За полный цикл педалирования электронный луч описывает на экране осциллоскопа замкнутую кривую, сгибающую концы всех суммарных векторов усилий, приложенных к оси педали в данном цикле педалирования, и позволяющую установить точную картину фактического приложения усилий к педали (суммарно-составляющие усилия - «С-С»).

Экран осциллоскопа был градуирован по горизонтальной и вертикальной осям, деления которых соответствовали величине усилий в килограммах, Прилагавшимся к тензопедалям при тарировании в горизонтальном и вертикальном направлении 32-кг гирей.

Годографы усилий фотографировались (рис.9).

Для определения угла наклона рамки педали и амплитуды движения стопы в голеностопном суставе» производилась киносъемка по методике Д. Полякова и Н. Уханова (1966). По углу наклона рамки педали определялось направление суммарно-составляющих усилий (методика Л.В. Чхаидзе, 1961; В.М. Девишвили, 1970).

Задача 3. Сравнить максимальную продолжительность педалирования при использовании различных способов при стандартной мощности работы и темпе педалирования.

Эксперимент проводился в 1972 г. на модифицированном велоэргометре с применением методик, описанных в предыдущем разделе (лабораторный эксперимент 2). Испытуемый отслеживал темп вращения педалей по стрелочному индикатору; «предельное время» отмечалось при 3-ем снижении темпа педалирования более чем в 5 оборотах. Испытуемый выполнял педалирование одним из исследуемых способов один раз в день; следующий способ испытывался через день отдыха в тоже время суток. Адаптационных опытов не требовалось, поскольку «испытателями» были участники предыдущей серии экспериментов, хорошо освоившие методику.

2.2.6 Педагогический естественный эксперимент

На середине изолированного нижнего пера задней вилки крепится стальной контакт, поднимающийся вверх между колесами и цепью и накрывающий цепь бронзовым роликом (1). Контакт соединен с батарейкой (2) и сигнальной лампочкой (3), расположенной на руле. Контакт раздвижной, его высота подбирается по высоте цепи. Электрическая цепь, состоящая из ролика контакта, батарейки, лампочки, массы и велоцепи, замыкается при натяжении цепи (когда к цепи приложены усилия) и размыкается при провисании (когда усилие на цепи отсутствует). При замыкании цепи загорается лампочка, информируя гонщика о наличии усилия на цепи; если цепь провисает - лампочка гаснет. При импульсном педалировании лампочка загорается и гаснет, при круговом - горит непрерывно с относительно постоянным накалом (Г.М. Мартынов, 1978).

Во второй серии экспериментов выяснялось время поддержания скорости 40 км/час в индивидуальных заездах на треке при применении 4-х исследуемых способов педалирования. Экспериментальные заезды проводились на треке «Трудовые резервы», Москва. Во время заезда скорость гонщика определялась по времени прохождения 50-метровых отрезков; заезд прекращался при снижении скорости на двух отрезках подряд. Гонщик получал информацию о скорости передвижения с табло спидометра, укрепленного на руле; способ педалирования контролировался по методике, описанной выше, применявшейся в 1-й серии естественного эксперимента. Заезды с применением одного из 4-х способов проводились по одному через день отдыха.

В третьей серии экспериментов определялась средняя скорость при прохождении индивидуальной гонки на 25км на треке при использовании каждого из 4-х изучаемых способов педалирования. Время фиксировалось в соответствии с требованиями правил соревнований; способ педалирования - с помощью электроиндикатора натяжения цепи (описание см. выше). Экспериментальные заезды проводились по одному для каждого из способов в один день, следующий способ педалирования испытывался после одного дня отдыха.

В четвертой серии экспериментов следовало проверить эффективность обнаруженных положений в интегрирующей деятельности: в условиях ответственных соревнований и в исполнении спортсменов высшего класса. С этой целью была разработана схема подготовки, построенная в соответствии с принятыми и утвердившимися рекомендациями, но дополненная задачами освоения техники кругового и инерционного педалирования, тактики применения сочетания кругового инерционного педалирования в официальных соревнованиях.

Эксперимент проходил в условиях реальной подготовки группы сильнейших гонщиков ВС ДСО Профсоюзов в течение нескольких сезонов. В качестве критериев эффективности мы использовали превышения рекордов СССР и мира, зарегистрированные судейскими коллегиями и утвержденные соответствующими федерациями.

2.2.7 Математико-статистические методы обработки исследования

Количественные показатели зарегистрированных изменений, различия между сравниваемыми характеристиками оценивались после их обработки методами математической статистики. В диссертации исследованы следующие показатели: среднюю арифметическую величину (X) среднее квадратическое отклонение (± а), средняя ошибка средней величины (± т), а также (для малых несимметричных выборок) -критерий Вилкоксона. Для выяснения статистической связи между двумя показателями мы применяли коэффициент корреляции (г). В качестве критического уровня значимости мы принимали уровень р < 0,05. (По рекомендациям В.М. Зациорский, 1969; Н.А. Масальгин, 1974; Б.А. Ашмарин, 1978).

