Taekwondo

Pozostając w tematyce z poprzedniego posta, dzisiaj przedstawię Państwu równie ciekawy artykuł.


Częstochowa dn. 16.01.2013

AUTOREFERAT
 Imię i nazwisko: Jacek Wąsik    

Studia Podyplomowe „Odnowa biologiczna w sportach walki” AWF Warszawa ZWWF w Białej Podlaskiej   
Doktor nauk fizycznych, specjalność biofizyka na podstawie rozprawy „Efekty grawitacyjne w osmotycznym i dyfuzyjnym transporcie membranowym roztworów nieelektrolitów” Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii  
Trzyletnia Szkoła Trenerska AWF Gdańsk  
Magister Fizyki, Wyższa Szkoła Pedagogiczna w Częstochowie, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy  
Uprawnienia i kwalifikacje zawodowe: - Trener klasy mistrzowskiej taekwon-do - Trener II klasy w kickboxingu - Instruktor pływania 

 2012 – 2016 Członek Komisji Naukowej Europejskiej Federacji Taekwon-do 
 2011 – 2015 Wiceprezes Polskiego Związku Taekwon-do 
 1999 – 2007 Członek Zarządu Polskiego Związku Taekwon-do  


Wprowadzenie do tematyki  

Współcześnie sztuki walki rozwijają się w różnych kierunkach. Jednak w każdym 
z tych kierunków środkiem do osiągnięcia celu są między innymi rzuty, bloki i uderzenia. 
Jednym z zamiarów trenujących jest skuteczność w swoich działaniach. Dlatego też 
biomechaniczna identyfikacja ruchów stanowi ważny element wielu badań. Szczegółowa 
analiza ludzkich dokonań pokazuje, że drobne elementy kiedyś w ogóle nie brane pod 
uwagę, mogą poprawiać efektywność ruchu. Współczesne doświadczenia wskazują,  
że wybitne rezultaty sportowe osiągają trenerzy i zawodnicy, którzy są fachowo 
przygotowani do rywalizacji. W związku z tym, od sportowców obecnie wymaga się nie tylko coraz większej sprawności fizycznej, ale także intelektualnej.   
Praktycy taekwon-do mają zazwyczaj duży arsenał kopnięć. Jednak część badań 
biomechanicznych koncentruje się na technice górnych części ciała. Stull i Barham (1990) 
porównywali osiągane wartości prędkości oraz osiągane wartości siły zawodników shotokan karate, kempo, kung-fu, taekwon-do podczas wykonywania uderzenia prostego ręką. Pieter  i współpracownicy (1987) wyznaczyli prędkości i siły uderzenia prostego ręką oraz kopnięć: bocznego i okrężnego. Zasugerowali, że są potrzebne badania ilościowe dla lepszego zrozumienia tych technik. Wąsik (2008) zwrócił uwagę na moment uzyskania prędkości maksymalnej pięści i jego wpływ na efekt końcowy uderzenia. Rybicki 
i współpracownicy (2008) ustalili, że czas sportowego uderzenia prostego zawodników 
taekwon-do wynosi 30 ms – 50 ms. Oczywiście większość badań biomechanicznych dotyczyło kopnięć. Np. Ahn (1985) badał kinetyczne i kinematyczne zmienne oraz momenty sił mięśni dynamicznego  i pchającego kopnięcia frontalnego. Hwang (1987) przeanalizował dynamiczne kopnięcie frontalne w kilku aspektach: a) zbadał układ momentów mięśni biodra, kolana i kostki,  
