный вал велосипеда. Велосипедист имеет значительно меньше возможностей свободного движения конечностями, чем представители других циклических видов спорта. Сложность техники педалирования заключается в том, что во время езды необходимо одновременно следить за направлением движения велосипеда, поддерживать равновесие и контролировать характер приложения усилий к педалям на протяжении всей окружности движения шатуна. При обороте шатуна бедра и голени производят маятникообразные движения, передаваемые через стопы во вращательное движение. Мышцы являются активными производителями движений, и эффективность их деятельности зависит от функционального состояния многих систем организма спортсмена.

При динамической работе во время педалирования происходит их напряжение и расслабление мышц. Чем больше группы мышц вовлечены в акт педалирования, тем более выгодные условия создаются для их функционирования, поскольку усилия между ними распределяются. 

Рис. 7 Активность мышц ног при педалировании (стрелками показаны векторы силы действия ноги на педаль и их нормальные тангенциальные составляющие)

Особенности техники  педалирования на шоссе и треке  на различных дистанциях связаны  с необходимостью развивать при  вращении педалей как максимальную, так и оптимальную для каждого вида гонок частоту педалирования, применяя шатуны разной длины и различные передаточные соотношения. Но в любых видах гонок при педалировании коленные суставы должны двигаться в строго вертикальных и параллельных плоскостях. По мере совершенствования вырабатывается динамический стереотип, движения приобретают легкость и свободу. Общим условием для всех велосипедистов является целесообразность и экономичность движений и связанное с этим правильное чередование напряжения и расслабления отдельных групп мышц, участвующих в педалировании (рис.8).

 
 
 

Рис. 8. Группы мышц, несущие основную нагрузку при педалировании: 1 - мышцы, участвующие в дыхании; 

2 - мышцы, участвующие  в перемещении  педали вниз;  3 - мышцы, участвующие в перемещении педали вверх

На протяжении всего оборота шатунов носок  стопы немного опущен вниз; чем  больше частота оборотов, тем больше угол, образуемый голенью и стопой, и тем меньше их амплитуда движений. Хорошая техника педалирования характеризуется наличием приложенных усилий не только при нажиме и подтягивании, но и приложением силы в верхней части окружности, описываемой педалью, — проталкивание педали, а в нижней — ее проводкой. При передвижении педали по окружности происходит поочередное включение мышечных групп, что влечет за собой изменение направления приложения сил. Можно говорить о том, что педалирование осуществляется последовательным чередованием работы различных мышц. Однако группы мышц имеют неодинаковую способность к развитию мышечного напряжения, поэтому имеются зоны, в которых прилагаются большие или меньшие усилия, а также переходные зоны (рис.9).                                                                                                      

 

7. Управление движениями в шоссейном велоспорте

В шоссейных  гонках принято выделять технику старта, езду на ровной местности, за ведущим, на подъемах с различным перепадом высот и разной длины, на спусках, на поворотах; преодоление препятствий на велосипеде; рывок; разворот; бросок на линию финиша; в команде, в группе; торможение и др. В езде по треку характерными являются отдельные, специфические для каждого вида гонок элементы. Так, в спринтерской гонке выделяют маневрирование по треку, стояние на месте "сюрпляс", езду на виражах, разгон с виража, рывок, финиширование, бросок на линию финиша, остановку. Техника езды в командной гонке преследования, как и гонка по очкам, имеет свои специфические технические элементы.

 Контролировать технику педалирования сложно. Стопа велосипедиста укреплена на педали и описывает одну и ту же траекторию, поэтому визуально определить качество техники педалирования можно лишь в общих чертах.

Педагогическое наблюдение за техникой педалирования сильнейших велосипедистов, проводимое даже квалифицированным специалистом, не позволяет сделать заключение о степени ее совершенства — необходима специальная регистрирующая аппаратура. Определить техническую подготовленность в большинстве случаев трудно из-за отсутствия возможности измерить величину и направление приложения сил конкретным спортсменом.

Уровень технической  подготовленности спортсмена определяет не умение нажимать на педаль, а умение подтягивать ее. Этим отличается спортивное педалирование от "народного", применяемого на дорожных велосипедах. В эффективном приложении усилий в цикле педалирования скрыт основной резерв увеличения мощности полезных усилий, а следовательно, скорости езды.

При стереотипной пространственной структуре движений рычажная система передачи силы мышц нижних конечностей к опорной поверхности шоссе или трека представляет практически неограниченные возможности оптимизации двигательной деятельности по скоростно-силовым характеристикам. 
 

Основным передаточным механизмом велосипеда является цепная передача, установленная на оси ведущей  и ведомой шестерен. Условия работы мышц при педалировании и эффективность использования силы мышц, прикладываемой к педали, неодинаковы. При вертикальном положении шатуна нога велосипедиста располагается так, что проявить большую силу спортсмену неудобно. Горизонтальное положение шатуна представляет велосипедисту возможность развить максимальную силу за счет разгибателей голени и бедра, но это не происходит в полной мере, так как в данный момент наблюдается быстрое линейное перемещение педали вниз, не позволяющее спортсмену развить значительные усилия. 
 

8. Библиография

1. Полищук Д.А.  Велосипедный спорт. - К.: Олимпийская  литература, 1997. - 344 с.           2. Юнкер Д. и др. Велосипедный спорт. (Спорт школьникам): Пер. с нем. Юнкер Д., Микейн Д., Вейсброд Г. Предисл. С.В. Ердакова. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 118 с.

3. Волков Н.И. Биохимический контроль в спорте: проблемы и перспективы // Теория и практика физ. культуры. - 1975. - № 11. - С.61.

4. Ю.Г. Крылатых, С.М. Минаков Подготовка юных велосипедистов М.: "Физкультура и спорт", - 1982, - 143 с.

5. Голец В.И. Комплексное использование физических средств восстановления с целью управления параметрами тренировочных и соревновательных нагрузок высококвалифицированных спортсменов (на примере плавания и велоспорта): Автореф. дис. ... канд. пед. наук. -К., 1987.-22 с.

6. Кузнецов А.А. Теоретическое обоснование и экспериментальная проверка использования тренажерных средств в специальной подготовке велосипедистов высшей квалификации: Автореф. дис.... канд. пед. наук. - Л., 1981. - 23 с.