Biomechanical modelling as a method of studying athlete's motor actions

Vako Ilia. Biomechanical modelling as a method of studying athlete’s motor actions. Pedagogy and Psychology of Sport. 2020;6(3):127-134. elSSN 2450-6605. DOI http://dx.doi.org/10.12775/PPS.2020.06.03.010

https://apcz.umk.pl/czasopisma/index.php/PPS/article/view/PPS.2020.06.03.010

https://zenodo.org/record/4548038

The journal has had 5 points in Ministry of Science and Higher Education parametric evaluation. § 8. 2) and § 12. 1. 2) 22.02.2019.

© The Authors 2020;

This article is published with open access at Licensee Open Journal Systems of Nicolaus Copernicus University in Torun, Poland

Open Access. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Noncommercial License which permits any noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium,

provided the original author (s) and source are credited. This is an open access article licensed under the terms of the Creative Commons Attribution Non commercial license Share alike.

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/) which permits unrestricted, non commercial use, distribution and reproduction in any medium, provided the work is properly cited.

The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this paper.

Received: 21.09.2020. Revised: 29.09.2020. Accepted: 14.10.2020.

Біомеханічне моделювання як метод вивчення рухових дій спортсмена

Biomechanical modelling as a method of studying athlete’s motor actions

Ilia Vako

Ілля Вако

Blak Sea National University named after Petro Mohyla, Nikolaev, Ukraine

Чорноморський національний університет імені Петра Могили, м. Миколаїв

Анотація. Ілля Вако. Біомеханічне моделювання як метод вивчення рухових дій спортсмена. Чорноморський національний університет імені Петра Могили, м. Миколаїв.

Актуальність. Одним з поширених методів пізнання біологічних об'єктів є моделювання. Цей метод дозволяє, використовуючи основні закони фізики, механіки, математики, біології, фізіології та інших наук, пояснити функціональну структуру досліджуваного процесу, виявити його суттєві зв'язки з зовнішніми об'єктами, внутрішню організацію, оцінити кількісні характеристики. Під моделлю розуміється така подумки представлена чи матеріально реалізована система, яка, відображаючи або відтворюючи об'єкт дослідження, здатна заміщати його так, що її вивчення дає нам нову інформацію про цей об'єкт. Пошук аналога оригіналу можливий на основі наступних типів моделей: детерміновані моделі - моделі, побудовані на системах алгебраїчних, регресійних і диференціальних рівнянь, рівнянь в приватних похідних; статистичні моделі, що пророкують імовірність різних подій. Завдання дослідження – провести порівняльний біомеханічний аналіз техніки виконання бокового удару рукою на ближній дистанції спортсменів різної кваліфікації, які спеціалізуються в рукопашному бою і на цій основі визначити модельні характеристики спортивної техніки. Методи дослідження. Для виконання поставлених завдань використано такі методи дослідження, як аналіз науково-методичної літератури й документальних матеріалів, методи реєстрації та аналізу рухів спортсмена (система відеореєстрації та аналізу рухів спортсмена 3D реєстрації рухів людини «Qualisys Motion Capture»). Результати, отримані в процесі дослідження, було оброблено з використанням методів математичної статистики. Результати дослідження. Необхідно відзначити, що у обстежених нами кваліфікованих спортсменів, які спеціалізуються в рукопашному бою відсутня підготовча фаза розгону, як це було зазначено у висококваліфікованих спортсменів. Після початкового положення, кваліфіковані спортсмени виконують рух вперед по ходу майбутнього удару. У висококваліфікованих спортсменів відзначається зустрічний рух – спочатку назад (що збільшує шлях і створює передумови для більш чіткими скручування), а через кілька моментів часу рух вперед з активним просуванням тазу і обгоном віссю таза вісь плечей. Висновки. У спортсменів високої кваліфікації відзначається досить висока узгодженість включення окремих біоланцюгів при виконанні бокового удару рукою на ближній дистанції. У той же час незначне випередження максимуму швидкості ліктьового суглоба моменту удару, свідчить про необхідність подальшої роботи над технікою майстрів спорту. Значні резерви в цьому відношенні є у кваліфікованих спортсменів, а саме: відсутня, як правило, попередня фаза, пов'язана з рухом тазу і плечового суглоба сторони спортсмена що б'є назад після прийняття початково положення (дану фазу прийнято називати в ударних діях замахом); відзначається непослідовне включення окремих біоланок в роботу, про що свідчить динаміка зміни результуючої швидкості окремих біоланок.

Ключові слова: відеореєстрація техніки рухових дій, біомеханічне моделювання, спортсмени.

Abstract. Ilia Vako. Biomechanical modelling as a method of studying athlete’s motor actions. Blak Sea National University named after Petro Mohyla, Nikolaev, Ukraine.

Topicality.  One of the common methods of biological objects study is modelling. Using basic laws of physics, mechanics, mathematics, biology, physiology and other sciences, this method allows explaining the functional structure of the studied process, identifying its significant connection with external objects, internal organization, and evaluating quantitative characteristics. The model is referred as to such a mentally represented or materially realized system, which, reflecting or reproducing the object of study, is able to replace it so that its study gives new information about this object. The search for an analogue for the original is possible on the basis of the following types of models as deterministic models, i.e. models based on systems of algebraic, regression and differential equations, equations in partial derivatives; statistical models that predict the probability of various events. The task of the research is to conduct a comparative biomechanical analysis of a side kick performing technique at close reach by athletes of different qualification who specialize in hand-to-hand combat and on this basis to determine the model characteristics of sport technique. Research methods. To achieve the set tasks, we have applied such research methods as analysis of scientific and methodological literature as well as documentary materials, methods of registration and analysis of athlete's movements (system of video recording and analysis of athlete's movements, 3D recording of human movements "Qualisys Motion Capture"). The results obtained during the study have been processed with the help of mathematical statistics methods. Results of the research. It should be noted that the surveyed skilled athletes who specialize in hand-to-hand combat do not apply a preparatory phase of acceleration, as it is characteristic for highly skilled athletes. After the initial position, qualified athletes perform a forward movement in the course of a future blow. For highly skilled athletes a counter-movement is typical – first backwards (that increases the path and creates the conditions for clearer twisting), afterwards there are a few moments of movement forward with active pelvis movement thus overtaking the shoulder axis by the pelvic axis. Conclusions. Highly skilled athletes have a fairly high consistency of the inclusion of individual bio-links when performing a side hook with the help of the hand at close reach. At the same time, a slight advance of the elbow joint maximum speed at the time of strike indicates the need for further work on the technique of masters of sports. Significant reserves in this regard are available to qualified athletes, namely there is usually no preliminary phase associated with the pelvis and shoulder joint movements of the athlete who beats back after taking the initial position (in strike actions this phase is called swing or propulsion); there is an inconsistent inclusion of individual bio-links in the work, as evidenced by the dynamics of changes in the resulting rate of individual bio-links.

Key words: video recording of motor action technique, biomechanical modelling, athletes.