2.3 Организация исследования

Научная деятельность регулируется законами, сформулированными теорией деятельности (А.Н. Леонтьев, Л977). Согласно этой теории, деятельность появляется и развивается как средство удовлетворения потребности; сама же потребность возникает при условии включения субъекта в деятельность, которая ставит перед ним проблемы, требующие решения. Автор включился в спортивную деятельность в 1948 г. и, по мере удовлетворения потребности в спортивном совершенствовании, решал все более сложные проблемы, возникавшие с развитием собственной тренированности. Руководство опытных тренеров помогало решать многие из них, однако были и такие, которые приходилось решать самостоятельно. Особенно актуальной способность самостоятельно решать проблемы подготовки стала на этапе высшего спортивного мастерства, начиная с сезона 1955 г., когда был выполнен норматив мастера спорта СССР и автор был включен в число кандидатов в сборную команду страны. На период 1955-1969 гг. (период высших спортивных достижений) приходится самая интенсивная экспериментальная работа, в которой автор экспериментировал на себе, искал, опробовал и доказывал результатами соревновательной деятельности преимущества принципиально новых решений задач физической, технической и тактической подготовки.

С 1960 г. автор активно работает в качестве консультанта, а затем и тренера с сильнейшими гонщиками страны. Личный опыт подготовки реализуется в методике построения нагрузок, в тактических концепциях, в новых решениях задач техники и технической подготовки. Однако, выяснилось, что личный опыт автора-спортсмена часто не пригоден для тех или иных учеников, необходима его индивидуализация, для чего следовало выявить те закономерности, которые определяют всеобщую эффективность отдельных положений в каждом индивидуальном варианте реализации.

Таким образом, включение в тренерскую деятельность поставило перед автором новые проблемы, которые можно было разрешить только с помощью методов научного исследования. Без этого пояснения, как нам кажется, было бы трудно обосновать ту схему организации исследования, которую мы предлагаем ниже.

Исследование было разбито на ряд этапов.

этап. Разработка проблематики, выделение новой проблемы и определение направления ее решения, изучение состояния проблемы в специальной литературе и в практической деятельности, разработка гипотезы решения проблемы.

этап. Исходя из существа проблемы и гипотезы ее решения, определение задач исследования (решение которых необходимо для проверки гипотезы), основных методов и методики исследования, а также разработка схемы организации исследования.

этап. Лабораторные исследования. Этап предполагал решение 3-х задач, при этом важным условием успеха было обеспечение унифицированных условий выполнения заданий, получения и обработки необходимой информации. Каждая из задач решалась в специально организованной серии экспериментов (раздел 2.2.5.).

этап. Естественный педагогический эксперимент. Основной задачей этапа была проверка результатов лабораторных экспериментов в условиях нормального тренировочного процесса, в работе на треке и в соревнованиях на треке и шоссе. Предполагалось решить 4 задачи, каждую - в специальной серии экспериментов (раздел 2.2.6.).

этап. Обсуждение результатов, полученных в ходе лабораторного и естественного экспериментов, формулирование частных выводов по решению задач исследования и общего вывода об итогах проверки гипотезы исследования.

этап. Формирование рекомендаций для использования в практике подготовки велосипедистов и в других направлениях, внедрение результатов исследований в практику.

Глава 3. Сравнительный анализ эффективности способов педалирования и различных вариантов их сочетания по критерию энергетической экономичности

3.1 Лабораторные исследования

1. В естественных условиях невозможно унифицировать нагрузку для разных испытуемых по двум причинам:

а) Различное техническое оснащение велосипедов - длина шатунов, вес колес, компрессия и накат одно рубок - в конечном счете КПД велосипедов;

б) Отличается аэродинамическая характеристика велосипедистов - площадь лобового сопротивления, коэффициент обтекаемости их фигур.

Если первый фактор можно в какой-то степени унифицировать, то второй унификации не поддается.

Отсутствуют надежные автономные системы регистрации физиологических характеристик (выдыхаемого воздуха, электрической активности мышц, данных динамографии и других). Неавтономная система регистрации текущей информации, связывающая испытуемого с сопровождающим транспортом, оказывает нежелательные влияния на скорость движения испытуемого.

В естественных условиях невозможно нейтрализовать изменение условий проведения эксперимента - перемены скорости и направления движения воздуха, в особенности - порывы ветра, изменения влажности, температуры, атмосферного давления, удары воздушной волны, отраженной от попутного и встречного транспорта и т.п.

В естественных условиях средней полосы невозможно подобрать стандартную нагрузку для сравнительных экспериментов в подготовительном и соревновательном периодах годичного цикла.

Изложенные выше причины существенно влияют на качество получаемых экспериментальных данных, затрудняют получение достоверных средних величин, результатов их сопоставления и - в конечном счете - выводов и рекомендаций. В условиях лаборатории все перечисленные искажающие влияния полностью снимаются, что и стало основанием для принятия решения о проведении лабораторных исследований экономичности различных способов педалирования.

В этой связи возникла необходимость моделирования стандартной нагрузки на велоэргометре, адекватной езде на шоссе, на основе сохранения тождества усилий, развиваемых в условиях лаборатории, усилиям, зарегистрированным в езде по шоссе (по А.В. Седову, 1967). Результаты, полученные в условиях лаборатории, будут сопоставлены с результатами, полученными в естественных условиях.

