Способы плавания в бассейне: Стили плавания, основные виды спортивного плавания и их техника

названия, фото и видео спортивных стилей

Плавание является тяжелым олимпийским видом спорта, который прекрасно развивает мышцы и тренирует все системы организма. Уже после первых тренировок можно почувствовать, какие мышцы работают при плавании в бассейне, как активизируется дыхательная и сердечная системы, и какие благотворные последствия имеет такая физическая нагрузка. Неудивительно, что плавание в бассейне привлекает все больше людей как юного, так и пожилого возраста.

Прежде всего, необходимо знать, какие бывают водные дисциплины. Различают обычное спортивное плавание от стены к стене, плавание под водой, прыжки, игры и аквааэробику. Аквааэробика – комплекс простых физических упражнений, которые выполняются в неглубоком бассейне. Обычно этим видом гимнастики занимаются беременные женщины, или женщины, желающие похудеть и укрепить мышцы. Существует также детская аквааэробика, позволяющая вылечить или облегчить течение множества заболеваний. Плавание и аквааэробика часто совмещаются, и одно служит разминкой для другого.

Существует несколько десятков техник плавания. Спортивные соревнования проводятся по плаванию на животе и на спине, синхронному плаванию и прыжкам в воду с вышки.

В стороне от общей классификации стоит прикладное плавание. Особенность этой дисциплины — умение быстро передвигаться над и под водой, нырять, держаться на поверхности в экстремальных условиях и преодолевать большие расстояния. Такому передвижению по воде обучают профессиональных водолазов и спасателей, от действий которых зависят человеческие жизни.

Спортивное плавание

Существует три основных способа перемещения в бассейне или открытой воде.

Кроль на спине и груди. Кроль часто называют вольным стилем, поскольку этот тип плавания считается самым быстрым и наименее энергозатратным, и при возможности менять стиль спортсмены переходят на кроль на груди. Суть плавания в бассейне таким стилем в том, что руки спортсмена совершают широкие гребки, и работают не синхронно, а попеременно. Иначе говоря, в процессе плавания этим стилем правая рука делает замах, загребает воду и уходит вниз, к туловищу. В это же время, пока правая рука внизу, левая рука делает замах. Ноги спортсмена в это время двигаются вверх-вниз в воде, давая телу дополнительный импульс. Вольный стиль считается самым простым и самым быстрым способом передвижения, а потому его обязательно включают в программы тренировки спортсменов как обязательное упражнение.

Вольный стиль можно использовать на спине и на животе. В обоих случаях руки и ноги спортсмена работают одинаково. Кроль на спине часто рекомендуют детям или людям, не умеющим плавать, так как во время упражнения лицо постоянно находится над водой, и контролировать правильность дыхания проще. При выполнении упражнения на животе голова постоянно наклонена к груди, и вдохнуть воздух можно только тогда, когда делается взмах рукой и лицо поворачивается к плечу.

Кроль на спине отлично расслабляет все мышцы, и полезен при лечении заболеваний спины и суставов. Плавание на спине этим стилем помогает снять стресс и расславиться после тяжелой тренировки или тяжелого дня.

Вольный стиль довольно близок по технике исполнения к баттерфляю или дельфину. «Баттерфляй» дословно переводится как «бабочка», и уже по этому слову можно судить о способе выполнения упражнения. Суть тренировки в том, чтобы делать одновременные взмахи и гребки двумя руками, приподнимая торс над водой, и погружаясь снова. В этом виде спорта руки спортсмена работают синхронно, а ноги при этом делают особое волнообразное движение. Баттерфляю невозможно научиться онлайн даже теоретически, поскольку для правильной тренировки тело должно быть полностью погружено в бассейн, и не должно иметь опоры.

Баттерфляй считается самым красивым, но и самым сложным, развивающим мышцы, стилем. Начинающим пловцам сложно даже соблюдать технику, синхронно использовать руки и ноги, не говоря уж о красоте упражнения. Но стили плавания на основе баттерфляя отлично развивают и приводят в тонус мышцы, а умение одновременно правильно работать руками и ногами тренирует координацию и оттачивает навыки владения собственным телом.

Брасс – один из самых простых и популярных стилей плавания на открытой воде и в бассейне. Суть его заключается в том, что руки и ноги синхронно движутся под водой, толкая тело спортсмена вперед. Тело пловца сначала сжимается, колени сгибаются, стопы выгибаются перпендикулярно голеням, а локти прижимаются к корпусу. Затем происходит толчок: руки совершают гребок в горизонтальной плоскости, а ноги распрямляются. Тело, получившее такой импульс, движется вперед быстро и почти бесшумно.

Плавание брассом имеет больше прикладное, чем спортивное значение. Этот стиль расходует меньше энергии, чем баттерфляй или вольный стиль, не слишком нагружает мышцы, и не особенно зрелищен, поэтому его редко включают в программу тренировок или соревнований. Но при этом плаванию брассом учат военных, моряков, спасателей и ныряльщиков, так как плыть брассом в открытой воде можно очень быстро и практически незаметно.

Все стили плавания подразумевают разминку и осваивание движений на суше, а не в воде. Начинающие пловцы могут освоить различные техники и движения онлайн, через интернет, а практику отрабатывать уже в воде. Но такой подход к этой дисциплине имеет свои «подводные камни». Например, вольный стиль сложно освоить новичкам, так как необходимо одновременно и делать движения руками, и поворачивать голову. Часто в бассейне начинающему пловцу, выполняющему упражнение неверно, не хватает воздуха. Изучение и отработка упражнений онлайн или на берегу позволит и размяться, и избежать неприятных ситуаций.

Не все соревнования по плаванию проводятся в бассейне. Существует такая дисциплина, как проплывы, то есть плавание на длинные дистанции. Минимальная дистанция для заплыва – 2 км, а максимальная достигает 150 км. Мировые соревнования по плаванию в открытой воде обычно проводятся в Великобритании или Турции, и переплыть спортсменам нужно, соответственно, Ла-Манш или Босфор. Стили плавания для преодоления водных преград можно выбирать любые, и не запрещается менять их в процессе выполнения задания.

Что такое оздоровительное плавание

Не все занимаются плаванием ради спортивных соревнований. Большинство людей посещает бассейн ради того, чтобы снять стресс, подтянуть мышцы всего тела и потренировать дыхательную и сердечнососудистую системы. Для таких пловцов существуют определенные программы тренировок, которые заставят работать все мышцы, но при этом не вымотают человека до потери желания заниматься.

Оздоровительное плавание применятся и людьми без проблем со здоровьем, и теми, кто проходит курс лечения или реабилитации. Кроме того, что в работу во время нахождения в воде вовлекаются все мышцы тела, плавание стимулирует легкие, которые работают более активно, потребляя больше воздуха, и сердечнососудистой системы, которая вынуждена более активно качать кровь. Оздоровительное плавание рекомендуется тем, кто страдает лишним весом: за счет плотности и поддержке воды, нагрузка на суставы минимальна, а расход калорий, напротив, более высокий. Вес при регулярном посещении бассейна сходит быстрее и безвреднее, чем при занятии любым другим видом спорта.

Для быстрого оздоровления и обучения разным стилям плавания используются игры в открытой воде или бассейне. Эмоции, азарт и командная работа дают не только более быстрые положительные результаты, но и уверенность в себе, и хорошее настроение. Такие игры как водное поло развивают координацию и позволяют чувствовать себя в бассейне более уверенно.

Многие тренеры рекомендуют новичкам, которые не могут выполнить различные элементы обязательной программы, сходить на несколько тренировок по водному поло или поучаствовать в аналогичных играх. Активное движение в бассейне в подвижных играх и азарт позволяют ученику не зацикливаться на бесконечном повторении сложного элемента. Чаще всего тело в воде во время игры само выполняет правильные движения, и на тренировках остается только закрепить технику.

Но не только различные игры позволяют научиться держать на воде и не бояться занятий спортом. Существуют и более интересные виды этой дисциплины, например, синхронное или подводное плавание.

Синхронное плавание – командный вид спорта, которым занимаются преимущественно девочки. Этот вид спорта считается одним из самых красивых, и развивает не только мышцы, но и гибкость, и выносливость. В форме игры и выполнения трюков девочек учат надолго задерживать дыхание и выполнять различные хореографические упражнения руками и ногами. Это прекрасно развивает мышцы, координацию и дыхательную систему.

Не менее интересно плавание под водой, которые включает в себя различные стили и дисциплины, такие как:

• Плавание в ластах развивает мышцы ног и спины. Эта дисциплина пересекается с дайвингом;
• Дайвинг, то есть погружение в воду и преодоление расстояний под водой. Видов этой дисциплины существует два: погружение с аквалангом и без него. Стили плавания тоже имеют значение, а обучение может проходить как в форме игры, так ив форме жесткой муштры;
• Ориентирование под водой. Цель этой дисциплины – не только развить мышцы и дыхательную систему, но и научиться определять свое местоположение. Соревнования по этой дисциплине не проводятся в бассейнах;
• Подводный туризм близок к дайвингу, но особенность этой дисциплины – ее характер. Туризм не развивает мышцы и не затевается ради игры, напротив, он имеет целью изучение водоемов и их обитателей;
• Подводная борьба – малораспространенный вид спорта, но набирающий популярность с каждым годом;
• Подводная охота или спортивная стрельба – виды спорта, которые практикуются как в бассейне, так и в открытых водоемах. В таких играх необходимо погрузиться без акваланга и поразить заданное число мишеней.

Плавание и игры в воде нравятся и взрослым, и детям. Далеко не все онлайн игры про дайвинг или подводную охоту могут подарить настоящие впечатления, такие как дает плавание в бассейне или море. Какой бы стиль ни был выбран для обучения, брасс, баттерфляй, кроль на спине или груди – плавание принесет огромную пользу всему организму. Не важно, выбрано прикладное плавание, дайвинг или аквааэробика – вода, обволакивающая тело, будет снимать стресс и напряжение с мышц, а потому уже через короткое время человек будет гораздо здоровее, стройнее и увереннее в себе.

Способы плавания. Какой полезнее? | Спортивный клуб Демида Момота «Петроградец»

Всем известно, что плавание благотворно сказывается на физическом состоянии человека, повышает стрессоустойчивость, помогает бороться с лишним весом и целлюлитом. Значительно интереснее тот факт, что это мнение является не просто результатом практического опыта, но и подкреплено целым массивом научных исследований, тестовых измерений и наблюдением за контрольными группами. Какую же пользу приносят разные стили плавания в цифрах, какие особенности надо учитывать при занятии плаванием? Давайте разберемся…

Движущая «толкающая» сила

Для того, чтобы начать перемещаться в воде необходимо от нее оттолкнуться, как ни банально это звучит. При разных стилях плавания «толчок» получается разным и происходит за счет разных групп мышц. Максимальную движущую силу дает брасс – чуть меньше 22 кг, основные усилия приходятся на работу ног. Следующий по силе «толчка» — кроль, он же вольный стиль, в котором основной расход энергии уходит на работу рук. Замыкает список баттерфляй, он же «дельфин» — при самой низкой движущей силе этот сложно-координированный способ плавания равномерно загружает и руки, и ноги. Плавание на спине стоит особняком – этот стиль, фактически кроль на спине, по движущей силе стоит ниже кроля на груди, но выше «дельфина».

Работа разных групп мышц

Плавание действительно способствует формированию красивой, стройной фигуры. Но вклад в этот процесс разных способов плавания существенно различается. Плечевой пояс и мышцы пресса развивают все способы плавания. А вот дальше начинаются различия: кроль и баттерфляй отвечают за мышцы бедер и ягодицы, более углубленно прорабатывают пресс. Брасс эффективен для воздействия на внутренние и боковые поверхности бедер. За осанку и уничтожение жирового пояса отвечает плавание на спине.

Расход энергии

За 45-минутный сеанс плавания можно без проблем сжечь от 150 до 700 килокалорий любым способом плавания, в любых сочетаниях. Если расположить способы плавания по энергозатратности, то картина будет следующая: самый большой расход энергии будет при плавание баттерфляем, далее идет кроль на груди, затем плавание на спине, завершает список брасс. Плавание баттерфляем не предусматривает длительных нагрузок – даже профессиональные спортсмены больше 200 метров этим стилем не плавают. Этот стиль можно использовать как небольшие «вставки», 25 или 50 метров, в километровом цикле. Если за 45 минут вы неспешно проплываете 400-500 метров, то расход калорий составит от 150 до 240 ккал в зависимости от веса. Чем вес больше, тем расход калорий значительнее. Медленный брасс, больше 2,5 минут на 100 метров, уже дает расход за сеанс плавания 280-450 ккал. Плывете брассом быстрее 2,5 мин/100 м – потратите 330-530 ккал. При той же скорости кроль сожжет 350-560 ккал, ну а быстрый кроль даст самый большой эффект – от 400 до 700 ккал за 45 минут плавания.

Кто быстрее?

Если километровые циклические нагрузки не для вас и есть желание стремительно скользить по глади бассейна, то ваш стиль – кроль на груди, это самый быстрый стиль плавания. Если стометровку кролем вы плывете в районе 1 минуты, то это серьезная заявка на спортивное звание, не ниже кандидата в мастера спорта. Следующий по скорости – баттерфляй, правда для той же стометровки потребуется отличная физическая форма. Баттерфляй, конечно, быстрый, но очень тяжелый стиль. Далее, с примерно одинаковым результатом, идут брасс и плавание на спине.

Подводя итог, необходимо сказать главное — занимайтесь с тренером, по крайней мере с этого надо начать на первых сеансах плавания. Если вы не готовы заниматься с тренером постоянно, возьмите 1-2 урока, на которых вы сможете получить самые необходимые рекомендации — план занятий, какие стили плавания лучше использовать, как скорректировать вашу технику плавания.

Остались вопросы? Звоните!

(812) 232-10-74

5 способов сделать плавание в бассейне интереснее

Автор: Дарья Фомина

Плавание — один из самых популярных видов спорта как у взрослых, так и у детей. Начинать занятия в бассейне можно с самого раннего возраста, для них почти нет противопоказаний. Плавание полезно для здоровья и физического развития нашего организма, оно отлично развивает мускулатуру и дает заряд бодрости.

Изначально может показаться, что плавание в бассейне — это однообразно и скучно. Но водные занятия — это не только перемещение по дорожке от одного края в другой. На тренировках вы можете изучать новые стили, использовать дополнительное оборудование и выполнять множество упражнений.

Ниже вы найдете 5 советов, которые помогут сделать тренировки в воде более интересными и эффективными.

В плавании очень важно научиться правильно дышать и задерживать дыхание. Это поможет в освоении новых стилей плавания, например, кроля. Следующие упражнения помогут вам понять принцип короткого медленного вдоха, который нужен для безупречного дыхания во время плавания.

Вам понадобится доска для плавания.

Лежа на животе, вытянувшись на воде, возьмите доску одной рукой. Другая рука лежит вдоль тела. Совершая махи ногами, плывите вперед. Каждые три секунды поворачивайте голову поочередно в правую сторону, чтобы сделать короткий вдох, и в левую сторону, чтобы сделать длинный вдох.

Это задание похоже на предыдущее, только здесь добавляется движение рукой. Доска в одной руке, вы лежите на животе, голова опущена в воду, а второй рукой вы делаете гребок. Проплыв до конца бассейна, поменяйте руки. Также чередуйте короткий и длинный вдохи.

Очень важно научиться правильно скользить по воде, это поможет вам стать быстрее. Для того, чтобы эффективно скользить по воде, нужно хорошо двигаться, правильно располагаться в воде и иметь превосходную координацию. Упражнения помогут вам!

Данное упражнение нужно выполнять лежа на спине, поочередно делая гребки руками и движения ногами в противоход. Ключ к скольжению на спине лежит, в частности, в ударах ногой. Они помогают не только двигаться по воде, но и держать таз на плаву и стабилизировать бедра в горизонтальном положении, обеспечивая лучшую гидродинамику (снижение сопротивления).

Движение вперед руки должно идти сверху и далее вниз вдоль тела. Это обеспечит равномерное непрерывное движение. Нижняя часть спины должна быть слегка выгнута, чтобы приподнять таз и бедра.

Частота ударов ногой также должна быть регулярной, чтобы обеспечить движение и плавучесть ног. Иначе ваши ноги погрузятся в воду, создавая сопротивление, которое мешает скольжению.

Чем более вытянуто тело и чем ближе ноги к поверхности, тем эффективнее упражнение, обеспечивающее скольжение.

У каждого пловца должны быть сильные ноги и ягодицы для проработки стилей и эффективности плавания. Для того, чтобы проработать эту группу мышц, следует воспользоваться ластами.

Разогрейтесь в течение нескольких минут, затем наденьте ласты. Начать тренировку следует с простых упражнений: работайте ногами, вытянув перед собой руки с доской для плавания.

Когда ноги привыкнут к ластам, можно оставить доску и выполнять работу руками: вытягиваем одну руку вперед, другую – вдоль туловища. Вдох делается в сторону руки, прижатой к туловищу. Затем повторяем то же, но со сменой рук после вдоха: вдох в одну сторону, смена руки, пауза и опять вдох, но уже в другую сторону.

Доски являются одним из самых универсальных аксессуаров для плавания. Их можно использовать в различных упражнениях. Даже если вы страдаете от болей в спине, вы сможете разместить доску так, что не будете чувствовать боли вовсе.

Чтобы максимально проработать технику движения ног во время плавания, облокотитесь на доску, будто это письменный стол, но под наклоном 30 градусов. Зафиксируйте тело и руки в таком положение, а ногами поочередно совершайте движения вверх-вниз.

Это упражнение направлено на то, чтобы проработать мышцы рук. Его лучше всего выполнять на небольшой глубине. Присядьте, чтобы только голова и шея были на поверхности, затем выпрямите руки, направляя ладони вперед, преодолевая сопротивление воды. Повторяйте это движение две минуты без остановки. После этого проплывите на спине 100 метров, затем — минута отдыха. Выполните 4 подхода.