b) wskazał kolejność działań dominującej grupy mięśni, c) określił rodzaje skurczów mięśni, 
d) podał zakresy segmentów ruchu względem stosowanych efektywnych momentów 
mięśniowych. Sørensen i współpracownicy (1996) badali wysokie kopnięcie przednie  
i stwierdzili, że spowolnienie uda wynika z ruchu zależnego od ruchu początkowego  
w kończynie dolnej, a nie aktywności hamowania. Opóźnienie uda jest bezpośrednim 
wynikiem przyspieszenia podudzia.  
Badania obrotów w kopnięciach podejmowało kilku badaczy (Pedzich i wsp., 2006; 
Chen, Chenfu, 2006), rozważając jak obrót wpływa na kinetykę kopnięć. Hwang (1985) 
opisał kopnięcie zahaczające za pomocą modelu ułożenia tułowia. Na tej podstawie 
rekomendował trenerom i zawodnikom poprawność wykonania tego rodzaju kopnięć. 
Wohlin (1989) analizował obrotowe kopnięcie zahaczające wykonywane przez 
amerykańskich zawodników w taekwon-do. Autor był zainteresowany zmianą kątów,  
kinematyką i kinetyką ciała podczas ruchu. Poza tym, analizował ruchy obrotowe głowy, 
ramion i bioder w stosunku do siebie oraz sekwencje kinematyki uda, nogi i stopy, przy 
zbliżaniu się do celu. Kopnięcie obrotowe boczne (dwit chagi) było badane przez Serina i 
Lieu (1991). Autorzy poinformowali, że kopnięcia obrotowe powodują większą prędkość 
stopy niż kopnięcia bez obrotu. Potwierdziły to badania przeprowadzone przez Pieter i 
Pieter (1995) oraz Pedzicha i wsp. (2006). 
Kopnięcie okrężne (wg. terminologii taekwon-do: dollyo chagi) należy do najczęściej 
opisywanych w literaturze (Kong i wsp., 2000; Kim i wsp., 2010; Esteval i wsp., 2011a; 
Esteval i wsp., 2011b). Pearson (1997) wykonał badania kinematyki tego kopnięcia. Określił 
on znaczenie kolejnych ruchów na wydajność kopnięcia. Stwierdzono, że średni czas trwania kopnięcia okrężnego to 0,35 sekund dla mężczyzn i 0,30 sekund dla kobiet należących do najlepszych zawodników taekwon-do z Singapuru (Boey, Xie, 2002). Nie stwierdzono jednakże związku pomiędzy najkrótszą trajektorią, a maksymalną prędkością. Badania wykazują, że kopnięcia te osiągają prędkości rzędu 9,94 m/s – 16,26 m/s (Pieter, Pieter, 1995) i siłę rzędu 1304 N - 2089 N (Falco i wsp., 2009). Lee i wsp. (2001) analizowali przyspieszenie środka masy, zmiany kątów w segmentach ciała, jak również zmiany pędu podczas wykonywania kopnięcia okrężnego. W bazie SportDiscus można odnaleźć ponad 8000 artykułów dotyczących sztuk walki (Vieten, 2008) przy czym dotyczących biomechaniki zaledwie 2 %, dla porównania artykułów dotyczących biomechaniki biegu jest około 20 %. Prezentowany dorobek naukowy uzupełnia lukę w opracowaniach dotyczących biomechaniki sportów walki. 