Исследуя 0₂ - потребление на различных скоростях индивидуальной езды по шоссе, М. Артыков (1969) выяснил, что минимальный разброс - ± 0,84 л - имеет место при скорости 40 км/час. P.M. Рагимов (1966) обнаружил, что наименьшее потребление 0₂ и наибольшая длительность работы имеют место при выполнении стандартной работы мощностью 1480 кГм/мин (соответствует скорости на шоссе 40-42 км/час) с частотой педалирования 60-90 об/мин (использовался метод определения энергетической стоимости работы по данным газообмена). Л.В. Чхаидзе (1961), оценивая технику педалирования членов сборной СССР на трехроликовом велостанке по данным тензометрии наблюдал наивысшие значения КИИС при частоте педалирования 90-97 об/мин, что через 6 лет подтвердилось в исследованиях Г. Мархольда, наблюдавшего технику велосипедистов сборной ГДР (1961). Г.В. Мелленберг (1970) определил оптимум потребления 0₂ и периферического кровообращения при нагрузке мощностью 1500 кГм/мин с частотой вращения педалей 90 об/мин. А.В. Седов (1967) методом динамографии определил среднее усилие нажима - 30 кг, подтягивания - 8 кг, частоту педалирования - около 90 об/мин при скорости 40 км/час с различными передаточными соотношениями. Анализ частоты педалирования при установлении всесоюзных и мировых рекордов в зоне нагрузок умеренной мощности показал, что она варьируется в пределах 90±6,26 об/мин.

Таким образом, данные педагогических и биологических исследований работы велосипедистов на этой скорости и приближенной к ней мощности стандартной работы на велоэргометре, наводят на мысль, что организм тренировочного гонщика наилучшим образом приспособлен к данному режиму. Исходя из этого предположения, мы решили избрать для проведения лабораторных исследований стандартную нагрузку, соответствующую скорости 40 км/час на шоссе. При использовании велоэргометра «Монарк» это была нагрузка 1350 кГм/мин (по Остранду - 2,5 килопонда), с поправкой на 3 ролика велодинамометра конструкции Л.Г. Кучина (1967) - 1362 кГм/ мин, при частоте педалирования 90 об/мин. Частота педалирования, а также длина шатунов (175 мм) и средние усилия нажима и подтягивания были тождественны аналогичным характеристикам, установленным А.В. Седовым (1967) при исследовании характеристик при скорости 40 км/час.

Для решения задач в этом эксперименте была создана группа испытуемых из 16 чел., среди которых были: 4 KMC (из них 3 -чемпионы и призеры первенства г. Москвы); 9 мастеров спорта, из них - 3 призера первенства Москвы, 4 чемпиона Москвы, 1 бронзовый призер первенства СССР, 1 чемпион СССР, рекордсмен мира; 1 - почетный мастер спорта, серебряный призер первенства СССР; 1 - мастер спорта международного класса, неоднократный призер первенства СССР; 1 - заслуженный мастер спорта, неоднократный призер, чемпион первенств СССР, 2-кратный чемпион мира.

Для адаптации к условиям эксперимента (как в лабораторных, так и в естественных условиях) перед основными опытами каждый испытуемый участвовал в 4 адаптационных опытах. Перед основными опытами испытуемому объясняли задачу эксперимента и создавали соревновательную обстановку. Дополнительная информация (кроме предусмотренной условиями эксперимента) испытуемому не поступала.

Организация и проведение эксперимента.

Предлагалась 10-минутная стандартная работа мощностью 1362 кГм/мин с частотой педалирования 90 об/мин четырьмя способами: а)импульсным; б) круговым; в)сочетанием импульсного с круговым; г)сочетанием кругового с инерционным.

Эксперименты с каждым испытуемым проводились по одному в день. В 1 и 2 опытах гонщики педалировали только импульсным либо круговым способом; в 3-м опыте применялось сочетание импульсного с круговым, в 4-м - сочетание кругового с инерционным. Инерционные обороты (1,5-3) выполнялись через 30 сек по сигналу экспериментатора, в среднем за 10 работы испытуемый производил 50 инерционных оборотов.

Перед выполнением задания у испытуемого после 30 отдыха в положении сидя в удобной фиксируемой позе определялся обмен покоя. Во время выполнения экспериментального задания и после - в течение 30-минутного восстановительного периода непрерывно забирался выдыхаемый воздух.

При анализе представленных в таблице данных обнаружилось, что:

1. Круговое педалирование энергетически более эффективно: потребление 0₂ при круговом педалировании на 4,6 мл/кг/мин меньше, чем при импульсном (р < 0,05). Наши данные согласуются с данными Л.В. Чхаидзе (1961,1959) и Г. Мархольда (1967), которые независимо друг от друга пришли к выводу о преимуществе кругового педалирования перед импульсным по биомеханическим критериям.

2 Сочетание кругового и инерционного способов более экономично, чем / круговое педалирование. Разница в величинах потребления 0₂ составила 0,9 мл/кг/мин (2,4%) при р < 0,05. Преимущество этого сочетания перед другими способами педалирования следует обосновывать не только с позиций динамики центрально-нервных процессов, как это сделали Н.Г. Озолин, Е.А. Мухамедова, Г.Т. Сахиулина (1955), но и по критерию экономичности энерготрат.

3. Переключения с одного способа педалирования на другой не требует дополнительных энерготрат. Об этом свидетельствуют недостоверные различия между величинами потребления 0₂ при сочетании импульсного и кругового педалирования с чередованием способов через 1 минуту со средней арифметической каждого из этих способов (р > 0,05).