Выполняйте описанные нами упражнения, добавляйте свои элементы и создавайте новые вариации — и тогда вам будет не до скуки! Чтобы почувствовать эффект от тренировок в воде, достаточно ходить в бассейн пару раз в неделю. И тогда крепкое здоровье, прекрасное настроение, сильный иммунитет и хорошая физическая форма вам гарантированы.

Подобрать экипировку для плавания можно на нашем сайте!

Главные стили плавания: что нужно знать? | Фитнес

Юрий Выродов, супервайзер и мастер-тренер водных программ в клубе World Class Житная, помогает разобраться в спортивных способах плавания тем, кто хочет подойти к тренировкам в бассейне серьезнее.

Врачи, которые рекомендуют заниматься плаванием, имеют в виду именно плавание спортивными способами — речь идет не просто о походах в бассейн и пребывании в воде.

Спортивные способы плавания характеризуются наличием конкретной техники движения; кроме того, есть и определенный ритм движения, которому подчинено дыхание спортсмена из-за того, что голова при таких способах плавания погружена под воду.

При неспортивном плавании человек держится на воде так, чтобы мочь произвольно дышать. Однако поднятая вверх голова во время такого плавания — это перенапряжение как для шейного, так и для поясничного отделов позвоночника. Из-за этого пользы от посещения бассейна не будет.

Плавать лучше всего именно спортивными стилями и осваивать их с профессионалом; если делать это самостоятельно, нарушения техники могут привести к нежелательным последствиям для здоровья. Так, при плавании кролем, когда происходит вдох в сторону, очень важно, чтобы не было переизгиба позвоночника. Если человек, занимаясь самостоятельно, не заметит своей ошибки, это может привести к опасным деформациям позвоночника.

Занятия в бассейне обычно не начинаются с обучения тому или иному стилю плавания. Если ранее человек почти не соприкасался с плаванием, ему сперва нужно будет привыкнуть к водной среде. Если человек по-своему, но все-таки плавал, потребуются корректировки имеющихся у него умений: какие-то из них могут мешать дальнейшей постановке техники, а какие-то — помогать. И в том, и в другом случае потребуется освоить так называемую «оперативную позу» — правильное положение тела в воде, которое включает в себя погружение лица в воду. Оно обеспечивает стабильность. Если человек неправильно лежит на воде, он не сможет грамотно работать руками и ногами в ходе плавания.

Далее, добившись устойчивого положения на воде, правильного расслабления и натяжения мышц в нужных местах и в нужные моменты, переходят, как правило, к освоению стиля кроль на груди.

Основные способы спортивного плавания

• Кроль на груди

В этом стиле спортсмен плывет на груди. Его ноги работают попеременно «вверх-вниз», наибольшее усилие приходится на стопы. Руки — впереди; одна как бы «нагоняет» другую, так что в процессе возникает фаза скольжения. Такой способ плавания используют на стайерских дистанциях (более 3000 м), так как он позволяет скользить по воде — передвигаться быстро, но в то же время экономить энергию. Также руки могут работать «мельницей» — это сложнее, так проплывают 50-метровый спринт.

• Кроль на спине

Движения в кроле на спине аналогичны тем, что необходимы для кроля на груди; отличается положение тела — спортсмен плывет на спине. Есть такой нюанс, что многим людям некомфортно положение на спине, однако в случае, если подобных неприятностей нет, кроль на груди могут осваивать одновременно с кролем на спине.

Брасс — полная противоположность трем предыдущим способам плавания. Движения в брассе симметричны: руки работают «полукругом» спереди, совершая гребок, а ноги сгибаются в коленях с натянутой стопой — ее внутренняя часть становится гребущим элементом. В других стилях ноги прямые и работаю «вверх-вниз», руки возвращаются через верх, в то время как в брассе — под водой. Брасс — это способ плавания, в основе которого лежит сопротивление, поэтому при освоении техники главной сложностью становится минимизация тормозящих движений.

• Дельфин (баттерфляй)

Этот стиль считают самым тяжелым, но тот, кто правильно изучает технику, не столкнется с проблемами. В этом способе плавания руки гребут одновременно, продвигаясь вдоль туловища, а потом перемещаются вперед через верх; тело при этом совершает волнообразное движение. Когда руки сзади, спортсмен вдыхает, выдох и погружение головы в воду — при возвращении рук вперед. К обучению таким способом, как «дельфин», переходят в последнюю очередь. Для овладения этим стилем нужно очень хорошо чувствовать воду. Предварительное обучение другим стилям позволит лучше контролировать свое тело в воде и легче понять «дельфина».

Преимущества спортивного плавания

1. Работа над телом. При плавании в безопорном положении работает, пожалуй, самое большое количество мышц одновременно, что не может не повлиять на фигуру.
2. Помощь сердечно-сосудистой системе. Благодаря активной работе мышц венам гораздо легче возвращать кровь к сердцу. Если есть проблемы с венами ног, плавание с этим очень помогает. К тому же плавание развивает и сердечную мышцу — а при тех же нагрузках, что и на суше, пульс в воде, как правило, ниже.
3. Благотворное влияние на нервное систему. Вода воздействует на кожные рецепторы, успокаивая нервную систему.
4. Развитие дыхательной системы. В ходе спортивного плавания человек учится правильно использовать свои легкие, адаптируясь под ритм дыхания, который необходимо поддерживать.
5. Разгрузка опорно-двигательного аппарата. В воде значительно уменьшается нагрузка на суставы, мышцы расслабляются, становятся более эластичными, уходят «зажимы».

Урок 50. кроль! — Физическая культура — 4 класс

Конспект на интерактивный видео-урок по предмету «Физическая культура» для «4» класса

Урок № 50. Кроль!

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме

• Влияние плавания на организм человека;
• правила поведения в бассейне;
• существующие стили плавания и их описание;
• понятие о стиле плавания кролем;
• описание техники плавания кролем на животе;
• описание техники плавания кролем на спине;
• отличительные особенности кроля от других способов плавания.

Урок посвящён плаванию: значению плавания в жизни человека, влиянию плавания на организм человека, правилам поведения на занятиях плаванию в бассейне и технике плавания кролем на груди и на спине.

Глоссарий

Плавание – процесс передвижения по воде или вид спорта, при котором пловец преодолевает вплавь различные дистанции за наименьшее время.

Бассейн – спортивное сооружение с искусственным водоемом.

Кроль – стиль плавания, при котором руки попеременно совершают гребки вдоль оси тела, а ноги выполняют ритмичные попеременные движения вверх и вниз.

Брасс – стиль плавания на груди, при котором руки и ноги движутся симметрично в плоскости, параллельной плоскости воды.

Баттерфляй – стиль плавания на груди, при котором левая и правая части тела двигаются симметрично: обе руки одновременно совершают широкий гребок, а ноги и таз – волнообразные движения.

Основная литература

• Матвеев, А. П. Физическая культура. 3/4 кл. Учебник для общеобразовательных организаций. [Текст] / А. П. Матвеев. — М.: Просвещение, 2015.

Дополнительная литература

• Лях, В. И. Физическая культура. 1–4 классы: учебник для общеобразовательных учреждений [Текст] / В. И. Лях. – М. : Просвещение, 2013. – 190 с.

Открытые электронные ресурсы по теме урока

• Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 16.07.2018)

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Плавание – один из самых древнейших видов спорта. Находки археологов доказывают то, что люди умели плавать еще задолго до начала нашей эры. А первые спортивные соревнования по плаванию начали проводиться шестьсот лет назад.

Умение плавать – очень важный навык. Плавание делает человека закалённым, здоровым и физически развитым.

Плавание оказывает положительное влияние на все системы организма:

• Дыхательная система: плавание тренирует дыхательные мышцы, усиливает вентиляцию и увеличивает объём лёгких.
• Сердечно-сосудистая система: плавание увеличивает силу сердечной мышцы и мощность сердца.
• Костно-мышечная система: плавание формирует сильные и эластичные мышцы, правильную осанку, делает суставы здоровыми и гибкими.
• Нервная система: плавание оказывает положительное влияние на состояние психики, дисциплинирует, развивает волевые качества и повышает стрессоустойчивость.
• Иммунная система: плавание закаляет, адаптирует организм к низким температурам, повышает иммунитет. Те, кто регулярно плавают, – болеют реже.

Летом полезно плавать в открытых водоёмах, а зимой для плаванья хорошо подойдет бассейн.

При посещении бассейна необходимо:

1. Заходить в воду только с разрешения инструктора.
2. Внимательно слушать инструктора и следовать его указаниям.
3. Строго соблюдать дисциплину: не толкаться, не хватать друг друга за ноги, не подавать ложных сигналов тревоги.
4. Плавать только по дорожке, выделенной вам для занятия.
5. Плавать по правой стороне дорожке, соблюдая дистанцию не менее двух метров от впереди плывущего.

В бассейне нельзя:

1. Пытаться учиться плавать самостоятельно без взрослых.
2. Прыгать с вышек без разрешения инструктора.
3. Бегать по бортикам и нырять с разбега в воду.
4. Висеть на разграничительных дорожках.
5. Погружаться в воду с головой без разрешения инструктора.
6. Уходить с занятия, не предупредив инструктора.

Основными стилями плавания на сегодняшний день являются:

• вольный стиль,
• брасс,
• кроль на груди,
• кроль на спине,
• баттерфляй.

В этом уроке мы подробнее остановимся на технике плавания кролем на груди и на спине.

Кроль – это техника, при которой движение руками и ногами происходит попеременно. Плавание кролем – самый быстрый способ плавания на высокой скорости.

Кроль на груди

Тело пловца находится в горизонтальном положении, плечи расположены чуть выше таза. Пловец выполняет попеременные гребки правой и левой рукой. Рука входит в воду под острым углом ладонью вниз, сгибаясь в локтевом суставе рука движется вниз и внутрь вдоль тела. Когда кисть руки достигла бедра, рука выносится наружу и проносится над водой кратчайшим путем. Пока одна рука проносится над водой, вторая уже выполняет гребок.

Ноги пловца осуществляют попеременные ритмичные движения вверх и вниз.

Лицо пловца во находится в воде. Когда рука начинает движение над водой, пловец поворачивает голову в сторону этой руки и производит вход через рот. Вдох делается на каждый третий взмах руки над водой. Выход пловец делает в воду.

Кроль на спине

Техника кроля на спине очень похожа на технику кроля на груди. Тело пловца находится поверхности воды, голова лежит в воде лицом вверх. Прямая рука вводит в воду и опускается вниз. Сгибаясь в локтевом суставе, рука движется назад, затем проходит вдоль тела, разгибается и выходит из воды большим пальцем вверх. Ноги пловца работают точно так же, как при плавании кролем на груди. Вдох и выдох выполняется над водой, вдох во время подноса руки, выдох во время гребка.

При плавании кролем очень важно, чтобы движения были чёткие, непрерывные и согласованные с дыханием.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Кроль на груди.

Восстановите последовательность движений при выполнении кроля на животе.

Решение. Рука входит в воду под острым углом ладонью вниз, сгибаясь в локтевом суставе рука движется вниз и внутрь вдоль тела. Когда кисть руки достигла бедра, рука выносится наружу и проносится над водой кратчайшим путем.

2. Слова, относящиеся к теме урока.

Разгадайте кроссворд.

По горизонтали:

2. Самый медленный стиль плавания на груди.

4. Самый главный человек во время занятия в бассейне.

5. Стиль плавания, при котором руки и ноги двигаются попеременно.

6. Специальное место для занятий плаванием.

По вертикали:

1. Стиль плавания, при котором тело совершает волнообразное движение.

3. Движение рукой, совершаемое пловцом.

Решение.

Плавание в бассейне | HUAWEI поддержка россия

Уровень водонепроницаемости умного браслета составляет 50 м, и его можно использовать во время плавания в бассейне. Благодаря 6-осевому датчику движения умный браслет распознает стили плавания: баттерфляй, на спине, вольный стиль и брасс. Кроме того, умный браслет регистрирует количество сожженных калорий, количество гребков, скорость, частоту гребков, количество кругов, пройденную дистанцию и средний показатель SWOLF.

1. Проведите вверх или вниз по экрану умного браслета и перейдите на экран Тренировка.
2. Проведите вниз по экрану и нажмите Плавание в бассейне. Нажмите на значок раздела Настройки, затем нажмите Цель, чтобы задать цели по количеству кругов, продолжительности тренировки и сжиганию калорий. Нажмите Длина бассейна, чтобы задать длину бассейна. Нажмите на значок старта, чтобы начать тренировку. По завершении обратного отсчета умный браслет начнет запись данных.
3. Экран умного браслета автоматически блокируется при плавании.
4. Во время плавания вам доступны следующие действия:
   • Чтобы посмотреть текущие данные, включите экран, разблокируйте его в соответствии с инструкциями на экране, перемещайтесь между экранами движением проведения вправо или нажатием на кнопку Рабочий экран для просмотра текущих данных о продолжительности тренировки, дистанции, калориях и средней скорости.
   • Чтобы приостановить или завершить тренировку, включите экран, разблокируйте его в соответствии с инструкциями на экране, нажмите и удерживайте кнопку Рабочий экран в течение 2 секунд, чтобы приостановить тренировку, затем выберите на экране требуемую опцию: продолжить или завершить тренировку.
5. После завершения плавательной тренировки вам доступны следующие действия:
   • Проведите вверх или вниз по экрану вашего умного браслета, чтобы посмотреть данные физических нагрузок, в том числе стиль плавания, дистанцию, продолжительность, среднюю скорость, сожженные калории, количество гребков, среднюю частоту гребков, средний показатель SWOLF, количество кругов и длину бассейна.
   • Если умный браслет подключен к приложению Huawei Health, вы можете просмотреть подробную информацию о тренировке в разделе Записи занятий в приложении.

• Функция мониторинга пульса во время плавания недоступна.
• Длину бассейна можно изменить, доступны значения от 15 до 60 м.

Спортивные способы плавания

Способы плавания, их особенности.

Все те, кто умеет плавать, делают это, придерживаясь того или иного стиля, меняя его на другой в зависимости от ситуации – например, когда нужно проплыть быстрее, или, наоборот, расслабиться. Стилей плавания существует много, однако среди них есть те, которыми пользуются чаще всего. К таким стилям относятся брасс, кроль, баттерфляй, плавание на спине. Рассмотрим каждую из этих разновидностей подробнее.

Брасс

Руки пловца движутся одинаково и одновременно, то же касается и ног, которые передвигаются горизонтально под водой. Скорость при плавании брасом относительно низкая, но зато он отнимает меньше сил у пловца.

Хотя используя такой стиль, как кроль, передвигаться можно намного быстрее, все же нельзя сказать, что брассом плавать «невыгодно» — он не требует значительных силовых затрат и идеален для преодоления значительных дистанций, а также в случаях, когда необходимо добраться до цели бесшумно; кроме того, пловец отлично видит, что происходит вокруг.

Данный стиль человечество «придумало» первым. Еще в Древнем Египте плавали способом, похожим на брасс, о чем свидетельствуют наскальные рисунки, о нем упоминается в литературе Средних веков. При этом название «брасс» стиль получил относительно недавно (в прошлом столетии), а до этого он назывался «по-лягушачьи». И правда, движения пловца очень похожи на то, как плывет в воде лягушка.

Брасс на протяжении своей истории несколько раз менялся, техника его выполнения совершенствуется до сих пор. Наблюдая за современными пловцами-профессионалами, мы видим, что они погружают в воду голову в то время, когда их руки направляются вперед. Но так было не всегда – до тридцатых годов прошлого столетия голова пловцов постоянно находилась над водой (так сейчас плавают многие «дилетанты», преследующие цель просто отдохнуть  и расслабиться в воде, хотя порой для шеи это не совсем удобно).

Кроль

Плывя кролем, спортсмен выполняет вертикальные поочередные движения ногами, руки также работают по очереди, двигаясь вдоль корпуса, и то поднимаясь над водой, то опускаясь в нее. Что касается дыхания, вдох осуществляется время от времени при повороте головы.

Этот стиль также «изобрели» в незапамятные времена, но популярность среди профессиональных пловцов на территории Европы и Америки он обрел недавно – во второй половине XIX века.

А все началось с того, что коренные жители Америки на состязаниях в британской столице в далеком 1844-м году одержали победу. И хотя они приплыли намного раньше, чем британские пловцы, использовавшие брасс, жители Европы посчитали, что такой метод, как кроль, для них не подходит. Так неразумные предрассудки помешали перенять у индейцев эффективную и быструю технику. История получила продолжение спустя несколько десятилетий, когда пловца из Англии по имени Д. Тренджен научили данному методу коренные жители Южной Америки в то время, когда он там путешествовал. Продемонстрировал свои навыки в Европе Тренджен немного позже. Хотя, это был еще не «настоящий» кроль, а «частичный» — ноги его совершали горизонтальные движения.

Следующий этап – «австралийский кроль», появлению которого мы обязаны Т. и Д. Кэвилл; при этом братья много чему научились у людей, проживающих на Соломоновых островах. После появился «американский кроль», изобретенный Ч. Дэниэлсом – он представляет собой усовершенствованный «австралийский кроль»: ноги при нем выполняют 6-тактовые гребки.

Баттерфляй

Самостоятельным стилем его стали считать лишь спустя 18 лет после изобретения (1935 – год его «рождения»), а до этого он являлся разновидностью брасса. Этот стиль более быстрый, чем брасс, для передвижения таким образом понадобится намного больше сил.

Корпус пловца поднимается на определенную высоту за счет сильных и размашистых симметричных гребков обеими руками сразу. Таз и ноги при этом движутся, как волна. Техника данного стиля достаточно сложная; пловцу понадобится такое качество, как выносливость, так как на баттерфляй тратится много сил.