Cel pracy 

Celem badań były poszukiwania wiedzy o parametrach determinujących efektywność 
uderzeń. W opisanych poniżej badaniach, które zmierzają do opisania struktury ruchu 
wybranych technik taekwon-do, identyfikacji parametrów wpływających na efektywność 
uderzeń oraz opracowanie reguł wpływających na poprawę skuteczności wybranych 
uderzeń, postawiono następujące pytania badawcze:
 1. Jak wybrane parametry kinetyczne wpływają na efektywność wybranych technik 

taekwon-do ?
 2. Jakie warianty wykonania technik powinny dominować w procesie treningu ? 
3. Jak najefektywniej wykonać wybrane techniki taekwon-do ?  


Metodyka badań

Badaniom łącznie poddano 14 zawodników taekwon-do ITF (International Taekwon
do Federation). W skład tej grupy wchodzili zawodnicy o wysokim poziomie mistrzostwa 
sportowego (w ramach tej sztuki), między innymi Mistrzowie Europy i Mistrzowie Polski oraz inni o stażu co najmniej 4 lata.  Wszyscy trenowali regularnie 3 - 5 razy w tygodniu.  
Pomiar wykonano w laboratorium w warunkach jednakowych dla wszystkich 
badanych.  W trakcie badań zawodnicy stojąc w tej samej pozycji startowej (według 
terminologii taekwon-do: Niunja So Palmok Degi Maki) wykonywali trzykrotnie wybrany 
ruch taekwon-do. 
Do badań użyto systemu do kompleksowej analizy ruchu włoskiej firmy BTS Spa  
o nazwie Smart-D. Składał się on z sześciu kamer odbijających emitowane promieniowanie 
podczerwone, które w czasie rzeczywistym odczytywały położenie markerów umieszczonych na ciele zawodnika. Dzięki temu można było zarejestrować obraz ruchu badanego ciała oraz poddać ocenie uzyskane parametry kinematyczne. Ruchy rejestrowano z dokładnością  0,3 mm – 0,45 mm. Zapisu dokonano z częstotliwością 120 Hz. Dla zarejestrowania siły nacisku na podłoże wykorzystano platformę piezoelektryczną Kistler 9812C.  Do badań technik z wyskoku dodatkowo użyto tak zwanej maszyny do technik specjalnych (Wąsik 2009), czyli urządzenia używanego podczas rywalizacji sportowej w taekwon-do ITF do zaliczenia próby. 
Uzyskane dane, dotyczące przemieszczenia i prędkości charakterystycznych punktów 
na ciele zawodnika poddano analizie, określając wskaźniki opisujące strukturę przestrzenno
czasową uderzenia. Przyjmując dotychczasowe kryteria analiz biomechanicznych techniki 
sportowej (Hay, 1993), a szczególnie pomiaru technik stosowanych w taekwon-do (Wąsik, 
2006; Wąsik, 2007) uwzględniono w tych badaniach kolejne fazy ruchu (opisane w pracach 
dotyczących poszczególnych technik) od rozpoczęcia do całkowitego zakończenia uderzenia. 
Dla wszystkich wyznaczonych wskaźników obliczono wartość średnią i odchylenie 
standardowe oraz wyznaczono korelację pomiędzy charakterystycznymi parametrami 
ruchu. Współczynniki korelacji zweryfikowano na poziomie istotności p<0,05. Do określenia 
różnic między wartościami średnimi użyto t-testu na poziomie istotności p<0,01. 
Normalność rozkładu sprawdzono testem Kołmogorowa – Smirnowa. Wszystkie obliczenia 

wykonano przy użyciu MS Excel 2000.  