Полученные данные позволяют сделать следующий вывод: круговой способ педалирования позволяет производить стандартную работу с наименьшими затратами энергии, следовательно, при максимальной энергоотдаче получать высшие показатели мощности работы или, что идентично, высшую скорость передвижения гонщика. Это обстоятельство ориентирует на применение кругового педалирования при необходимости обеспечить высшую скорость: при рывках, при стартовых спуртах, при финишировании.

Сочетание кругового и инерционного способа педалирования обеспечивает наибольшую экономичность энерготрат. Это значит, что для обеспечения максимально высокой средней скорости прохождения дистанции следует применять это сочетание способов педалирования (соотношение детерминировано конкретными особенностями ситуации гонки).

3.1.2 Активность мышц по данным электромио - и динамографических исследований различных способов педалирования

Программа экспериментов: во время 10-минутной стандартной работы на велоэргометре испытуемые по сигналу экспериментатора через 1 минуту меняли способ вращения педалей, чередуя круговой и импульсный способы. При этом мощность стандартной работы оставалась постоянной - 1350 кГм/мин при частоте вращения педалей 90 об/мин. В эксперименте участвовала группа высококвалифицированных велосипедистов - 4 мастера спорта и 6 KMC, всего 10 человек. Перед началом экспериментов с каждым испытуемым было проведено по 4 адаптационных опыта.

Подготовка и ход эксперимента.

Параметры индивидуальной посадки испытуемого снимались с их «боевых» велосипедов и переносились на велоэргометр. Одновременно с подбором посадки и наклейкой электродов производилась настройка аппаратуры. После этого следовала 15-минутная стандартная разминка, после которой испытуемый отдыхал 3 минуты. В это время уточнялись масштабы тарировки электронного луча на шкале ВЭКС-04 и изолинии осциллографов, фиксировался калибровочный сигнал.

Испытуемый настраивался на индивидуальную гонку 25 км с равномерным распределением сил на дистанции (Г.М. Мартынов, 1957; А.А. Красников, 1968) и продолжительностью 37-38 минут. По команде экспериментатора испытуемый начинал 10-минутную стандартную работу, во время которой по команде он переключался с кругового на импульсный (и обратно) способ педалирования. После 8-минутного врабатывания производилась запись регистрируемых характеристик (по 15 каждым способом педалирования).

Расшифровка и анализ данных ЭМГ, полученных в эксперименте

Обрабатывались данные, полученные в 5 циклах кругового и в 5 циклах импульсного педалирования. Применялись визуальный и графический способы расшифровки ЭМГ. Определялись суммарная электрическая активность 12 мышечных групп и дифференцированная активность мышц ног и мышц рук и туловища.

Рис. 12 Суммарные величины электрической активности исследуемых мышц (средние данные 5 оборотов при круговом и импульсном педалировании у 8 испытуемых, милливольты) Условные обозначения:

- при круговом педалировании

------ при импульсном педалировании

по ординате - электрическая активность (милливольты)

по абциссе - мышечные группы:

1 - прямая мышца бедра; 2 - внутр.головка 4 - главой мышцы бедра; 3 - 2 -главая мышца бедра; 4 - наружная гол.икроножной мышцы; 5 - передняя большеберцовая мышца; 6 - камбаловидная мышца; 7 - общий сгибатель пальцев; 8 - 3 плавая мышца плеча; 9 - трапециевидная мышца; 10 - дельтовидная мышца; 11 -крестцовоостистая мышца; 12- широчайшая мышца спины.

На рисунке 12 представлены величины электрической активности отдельны> мышечных групп (средние значения 5 оборотов).

Таблица 4. Суммарные величины электрической активности рук, ног и туловища при круговом и импульсном способах педалирования (средние данные 5 оборотов у 8 испытуемых, сумма милливольт)

В таблице 4 представлены суммарные величины электрической активности мышц ног, мышц рук и туловища, общая сумма электрической активности 12 регистрируемых групп мышц.

Расшифровка и анализ ЭМГ показали, что суммарная электрическая активность мышц ног несколько выше при круговом способе, чем при импульсном (на 4,3%, р > 0,05). Отметим, что эти различия статистически недостоверны. Можно предположить, что отсутствие достоверных различий объясняется необходимостью тратить одинаковую энергию на поддержание одной и той же скорости передвижения (в лабораторных условиях - частоты вращения педалей велоэргометра). Суммарная электрическая активность мышц рук и туловища при круговом способе педалирования значительно - на 24,2% - меньше, чем при импульсном (р < 0,05). Это объясняется тем, что при импульсном способе педалирования гонщик акцентирует нажим и подтягивание педалей, что требует компенсаторных перемещений туловища, обеспечиваемых интенсивной работой мышц рук и спины. При круговом способе педалирования работа рук и мышц туловища обеспечивает, в основном, фиксирование удобной рабочей позы, что требует значительно меньших энерготрат. Общая (суммарная) электрическая активность 12 регистрируемых мышц при круговом педалировании оказалась на 9,2% меньше, чем при импульсном способе педалирования (р < 0,05). Эти данные свидетельствуют о большей экономичности работы при круговом педалировании. Кроме того, данные электромиографии раскрывают механизм развития локального утомления при длительном импульсном педалировании, что отмечалось в литературе и подтверждалось высказываниями гонщиков.