Плавание на спине

Если вы умеете плавать кролем, этот стиль не вызовет у вас вопросов. Хотя плавать таким образом намного легче, чем кролем «на животе». От последнего он отличается тем, что руки во время «полета» в воздухе не сгибаются. Ноги так же двигаются вертикально и поочередно. С дыханием проблем не возникает, поскольку лицо в воду не погружается – за исключением старта, а также моментов, когда необходимо повернуть. Данный стиль от остальных отличается тем, что стартует пловец прямо из воды.

Передвигаться на спине можно и брасом – именно так и делали профессиональные пловцы на состязаниях в начале прошлого века.  Однако после того, как Г. Хебнер, спортсмен из США, получил золото на соревнованиях в швейцарской столице, применив «спинной» кроль, остальные радо последовали его примеру, и «спинной» брас использовать на соревнованиях перестали.

Для обучения правильной техники плавания эксперты по плаванию Meryl рекомендуют использовать различный инвентарь такой как лопатки, досочки.

Для консультации обращайтесь по указанным контактам на сайте. Весь ассортимент можете посмотреть тут . 

Изучите 8 различных стилей, гребков и техник плавания

Научиться плавать должен каждый. Знание основных техник, которым обучают на уроках плавания, важно для безопасности на воде.

Однако, если вы хотите сделать еще один шаг в плавании и изучить новый стиль плавания, технику гребков или другую технику плавания вольным стилем, выходящую за рамки основ, тогда есть что попробовать. Знание нескольких ударов полезно не только для тренировки или соревнования, но и для использования в различных чрезвычайных ситуациях.

Универсальность плавания может помочь пловцам на длинные дистанции получить немного больше удовольствия, улучшить свои навыки плавания и помочь защитить пловца. При плавании для упражнений разные гребки задействуют разные группы мышц, поэтому тренировка меняется с каждым циклом гребков.

Тренировка становится более комплексной. Для соревнующихся пловцов вариация гребков делает их разносторонними спортсменами, а с точки зрения безопасности разные гребки могут помочь в различных ситуациях.

Стили плавания и гребки

1.Вольный стиль или передний кроль

Когда люди представляют себе плавание, они, как правило, сосредотачиваются на ползании вперед, также известном как фристайл. Это один из первых приёмов, которым кто-то учится самостоятельно или на уроках плавания для новичков.

Чтобы сделать грамотное ползание вперед, нужно потрудиться, чтобы координировать дыхание, удары ногами и руки. Чтобы сделать ползание вперед, пловец должен быть на животе так, чтобы он был параллелен дну бассейна.

Отталкивание ногами может помочь с толчком для старта.Пловец должен чередовать руки вперед, как ветряная мельница, чтобы руки действовали как лопасти, толкая воду под собой, когда они черпают вниз, а затем поднимаются над водой назад.

Пока руки совершают движение ветряной мельницы, ноги должны трепетать. В этом ударе колени заблокированы, ноги прямые, а пальцы заострены. Ноги попеременно двигаются вверх и вниз, помогая рукам перемещаться по воде.

Третий аспект, который необходимо согласовать с руками и ногами, — это дыхание.Он должен соответствовать ходу плавания, поэтому голова должна быть повернута в сторону, когда рука выходит из воды. Это не значит, что должен быть крутой поворот.

Голова должна просто очистить воду и быть достаточно чистой, чтобы перевести дыхание, прежде чем снова повернуть вниз. Чрезмерные повороты головы могут отвлекать пловца и вызывать его легкое погружение.

2. На спине

Обучение плаванию на спине в некоторой степени похоже на выполнение ползания вперед, когда дело касается движения ног.Однако, в отличие от переднего обхода, это делается на спине. Это хороший способ плавания для тех, у кого проблемы со спиной, так как мышцы спины не нагружаются, а движения плавные.

При обучении плаванию на спине пловец может начать с простого плавания на спине. Когда они будут готовы, им нужно сделать руками движение ветряной мельницы, которое они делали с передним ходом. Руки чередуются с зажатыми локтями, двигаясь сверху вниз из воды и обратно в воду через голову.

Руки тянутся сквозь воду, чтобы отодвинуть тело назад. Руки совершают круговые движения, которые они делали при движении вперед на животе. Толчок под водой перемещает тело вперед, а затем руки выходят из воды. И снова ноги трепещут, и лицо должно смотреть вверх, пупок обращен к поверхности.

Туловище должно быть как можно более прямым, но нижняя часть должна находиться прямо под водой, чтобы ноги могли удариться.Однако бедра не должны опускаться слишком низко или сильно сгибаться, так как это создаст сопротивление и замедлит движение вниз. Удары ногами с бедер, прижатые друг к другу ногами, помогут получить хороший импульс.

Несмотря на то, что дыхание не так критично, как при движении вперед, важно соблюдать ритм дыхания во время гребков, чтобы у пловца был хороший кислород для дополнительных нагрузок.

3. Брасс

Брасс — это удар, который многие учат на раннем этапе, так как это легкий ход, если сделать его неправильно.При правильном выполнении это соревновательный плавательный гребок, и, хотя он медленный, для его выполнения нужно хорошо поработать. Новичкам это нравится, потому что это означает, что их голова не должна погружаться в воду, но по мере того, как пловец совершенствуется и начинает погружать лицо в воду, это может превратиться в отличную тренировку и соревновательный гребок.

Этот гребок похож на передний гребок, поскольку он начинается с опускания живота в воду. Руки двигаются вместе под водой, исходящей от груди, над головой, затем выталкиваются в обе стороны круговыми движениями.Пока руки двигаются, ноги бьют ими хлыстом.

Этот тип удара ногой отличается от удара ногой с флаттером, поскольку ноги начинаются прямо позади и сводятся к корпусу вместе, сгибая колени и бедра. Затем ноги одновременно отталкиваются и в стороны, а затем снова соединяются сзади. Это похоже на плавание лягушки.

После того, как вы изучили движение руки и ног, пловец должен их координировать, чтобы пловец двинулся вперед.Ноги толкаются, когда руки отдыхают, а ноги выпрямляются, а руки выталкиваются вперед. Всегда есть движение, толкающее тело вперед, независимо от того, где расположены руки.

4. Бабочка

Баттерфляй — один из самых сложных гребков для освоения, и он предлагает фантастическую тренировку, если пловец научится этому. Выучить это нелегко. Баттерфляй является вторым по скорости использованным гребком на соревнованиях и демонстрирует большой атлетизм.

Бабочка — это удар, который начинается на животе.Руки должны одновременно подниматься над головой сзади вперед. Они толкаются в воду спереди, и этот толчок тянет тело вперед.

Они делают это неоднократно в стиле ветряных мельниц. Каждый раз, когда руки входят в воду, голову нужно поднимать вверх, чтобы голова и плечи находились на поверхности воды.

Пока руки совершают движение бабочки, ноги делают толчок дельфина. Это означает, что ноги держатся вместе в коленях и щиколотках, поэтому они толкаются вместе.Они должны выглядеть как движущийся хвост дельфина. Все это одно плавное движение.

Чтобы сделать этот гребок еще более сложным, пловец должен сохранять постоянное дыхание в то же время, когда руки выходят из воды, прежде чем произойдет следующий бросок в воду. Голова поднимается вперед, руки выходят наружу. Это не обычное боковое дыхание.

5. Боковое движение

Боковой удар редко используется, если вообще используется, в соревнованиях по плаванию.Этот ход отлично подходит, когда речь идет о безопасности на воде. Пловец не станет делать бабочку, когда попадает в затруднительное положение в воде.

Sidestroke — это стиль, который используют люди, прошедшие подготовку по спасению жизни и нуждающиеся в спасении кого-то или нуждающиеся в экономии энергии при плавании. Это дает спасателю возможность одновременно поддерживать кого-то в воде, вытаскивая его в безопасное место. Боковой удар выполняется с той стороны, которая толкает тело вперед ножницеобразным ударом и поглаживаниями (тягами) руками.

Самый простой способ понять, как делать боковой удар, — это описать его как сбор яблок.Рука, которая находится сбоку в воде, поднимется над головой и притворится, что схватила яблоко. Затем эта рука подходит к сундуку и «передает яблоко» второй руке в точке встречи на сундуке.

Рука, которая берет воображаемое яблоко, — это рука, вынутая из воды на верхней стороне тела. Затем эта рука будет толкаться назад, делая вид, что отбрасывает яблоко назад. Нижняя рука снова тянется вверх, а другая тянется назад.

6.Элементарное плавание на спине

Этот гребок отличается от основного хода на спине. Этому ходу легко научить новичков и заставить их двигаться по воде, поэтому его называют элементарным. Используемый удар — это обратный брасс, при этом руки движутся под водой.

Этот гребок отлично подходит как для детей, так и для взрослых, которые только учатся плавать, потому что он помогает им сохранять плавучесть и прост в обучении. Один из способов научить этому — давать названия движениям, чтобы они были понятны, особенно для детей.

Руки должны доходить до подмышек и напоминать обезьяну, затем руки должны выходить наружу и широко раскрываться, как крылья самолета. Когда они выпрямляются, они спускаются прямо к телу, как солдат, стоящий прямо. Это движение будет тянуть тело сквозь воду.

7. Боевой ход

Этот боевой боковой гребок представляет собой технику плавания, которой обучают морских котиков США. Это то место, где можно экономить и эффективно использовать энергию.Это сложная для усвоения комбинация трех ударов.

Это брасс, фронтальный и боковой гребки одновременно. Это важно, когда пловец не хочет, чтобы его видели, и держится в воде незаметно. Они получают максимальную эффективность, оставаясь незамеченными. Особое внимание уделяется балансу, повороту и длине. Руки тянутся, как при боковом ударе, а ноги трепещут, так что вода менее нарушена.

8. Trudgen

Этот гребок является разновидностью бокового гребка, который был разработан Джоном Трудгеном, английским пловцом.Это делается на боку, и руки поочередно поднимаются из воды.

Ножницы сопровождают руки при каждом втором рывке. Когда левая рука находится вне воды, ноги раздвигаются и готовятся к удару. Когда рука опускается, ноги выпрямляются и быстро сводятся, как ножницы. Интересная особенность этого гребка — голова всегда находится над водой.

Базовые навыки

Независимо от того, является ли цель плавания научиться плавать, соревноваться или заниматься спортом, некоторые основы необходимо изучить и практиковать.Каждому пловцу нужно знать:

• Правильное дыхание при каждом гребке
• Учиться держать лицо в воде во время скольжения
• Согласование всех частей тела так, чтобы ход был плавным и не изнурительным
• Различные стили мазков и правильная техника их использования

Практика ведет к совершенству

Независимо от того, является ли цель плавания безопасностью, соревнованиями или фитнесом, единственный способ стать лучше — это много тренироваться.Уроки могут помочь независимо от того, насколько опытен пловец. Научитесь любить воду и уважать ее.

Изучите 8 различных приемов и стилей плавания
— Акула-ниндзя Австралия

Когда вы пытаетесь научиться правильным движениям и физическим приемам плавания, концентрация на дыхании может отвлекать вас. Вот почему трубка — лучший инструмент, который может помочь вам отработать плавательные движения.

Вот почему научиться плавать с маской для подводного плавания — самый простой и лучший метод:

• Ношение трубки позволяет держать голову неподвижно, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, как и когда дышать,
• С прямой головой у вас будет меньше дефектов гребка, которые обычно вызваны частыми движениями головы.Это поможет вам плавать ровнее и улучшить выравнивание,
• С маской для подводного плавания вы можете держать спину и позвоночник полностью прямыми и не подвергать нагрузку шею или поясницу,
• Он также держит ваши бедра выше в воде, что снижает сопротивление, что облегчает освоение плавания,
• Сосредоточиться на перекатывании тела легче, если надеть маску для подводного плавания, что дает вам более быстрые, сильные и мощные удары,
• Вы также можете наблюдать за своими руками, когда они двигаются под водой, помогая вам генерировать больше энергии, скорости и минимизировать риск травм.

И как только вы освоите удары и научитесь делать их как вторая натура, вы можете беспокоиться о том, как и когда дышать.

Какую трубку мне следует использовать, когда учусь плавать?

Лучшая трубка для плавания — это маска для подводного плавания, закрывающая все лицо, которая позволяет вам дышать естественно, так же, как если бы вы дышали над водой.

FAQ:

1. Какие 8 различных гребков используются в плавании?

Вольный стиль или кроль

На спине

брасс

Бабочка

Боковое движение

Элементарный ход на спине

Боевой ход

Trudgen

2.Какой самый простой способ научиться плавать?

Когда вы пытаетесь научиться правильным движениям и физическим приемам плавания, концентрация на дыхании может отвлекать вас. Вот почему трубка — лучший инструмент, который может помочь вам отработать плавательные движения.

Ношение трубки позволяет держать голову неподвижно, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, как и когда дышать. С прямой головой у вас будет меньше дефектов гребка, которые обычно вызваны частыми движениями головы.Это поможет вам плавать ровнее и улучшить выравнивание.

Базовых гребков плавания — ресурсы командира отряда

ЦЕПЬ ПЕРЕДНЯЯ

Ползание вперед состоит из трех частей: флаттер, взмах вращающейся руки и ритмичное дыхание. Это самый быстрый плавательный гребок.

Удар. Трепет начинается от бедер и переходит к ступням. Когда одна нога движется вниз, другая поднимается в ритме трепета. Ударьте ногой по бедру, а не по колену.Во время удара ногой вниз ваша лодыжка остается расслабленной, пальцы ног направлены назад, а колено слегка согнуто. Когда ступня достигнет конца удара, выпрямите ногу и позвольте ступне опуститься вниз. Когда ваша ступня поднимается вверх, держите эту ногу и колено прямо. Удар должен быть плавным и устойчивым, а ступни должны оставаться под водой, только пятки должны касаться поверхности. Ваши большие пальцы ног должны почти касаться друг друга, проходя мимо. Вы можете практиковаться в ударе, держась за край бассейна или опираясь на доску для ног.

Ход руки. Большая часть поступательного движения вперед происходит за счет гребка руками, который имеет три фазы: ловля, сила и восстановление. Чтобы начать ловлю, слегка согните правое запястье и локоть, опуская всю руку вниз. Ладонь должна быть обращена от тела. Держите локоть, кисть и запястье фиксированными в этом положении. Ваша рука должна быть прямо на уровне вашего плеча.

Для фазы мощности выпрямите запястье и согните локоть так, чтобы ваше предплечье находилось примерно под 45 градусами от плеча.Укажите пальцами вниз и внутрь. Сильно надавите на воду и проведите ладонью и предплечьем вниз и назад под грудью. Ваша рука пройдет всего в нескольких сантиметрах от центральной линии вашего тела. Ваша ладонь должна быть плоской и отталкиваться от воды. Когда ваша рука станет на уровне вашего плеча, начните выпрямлять руку, продолжая двигаться назад и вперед, к вашему правому бедру. Ваша верхняя часть тела будет вращаться, а левое бедро повернуто вниз и по направлению к средней линии.Это поворачивает ваше правое бедро к поверхности воды, когда ваша правая рука достигает конца фазы мощности.

Когда ваша рука выходит из воды, начинается фаза восстановления. Начните с подъема локтя вверх и вперед. Держите запястье и руку расслабленными и свисайте за локтем или ниже него. Когда ваша рука проходит через плечо, она тянется вверх и вперед, чтобы снова войти в воду, когда она окажется на уровне плеча. Когда ваш большой палец находится на одном уровне с глазом, а ваша рука выпрямлена примерно на три четверти своей длины, позвольте кончикам ваших пальцев плавно войти в воду.Поверните руку так, чтобы большой палец вошел первым, пока ваша рука полностью выпрямляется под водой.

Дыхание и координация. Пловцы, выполняющие ползание вперед, используют ритм дыхания, состоящий из одного вдоха на каждые один, два, три или более циклов рук. Практикуйте дыхание для каждого набора циклов рук с одной и той же стороны. Когда ваше лицо находится в воде, медленно выдохните через нос и рот. Когда вам нужно сделать вдох, выдохните весь оставшийся воздух в воду во время фазы мощности гребка рукой.По мере того, как ваше тело вращается в середине фазы мощности, начните поворачивать голову так, чтобы ваш рот был вне воды, когда ваша рука выходит за бедро. В начале фазы восстановления быстро вдохните и верните голову в прежнее положение.

РУЧКА

Людям нравится брасс, потому что он сохраняет энергию, они могут держать голову над водой, и это можно делать на больших расстояниях. Он использует удар хлыстом и неглубокий рывок руки.

Удар. Удар хлыстом начинается в скользящей позиции. Поднимите пятки к бедрам под углом примерно 45 градусов, чуть ниже, но не разбивая поверхность воды. Удерживая колени согнутыми, разведите колени до тех пор, пока они не станут не дальше ширины бедер. Стопы должны быть дальше друг от друга, чем колени. Держите лодыжки полностью согнутыми, а пальцы ног направлены наружу. Это уловка. Чтобы начать фазу мощности, двигайте ступнями и голенями резкими движениями, толкая наружу и назад, пока ваши ноги и ступни не соприкоснутся в скользящей позе.В конце фазы мощности пальцы ног должны быть направлены назад и от тела. Скорость удара хлыстом должна быстро увеличиваться и продолжаться до конца удара.

Ход руки. Начните с плавания лежа на животе, вытяните руки прямо, запястья слегка согнуты, а пальцы направлены вниз. Поверните руки в положение, слегка разведенное ладонями наружу. Затем немного согните руки в локтях, ладони и руки выталкиваются и опускаются, пока ваши руки не станут дальше ширины плеч.Это уловка. Начните фазу мощности, надавливая руками и ладонями вниз, пока ваши локти не образуют угол 90 градусов, а предплечья направлены вниз. Во время фазы мощности ваши руки и предплечья всегда должны быть ниже локтей, а локти всегда должны быть ниже плеч.