Omówienie wyników 

Badania wykazały, że na wysokość skoku zawodników podczas wykonywania 
kopnięcia dosiężnego (wg terminologii taekwon-do: twimyo nopi ap chagi) wpływają 
następujące elementy: wysokość środka ciężkości (SC) w momencie odbicia, wysokość lotu SC oraz wysokość zależna od długości kończyny dolnej i kąta zawartego pomiędzy prostą prostopadłą do deski a nogą. Na wysokość lotu wpływa również prędkość rozbiegu i kąt odbicia. Zależność prędkości w kierunku poziomym wygenerowanej podczas rozbiegu  
i prędkości pionowej (wyniesienia) uzyskanej podczas odbicia określa kąt odbicia (Hay 1993). 
Im szybszy rozbieg tym krótszy kontakt z podłożem ma stopa podczas odbicia, ale niestety 
również mniejsza prędkość pionowa osiągana przez zawodnika. Zatem zawodnik musi 
dobrać optymalną dla siebie prędkość podczas rozbiegu, aby zapanować nad odbiciem,  
w celu osiągnięcia maksymalnej wysokości (McNeill 1990). 
Przy wykonaniach kopnięcia dosiężnego wariantem tradycyjnym i (nowym) 
wariantem naturalnym zauważyć można istotne statystycznie różnice (p<0,01)  
w uzyskiwanych wartościach parametrów kinetycznych. Na podstawie obliczonych 
współczynników korelacji pomiędzy maksymalną siłą nacisku na podłoże i maksymalnym 
wyniesieniem środka masy można stwierdzić, że parametry te silnie korelują ze sobą - 
wersja tradycyjna r=0,70 (p<0,05), wersja naturalna r=0,63 (p<0,05). Wyniki regresji liniowej pokazują, że dla uzyskania podobnych wartości wysokości środka ciężkości dla wersji tradycyjnej przypadają większe wartości siły nacisku na podłoże oraz większe nachylenie linii trendu a=2,61, niż w wersji naturalnej a=1,23. Wynika z tego, że zaproponowana nowa   technika różniąca się wzorcem ruchu od tradycyjnej jest efektywniejsza. Daje ona mniejsze wartości obciążenia stawów nogi odbijającej (obniżają prawdopodobieństwo ewentualnych kontuzji) przy uzyskiwaniu większych wartości osiąganych wysokości środka ciężkości.  
Pieter i Pieter (1995) uzyskali wartości prędkości kopnięcia bocznego dla elity 
amerykańskich zawodników taekwon-do w granicach 5,20 m/s – 6,87 m/s. Sterkowicz  
i Madejski (1999) podają, że prędkość kopnięcia bocznego u wybranych zawodników 
hapkido wyniosła 6,63 m/s i 8,46 m/s. W tych badaniach najlepsi zawodnicy uzyskiwali 
prędkość rzędu 7,95 m/s. Wilk i współpracownicy (1982) podali, że karatecy wykonywali to 
kopnięcie z prędkością między 9,9 m/s – 14,4 m/s. Chociaż nie znaleziono potwierdzenia 
tych wyników u innych badaczy, to jednak zaznacza się pewna różnica w uzyskiwanych 
prędkościach między zawodnikami karate i taekwon-do. Sądzę, że różnice te wynikają 
głównie z innego sposobu realizacji kopnięć w tych stylach. 
Dokonane pomiary siły absolutnej kopnięcia bocznego pokazały, że zawodnicy 
taekwon-do uzyskują wartości od 390 N do 461 N (Pieter, Pieter, 1995). Z badań tych wynika również, że siła kopnięcia bocznego silnie zależy od masy ciała zawodnika. Nie wiemy jednak w jaki sposób dobierali oni dystans względem celu podczas wykonywania tych kopnięć. Większa masa wpływa nie tylko na wzrost wartości siły, ale również powoduje zwiększenie energii kinetycznej (Pieter et. al. 1987). Wiedza ta jest niezwykle istotna podczas uderzeń  w nieruchome obiekty (np. podczas łamania desek). W tym wypadku czas wykonania  i wysoki poziom produkcji średniej energii nie są tak ważne, jak maksymalna siła  w momencie kontaktu z celem (Stull, Barham, 1990).  
 Prawidłowo dobrany dystans ma wpływ na osiąganą siłę kopnięcia (Falco i wsp. 
2009). Uzyskana w tych badaniach średnia prędkość maksymalna podczas wykonywania 
kopnięcia bocznego osiągana była przy długości nogi równej ok. 82 % wartości maksymalnej. 
Długość ta może być traktowana jako wartość optymalna w tej technice kopnięcia dla 
uzyskania maksymalnej dynamiki uderzenia. Wykorzystanie zatem w pełni kinetyki 
uderzenia możliwe jest tylko wtedy gdy atakowany obiekt znajduje się w tej optymalnej dla 
tego uderzenia odległości. Zgodnie z zależnością F=m*v2/2s możemy szacować,  