Расшифровка и анализ данных динамографического исследования кругового и импульсного способов педалирования. Одновременно с регистрацией электрической активности мышц записывались характеристики усилий, приложенных к педалям. На 5-й и 6-й минутах в течение 30 секунд регистрировались вертикальные и горизонтальные составляющие усилий. Кроме того на экран осциллоскопа Н-700 выводились годографы суммарно-составляющих усилий, которые фотографировались и затем анализировались. Проводилась фотосъемка положений педали в 4-х точках цикла, соответствующих 0°, 90°, 180°, 270°.

В пяти двигательных циклах обоих способов педалирования при четырех упомянутых выше положениях педали в каждом обороте рассчитывались вертикальные (в), горизонтальные (г), суммарно-составляющие (р), тангенциальные (т) усилия и определялись их средние величины. Кроме того, рассчитывался коэффициент использования импульса силы (КИИС), который является своеобразным коэффициентом полезного действия системы «велосипед-велосипедист». КИИС предложен Л.В. Чхаидзе (1961) и представляет собой отношение суммы импульсов силы, используемых на формирование крутящего момента в вышеуказанных четырех точках (тангенциальные усилия), к сумме импульсов силы, фактически сформированных в этих же точках (суммарно-составляющие усилия):

Чем выше КИИС, тем эффективнее с позиций биомеханики способ педалирования. Из приведенных в таблице 5 данных следует, что круговое педалирование имеет ряд выраженных преимуществ перед импульсным. Во-первых, об этом свидетельствует меньшая величина суммарно-составляющих усилий - 63,5 кг и 79,2 кг соответственно; во-вторых, меньшая величина радиальных сил: 26,6 кг и 45,4 кг и, наконец, в-третьих, большем КИИС - 87,5% и 70,1 % (во всех случаях различия статистически достоверны (р < 0,05).

Таблица 5

Примечания:

1. градусами обозначены: 0 и 180 - верхняя и нижняя точки прохождения педали через вертикаль; 90 и 270 - передняя и задняя точки: прохождения педали через горизонталь.

2. Приведены средние статистические величины обследования 10 испытуемых (4 чел.-МС; 6 чел.-KMC; достоверность: р - < 0,05. 2. Если показатели для кругового способа достоверно отличаются от аналогичных показателей импульсного способа (р < 0,05), то они отмечены *

Динамографическая характеристика кругового и импульсного способов.

Кроме того, сравнение суммарных величин максимальных векторных усилий при импульсном и круговом педалировании позволили выяснить следующее (таблица 6).

При импульсном способе педалирования величина суммарного усилия в 5 последовательных оборотах нестабильна, выраженная тенденция динамики отсутствует.

При круговом способе педалирования ярко выражена динамика этого показателя: 1и 2 обороты - «разгонные» с постепенно увеличивающимся усилием; 3-й, 4-й и 5-й обороты - максимальный уровень усилий с небольшими (статистически недостоверными) колебаниями.

Значительные колебания максимальных векторных усилий в импульсном способе свидетельствуют о его меньшей экономичности по сравнению с круговым способом. Кроме того, средние значения максимальных векторных усилий в импульсном способе на 24,7% больше (р < 0,05), чем при круговом, что также говорит о большей экономичности кругового педалирования.

Таблица 6. Суммарные величины максимальных векторных усилий (кг) при импульсном и»круговом способах педалирования

Проведенные лабораторные исследования (газометрические исследования энергетической стоимости различных способов педалирования, электромиографическая и динамометрическая их характеристика) привели нас к совпадающим выводам о предпочтительности кругового педалирования в случае выбора режима обеспечения высшей средней (рекордной) скорости на дистанции, поскольку именно круговой способ является наиболее экономичным. Сочетание кругового и инерционного способов педалирования более экономично, чем только круговое педалирование.

3.1.3. Исследование эффективности применения различных способов педалирования и их сочетания для выполнения работы максимальной продолжительности

С целью проверки заключений о сравнительной эффективности способов педалирования, сделанных на основании анализа результатов проведенных экспериментов, мы предложили группе испытуемых, состоящей из 6 человек - 2 мастеров спорта и 4 кандидатов в мастера спорта выполнить стандартную работу: педалирование на модифицированном велоэргометре Монарк с постоянной установкой на возможно более длительные поддержание мощности 1362 кГм/мин и частоты педалирования 90 об/мин четырьмя способами: импульсным, круговым, сочетанием импульсного и кругового (чередование через 1 мин) и сочетанием кругового и инерционного. Эксперимент проводился в лаборатории физиологии ГЦОЛИФК, подробное описание методики - в разделе 3.1.1.

Испытуемые выполняли задание отдельно каждым из испытывавшихся способов (по одному в день эксперимента) с последующим отдыхом 1 сутки в указанной выше последовательности. Результаты (обработанные методами математической статистики) приведены в таблице 7.