Тяга руки должна ощущаться так, как будто вы хватаете воду впереди себя и тянетесь вперед, пока голова не пройдет мимо рук. Начните фазу восстановления, сведя руки вместе под подбородком и локти по бокам тела.Завершите восстановление, вытолкнув руки вперед прямо под поверхностью, пальцы впереди, пока ваши руки не будут на всю длину в положении скольжения. Для получения дополнительной информации см. Надзор за водными видами спорта, № 34346.

Дыхание и координация. Делая брасс, вы должны медленно выдыхать в воде между вдохами. Между фазой захвата и фазой мощности поднимите подбородок из воды, завершите выдох и быстро сделайте вдох. Когда ваши руки начнут фазу восстановления, снова опустите подбородок и лицо в воду.Уровень воды должен быть прямо над бровями. Не поднимайте голову и плечи слишком далеко из воды, чтобы не подпрыгивать и не терять инерцию.

Брасс начинается в положении лежа на животе с прямыми руками и ногами. Чтобы координировать удары ногой, руками и дыханием, подумайте о фразе «тяни, дыши, пинай, скользи». Когда ваши руки завершат фазу мощности, сделайте вдох, а затем подтяните ступни к бедрам. Когда ваши руки пройдут примерно половину фазы восстановления, начинайте бить хлыстом.Измерьте время ударов руками и ногами так, чтобы руки и ноги были на полную длину после окончания удара. Отдыхайте в положении лежа, пока ваше тело скользит по воде. Когда скольжение начинает замедляться, пора начинать еще один гребок.

БОКОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Боковой удар — это хороший удар на дальнюю дистанцию ​​с долгим спокойным скольжением.

Удар . Удар ножницами — это мощный удар, который обеспечивает период отдыха между движениями рук. Чтобы сделать удар ножницами, сведите колени вместе, а затем согните их, приближая голени и пятки к ягодицам.Не останавливаясь, переведите ноги в положение захвата. Переместите верхнюю ногу вперед, а нижнюю — назад, пока ваши ноги и колени не станут прямыми. Чтобы перейти в фазу мощности, сведите обе ноги вместе мощным щелкающим движением, как если бы вы закрывали ножницы. В положении скольжения держите ноги вместе, носки направлены назад.

Ход руки. Начните в положении скольжения на боку, держа одно ухо в воде, а нос, рот и другое ухо вне воды.Положив тело на бок, выпрямите ведущую (нижнюю) руку на всю длину, положив ухо на плечо и ладонью вниз. Задняя (верхняя) рука должна удобно лежать рядом с вашим телом, а рука должна быть выше бедра. Поверните ладонь ведущей руки так, чтобы она встала вертикально большим пальцем вверх. Начните переводить ведущую руку в положение захвата, перемещая руку вниз к ступням.

Силовая фаза — это тяга рукой чуть ниже уровня воды и согнутым локтем.Перемещайте ведущую руку, пока она не достигнет середины груди, одновременно перемещая ведущую руку вверх по бокам тела. Обе руки должны одновременно подойти к верхней части груди. Ведущий рычаг начинает фазы захвата и включения, в то время как ведущий рычаг восстанавливается, возвращаясь в положение скольжения. Вытяните вытянутую руку прямо через плечо. Используйте руку и руку, чтобы подтолкнуть воду к ногам, пока они движутся по бокам вашего тела. Держите обе руки прямыми во время скольжения или фазы покоя гребка.

Дыхание и координация. В боковом ударе удары руками и ножницами комбинируются, так что ноги подтягиваются вверх, когда ведущая и ведомая руки движутся к груди. Чтобы улучшить координацию рук и ног при выполнении бокового удара, запомните фразу «тянуть, пинать, скользить». Начните с перемещения ног в положение захвата. Когда ваша ведущая рука выпрямлена, а ноги расставлены для удара ножницами, фазы мощности для ведомой руки и удара начинаются и заканчиваются одновременно. В это время ведущая рука возвращается в положение скольжения.Когда вы закончите и пинок, и продольную руку, отдохните и расслабьте мышцы. Удерживайте положение скольжения на три или четыре счета, а затем повторите гребок. С помощью бокового удара дышать легко, так как вода находится вне рта. Вдохните во время фазы мощности ведущей руки и выдохните во время фазы мощности ведомой руки.

НАЧАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Элементарный плавание на спине — это еще один успокаивающий гребок, который можно использовать, когда вам нужно плавать в течение более длительных периодов времени.

Удар. В простейшем плавании на спине используется удар хлыстом. Плавая на спине, разведите колени не дальше ширины бедер. Опустите пятки, согнув колени, держа их чуть ниже поверхности. Поверните ступни так, чтобы пальцы ног были направлены наружу, а лодыжки были полностью согнуты. Это уловка. Чтобы начать фазу мощности, двигайте ступнями и голенями резкими движениями, чтобы очертить овал. Ваши ступни должны выдвигаться наружу шире, чем положение ваших колен, и действовать как лопасти, толкая воду позади вас.Затем ударьте ногами прямо, соприкасаясь ступнями. Пальцы ног должны быть заострены и находиться чуть ниже поверхности воды. Опустите пятки, чтобы начать фазу восстановления.

Ход руки. Ход рукой для элементарного плавания на спине простой. Начните на спине в положении скольжения. Держите ноги прямо, носки наверху, руки по бокам, положив руки на бедра. Медленно двигайте руками вверх по средней линии груди или вверх по бокам тела, согнув локти, пока руки не достигнут плеч.Не останавливаясь, выпрямите руки ладонями к ступням. Одним движением быстро подведите руки к ступням, сгибая руки в локтях и запястьях на протяжении всего гребка, чтобы вытолкнуть воду назад. Верните руки в исходное положение, снова подняв руки к плечам.

Дыхание и координация. В простейшем плавании на спине руки и ноги обеспечивают силу одновременно. Удар занимает меньше времени, чем руки, потому что ноги перемещаются на меньшее расстояние, чем руки, и они сильнее.По этим причинам восстановление рук следует начинать раньше, чем ноги. Не начинайте толчок, пока ваши руки не начнут фазу мощности. После некоторой практики вы сможете рассчитать время так, чтобы закончить и удар ногой, и удар рукой одновременно. Стремитесь сделать свои движения непрерывными. В конце гребка расслабьтесь и позвольте своему телу скользить по воде на три или четыре счета. Не торопитесь. Помните, что это гребок в состоянии покоя. Когда вы закончите скольжение, повторите процесс.(Чтобы вода не попала в рот и нос, держите лоб немного выше подбородка, когда руки подталкиваются к ступням.)

Развитие современного инсульта

Развитие современного гребка

Начало
Древние цивилизации оставили множество свидетельств своих способностей к плаванию. Барельеф в египетской гробнице около 2000 г. до н. Э. На рисунке
показан ход верхней части руки, такой же, как и передний кроль. Ассирийцы в свое время изображали брасс в резьбе по камню.Хетты, минойцы и
других ранних цивилизаций оставили рисунки, посвященные навыкам плавания и ныряния. Даже в Библии говорится о движении через воду — в Иезекииля 47: 5,
Деяниях 27:42 и Исаии 25:11. Соревнованиям по плаванию по крайней мере как минимум 36 год до н.э., когда японцы провели первые известные заплывы по плаванию.

Самый ранний опубликованный труд по плаванию был написан в 1538 году Николасом Винманом, немецким профессором языков. В 1696 году в книге французского писателя Тевено «Искусство плавания» впервые был описан тип брасса, выполняемый с поднятым лицом из воды и восстановлением рук под водой (стадия гребка, когда руки и / или ноги расслабляются и возвращаются в исходное положение). позиция).Этот гребок дает пловцу хорошую устойчивость даже в неспокойной воде. После того, как английский перевод работ Тевено стал стандартом плавания, брасс стал самым распространенным гребком на протяжении веков.

d Развитие соревновательного плавания
Англичане считаются первым современным обществом, развившим плавание как вид спорта. К 1837 году, когда в Лондоне началось современное соревновательное плавание, уже существовало несколько закрытых бассейнов. Соревнования регулируются Национальным обществом плавания.Брасс и
использовались недавно разработанные боковые удары. В 1844 году коренные американцы участвовали в лондонском соревновании. Flying Gull проплыл 130 футов за 30 секунд, чтобы победить Табака и выиграть медаль. Их удар был описан как броски по воде руками «как ветряная мельница» и толчки ногами вверх и вниз. Эта ранняя форма крола была успешной в той гонке, но англичане продолжали отдавать предпочтение брассу для соревнований.

Англичане тоже любили соревноваться с природой.В 1875 году капитан Мэтью Уэбб впервые переплыл Ла-Манш. Брассом он проплыл 21,26 мили за 21 час 45 минут. Первой женщиной, переплывшей канал, была Гертруда Эдерле в 1926 году. Маркус Хупер, самый молодой человек, завершивший плавание, переплыл канал в 1979 году в возрасте 12 лет. В 1983 году Эшби Харпер переплыл канал всего за несколько дней до своего 66-летия. что делает его самым старым. Пенни Дин установила мировой рекорд по плаванию по каналу с 1978 года, но в 1994 году американец Чад Хандеби переписал его.Этот вызов продолжает привлекать пловцов на длинные дистанции как высший подвиг в этом виде спорта.

Ранний интерес к развитию гребка
На протяжении 1800-х годов развивалась серия плавательных гребков. Боковой гребок, в котором пловец лежит на боку, вскоре был изменен и стал боковым гребком над руками. Одна рука была поднята над водой для увеличения скорости руки. Ноги были сжаты в несогласованном движении. В 1895 году Дж. Х. Тайерс из Англии, используя боковой удар через плечо, проплыл рекорд 1:02.50 на 100 ярдов. (Примечание: время плавания выражается в минутах, секундах и сотых долях секунды. Таким образом, этот рекорд означает, что 100 ярдов были проплыты за 1 минуту, 2 и 50/100 секунд. Время меньше минуты будет обозначено как 48,25- 48 и 25/100 секунд. Время, которое длится дольше часа — как для триатлона или марафона — будет выражено 3: 22: 15.30, для 3 часов, 22 минут, 15 и 30/100 секунд.) Джон Трудген разработал взмах рук, затем названный трудгеном. Он скопировал инсульт у индейцев Южной Америки и ввел его в Англию в 1873 году.Каждая рука поднималась из воды, пока тело перекатывалось из стороны в сторону. Пловец наносил удары ножницами через каждые два гребка руками. Этот ход был предвестником переднего крольчонка. Варианты ударов ногами включали в себя различные удары ножницами или чередование ударов ножницами и флаттер. Ф. В. К. Лейн показал скорость трудгена в 1901 году, проплыв 100 ярдов за 1: 00.0.

Новое время: плавание в двадцатом веке

Плавание в свободное время
Плавание в свободное время стало чрезвычайно популярным с конца прошлого века.Первый муниципальный бассейн в США был построен в Бруклине, штат Массачусетс, в 1887 году. Вскоре после этого в Нью-Йорке были построены общественные объекты, которые тогда назывались «банями». В 1920-х годах произошел первый бум бассейнов, когда в этой стране построили несколько тысяч бассейнов. В то же время резко возросло количество «бассейнов поместья», как тогда назывались жилые бассейны. Строительство бассейнов с тех пор не замедлилось и не подает никаких признаков завершения. Национальный институт спа и бассейнов, торговая ассоциация, представляющая индустрию бассейнов и спа, сообщает, что в настоящее время в Соединенных Штатах насчитывается около 6 1/2 миллионов бассейнов.

Сегодня бассейны есть практически везде. отели и мотели, частные ассоциации, многоквартирные дома и кондоминиумы, коммерческие предприятия, школы и университеты, а также муниципалитеты имеют бассейны. Аквапарки с аттракционами, горками и искусственными волнами привлекают множество любителей острых ощущений. Как и в прошлом, плавание в океанах, озерах, реках, каналах и карьерах продолжает оставаться популярным, хотя большинство пловцов пользуются бассейнами.

Так же, как увеличилось количество мест для купания, увеличились и виды деятельности, которыми люди наслаждаются в воде и на воде.Катание на лодках и водных лыжах, подводное плавание и подводное плавание с аквалангом, серфинг и парусный спорт, рыбалка и неограниченное количество игр — от бирки до водного поло — становятся все более популярными. Все большую популярность также приобретают разнообразные расслабляющие водные развлечения, такие как гидромассажные ванны, сауны и гидромассажные ванны, часто расположенные у плавательных бассейнов или рядом с ними.

Свободное плавание также имеет большое социальное значение. Семейные и соседские связи укрепляются выходными на пляже, отдыхом на горных озерах, вечеринками у бассейна и просто «приглашением соседских детей в бассейн».

Фитнес-аэробика
Восстанавливающая сила воды давно признана Древние культуры, такие как Греция и Рим, имели свои «ванны». Римляне на стенах своих общественных зданий писали, что «здоровье исходит от воды».

В наше время хорошо известны важность аэробных упражнений и преимущества упражнений в воде. Водные упражнения снижают нагрузку на сухожилия и суставы и приводят к меньшему количеству травм. С 1961 года программа Красного Креста по плаванию и поддержанию формы поощряет фитнес, отслеживая дистанцию ​​плавания.Исследования в области кондиционирования и аэробики в 1960-х годах произвели революцию в мире воды и большинства других видов спорта. Акцент сместился на сердечно-сосудистую систему, а не просто на развитие мышц. Физическая подготовка теперь сосредоточена на частоте сердечных сокращений, прогрессирующем сопротивлении, перегрузке, метаболизме и других аспектах фитнеса.

Развитие современных гребков
Хотя люди плавали с древних времен, за последние 100 лет плавательные движения были значительно усовершенствованы.Соревнования по плаванию, особенно современные Олимпийские игры, начавшиеся в Афинах, Греция, в 1896 году, повысили интерес к гребкам. Научный анализ гребков помог производить более разнообразные гребки, увеличивать скорость и лучше понимать движение в воде.

Front Crawl
Неэффективность удара трудгеном заставила австралийца Ричарда Кавилла попробовать новые методы. Он использовал инсульт, который он наблюдал у уроженцев Соломона
Использование островов, в которых удары ногой вверх-вниз сочетались с чередованием гребков над руками.Он использовал новый удар в 1902 году на Международном чемпионате и установил новый мировой рекорд (100 ярдов за 58,4 секунды). Этот удар стал известен как австралийское ползание.

Брасс и бабочка
Исследования в области плавания помогли развитию брасса. Другие гребки выполняются быстрее, но брасс по-прежнему является соревновательным мероприятием. До 1950-х годов брасс был единственным стилем, который требовался. Восстановление рук и ног под водой во время брасса является естественным препятствием на пути к скорости.

В 1934 году, однако, Дэвид Армбрустер, тренер Университета Айовы, разработал метод восстановления двойной верхней руки из воды. Это движение руки «бабочка» давало больше скорости, но требовало большей тренировки и подготовки. Затем, в 1935 году, Джек Зиг, пловец из Университета Айовы, развил навык плавания на боку и хватающих ног в унисон, как рыбий хвост. Затем он развернул движение ног лицом вниз. Армбрустер и Зиг объединили движение руки-бабочки с этим движением ног и научились эффективно координировать их действия.С двумя ударами ногой на каждую руку-бабочку Зиг проплыл 100 ярдов за 1: 00.2. Этот удар был назван ударом дельфина «рыбий хвост».

Несмотря на то, что брасс-бабочка, как его называли, был быстрее, чем брасс, удар «рыбий хвост» дельфина был объявлен нарушением правил соревнований. В течение следующих 20 лет чемпионы по брассу использовали восстановление руки из воды (баттерфляй) с укороченным брассом. В конце 1950-х годов баттерфляй с ударом дельфина легализовали как отдельный удар для соревнований.Многие пловцы говорят, что «покачивание» является ключом к гребку, и что пловец, который может волнообразно двигаться в воде естественным путем, может легче научиться бабочке.

Соревновательное плавание
По мере того, как пловцы совершенствуют гребки или вносят изменения, лучший способ увидеть, является ли новый гребок улучшением, — это использовать его на соревнованиях. Вот почему так много внимания уделяется рекордам скорости и выносливости.

пловцов устанавливают рекорды
Альфред Хайош из Венгрии выиграл первую олимпийскую золотую медаль по плаванию среди мужчин на Олимпийских играх в Афинах в 1896 году.У него было время 1: 22.20 на дистанции 100 метров вольным стилем, соревновании, в котором разрешен любой удар. С тех пор регулярно устанавливаются новые рекорды по плаванию.

Хотя имена появлялись и исчезали из книг рекордов, несколько американских пловцов оставили свой след в мире плавания. Джонни Вайсмюллер выиграл 5 олимпийских медалей и 36 национальных чемпионатов и ни разу не проигрывал за свою 10-летнюю карьеру. Его рекорд в 51 секунду на дистанции 100 ярдов вольным стилем сохранялся более 17 лет. Трейси Колкинс установила мировые рекорды на дистанции 200 метров баттерфляем и 400 метров индивидуальным комплексом (соревнование, в котором участник проплывает четверть общей дистанции, используя другой соревновательный гребок в установленном порядке: баттерфляй, на спине, брасс, вольный стиль) .Она трижды побила собственный мировой рекорд на дистанции 200 метров комплексным комплексом. Помимо трех олимпийских медалей, она — единственная пловчиха, которая одновременно удерживала все рекорды США. Марк Спитц выиграл семь золотых медалей на Олимпийских играх 1972 года в Мюнхене, больше, чем любой другой пловец в истории олимпийских соревнований.