że w momencie gdy prędkość stopy osiągnie wartość maksymalną, będzie również 
największa siła uderzenia. Tak oszacowana siła uderzenia przy średniej prędkości 
maksymalnej i średnim ciężarze ciała zawodnika (o ile założymy, że cała masa zawodnika 
bierze udział w ruchu) wynosiłaby F1020 N. Przy tak oszacowanej sile uderzenia, pomyłka o 10 % w odległości do atakowanego celu spowodowałaby zmniejszenie siły uderzenia do wartości F512 N. Zatem precyzyjny pomiar dystansu i moment trafienia w cel to bardzo ważna informacja dla uzyskania maksymalnej siły, jak również doboru optymalnej siły ciosu zależnej od zaistniałej sytuacji.  
Z zależności pomiędzy maksymalną prędkością stopy i maksymalną prędkością 
kolana podczas wykonania kopnięcia bocznego wynika, że większa prędkość kolana 
wyraźnie wpływa na wzrost osiąganej prędkości stopy (r=0.72). Oznacza to, że podczas 
doskonalenia techniki tego kopnięcia w celu zwiększenia prędkości stopy, należy zwrócić 
uwagę na prędkość kolana, która ma być zgodna z ruchem stopy. Krótki czas kopnięcia 
bocznego, zależy od maksymalnej prędkości osiąganej przez kolano (r=-0,59) i stopę w fazie wznoszenia (r=-0,86). Na czas całego kopnięcia składa się czas między postawą startową,  a przekrokiem oraz czasu wznoszenia nogi.  
Stwierdzono, że kopnięcie okrężne jest najczęściej stosowaną techniką w walce (Lee, 
1983; Nien et. al. 2004; Roh, Watkinson 2002). Conkel’a i współpracownicy (1988) 
wyznaczyli prędkość kopnięcia okrężnego dla elity zawodników taekwon-do, która wyniosła 
14,60 m/s. Serina i Lieu (1991) uzyskali wartość 15,9 m/s, a Pearson (1997) 13,4 m/s. We 
wszystkich tych przypadkach zawodnicy kopali w worek bokserski. Wiemy, że wzór ruchu 
używanego podczas uderzenia „w powietrze” różni się od ruchu używanego w fizyczny cel 
(Nistico, 1982). W badaniach w których zawodnicy wykonywali kopnięcia bez fizycznego 
celu. W taki sposób dokonano również pomiaru kopnięć zawodników karate, którzy 
uzyskiwali prędkości w granicach 9,5 m/s - 11,0 m/s (Wilk i wsp., 1982). W moich  
badaniach, wyznaczona średnia prędkość maksymalna kopnięcia okrężnego wyniosła  
9,75  ± 2,54 m/s.  
Wykonując to kopnięcie w pierwszym etapie następuje śrubowe skręcenie tułowia, 
które ma nadać nodze energii. W drugim etapie następuje prostowanie w stawie 
kolanowym do momentu trafienia w cel. Można powiedzieć, że od szybkości odbicia stopy 
i szybkości ruchu rotacyjnego rąk zależy dynamika kopnięcia. Zamach rękoma ma na celu: 
przekazanie momentu siły i nadanie rotacji ciału oraz zwiększenie siły odbicia stopy. 
Interesującą informacją jest to, że noga zmierzająca do celu nie uzyskuje maksymalnej 
prędkości wznoszącej w momencie dochodzenia do wyprostu kończyny, lecz w fazie odbicia. Ze względu na mnogość kopnięć w taekwon-do, tradycyjne uderzenie pięścią nie 
należy do najczęściej badanych. Z tych badań wynika, że pięść uderzająca do około 20 % 
cyklu pracy kończyny górnej ma średnią prędkość bliską zero. Miedzy 20 % - 50 % zmienna ta maleje. Związane to jest ze zmianą kierunku przemieszczania ręki, która w tym czasie wykonuje charakterystyczny dla tego uderzenia tzw. „ruch wsteczny”. Po przekroczeniu  50 % długości kończyny górnej prędkość ta gwałtownie wzrasta, by przy 86 % długości całkowitej ramienia uzyskać wartość maksymalną, średnio 6,18 ± 0,53 m/s. Potem następuje gwałtowny spadek prędkości, związany z hamowaniem pięści. 
 Należy zaznaczyć, że w większości przedstawione zagadnienia w opublikowanych 
pracach są autorskimi i niespotykanymi dotychczas biomechanicznymi opracowywanymi 
dotyczącym wybranych acyklicznych uderzeń. Wyniki tych badań pozwalają rekomendować technikę wykonywania wybranych uderzeń taekwon-do. Takie informacje mogą pomóc we wczesnych etapach nabywania umiejętności. Kompetentnym szkoleniowcom pomogą w tworzeniu ćwiczeń i programów szkolenia w oparciu o ilościowo określone czynniki. Dzięki czemu wzmocni to proces uczenia się zawodników.