Анализ результатов эксперимента (табл.7) показал, что длительность педалирования в обусловленном режиме зависит от избранного способа педалирования. Наименьшая продолжительность имеет место при импульсном способе - 31 мин 45 с ± 0,41, что говорит о наибольшем расходе энергии при таком педалировании. Круговой способ позволяет более длительно выполнять эту работу - 45 мин 13 с ± 0,89, на 13 мин 28 с или 30,9% дольше (р < 0,01). Наибольшая продолжительность работы выявлена при сочетании кругового и инерционного способов: 48 мин 18 сек

± 0,89, что на 35,4% дольше, чем импульсным и на 6,6% дольше, чем круговым способом (соответственно р < 0,01 и р < 0,05).

Выводы об относительной эффективности способов, полученные в лабораторных экспериментах по критериям энергетической стоимости, электрической активности работающих мышц, по динамографическим характеристикам и по длительности выполнения стандартной работы не противоречат, а подтверждают друг друга.

Таблица 7.Исследование продолжительности выполнения работы в стандартных условиях в зависимости от способа педалирования

Условные обозначения: I - импульсный способ, II - сочетание импульсного и кругового способов, - круговой способ, - сочетание кругового и инерционного способов при выяснении различий за 100% принято меньшее время

3.2 Педагогический эксперимент

Результаты лабораторных экспериментов позволили нам получить косвенные данные о преимуществах кругового педалирования и сочетании кругового педалирования с инерционным. Данные, которые подтвердили бы эти выводы непосредственно, можно было получить только в экспериментах, которые отвечали бы двум (как минимум) требованиям:

Предметом исследования должны быть не лабораторные модели интересующей нас деятельности, а сама эта деятельность, т.е. специфическая работа велогонщика в ее натуральной форме.

Поскольку нас интересовала эффективность педалирования в ее максимальном выражении, было необходимо исследовать сравнительную эффективность вариантов педалирования в условиях ответственных соревнований, поскольку только эти условия мобилизуют те резервы физической и психической энергии, которые свидетельствуют о максимальных возможностях гонщика.

Эксперименты такого рода требуют особого подбора испытуемых, не подверженных стартовой апатии, резко снижающей эффективность соревновательной деятельности (П.А. Рудик, 1974; О.А. Черникова, 1937). В связи с этим, мы привлекли к участию в педагогических экспериментах группу гонщиков высокого класса: не ниже кандидатов в мастера спорта по квалификации, имеющих богатый положительный опыт выступлений на Всесоюзных и Международных соревнованиях. Более подробная характеристика участников экспериментов будет дана отдельно для каждого эксперимента.

3.2.1 Исследование эффективности импульсного и кругового способов педалирования в индивидуальной гонке на 4 км

Эксперимент был проведен следующим образом. Испытуемые - велосипедисты высокого класса - 4 - KMC ( из них 3 чел. -чемпион и призеры первенства Москвы), 9 - мастеров спорта (из них 3 призера первенства Москвы, 4 чемпиона Москвы, 1 призер первенства СССР, 1 чемпион СССР, неоднократный рекордсмен СССР, экс-рекордсмен мира); 1 - почетный мастер спорта, призер первенства СССР; 1 - мастер спорта международного класса, призер первенства СССР; 1 - заслуженный мастер спорта, многократный чемпион и рекордсмен СССР, 2-кратный чемпион мира, - всего 16 испытуемых. Экспериментальные заезды проводились на треке стадиона Юных пионеров дважды в день с интервалом 3 часа. В первом заезде испытывался круговой, а во втором - импульсный способ педалирования. На следующий день заезды повторялись с измененным порядком применения способов педалирования. Через 2 дня эксперименты повторялись по такой же схеме, но на шоссейных велосипедах.

Все велосипеды, применявшиеся в эксперименте, имели одинаковые передачи 51 х 15 и шатуны 172 мм. Для контроля способов вращения педалей устанавливался световой электроиндикатор натяжения цепи.

Время прохождения дистанции фиксировалось с помощью электросекундомеров (сотые доли секунды отбрасывались); рассчитывались следующие показатели: среднее время группы для каждого способа отдельно для трековых и шоссейных велосипедов; суммарное время 2-х испытательных дней по каждому способу; различия показателей по каждому варианту последовательности применения способов (в %) и суммарных показателей по данным 2-х дней испытаний, а также показатели достоверности различий. Данные приведены в таблице 8.

Эксперимент показал, что круговой способ педалирования позволяет показывать лучшее время на дистанции 4 км в индивидуальной гонке независимо от последовательности испытания способов. Когда в начале испытывался круговой способ, различие составляло 6,8% для шоссейных машин и 6,4% - для трековых; при смене последовательности испытания способов различия сохранилось: соответственно 7,3%) и 7,0%; при сравнении усредненных показателей двух вариантов последовательности применения способов различия составили 7% и 6,7%, что лишний раз подтверждает вывод о преимуществе кругового способа педалирования. Это преимущество сохраняется при езде на различных типах велосипедов, хотя различие результатов в зависимости от типа машины оказалось статистически достоверным: в среднем по итогам двух дней испытаний 0,3% (р < 0,05).

Полученные нами результаты не противоречат, а подтверждают выводы, которые были сделаны по итогам лабораторных экспериментов, а также результаты биомеханических исследований, проведенных Л.В. Чхаидзе (1961); Г. Мархольд (1967), Hoes M.S. и др., (1968).

Утверждение Н.И. Петрова (1961), А.В. Седова (1967) о малой эффективности кругового способа педалирования и об ошибочности мнений специалистов, рекомендующих овладевать этим способом и применять его на соревнованиях, на основании полученных нами результатов следует признать опровергнутым.