На первых современных Олимпийских играх было всего четыре вида плавания, три из которых были вольным стилем. Вторая Олимпиада в Париже в 1900 году включала три необычных соревнования по плаванию.Один использовал полосу препятствий; другой был тест на выносливость подводного плавания; третий был 4000-метровым
событие, самое продолжительное соревнование по плаванию в истории. Ни один из трех больше никогда не использовался на Олимпийских играх.

По разным причинам женщины были исключены из плавания на первых нескольких Олимпийских играх. В 1896 году и снова в 1906 году женщины не могли участвовать, потому что разработчик современных игр Пьер де Кубертен твердо придерживался распространенного в викторианскую эпоху предположения о том, что женщины слишком слабы, чтобы заниматься соревновательными видами спорта.В 1900 году комитет, организовавший Парижские игры, разрешил женщинам участвовать в гольфах и теннисе, поскольку это были популярные виды спорта в Европе. (До создания Международного олимпийского комитета соревнования на Олимпийских играх выбирались принимающим комитетом.)

В играх 1904 года в Сент-Луисе доминировал президент Спортивного союза любителей (AAU) Джеймс Э. Салливан, который разрешал женщинам участвовать только в стрельбе из лука, показательном виде спорта. О том, что Салливан контролирует не только Олимпийские игры, но и AAU, свидетельствует тот факт, что через месяц после его смерти в 1914 году AAU разрешила женские соревнования.В 1908 году женщинам разрешили соревноваться в стрельбе из лука, а женская гимнастика стала показательным мероприятием.

Женское плавание дебютировало на Играх 1912 года по инициативе группы, которая позже стала Международным олимпийским комитетом. Еще в 1914 году в этой стране Ассоциация женского плавания Нью-Йорка, еще один продукт, выросший из Корпуса добровольцев США по спасению жизни, предоставила женщинам первую возможность подготовиться к национальным и международным соревнованиям.

Сначала Олимпийские игры с четырех соревнований по плаванию превратились в 32 соревнования по плаванию: 16 для мужчин и 16 для женщин.

Соревнования для людей с ограниченными возможностями
Соревнования по плаванию для людей с ограниченными возможностями также имеют давнюю историю. В 1924 году Международный комитет спорта для глухих (СНГ — Международный комитет спорта для глухих) провел первые Всемирные летние игры для глухих мужчин и женщин. Спортсмены с когнитивными нарушениями впервые участвовали в международных соревнованиях по плаванию в 1968 году на Международных летних Специальных Олимпийских играх. На последней Специальной Олимпиаде было 22 соревнования для мужчин и 22 для женщин.Другие организации также проводят водные соревнования для людей с ограниченными возможностями.

Методы исследований и тренировок
В отличие от ходьбы и других движений, плавание не является естественным занятием для человеческого тела. Положение стоя на суше нелегко превратить в горизонтальное положение для плавания. Поэтому люди на протяжении всей истории экспериментировали с разными способами лучше плавать. Наша способность использовать различные техники плавания обусловлена ​​межпозвоночными суставами плеч и бедер.

Первые пловцы экспериментировали методом проб и ошибок и наблюдали за другими. Однако в 1928 году Дэвид Армбрустер впервые снял пловцов под водой для изучения гребков. Японцы также фотографировали и изучали спортсменов мирового класса, используя свои исследования для создания команды по плаванию, которая доминировала на Олимпийских играх 1932 года. Это положило начало исследованиям механики удара.

В то же время другие продвигали роль обусловливания. Олимпийские игры 1956 года в Мельбурне, Австралия, показали очевидную ценность физической формы.Команда-хозяин этих игр добилась фантастических успехов, и это было связано с их программой тренировок, а не с техникой гребков. Американские тренеры по плаванию начали применять методы тренировок, подобные тем, которые используются тренерами по легкой атлетике, чтобы помочь бегунам преодолеть 4-минутную милю.

Текущие исследования сосредотачиваются на силах, которые действуют на тело, движущееся в воде, науке гидродинамики. Доктор Джеймс Кунсилман, Чарльз Сильвия и доктор Эрнест Маглишо произвели революцию в механике удара своей новаторской и кропотливой работой.

Это более глубокое понимание механики гребка помогло исследователям и тренерам улучшить время пловцов на соревнованиях. В число американских исследователей плавания входят Ч. Макклой и Роберт Кифут, которые были награждены Медалью Свободы, высшей гражданской наградой Соединенных Штатов, президентом Джонсоном в 1963 году. Они и другие дали пловцам новые техники, упражнения и тренировочные методы, основанные на этих научных данных. принципы.

Вернуться к началу

уроков плавания: метод полного погружения | Плавание

Вы еще не умеете плавать?
На самом деле, я думаю, что смогу…

Правда?
Да, действительно.Все эти уроки окупились, но я чувствую, что наконец-то смог правильно понять механику фристайла во время интенсивных выходных по плаванию, используя метод полного погружения.

Полное погружение. Печаль во благо. Звучит немного устрашающе.
Есть! Но как только я заверил себя, что дело не в том, что меня постоянно заставляют попадать в ситуации, когда ты можешь утонуть, если не будешь плавать, меня это очень воодушевило.

Что такое полное погружение?
Это метод, созданный американским пловцом Терри Лафлином, который понял, что элитные пловцы передвигаются по воде очень эффективно, а не пытаются заставить воду подчиняться.Не каждый может стать олимпийским пловцом, но каждый может научиться плавать эффективно. Он называет это плаванием рыб, а не плаванием человека.

В чем разница?
Люди имеют тенденцию метаться, с трудом переводить дыхание и истощать себя, толкаясь о воду. Рыбное плавание расслаблено и аэродинамично, с минимальными, но очень эффективными движениями, которые перемещают вас по воде, не утомляя вас. Идея состоит в том, чтобы создать небольшую «дырочку» в воде, а затем проскользнуть через нее, как рыба.Это стиль, который выглядит относительно легким.

Читаете на мобильном? Щелкните здесь для просмотра

Чем вы занимались на выходных?
У нас было четыре занятия в бассейне, где мы отработали серию упражнений, которые разбили фристайл на составные части. Идея заключалась в том, чтобы создать мышечную память для правильного положения в воде и повысить нашу внимательность к каждому элементу гребка, выполняя его по частям.

Total Immersion заставляет вас выполнять плавательные гребки так же, как вы занимаетесь позами йоги, с каждым действием, основанным на предыдущем, до тех пор, пока вы не сделаете полный плавательный гребок.В то же время, разбиение мазка побуждает вас помнить о каждом аспекте, когда вы концентрируетесь на нем. Например, вы можете выполнить одно упражнение и полностью сосредоточиться на положении рук, забыв обо всем остальном. Затем вы повторите упражнение, но с упором на дыхание. Постепенно мы построили блоки в целые штрихи, и результат был заснят в конце уик-энда, чтобы показать нам наш прогресс.

Как вы узнали?
Вначале я мог только проплыть ползком вперед, поднимаясь и хватая ртом воздух, двигая руками и ногами в движении, которое, как я отчаянно надеялся, подтолкнет меня вперед.Я добирался до конца бассейна в изнеможении и зная, что то, что я только что сделал, совсем не похоже на элегантное и легкое плавание, которым я восхищаюсь. Я не хочу быть элитным пловцом, но я бы хотел пройти длину или две, не уставая и не выплескивая половину бассейна по пути.

К концу первого дня я смогу это сделать. И я не был напряжен или напуган. Фактически, я был ошеломлен своей эффективностью. Я научился вращать бедрами и использовать их для продвижения вперед.Положение вашего тела и место, где ваши руки входят в воду, делают вас более обтекаемым и удерживают бедра высоко над поверхностью воды, поэтому вы не создаете сопротивления ногами и не должны сильно пинать их, чтобы продолжать движение.

Звучит неплохо, но не для новичков?
Нет, это не для новичков. Я никак не мог провести такие выходные, когда только начал учиться плавать, хотя вы тоже можете научиться плавать с нуля с помощью этого метода.У них есть тренеры по всей стране, которые проведут для вас индивидуальные занятия, если вы действительно хотите начать с нуля, но целевая аудитория, похоже, — это те, кто немного умеет плавать и хотел бы плавать более эффективно. для триатлона, например. Если, как и я, вы научились достаточно, чтобы справиться с лоскутным ползанием по мусору, то упражнения очень выполнимы и могут значительно улучшить ваше плавание.

Итак, у вас теперь есть элегантный олимпийский стандарт вольного стиля?
Вовсе нет.Как и в изучении чего-либо, ключ к этому — продолжать усердно, пока вы не овладеете этим. Мне еще много нужно практиковать, но теперь у меня есть инструменты, которые помогут мне улучшить свое плавание.

Границы | Кроль спереди более эффективен и имеет меньшее активное сопротивление, чем плавание на спине: кинематическое и кинетическое сравнение двух техник при одинаковых скоростях плавания

Введение

Соревновательные приемы плавания подразделяются на чередующиеся (кроль и плавание на спине) и одновременные группы (баттерфляй и брасс).В рамках чередующихся техник пловцы обычно достигают более высокой скорости плавания ( v ) во время крольга вперед, чем на спине, несмотря на их сходство, такое как шестиударный удар во время каждого цикла верхней конечности, вероятно, из-за разницы в расходе энергии при данном v (стоимость энергии; C ). Сообщалось о более низком значении C при ползании вперед, чем на спине при 1,0, 1,2, 1,4 и 1,6 м⋅с ^–1 (Barbosa et al., 2006). Однако это было основано на разных группах пловцов и потенциально зависело от антропометрических различий и различий в уровне навыков.Чтобы преодолеть это ограничение, C из двух техник сравнивали с использованием одних и тех же пловцов, и на 15% более низкое значение при переднем крольщике, чем на спине, несмотря на аналогичную частоту гребков ( SF ) и длину гребков ( SL ). , сообщалось (Gonjo et al., 2018). Математически C выражается следующим уравнением (Di Prampero et al., 1974; Zamparo et al., 2011).

С = DA⋅ (ηP⋅ηO) -1 (1)

, где D _A — это гидродинамическое сопротивление, которое пловец испытывает при активном движении в воде (активное сопротивление), η _P — пропульсивный КПД, а η _O — общая эффективность, и это уравнение показывает, что увеличение η _P и / или уменьшение D _A способствует низкому C (Zamparo et al., 2011). Следовательно, меньшее значение C при ползании вперед, чем на спине, предполагает, что первый метод имеет более высокий η _P и / или более низкий D _A , чем последний при том же v. η _P является продуктом гидравлического КПД ( η _H ) и КПД Фруда ( η _F ) (Рисунок 1). η _H зависит от внутренней энергии, которая требуется для ускорения и замедления конечностей относительно центра масс (CM).Внутренняя мощность составляет всего 10–15% от общей механической мощности (Zamparo et al., 2005). Таким образом, разумно предположить, что первичный фактор, определяющий η _P , равен η _F при проведении тестирования внутри участника.

Рис. 1. Диаграмма преобразования энергии и эффективности при плавании (адаптировано из Daniel, 1991). η _O , общий КПД; η _{P ,} эффективность приведения в движение; η _H , гидравлический КПД; η _F , КПД Фруда.

Поскольку при плавании сложно измерить общие гидравлические и движущие силы напрямую, методы оценки η _F в обоих методах ограничиваются математическими моделями. Отношение среднего v CM ( v _CM ) к сумме средней подводной трехмерной (3D) скорости левой и правой руки во время цикла верхней конечности было предложено в качестве индикатор η _F (Фигейредо и др., 2013) — теоретические основы этого подхода см. В Gonjo et al. (2018). Этот подход использовался как для ползания вперед, так и для бега на спине при тех же и , и было высказано предположение, что первый метод более эффективен, чем второй при 95% анаэробной пороговой скорости (Gonjo et al., 2018).

Однако неясно, так ли это при плавании в широком диапазоне от до . Отрицательная корреляция внутри участников ( r = -0,45, p = 0.01) между η _F и индексом координации (время задержки между толчковыми движениями левой и правой верхних конечностей в процентах от времени цикла; IdC ) в плавании кролью спереди. (Фигейредо и др., 2013). Это время задержки варьируется от положительного (левый и правый движущие движения верхней конечности перекрывают друг друга) до отрицательного (между движущими движениями есть промежуток) в зависимости от v при ползании вперед (Chollet et al., 2000; Seifert et al., 2004), тогда как он отрицательный независимо от против на спине (Chollet et al., 2008). Учитывая взаимосвязь между η _F и IdC и разницу в IdC между методами, величина η _F разница между двумя методами, вероятно, различается в зависимости от v .

Следует отметить, что IdC рассчитывается по-разному в зависимости от техники плавания, поскольку окончание толчкового движения часто определяется как выход руки из воды при ползании впереди (Chollet et al., 2000; Seifert et al., 2004), тогда как на спине это считается концом второго движения вниз (Chollet et al., 2008). Фактически, когда конец толчкового движения на спине определялся как выход руки из воды (Schleihauf et al., 1988), наблюдалось значение IdC , равное 0,13%, что близко к ползанию вперед IdC (Lerda и Карделли, 2003). Следовательно, обязательно использовать одно и то же определение фазы движения как при ползании вперед, так и на спине, чтобы оценить разницу в IdC между методами в широком диапазоне v и ее потенциальное влияние на η _F .

Количественная оценка D _A при замедленном движении вперед и на спине также является очень сложной задачей из-за трудности прямого измерения движущей силы и силы сопротивления. Сообщалось, что фронтальная (поперечная) площадь тела, перпендикулярная направлению плавания, одинакова между передним медленным движением и ходом на спине, и поэтому сопротивление давлением ( D _p ) двух методов также одинаково, если допустить что коэффициент лобового сопротивления равен 0.3 и константа (Gatta et al., 2015). Однако сообщалось, что для большинства плавательных форм животных более целесообразно использовать смоченную зону, чем площадь поперечного сечения, за исключением животных с простой формой и низким числом Рейнольдса (Alexander, 1990). Смоченную зону сложно оценить напрямую; однако объем подводного тела ( UWV _body ) может быть математически оценен с помощью трехмерного анализа движения (Yanai, 2001). Несмотря на то, что площадь поверхности и объем — это не одно и то же, эти две переменные должны быть прочно связаны в анализе внутри участников.Другими словами, исследование UWV _body может быть полезно для косвенного исследования D _A.

Помимо косвенных подходов, существует три метода оценки D _A , которые могут использоваться как для медленного передвижения вперед, так и для хода на спине: возмущение скорости и методы вспомогательной буксировки (Колмогоров и Дуплищева, 1992; Олкок и Мейсон, 2007), которые оценивают только D _A при максимальном усилии пловцов; и метод измерения остаточной тяги (MRT) (Narita et al., 2017), который можно использовать для количественной оценки D _A как при переднем обходе, так и на спине при контролируемых v . Метод MRT проводится в лотке с двумя проводами, прикрепленными к телу пловца, которые подключены к тензодатчикам в передней и задней части лотка, тем самым фиксируя пловца в определенном месте в лотке и измеряя силу, необходимую для проводов. зафиксировать пловца в определенном месте (остаточная тяга). Пловец должен плыть с девятью различными скоростями потока, не меняя своего движения, и D _A при целевой скорости можно вычислить, построив кривую регрессии, отображающую остаточную тягу как функцию скорости потока. .Метод MRT требует от пловцов адекватных двигательных навыков, чтобы воспроизводить одно и то же движение, несмотря на изменения окружающей среды (скорость потока). Таким образом, тестирование могут проходить только пловцы, которые знакомы с лотком и протоколом. Точность этого метода не установлена, поскольку получение истинного значения активного сопротивления во время плавания в настоящее время невозможно из-за сложного неустойчивого состояния воды во время плавания (Samson et al., 2017). Однако ежедневная изменчивость этого метода для оценки D _A одних и тех же пловцов составила около 3.0–6,5% (Нарита и др., 2017). Это говорит о том, что разница в D _A между разными методами, превышающая примерно 6,5%, может рассматриваться как значимый результат.

Подводя итог, в настоящее время неизвестно, отличается ли D _A между медленным движением вперед и на спине с одинаковой скоростью, несмотря на схожую площадь поперечного сечения тела во время двух техник. Имеются данные, свидетельствующие о более высоком η _F при ползании вперед, чем на спине при низком уровне v , но неясно, отличается ли η _F в широком диапазоне от до между техниками.Таким образом, целью настоящего исследования было изучить различия в η _F и D _A с использованием трехмерного анализа движения и метода MRT. Основываясь на доказательствах, представленных в сохранившейся литературе, было выдвинуто предположение, что η _F будет выше при ползании вперед, чем на спине, и D _A будет одинаковым между двумя методами.

Материалы и методы

Анализ движения 3D

Участники

Участниками анализа трехмерного движения были 10 пловцов-мужчин (17.47 ± 1,00 лет, 179,14 ± 5,43 см и 69,94 ± 6,54 кг), а их лучшие рекорды составили 54,50 ± 1,23 и 60,56 ± 1,29 с на короткой дистанции 100 м вольным стилем и на спине соответственно. Участники регулярно тренировались не менее восьми раз в неделю, и средний балл FINA за лучший результат на их специализированном мероприятии на момент сбора данных составил 600,20 ± 50,81. Участники были проинформированы о процедурах, преимуществах и потенциальных рисках исследования (рассмотрены и одобрены этическим комитетом университета на основе руководящих принципов Британской ассоциации спорта и физических упражнений), и они (и законный опекун для несовершеннолетних) предоставили письменное информированное согласие.

Процедура тестирования

Сеанс тестирования проводился в 25-метровом закрытом бассейне и состоял из четырех 50-метровых испытаний для каждой техники с 83, 88, 93 и 100% их максимального усилия на спине (83% BSv _max , 88% BSv _max , 93% BSv _max и 100% BSv _max , соответственно) для обоих методов для сравнения переменных результатов ползания вперед и назад при тех же и . Тестирование v было определено индивидуально пилотным исследованием, и 83, 88 и 93% от максимума v соответствуют 400, 200 и 100 м v при переднем сканировании в соответствии с набором данных, представленным в предыдущем исследование (Seifert et al., 2004). На протяжении всего тестирования устройство v получало инструкции от светового иноходца (Pacer2, GBK-Electronics, Авейру, Португалия), состоящего из кабеля длиной 25 м с 26 светодиодами на каждый метр от 0 до 25 м точек. Иноходец был расположен на дне бассейна для переднего хода и прикреплен к проволоке из нержавеющей стали над бассейном для плавания на спине.

Испытания были записаны шестью (четыре подводные и две надводные) цифровыми видеокамерами (Sony, HDR-CX160E, Токио, Япония, с частотой дискретизации 50 кадров в секунду, выдержкой 1/120 с и 1920 × 1080/50 кадров в секунду). разрешение фильма), которые были синхронизированы с помощью светодиодной системы.Подготовка участников и калибровка тестовой полосы для трехмерного анализа движения проводились, как описано ранее (Gonjo et al., 2018), и данные трехмерных координат 19 анатомических ориентиров (вершина головы, справа и слева от : кончик третьей дистальной фаланги пальца, ось запястья, ось локтя, ось плеча, ось бедра, ось колена, ось голеностопного сустава, пятый плюснефаланговый сустав и кончик первой фаланги) были получены для расчета местоположения тела в КМ с использованием ручной оцифровки с частотой дискретизации 25 Гц.

Обработка и анализ данных

Видеофайлы каждого испытания были обрезаны в программном обеспечении Ariel Performance Analysis System (APAS: Ariel Dynamics, Inc., CA), так что один цикл верхней конечности (от входа в запястье до последующего входа в то же запястье) с пятью дополнительными точками перед и после того, как цикл был включен в видеофайлы, которые были экстраполированы путем отражения на дополнительные 20–30 точек за пределами начала и конца цикла. Эта стратегия заключалась в минимизации ошибок, связанных с фильтрацией и получением данных скорости.Однако сообщалось, что оцифровка 25 Гц с помощью этой стратегии по-прежнему вызывает большее искажение данных конечной точки из-за фильтрации по сравнению с оцифровкой 50 Гц с 10 дополнительными точками (Sanders et al., 2015b). Поэтому дополнительные 20–30 баллов были индивидуально скорректированы для каждого пловца и испытания, чтобы минимизировать искажение. Процесс оцифровки проводился с помощью программного обеспечения APAS, а для сглаживания данных применялся фильтр Баттерворта 4-го порядка с частотой среза 4 Гц.

Перед вычислением переменных обработанные данные координат были преобразованы в 101 точку, представляющую процентили времени цикла хода.Положение CM определялось путем суммирования моментов сегмента CM относительно правых опорных осей X, Y и Z (вперед, вверх и в поперечном направлении соответственно). Персонализированные данные параметров сегментов тела, используемые для расчета CM, были получены методом эллиптических зон (Jensen, 1978) с использованием метода оцифровки с использованием программы MATLAB (Sanders et al., 2015a). v _CM был получен путем дифференцирования X-смещения CM за весь цикл хода на время, затраченное на цикл. SF (циклы⋅мин ^–1 ) был получен как обратное время, которое пловцу потребовалось для завершения одного цикла верхней конечности, а SL (м⋅цикл ^–1 ) было получено из X- смещение ЦМ во время цикла верхних конечностей (McCabe et al., 2011; McCabe, Sanders, 2012).

Предполагалось, что маркеры на запястье представляют движение рук, и была рассчитана средняя трехмерная скорость запястья во время подводной фазы ( 3Du _{запястье} : м⋅с ^–1 ) с продолжительностью, содержащей 101 образец. по

3⁢Duwrist = (∑k = 1100 (dxk + 1-dxk) 2+ (dyk + 1-dyk) 2+ (dzk + 1-dzk) 2Tinterval) ⋅100-1 (2)

Где dx , dy и dz — это X-, Y- и Z-смещение запястья относительно CM, а T _interval — временной интервал между каждой выборкой.Согласно Figueiredo et al. (2011), η _F был затем вычислен с помощью

ηF = vCM⋅3⁢Duwrist-1 (3)

Средний объем тела ( UWV _body ) в течение одного цикла для верхней конечности был рассчитан путем суммирования объема каждого сегмента в воде. Объемы подводных сегментов ( UWV _{сегмент} ) головы, верхних и нижних конечностей были рассчитаны с использованием следующего уравнения, предполагая, что каждый сегмент симметричен относительно своей длинной оси и имеет однородную плотность.

UWVsegment = Vsegment⋅ (UWLsegment⋅Lsegment-1) (4)

Где V _{сегмент} — это объем сегмента, полученный методом эллиптических зон, UWL _{сегмент} — длина сегмента под поверхностью воды (Y-смещение = 0), и L _{сегмент} — длина сегмента. Поскольку грудная клетка и брюшная полость представляют собой большие сегменты, в которых нельзя игнорировать вращение вокруг длинной оси, был применен другой подход.Для этих сегментов каждый сегмент был разделен на 100 подсегментов (Рисунок 2), и отношение подводного объема к общему объему грудной клетки и живота было оценено путем получения суммы подводной длины всех подсегментов и расчета отношение его к сумме всей длины подсегментов. Полученное соотношение затем умножалось на объем грудной клетки и живота, полученный методом эллиптических зон, чтобы оценить подводный объем этих сегментов.

Рисунок 2. Подсегменты грудной клетки и брюшной полости, используемые для расчета подводного объема каждой части.

Двусторонняя координация верхних конечностей (индекс координации: IdC ) также количественно определялась как время задержки между левой и правой фазами движения, которое было от начала движения назад относительно внешней системы отсчета до выхода запястья из вода (Фигейредо и др., 2013). Несмотря на то, что IdC часто рассчитывался по-разному между ползанием вперед и на спине (Chollet et al., 2000, 2008; Seifert et al., 2004), то же определение было применено к обоим методам для сравнения IdC между двумя методами плавания с одним и тем же стандартом.

Метод MRT

Участники

Метод MRT требует, чтобы пловцы выступали в водоеме, и содержит сложный протокол тестирования, как описано в разделе «Введение». Другими словами, от пловцов требуется достаточный опыт в тестовой среде и протоколе. Поэтому для МРТ-тестирования была привлечена другая группа пловцов (которые имели опыт плавания в лотке и протоколе) из трехмерного анализа движения.Участниками были шесть спортсменов-пловцов национального и международного уровней (21,50 ± 1,97 года, 175,83 ± 6,79 см и 69,17 ± 7,00 кг), чьи лучшие результаты на дистанции 100 м для кролдинга вперед и на спине составили 52,95 ± 1,55 и 58,87 ± 3,33 с. соответственно. Средний балл участников по FINA составил 760,82 ± 76,75, и они регулярно проходили не менее девяти тренировок в неделю на момент сбора данных. У них был как минимум 6-месячный опыт регулярного плавания в лотке (включая ознакомление с протоколом МРТ-тестирования) и они специализировались либо на плавании на спине, либо на индивидуальном попурри.Участникам были разъяснены процедуры тестирования и потенциальные риски, и каждый пловец предоставил письменное информированное согласие.

Процедура тестирования, обработка и анализ данных

После выполнения индивидуальных разминок в закрытом бассейне, тестирование проводилось в водостоке длиной 5,5 м, шириной 2,0 м и глубиной 1,2 м (Igarashi Industrial Works Co. Ltd.), который пловцы использовали в своих обычных тренировках. и тестирование. Два трехосных датчика веса были расположены в передней и задней части желоба, а пловцы были закреплены в центре желоба двумя тросами, которые были подключены к датчикам веса, которые измеряли остаточную тягу, создаваемую пловцом в направлении плавания. направление.Целевая скорость составляла 1,2 м⋅с ^–1 , что было одинаковым для всех участников, чтобы минимизировать любые возможные экологические различия между участниками (например, влияние пограничного слоя между текущей водой и стеной / дном лотка) .

Метод MRT основан на подборе квадратичной кривой наименьших квадратов, что означает, что необходимо провести более трех испытаний на разных скоростях. Таким образом, в дополнение к испытанию целевой скорости, восемь других испытаний (четыре с меньшей скоростью потока и четыре с большей скоростью потока, чем заданная скорость) были назначены пловцам для получения адекватной аппроксимации кривой, т.е.е., испытательные скорости составляли 1,00, 1,05, 1,10, 1,15, 1,20, 1,25, 1,30, 1,35 и 1,40 м⋅с ^–1 . Целевая скорость была установлена ​​пилотным тестированием, при котором пловцы могли поддерживать кинематику гребка во всех девяти условиях скорости потока (т. Е. При скоростях выше 1,40 м⋅с ^–1 пловцам было трудно поддерживать то же движение, что и цель состояние скорости из-за усталости или потока, ускоряющего их верхние конечности). SF пловцов контролировалось портативным водонепроницаемым метрономом (Tempo Trainer Pro; FINIS, Inc., США) во время девяти испытаний, чтобы помочь пловцам сохранить кинематику гребка. Чтобы определить направляющую SF , пловцы предприняли одно дополнительное плавание с каждой техникой плавания в желобе с целевой скоростью перед испытанием MRT. SF во время предварительного тестирования был получен с помощью видеоанализа и использовался в качестве ориентира SF во всех девяти испытаниях.

У пловцов остаточной силы измеряли (или испытывали) в течение 10 с с частотой дискретизации 50 Гц.Используя среднюю остаточную силу при каждом условии скорости потока (1,00–1,40 м⋅с ^–1 ), D _A при 1,20 мс ^–1 была оценена путем получения остаточной тяги при нулевом расходе скорость с использованием аппроксимации квадратичной кривой методом наименьших квадратов. Поскольку пловцы должны были поддерживать то же движение, что и при скорости 1,20 м⋅с ^–1 во всех девяти испытаниях, расчетная остаточная тяга при нулевой скорости потока была принята эквивалентной средним движущим силам и силам сопротивления при свободном движении. условия плавания с заданной скоростью.Более подробно процедура представлена ​​в литературе (Narita et al., 2017, 2018).

Статистический анализ

Нормальность всех наборов данных была проверена и подтверждена с помощью теста Шапиро-Уилка. В трехмерном анализе движения использовался двухфакторный дисперсионный анализ с повторными измерениями с методами и испытаниями в качестве двух факторов для оценки различий в SF , SL , η _F и IdC . между двумя методами. Результаты, скорректированные с помощью процедуры Гринхауса-Гейссера, использовались, если предположение о сферичности Мокли было нарушено (Field, 2007).Когда в двухстороннем тесте ANOVA с повторными измерениями наблюдалось значительное взаимодействие, был проведен простой анализ основного эффекта с использованием парного теста t с поправкой Бонферрони. В методе MRT парный тест t использовался для сравнения D _A между медленным движением вперед и назад. Оба анализа были проведены с использованием IBM SPSS Statistics 24 (IBM Corporation, Somers, NY, США), и статистическая значимость была установлена ​​на уровне p <0.05.

Результаты

В трехмерном анализе движения были выявлены значительные основные эффекты методов ( p <0,01) и испытаний ( p <0,05) по всем переменным (таблица 1). SF , SL , η _F и IdC при переднем обходе были на 3,5–7,7% ниже, на 5,9–11,9% длиннее, на 28,6–33,7% и на 13,1–15,3% ниже, чем на спине, соответственно (Таблица 2), без взаимодействия между методиками и испытаниями.Эти результаты означают, что пловцы достигли более низкого SF , более длинного SL , более высокого η _F и более низкого IdC при переднем крольщике, чем на спине, чтобы достичь того же v независимо от его величины.

Таблица 1. F , p и значения в квадрате (η ² ), полученные с помощью двухфакторного дисперсионного анализа с повторными измерениями для кинематических переменных.

Таблица 2. Среднее (стандартное отклонение) кинематических переменных, полученных с помощью трехмерного анализа движения.

С другой стороны, в UWV _тело наблюдалась взаимосвязь между техникой плавания и упражнениями с пловцами, показывающими нижнюю UWV _{туловище} в переднем ползании, чем на спине, на 3,5–4,5% во всех испытаниях. (все p <0,001; рисунок 3). При переднем сканировании корпус UWV отличался между каждым испытанием, за исключением 88% BSv _max vs.93% BSv _макс . С другой стороны, пловцы показали различия только между 88% BSv _max против 93% BSv _max и между 88% BSv _max против 100% BSv _max дюймов на спине (рисунок 3).

Рис. 3. Различия в подводном объеме между каждым испытанием и методом (** p <0,01 и *** p <0,001).

В тесте MRT все пловцы показали более высокий D _A на спине, чем на переднем прыжке, при этом в среднем D _A среди пловцов были выше на 25% на спине (80.2 ± 12,1 против 64,1 ± 10,5 Н; p <0,05; Рисунок 4).

Рис. 4. Среднее и индивидуальное активное сопротивление при замедленном движении и обратном ходе, полученное методом измерения остаточной тяги (* p <0,05).

Обсуждение

Целью данного исследования было оценить различия в η _F и D _A между передним обходом и ходом на спине с использованием трехмерного анализа движения и метода MRT, проверяя две гипотезы; η _F будет выше при ходу вперед, чем на спине; D _A будет аналогичным между двумя методами.Вопреки нашей второй гипотезе, один из основных результатов настоящего исследования был выше D _A при движении на спине, чем при переднем ползании, что косвенно и прямо подтверждалось как трехмерным анализом движения, так и методом MRT, соответственно. В плавании D _A можно объяснить D _p , волновым сопротивлением ( D _w ) и сопротивлением трения ( D _{f f} ), а первичным источником D _A является D _p (Pendergast et al., 2006). Величина общего сопротивления определяется коэффициентом сопротивления, плотностью воды, эталонной площадью и v , и эталонная площадь особенно влияет на D _p , поскольку этот компонент сопротивления в значительной степени зависит от формы и размера тело в воде (Александр, 1990).

В исследованиях плавания площадь поперечного сечения часто использовалась в качестве эталонной площади, и было высказано предположение, что D _A аналогичен между передним кручением и спиной, если коэффициент лобового сопротивления и v идентичны. поскольку площадь поперечного сечения у этих двух методов одинакова (Gatta et al., 2015). Однако сообщалось, что использование площади поперечного сечения в большинстве плавательных форм животных неуместно, потому что форма многих плавающих животных слишком сложна, чтобы принимать площадь поперечного сечения в качестве эталонной площади (Alexander, 1990). В трехмерном анализе движения тело UWV при движении на спине было больше, чем при движении вперед. Учитывая влияние определения площади поверхности на D _p и то, что смоченная область более подходит в качестве контрольной площади, чем площадь поперечного сечения при плавании животных (Александр, 1990), разница в UWV _body косвенно предполагает возможность различного D _p между передним ходом и ходом на спине.

Разница в корпусе UWV также предполагает возможность различного D _f между ползанием вперед и назад. D _f определяется шероховатостью поверхности тела, подвергающейся воздействию воды (Marinho et al., 2009). Более крупное тело UWV на спине, чем при переднем медленном движении, означает, что большая часть тела находилась в воде при движении на спине, чем при переднем медленном движении.Следовательно, D _f на спине также могло быть больше по сравнению с передним ходом. Во время плавания на поверхности воды D _A также подвержен влиянию D _w , который увеличивается почти на куб v (Vennell et al., 2006), и это сообщалось, что D _w является критическим более 1,7 м⋅с ^–1 (Toussaint, 2002). Однако D _A оценивался на гораздо более медленной скорости, чем 1.7 м⋅с ^–1 в настоящем исследовании; следовательно, разумно заключить, что другие компоненты сопротивления ( D _p и D _f ) были основными определяющими факторами D _A в текущем исследовании.

В дополнение к косвенным свидетельствам из анализа трехмерного движения, предполагающим, что D _A на спине выше, чем при переднем ползании, результат MRT-анализа ясно показывает, что передний ползание имеет меньше D _A , чем на спине.В методе MRT результат показывает только полное сопротивление, а компоненты перетаскивания не могут быть получены. Однако, учитывая, что испытанная скорость мала (1,2 м / с) и влияние волнового сопротивления на общее сопротивление невелико (Vennell et al., 2006), вполне вероятно, что разница была либо / и тем, и другим из-за различного D _p или / и D _f между методами.

Поскольку 3D-анализ движения и MRT-анализ проводились с использованием разных групп пловцов, трудно связать информацию, полученную в результате этих двух анализов.Однако настоящее исследование было сосредоточено на различиях фактора (техники) внутри участников, а не фактора между участниками (пловцы), и обе группы прямо или косвенно показали более высокий D _A на спине, чем на переднем. ползти. Это важный факт, что разные настройки тестирования с разными группами пловцов привели к одному и тому же выводу, который усилил вероятность разницы в D _A между методами.

Учитывая, что площадь поперечного сечения для переднего хода и хода на спине не отличается (Gatta et al., 2015), разница в UWV _body , вероятно, связана с выравниванием тела, а не с положением всего тело относительно поверхности воды. Одно из возможных объяснений состоит в том, что положение головы и плеча может быть выше во время движения вперед, чем во время гребка на спине, из-за гидродинамической силы, создаваемой движением руки вниз в начале гребка.На рис. 5 в качестве примера показана траектория запястья участника ползания вперед и на спине, вид спереди. В период между входом руки и началом движения руки назад относительно внешней системы отсчета (фаза входа) основное движение руки при переднем ползании направлено вниз, тогда как боковое движение преобладает при движении на спине. Из-за этой разницы, вероятно, что восходящая составляющая гидродинамической силы была больше при переднем кручении, чем при ходу на спине, что привело к разнице в UWV _теле между методами.Однако эта гипотеза требует дальнейшего изучения, чтобы установить взаимосвязь между траекторией руки, гидродинамическими силами, выравниванием тела и телом UWV .