Таблица 7

3.2.2 Исследование эффективности различных способов педалирования для выполнения стандартизированной работы максимальной продолжительности

Этот эксперимент являлся контрольным по отношению к лабораторному эксперименту с аналогичной целевой установкой (раздел 3.2.2.).

В эксперименте участвовала группа из 6 велосипедистов высокой квалификации, состав группы был тот же, что в эксперименте 3.1.3. Работа была стандартизирована по следующим характеристикам: место - трек «Трудовые резервы»; безветрие; температура воздуха от + 19° до ± 22° С; велосипеды трековые; личные, передача 52x15, укладка 93,6 дюйма; скорость 40 км/час; частота педалирования 90 об/мин. Испытуемые визуально контролировали скорость и частоту оборотов с помощью спидометра и тахометра, укрепленных на руле, а способы педалирования - по электроиндикатору, присутствия усилия на цепи. Во время заезда скорость гонщика контролировалась экспериментатором по времени прохождения 50-м отрезков. Заезд прекращался при снижении скорости на двух отрезках подряд. Испытания каждого из 4-х способов педалирования (импульсного, кругового, сочетания импульсного с круговым и кругового с инерционным) проводились по одному через один день отдыха. Данные математико-статистической обработки результатов

Примечание к таблице 9.

В графе «Продолжительность педалирования» цифрами обозначены: I- импульсный способ; II -сочетание кругового и импульсного способов; III - круговой способ; IV - сочетание кругового и инерционного способов.

При выяснении различий за 100% принято меньшее время.

Анализ результатов эксперимента показал, что длительность поддержания скорости 40 км/час при обусловленных режимах работы наименьшая при импульсном педалировании - 46 мин 39 сек ±1,12 мин; что круговое вращение позволяет поддерживать скорость на 15% дольше, чем импульсное (р < 0,05); что сочетание кругового и инерционного способов позволяет получить результат на 7,3% лучше, чем при круговом педалировании (р < 0,05). Таким образом, преимущество кругового педалирования перед импульсным и наибольшая эффективность сочетания кругового и инерционного педалирования подтвердились и в этой серии экспериментов.

3.2.3 Исследование эффективности применения различных способов педалирования в индивидуальной гонке на 25 км (трек)

Задание в предшествующем эксперименте было, по своей физиологической сущности, испытанием аэробных возможностей при выполнении работы «до отказа». Однако более распространенным требованием соревновательной деятельности в циклических видах спорта является требование демонстрации максимальной средней мощности или скорости на дистанции определенной протяженности (или, что идентично, наименьшего времени преодоления дистанции). С целью проверки данных предыдущего эксперимента мы предложили испытуемым выполнить еще одно задание, связанное с работой аэробной направленности, индивидуальную гонку на 25 км на треке. В эксперименте участвовала та же группа испытуемых на тех же велосипедах и на том же треке (описание 3.2.2.). Скорость и темп педалирования не регламентировались, задавался лишь способ педалирования, который контролировался гонщиком по электроиндикатору присутствия усилий на цепи. Испытания проводились по одному из способов в день с отдыхом 1 сутки между испытаниями. Время на дистанции фиксировалось с помощью системы электрохронометража (записывались показатели с точностью до 0,1 сек).

Данные математико-статистической обработки результатов эксперимента приведены в таблице 10.

Таблица 10. Сравнительная эффективность способов педалирования и их сочетаний в индивидуальной гонке на 25 км (трек) (п = 6)

Примечание к таблице 10.

В графе «Продолжительность педалирования» цифрами обозначены: I- импульсный способ; II -сочетание кругового и импульсного способов; III - круговой способ; IV - сочетание кругового и инерционного способов.

При выяснении различий за 100% принято меньшее время.

Результаты эксперимента свидетельствуют о следующем:

Наименее эффективен импульсный способ педалирования - 39^/51^// ± 0,44^;; круговой способ эффективнее на 7,1% (р < 0,05).

Сочетание кругового и инерционного способов позволяет показать результат на 3,2%о выше, чем при круговом педалировании, что подтверждает его преимущество перед всеми другими способами.

Выводы об эффективности способов педалирования при нагрузках аэробной направленности оказались идентичными в обоих случаях - как при установке на работу «до отказа», так и при установке на высший результат на дистанции 25 км.

4. Результаты 2-й и 3-й серии экспериментов в условиях соревновательных гонок подтверждают данные, полученные в соответствующей серии лабораторных экспериментов (раздел 3.1.3. диссертации).

3.2.4 Исследование эффективности сочетания кругового и инерционного педалирования в заездах на побитие рекордов сильнейшими гонщиками СССР

3.2.4.2 Эксперименты с участием гонщиков высшего класса

Рекорды, установленные автором в 1955 и последующих годах, его победы i крупнейших

соревнованиях привлекли к нему интерес гонщиков и тренеров СССР Многие ведущие специалисты и велосипедисты обращались за консультацией и помощью в решении вопросов физической, технической и тактической подготовки. Ряд ведущих велосипедистов и тренеров успешно использовали рекомендации автора в ответственных соревнованиях. Эффективность применения сочетания кругового и инерционного педалирования была подтверждена высокими, в частности рекордными, результатами (таблица 12).

Таблица 12. Эффективность применения инерционного педалирования сильнейшими спортсменами СССР в рекордных заездах

Примечание: Количество инерционных оборотов дано на 1 км дистанции.

Применение инерционного педалирования давало преимущество в соревнованиях и спортсменам менее высокой квалификации. Таких случаев десятки и мы не приводим этих данных ввиду их разнообразия, - по возрасту, полу, подготовленности, техническому оснащению и условиям соревнований. Нами не зафиксировано ни одного отрицательного отзыва об эффективности инерционного способа педалирования в беседах, опросах, наблюдениях за весь период применения этого способа с 1958 по 1998 г.

Глава 4. Обоснование методики обучения круговому и инерционному педалированию и формирования навыка их сочетания в условиях тренировки и соревнования

Анализ специальной литературы (гл. I), анкетный опрос сильнейших гонщиков (гл. I), специально проведенные эксперименты (гл. III) позволили нам выявить наиболее эффективные способы педалирования и их комбинацию - это круговое вращение, обеспечивающее максимальную дистанционную скорость и сочетание кругового и инерционного педалирования, обеспечивающее высшую экономизацию энерготрат на дистанции.

В то же время проведенные в течение многих лет наблюдения и беседы с гонщиками, данные лабораторных исследований, приведенные в литературе (Л.В. Чхаидзе, 1961; Е.Г. Котельникова и Ю.З. Захарьянц, 1962 и др.), позволяют утверждать, что круговое педалирование - сложное двигательное действие, предполагающее непрерывное приложение усилий в цикле педалирования по касательной к окружности вращения. Практически это требование не выполняется подавляющим большинством гонщиков, включая мастеров высшей квалификации, в их педалировании отмечаются ошибки: «удары, встряски, провалы» (Л.В. Чхаидзе, 1958-1962; G. Zitter, 1961). Инерционное педалирование предполагает использование инерции при минимальных мышечных усилиях, обеспечивающих «пассивное» сопровождение педали в цикле вращения, что позволяет расслабиться и обеспечить относительный отдых без прекращения работы и заметного снижения скорости. Эффективное применение инерционного педалирования требует формирования специальных умений и навыков активного расслабления, что также является сложным двигательным действием, требующим специального обучения.

4.1 Методы, организация обучения круговому педалированию

1. Сформировать навык непрерывного приложения усилий к педали, направленных по касательной к окружности вращения на протяжении всего цикла.

2. Научить активной работе стопы: подошвенному сгибанию в передней и нижней зонах, тыльному сгибанию в задней и верхней зонах при стремлении обеспечить максимально возможную амплитуду движения стопы в голеностопном суставе.

Обучение круговому педалированию описано в работах СМ. Минакова и Н.Н. Власовой (1964), СМ. Минакова (1972). Предложенная ими методика предполагает: объяснение механизма и двигательную установку, практическое упражнение, во время которого, ориентируясь на указания тренера, обучаемый корректирует исполнение и в многочисленных повторениях правильного варианта формирует соответствующий навык по типу формирования условного рефлекса.

Эта методика считается общепринятой (В.Г. Вершинин, 1966; СМ. Минаков, Н.Н. Власова, 1964; В.Л. Батаен, 1972 и др.), однако, как показали упомянутые выше исследования, она не обеспечивает прочного усвоения и надежной эксплуатации навыка в условиях соревнования, особенно - в сложных, постоянно изменяющихся условиях спортивного поединка.

Мы предположили, что отказ от использования условно-рефлекторной концепции сущности и формирования двигательного навыка (А.Н. Крестовников, 1951; Н.Г. Озолин, 1947; СМ. Минаков, 1972) и опора на положения физиологии активности (Н.А. Бернштейн, 1947, 1966, 1990), на сущность техники спортивных двигательных действий (В.М. Дьячков, В.М. Клевенко и др., 1967; Н.Г. Озолин, 1970), на теорию обучения двигательным действиям (М.М. Боген, 1985) позволил разработать более эффективную методику обучения технике педалирования.

Основные отличия нашей методики от общепринятой заключаются в следующих положениях.

В качестве основы техники выделены не кинематические и ритмовые характеристики движений, а особенности их динамики.

Предметом освоения являются не характеристики позы (напр., углы сгибания звеньев в суставах), а рациональная динамическая структура двигательного действия, общая для всех и индивидуализированная по кинематическим параметрам.

3. Для формирования ощущений рациональной организации усилий мы использовали концепцию психологической структуры двигательного действия (М.М. Боген, 1985) и поэтапного формирования его ориентировочной основы (П.Я. Гальперин, 1965; Н.Ф. Талызина. 1975; М.М. Боген, 1985). В качестве материального субстрата ощущения рационального усилия мы использовали сигналы о качестве движений, одновременно поступающие по каналам зрительного, слухового и кинестетического анализатора при выполнении специальных упражнений на велостанке и велосипеде, с акцентом на восприятие двигательных ощущений. Обучаемый имел возможность вносить коррективы в движения на основе зрительных и слуховых сигналов и формировать двигательный образ правильного действия в обозначенных нами основных опорных точках. Усвоив рациональную динамику вращения в специальном упражнении (на велостанке), обучаемый совершенствовал технику педалирования в естественных условиях - вначале в условиях тренировочного занятия, а затем - и в условиях соревнований.