Рис. 5. Фигурка, изображающая все тело, и траектория движения запястья при движении вперед и на спине, вид спереди.

Сообщалось, что передний кроль и ход на спине имеют одинаковые SF и SL при низкой скорости плавания (Gonjo et al., 2018). Аналогичные SF и SL , о которых сообщалось в предыдущем исследовании, противоречат настоящему исследованию (более высокий SF и более короткий SL на спине, чем на переднем ходу), что можно объяснить разницей потенциалов в D _А . В настоящем исследовании скорость тестирования была примерно на 20–45% выше, чем у Gonjo et al. (2018), которые тестировали пловцов ниже анаэробного порога. Поскольку D _A увеличивается с квадратом или кубом скорости плавания (Barbosa et al., 2010; Нарита и др., 2017), разница в D _A между методами также должна стать большой в условиях высокой скорости плавания. Следовательно, D _A в Gonjo et al. (2018), возможно, не были настолько критичными, чтобы не вызвать различий в SF и SL , тогда как эффект, вероятно, был намного больше в настоящем исследовании по сравнению с предыдущим исследованием.

В трехмерном анализе движения η _F продемонстрировал значительные основные эффекты техники и испытания без значительного взаимодействия, что предполагает, что ползание вперед более эффективно, чем ход на спине, независимо от величины v , и, следовательно, первая гипотеза подтвердилась.Учитывая вероятную разницу в D _A между методами и результатом η _F , вполне вероятно, что пловцы имеют более высокие затраты энергии на спине, чем на переднем беге, поскольку затраты энергии равны положительно и отрицательно связаны с работой, необходимой для преодоления сопротивления, и η _F , соответственно (Di Prampero et al., 1974; Zamparo et al., 2011). Другими словами, затраты энергии при движении на спине, вероятно, выше, чем при движении вперед, из-за двойного эффекта большего D _A и более низкого η _F .Возможность более высоких затрат энергии при движении на спине, чем при ползании вперед, также подтверждается Gonjo et al. (2018), которые сообщили о разной стоимости энергии между методами на и ниже анаэробного порога.

В настоящем исследовании у пловцов был более высокий показатель IdC при плавании на спине, чем при ползании вперед. От самого медленного к самому быстрому испытанию пловцы увеличили IdC на 6,4 и 4,2% в ползании вперед и на спине, соответственно, без эффекта взаимодействия (техники × испытания).Эти результаты свидетельствуют о том, что пловцы увеличивают свой IdC при увеличении своего против в обоих методах, при этом плавание на спине всегда демонстрирует более высокий IdC при тех же и , что означает, что при плавании на спине промежуток времени между левым и правым движущими силами был меньше. движение. Это противоречило нашим ожиданиям, поскольку в дошедшей до нас литературе сообщалось о более высоком уровне IdC при ползании вперед, чем на спине (Seifert et al., 2004; Chollet et al., 2008). IdC , рассчитанный в настоящем исследовании, в целом был ниже при переднем лазании и выше при ходу на спине, чем IdC , представленный в литературе.

Различие в IdC между настоящим исследованием и литературой по ползанию вперед, вероятно, было связано с различием в методах количественной оценки координации. В текущем исследовании IdC был получен с использованием кинематики верхних конечностей на основе внешнего опорного кадра, тогда как во многих исследованиях с использованием IdC для оценки межконечностной координации использовалось видеонаблюдение, иногда с использованием панорамной видеозаписи, без получения глобального координаты.Пловцы начинают двигать рукой назад относительно своего тела до того, как рука начинает двигаться назад относительно воды из-за движения тела вперед. Следовательно, длительность движущей фазы может быть короче (из-за четкой точки начала фазы) при определении с использованием внешнего опорного кадра, чем при использовании видеонаблюдения, тем самым влияя на недооценку IdC .

Противоположная тенденция в различиях между настоящим исследованием и литературой по плаванию на спине, вероятно, была связана с четким определением конца толчкового движения.В дошедшей до нас литературе считалось, что толкающее движение на спине завершается в конце второго движения вниз (Chollet et al., 2008). С другой стороны, в настоящем исследовании конец движущего движения определялся как выход запястья. Следовательно, пропульсивная фаза в настоящем исследовании, вероятно, будет длиннее, чем в других исследованиях, и, следовательно, временной промежуток между левым и правым движущими силами короче, чем в предыдущих исследованиях. Фактически, в предыдущем исследовании (Lerda and Cardelli, 2003) использовалось определение, аналогичное текущему, и было получено значение IdC , равное 0.13% при против , что соответствует бегу на 50 м, что сопоставимо с IdC в настоящем исследовании.

Поскольку определение IdC в этом исследовании отличается от определения во многих других исследованиях, нецелесообразно сравнивать абсолютное значение IdC , полученное в текущем исследовании, с литературными данными. Однако в настоящем исследовании использовалось то же определение, что и Figueiredo et al. (2013), которые сообщили, что IdC обратно коррелирует с η _F . Эти данные подтверждают возможность того, что уменьшение η _F было частично связано с повышением IdC в обеих техниках плавания и более высоким η _F при плавании на спине, чем при переднем крае. также можно объяснить различием в IdC . Более конкретно, более крупный IdC способствовал более высокому SF при гребле на спине, чем при ползании вперед, поскольку эти переменные положительно связаны (Chollet et al., 2000, 2008), в результате чего нижняя η _F на спине, поскольку SF и η _F имеют обратную зависимость, когда движение верхней конечности описывается как упрощенная модель. (Zamparo et al., 2005).

У настоящего исследования есть три ограничения. Первым ограничением было отсутствие связи кинематики нижних конечностей с η _F . Несмотря на то, что пловцы выполняют одинаковые движения нижними конечностями (шесть ударов ногой) как при переднем кроль, так и на спине, механизм ударов ногами может отличаться в зависимости от техники из-за разницы вентральной и спинной позы.Тем не менее, влияние нижних конечностей на результаты η _F в текущем исследовании должно быть незначительным, поскольку чистый вклад толчков в толчок невелик (около 15%) и аналогичен между методами (Bartolomeu et al. ., 2018).

Второе ограничение — это предположение, что пловцы могут сохранять свое движение при управлении SF в методе MRT. Метод MRT основан на нескольких испытаниях с различной скоростью потока в желобе, и все же пловцы должны поддерживать заданное движение и SF для расчета D _A .Возможно, что пловцы немного изменят свою относительную продолжительность подводной фазы и фазы восстановления, даже если они поддерживают требуемый SF из-за изменений скорости потока. Однако в этом исследовании использовались одни и те же условия скорости потока как для ползучего хода, так и для обратного хода, и ошибка, связанная с задачей (поддержание движения при различных условиях скорости потока), должна быть систематической и иметь одинаковую величину при ползании вперед и назад. Это означает, что даже если абсолютные значения D _A в настоящем исследовании содержат систематические ошибки, влияние ошибки на величину разницы в D _A между двумя методами должно быть небольшой.Фактически, разница в D _A между двумя методами в настоящем исследовании (25%) была намного больше, чем ошибка повторного тестирования (3,0–6,5%), о которой сообщалось в литературе (Narita et al. , 2017).

Третье возможное ограничение — это размер выборки (десять и шесть пловцов при анализе движений и методе MRT, соответственно). Небольшой размер выборки не влияет на вероятность ошибки типа I, но увеличивает риск ошибки типа II (Harmon and Losos, 2005), что является вероятностью неправильного принятия нулевой гипотезы.Таким образом, любые результаты, которые не показывают статистической разницы или эффекта, должны обрабатываться осторожно при тестировании с небольшим размером выборки. Однако в текущем исследовании все незначимые результаты показали значение p , далекое от альфа-уровня ( p ≥ 0,20), и маловероятно, что некоторые результаты были неправильно интерпретированы как незначимые.

Заключение

В заключение, пловцы могут плавать более эффективно с меньшими D _A в переднем кроль, чем на спине при тех же v .Передний ход также имеет более длинный SL , более низкий SF и меньший IdC , чем ход на спине при той же v , вплоть до максимальной скорости спины. Подробные причины различий в D _A между двумя методами, а также потенциальные различия в кинематике нижних конечностей и их влияние на производительность должны быть дополнительно исследованы. Результаты текущего исследования показывают, что плавание на спине требует больших физических усилий, чем плавание кроль вперед.Тренеры должны учитывать это различие между этими двумя методами при назначении тренировок пловцам крола и спины (например, прописывая более низкую интенсивность или объем пловцам на спине), чтобы избежать перетренированности.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок любому квалифицированному исследователю.

Заявление об этике

Исследования с участием людей были рассмотрены и одобрены этическим комитетом Эдинбургского университета, этическим комитетом Университета Порту и этическим комитетом Университета Цукуба.Письменное информированное согласие на участие в этом исследовании было предоставлено участниками и их законным опекуном / ближайшими родственниками несовершеннолетних.

Авторские взносы

ТГ и РС разработали концепцию исследования. TG, CM и RS разработали начальную экспериментальную установку для трехмерного анализа движения, которую RF и JV-B расширили. TG, RF и JV-B наняли участников и провели сбор данных для трехмерного анализа движения. TG, CM и RS выполнили обработку и анализ данных для трехмерного анализа движения.KN и HT разработали теорию и вычисления для метода MRT, набрали участников и провели сбор и анализ данных для анализа MRT. Т.Г. написал первый вариант рукописи при поддержке К.Н. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Финансирование

Эта работа была частично поддержана международной спортивной стипендией Yamaha Motor Foundation for Sports (YMFS).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Алкок, А., Мейсон, Б. (2007). «Биомеханический анализ активного сопротивления в плавании», Труды 25-го Международного симпозиума по биомеханике в спорте Канберра, ACT. 212–215.

Google Scholar

Барбоса, Т. М., Брагада, Дж. А., Рейс, В. М., Мариньо, Д. А., Карвалью, К., и Сильва, А. Дж. (2010). Энергетика и биомеханика как определяющие факторы плавания: актуализация современного состояния. Дж.Sci. Med. Спорт 13, 262–269. DOI: 10.1016 / j.jsams.2009.01.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барбоса, Т. М., Фернандес, Р., Кескинен, К. Л., Колако, П., Кардосо, К., Сильва, Дж. И др. (2006). Оценка энергозатрат при соревнованиях по плаванию. Внутр. J. Sports Med. 27, 894–899. DOI: 10,1055 / с-2006-₆

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бартоломеу, Р. Ф., Коста, М.Дж. И Барбоса Т. М. (2018). Вклад действий конечностей в четыре гребка соревновательного плавания: нелинейный подход. J. Sports Sci. 36, 1836–1845. DOI: 10.1080 / 02640414.2018.1423608

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чолле Д., Челес С. и Шатард Дж. К. (2000). Новый индекс координации для обхода: описание и полезность. Внутр. J. Sports Med. 21, 54–59. DOI: 10,1055 / с-2000-8855

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Поле, А.(2007). Обнаружение статистики с помощью SPSS. Thousand Oaks, CA: SAGE публикации.

Google Scholar

Фигейредо П., Туссент Х. М., Вилас-Боас Дж. П. и Фернандес Р. Дж. (2013). Связь между эффективностью и стоимостью энергии с координацией в водном перемещении. Eur. J. Appl. Physiol. 113, 651–659. DOI: 10.1007 / s00421-012-2468-8

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фигейредо П., Зампаро П., Соуза, А., Вилас-Боас, Дж. П., и Фернандес, Р. Дж. (2011). Энергетический баланс бега на ползание вперед на 200 м. Eur. J. Appl. Physiol. 111, 767–777. DOI: 10.1007 / s00421-010-1696-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гатта, Г., Кортези, М., Фантоцци, С., и Дзампаро, П. (2015). Контурная фронтальная зона в четырех плавательных гребках: влияние на сопротивление, энергию и скорость. Hum. Mov. Sci. 39, 41–54. DOI: 10.1016 / j.humov.2014.06.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gonjo, T., Mccabe, C., Sousa, A., Ribeiro, J., Fernandes, R.J., Vilas-Boas, J.P., et al. (2018). Различия в кинематике и затратах энергии при ползании вперед и на спине ниже анаэробного порога. Eur. J. Appl. Physiol. 118, 1107–1118. DOI: 10.1007 / s00421-018-3841-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хармон, Л. Дж., И Лосос, Дж. Б. (2005).Влияние внутривидового размера выборки на частоту ошибок типа I и типа II в сравнительных исследованиях. Evolution 59, 2705–2710. DOI: 10.1554 / 05-224.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дженсен Р. К. (1978). Оценка биомеханических свойств трех типов телосложения фотограмметрическим методом. J. Biomech. 11, 349–358. DOI: 10.1016 / 0021-9290 (78)

-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Колмогоров С.В., Дуплищева О.А. (1992). Активное сопротивление, полезная выходная механическая мощность и коэффициент гидродинамической силы при различных плавательных движениях с максимальной скоростью. J. Biomech. 25, 311–318. DOI: 10.1016 / 0021-9290 (92)

-y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лерда Р. и Карделли К. (2003). Анализ организации гребка на спине в зависимости от навыков. Res. В. Упражнение. Спорт 74, 215–219. DOI: 10.1080 / 02701367.2003.10609083

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мариньо, Д.А., Рейс, В. М., Алвес, Ф. Б., Вилас-Боас, Дж. П., Мачадо, Л., Сильва, А. Дж. И др. (2009). Гидродинамическое сопротивление при скольжении в плавании. J. Appl. Биомех. 25, 253–257. DOI: 10.1123 / jab.25.3.253

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

МакКейб, К. Б., Психаракис, С., и Сандерс, Р. (2011). Кинематические различия между спринтерским бегом вперед и пловцом на длинные дистанции в спринтерском темпе. J. Sports Sci. 29, 115–123. DOI: 10.1080 / 02640414.2010.523090

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

МакКейб, К. Б., и Сандерс, Р. Х. (2012). Кинематические различия между спринтом кроль спереди и пловцом на длинные дистанции. J. Sports Sci. 30, 601–608. DOI: 10.1080 / 02640414.2012.660186

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нарита К., Накашима М. и Такаги Х. (2017). Разработка методики оценки сопротивления при плавании медвежонком на различных скоростях. J. Biomech. 54, 123–128. DOI: 10.1016 / j.jbiomech.2017.01.037

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нарита К., Накашима М. и Такаги Х. (2018). Влияние удара ногой на активное сопротивление при плавании передним кролем: сравнение всего гребка и гребка только руками во время переднего ползания и обтекаемого положения. J. Biomech. 76, 197–203. DOI: 10.1016 / j.jbiomech.2018.05.027

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пендергаст, Д.Р., Моллендорф, Дж. К., Кувьелло, Р. и Термин, А. С. (2006). Применение теоретических принципов к снижению сопротивления купальникам. Sports Eng. 9, 65–76. DOI: 10.1007 / bf02844859

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Самсон, М., Бернар, А., Монне, Т., Лакутюр, П., и Дэвид, Л. (2017). Нестационарная вычислительная гидродинамика при плавании ползанием впереди. Comput. Методы Биомех. Биомед. Engin. 20, 783–793. DOI: 10.1080 / 10255842.2017.1302434

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сандерс, Р.H., Chiu, C.Y., Gonjo, T., Thow, J., Oliveira, N., Psycharakis, S.G., et al. (2015a). Надежность метода эллиптических зон для оценки параметров сегментов тела пловцов. J. Sports Sci. Med. 14, 215–224.

Google Scholar

Сандерс, Р. Х., Гонджо, Т., и Маккаб, К. Б. (2015b). Надежность трехмерной линейной кинематики и кинетики плавания, полученных из оцифрованного видео с частотой 25 и 50 Гц с 10 и 5 расширениями кадров до окна сглаживания Баттуорта 4-го порядка. J. Sports Sci. Med. 14, 441–451.

Google Scholar

Schleihauf, R.E., Higgins, J.R., Hinrichs, R., Luedtke, D., Maglischo, C., Maglischo, E.W., et al. (1988). Движущие силы: передний кроль, баттерфляй, плавание на спине и брасс. Swim. Sci. V 18, 53–59. DOI: 10.1016 / s0021-9290 (02) 00299-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зайферт, Л., Булесте, Л., Шолле, Д., и Вилас-Боас, Дж. П. (2008). Различия в пространственно-временных параметрах и координации рук и ног при баттерфляй в зависимости от темпа гонки, навыков и пола. Hum. Mov. Sci. 27, 96–111. DOI: 10.1016 / j.humov.2007.08.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зайферт Л., Чолле Д. и Барди Б. Г. (2004). Влияние скорости плавания на координацию рук при ползании вперед: динамический анализ. J. Sports Sci. 22, 651–660. DOI: 10.1080 / 02640410310001655787

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Туссен, Х. М. (2002). «Волновое сопротивление при плавании кроль вперед», Труды 20-го Международного симпозиума по биомеханике в спорте , Касерес, Vol.1, 279–282.

Google Scholar

Янаи, Т. (2001). Вращательный эффект плавучести при переднем крау: действительно ли он вызывает опускание ног? J. Biomech. 34, 235–243. DOI: 10.1016 / s0021-9290 (00) 00186-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зампаро П., Пендергаст Д. Р., Моллендорф Дж., Термин А. и Минетти А. Э. (2005). Энергетический баланс ползания впереди. Eur. J. Appl. Physiol. 94, 134–144. DOI: 10.1007 / s00421-004-1281-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

границ | Новый макро-микроподход для анализа плавания в основных методах плавания с использованием датчиков IMU

Введение

Как вид спорта с высокой конкуренцией, плавание является одним из самых популярных видов спорта среди спортсменов мирового класса, цель которого — оптимизировать их результаты.Среди основных обязанностей тренера — постоянный мониторинг пловцов, оценка их результатов и предоставление отзывов для их улучшения (Bompa and Buzzichelli, 2018; Marinho et al., 2020). Чтобы помочь тренерам в выполнении этих задач, исследовательское сообщество изучило плавание с различных точек зрения, таких как физиология (Pendergast et al., 1980; Lavoie and Montpetit, 1986; Zamparo et al., 2005), контроль моторики (Seifert et al., 2011a; Morais et al., 2020) и биомеханика (Payton, Bartlett, 1995; Morais et al., 2012). Хотя все эти аспекты имеют собственное значение, исследования показывают преобладание биомеханических факторов над другими аспектами (Figueiredo et al., 2013). Более того, тренеры по плаванию также считают биомеханику наиболее важной областью совершенствования пловцов (Mooney et al., 2016a).

Использование видеосистем — распространенный инструмент для анализа движения, который до сих пор считается наиболее точным методом и золотым стандартом (Mooney et al., 2015; Seifert et al., 2015). Однако из-за его ограничений в водной среде (Callaway et al., 2010), увеличилось количество исследований по плаванию с инерциальными измерительными приборами (ИДУ) (Guignard et al., 2017). Существует множество исследований по измерению кинематических параметров плавания с использованием ИДУ в различных фазах плавания, таких как старт (Stamm et al., 2013a; Vantorre et al., 2014), плавание (Ohgi et al., 2003; Davey et al. ., 2008) или поворот (Slawson et al., 2012; Nicol et al., 2018). Чтобы оценить производительность пловца, многие исследования были сосредоточены на извлечении определенных параметров, таких как частота гребков (Siirtola et al., 2011; Beanland et al., 2014), расстояние на гребок (Bächlin et al., 2008), скорость (Wright, Stager, 2013; Dadashi et al., 2015), частота движений нижних конечностей (Fulton et al., 2009) или координация тела (Osborough et al., 2010; Silva et al., 2015).

Общий подход большинства исследований ограничен определенной техникой или фазой плавания. Как наиболее распространенная техника плавания, фронтальное сканирование более изучено в литературе (Mooney et al., 2016b), и разработка алгоритмов, специфичных для техники плавания, предлагается в качестве будущего приложения для IMU (Magalhaes et al., 2015). Фазы плавания — это фазы, которые пловцы проходят от стены к стене (отталкивание от стены, скольжение, подготовка гребков, плавание и поворот). Среди различных фаз наиболее заметна фаза плавания, в то время как старт или поворот не привлекли достаточного внимания. Хорошо известно, что эти фазы имеют первостепенное значение для тренеров (Mooney et al., 2016b). Другой недостаток — сосредоточение внимания только на небольшом количестве пловцов, отсутствие разнообразия техники у испытуемых (Slawson et al., 2012; Hagem et al., 2013; Seifert et al., 2014).

Использование наименьшего количества IMU — еще одна проблема для носимой системы анализа, поскольку они вызывают сопротивление, в отличие от систем на основе видео. За счет уменьшения количества датчиков и обеспечения надлежащей фиксации или интеграции переносного датчика в костюм, очки или часы пловцы сталкиваются с меньшим сопротивлением. Только в одном исследовании было проведено качественное сравнение возможности прямого или косвенного извлечения кинематических параметров с помощью IMU на нижних и верхних конечностях (Pansiot et al., 2010).

В результате необходимо всестороннее исследование различных техник плавания и фаз плавания с использованием IMU в различных местах датчика во время тренировки, чтобы обеспечить полное представление о характеристиках пловца от макроуровня до микроуровня. Все четыре основных техники плавания, то есть ползание вперед, брасс, баттерфляй и плавание на спине, можно разделить на разные фазы движения от стены к стене. Существует аналогия между плаванием и анализом походки с точки зрения того, как можно сузить круг от общей картины до подробных параметров, также известный как макро-микроподход (Lord et al., 2013). Используя нательные датчики, такие как акселерометры, этот подход сначала определяет количество и изменчивость амбулаторной активности (лежа, сидя или стоя и походка) на макроуровне, а затем продолжает определять фазы походки и пространственно-временные параметры на микроуровне. Точно так же в анализе плавания определение количества плавания (заплывов и кругов) в различных техниках плавания на каждом круге составляет макроуровень, в то время как цель микроуровня определяет фазы плавания на каждом круге и, наконец, извлекает параметры в каждой фазе плавания.

Следуя этому подходу, основная цель данного исследования заключалась в разработке носимой системы на основе IMU для анализа плавания во время тренировок, включая четыре основных метода плавания. Как показано на Рисунке 1, подход был макро-микро-подходом, в котором заплывы, круги и техники плавания определялись на макроуровне, а фазы плавания в пределах каждого круга идентифицировались на микроуровне. Более подробное извлечение параметров на каждой фазе (например, обнаружение подфаз цикла хода) является следующим шагом микроанализа, который выходит за рамки данного исследования (Рисунок 1).Этот подход направлен на то, чтобы дать тренеру возможность получить полное представление о выступлениях пловца во время каждой тренировки.

Рисунок 1 . Диаграмма подхода к макро-микроанализу, показывающая объем данного исследования.

Мы выдвинули гипотезу, что изменения движения и позы изменяют кинематический профиль движения запястий, крестца, головы и голеней, что может быть распознано с помощью адекватных алгоритмов на основе IMU для определения плавательных схваток, кругов, техники плавания и последующих фаз плавания.Точность и точность алгоритмов обнаружения для каждого местоположения датчика оцениваются и сравниваются, чтобы найти наиболее подходящее место для мониторинга тренировок пловцов с помощью этого подхода. Все сокращения, используемые в этом исследовании, объяснены в таблице глоссария в дополнительной таблице 4.

Материалы и методы

Измерительная установка

Семнадцать пловцов национального уровня (с атрибутами, перечисленными в Таблице 1) попросили выполнить четыре попытки на 50 м в каждой технике плавания в 25-метровом закрытом бассейне с 80% их лучшей скорости.Поскольку анализ плавания во время тренировок является основной целью этого исследования, 80% считается умеренным темпом, близким к тому, который использовался во время тренировок, что обеспечивает баланс между скоростью и точностью движений (Schmidt and Lee, 2019). Умеренный темп помогает пловцам сохранять эффективную результативность, избегая при этом усталости во время длительной тренировки. Кроме того, носимые датчики вызывают большее сопротивление тела пловца, особенно в высоком темпе, и этот эффект необходимо компенсировать снижением темпа (Magalhaes et al., 2015; Guignard et al., 2017). Испытания были разделены небольшим перерывом, что привело к нескольким плавательным схваткам, а общая продолжительность измерения составила 1 час на каждого пловца. Во время теста тренер качественно наблюдал и оценивал темп и просил пловцов корректировать его в случае быстрого или медленного темпа. Пловцы отбираются из национальных плавательных клубов и занимаются плаванием более пяти раз в неделю перед соревнованиями. Каждый пловец был проинформирован о процедуре и дал свое письменное согласие перед участием.Это исследование было одобрено комитетом по этике исследований человека EPFL (HREC, №: 050/2018).

Таблица 1 . Статистика измерения совокупности.

Использовалась носимая измерительная система, включающая шесть IMU (Physilog ^® IV, GaitUp, CH). IMU прикрепляли к правой и левой голени (R / LS), правому и левому запястью (R / LW), крестцу (SA) и голове (HE) с помощью водонепроницаемых лент (Tegaderm, 3M Co., США). Пловцам было предложено надеть две шапочки для плавания, чтобы датчик головы был как можно более закреплен на затылке.Остальные датчики были приклеены непосредственно к коже пловца. Каждый блок содержал трехмерный гироскоп (± 2000 ° / с) и трехмерный акселерометр (± 16 g) с частотой дискретизации 500 Гц (рис. 2).

Рисунок 2 . Измерительная установка на основе IMU. Шесть IMU были прикреплены к голени, запястьям, крестцу и голове с помощью водонепроницаемых лент. Во время функциональной калибровки для каждого сегмента данные будут преобразованы из рамки датчика ( xyz _S ) в анатомическую рамку ( xyz _A ).

Пять двумерных камер (GoPro Hero 7 Black, GoPro Inc., США) использовались для проверки, четыре из них под водой (прикреплены к стене бассейна, распределены по длине бассейна) для съемки всех этапов кругов и одна камера над водой движется вместе с пловцом (рис. 3), все снимают с частотой 60 Гц. Кнопка, которая использовалась для запуска сбора данных с помощью IMU, также обеспечивала фонарик перед камерами для синхронизации двух систем. Эта процедура выполняется в начале и в конце каждого измерения, чтобы обеспечить синхронизацию систем во время измерения.

Рисунок 3 . Для системы проверки четыре камеры (Cam # 1 – Cam # 4) были распределены вдоль бассейна на одинаковой глубине (0,5 м) под водой, и одна камера (Cam # 5) перемещалась вместе с пловцом на суше, чтобы фиксировать события над водой.

Чтобы данные IMU не зависели от точного расположения датчика на теле пловца, после установки датчиков была проведена функциональная калибровка. В результате этой калибровки данные будут представлять истинное движение конечности, независимо от точного расположения датчика, и разница в размещении датчика на разных пловцах или конечностях не влияет на данные.Цель этой калибровки — найти матрицу преобразования, которая соответствует раме датчика ( x _s , y _s , z _s ) _i из каждый датчик i (i = 1,…, 6) к соответствующей анатомической раме сегмента тела ( x _A , y _A , z _A ) _i (рисунок 2).Процедура функциональной калибровки объясняется в Dadashi et al. (2014), который включает простые движения (стояние, приседания и вращение рук) на земле. После этой калибровки каждая система координат датчика имеет ось y вдоль продольной оси конечности, направленную вверх (y), ось x вдоль передне-задней оси, направленную вперед (x), и ось z вдоль медиолатеральной оси (z), указывая в правильном направлении (Рисунок 2). Качание туловища и перекат при плавании определяются как его вращение вокруг медиально-боковой и нижне-верхней осей соответственно.

Подход к анализу

Во время тренировки проводится несколько схваток с разными техниками плавания (передний кроль, брасс, баттерфляй, плавание на спине), каждый из которых состоит из одного или нескольких кругов. На каждом круге, от одной стенки бассейна до другой, пловцы проходят пять основных фаз: отталкивание от стены ( Push ), скольжение ( Glid ), подготовка гребков ( StPr ), плавание ( Swim ), и поверните ( Поверните ).

1. Фаза отталкивания от стены начинается на кадре с движения туловища пловца вперед и заканчивается, когда пловец отрывается от стены (Slawson et al., 2010; Stamm et al., 2013b). Эта фаза одинакова для всех техник плавания, за исключением положения лежа на спине во время плавания на спине.

2. Фаза скольжения продолжается до тех пор, пока тело пловца скользит под водой без движения верхней или нижней конечности. Эта фаза заканчивается движением нижних конечностей бабочки (для переднего обхода, баттерфляй и спины) или одного цикла верхних конечностей, а затем движением нижних конечностей под водой (брасс) (Stamm, 2013; Vantorre et al., 2014). Хотя для плавания брассом разрешено выполнять одно движение нижними конечностями бабочки, пловцов обучали следовать традиционному методу.

3. Подготовка гребков — это фаза после скольжения, которая продолжается до первого цикла верхних конечностей (Silveira et al., 2011; Vantorre et al., 2014).

4. Фаза плавания — обычно самая длинная фаза, которая длится до тех пор, пока пловец выполняет циклы верхних конечностей. Во время кувырка фаза плавания заканчивается последним циклом верхних конечностей и движением головы вниз для перекатывания, а во время простого поворота — касанием стены (Pereira et al., 2015; Mooney et al., 2016b).

5. Фаза поворота происходит после фазы плавания и заканчивается на рамке начала следующей фазы отталкивания от стены (Le Sage et al., 2010; Vannozzi et al., 2010).

Тренировочная сессия может быть концептуализирована на макроуровне, оценивая объем тренировки, то есть количество и продолжительность плавательных схваток и кругов с определенной техникой плавания, и на микроуровне, включая различные фазы каждого круга, а также пространственно-временные особенности плавание в каждой фазе (количество, продолжительность или расстояние за гребок).Здесь макроанализ состоит из определения заплыва, определения кругов и определения техники плавания, в то время как микроанализ ограничивается определением фазы на каждом круге (рис. 4), и более подробные параметры каждой фазы не включены в это исследование. Поскольку эти фазы следуют друг за другом последовательно, мы сосредоточились на поиске начала каждой фазы для сегментации кругов. Начало и конец каждой фазы вызывают конкретное изменение профиля ускорения и угловой скорости сегмента тела и требуют определенных правил для его обнаружения, подробности которых обсуждаются в дополнительных таблицах 1, 2.Эти правила основаны на общих функциях обработки, описанных в следующем разделе.

Рисунок 4 . Подход к анализу и сегментация событий, рассмотренных в данном исследовании (в качестве примера используется сигнал ускорения крестца во время фронтального обхода). Шаги подхода: (A) обнаружение плавательных схваток во время тренировки, (B) разделение кругов и определение техники плавания с использованием короткого периода циклов верхних конечностей, (C) сегментация круга на пять плаваний. фазы отталкивания от стены, скольжения, подготовки гребков, плавания и поворота с использованием событий сегментации.

Общие функции обработки

Несмотря на различия в моделях движения сегментов тела, существуют общие функции, которые часто используются в алгоритмах макро-микроанализа. Эти функции объяснены в таблице 2 и применяются к ускорению ( Acc _x , Acc _y , Acc _z ) и угловой скорости ( Gyr , Gyr _y , Gyr _z ) или их нормы ( | Acc | и | Gyr | ), выраженные в анатомическом каркасе кости после удаления шума с помощью низкочастотной фильтрации (фильтр Баттерворта второго порядка, f _c = 10 Гц).Эти методы включают пороговую обработку (Cronin and Rumpf, 2014), обнаружение экстремума (Chardonnens et al., 2012), обнаружение резких изменений (Dadashi et al., 2013a), анализ основных компонентов (Jollife and Cadima, 2016), частотный анализ (Aung et al., 2013), эмпирическая модовая декомпозиция и преобразование Гильберта-Хуанга (Ge et al., 2018).

Таблица 2 . Общие методы обработки, используемые для макро-микроанализа.

Для алгоритмов макро-микроанализа смесь этих методов используется для всех местоположений датчиков.Поскольку большинство движений симметрично, в алгоритмах всегда используется датчик на правом запястье и голени, если не указано иное. Подробности макро- и микроалгоритмов объяснены в дополнительных таблицах 1, 2.

Алгоритмы макроанализа

Обнаружение плавания

Каждый заплыв начинается и заканчивается резким изменением положения тела пловца между вертикальным и лежачим положением или положением лежа. Это изменение наблюдается либо после (для начала плавательной схватки), либо до (для окончания плавательной схватки) периода отдыха.Метод обнаружения на всех участках датчика, кроме правого запястья, заключается в использовании SC ( Acc _y , TH _B ), где TH _B = ± 0,3 × EXT (Accy˙ с фильтром нижних частот), где Accy˙ обозначает производную от Acc _y . Отрицательный и положительный пороги используются для обнаружения впадин (соответствующих приблизительному началу) и пиков (соответствующих приблизительному концу) соответственно.

t = SC (Accy, 0,3 × EXT (Accy с фильтром нижних частот)) (1)

Приблизительное начало = t (отрицательные пики на Acc˙y) (2)

Приблизительный конец = t (положительные пики на Acc˙y) (3)

Для датчика правого запястья, хотя он имеет четкую циклическую диаграмму во время фазы плавания при всех техниках плавания, его движение хаотично перед действиями верхних конечностей. Несмотря на индивидуальную вариабельность движений запястья пловца во время фазы плавания (Martens et al., 2016), заплыв был определен как период, когда огибающая | Acc | выше эмпирического порога ( TH _BW = 1.6 г). Этот период начинается с циклов верхних конечностей на первом круге до конца заплыва.

Обнаружение круга

В нашем протоколе измерений каждый заплыв состоял из двух кругов, разделенных поворотом. Следовательно, определение круга требует определения приблизительного поворота. Алгоритм обнаружения крестца, головы и правой голени находит самый высокий пик во время заплыва на Acc _x и | Acc _{y, z} |.Для правой стойки пик обнаруживается с помощью порога с функцией EXT ( Acc _z или Gyr _z (случается раньше), TH _LS = самый высокий пик за 2-х секундный период во время фазы плавания). Поскольку амплитуда угловой скорости запястья уменьшается во время поворотов (по сравнению с фазой плавания), алгоритм обнаруживает уменьшение | Gyr | где фильтр нижних частот | Gyr | меньше порога ( TH _LW = 200 ° / с).

Идентификация техники плавания

Для головы и крестца был выбран период цикла с двумя верхними конечностями. PCA ( Gyr _{x, y, z} ) для отделения техник плавания с доминирующим качающимся движением туловища (брасс / бабочка) от техник с перекатывающим движением туловища (передний кроль / ход на спине), эффект гравитации (положительный по сравнению с отрицательным знаком Acc _x среднее значение для различения обратного хода) и быстрое преобразование Фурье на основе порогового значения ( FFT ) Acc _x для крестца и | Acc _{x, y} | для головы (чтобы различать баттерфляй и брасс) использовались для идентификации техники плавания ( TH _StyleHE = 0.2 г, TH _StyleSA = 0,16 г). Уравнение (4) объясняет использование анализа FFT для идентификации техники на крестце и голове.

EXT (величина спектра плотности мощности, THStyleHE или THStyleSA) → Техника бабочки (4)

Период, включающий пять движений нижними конечностями, выбран во время фазы плавания для определения техники плавания правой голенью, что не было пределом, поскольку все пловцы выполняли более пяти движений нижними конечностями на каждом круге.Эффект силы тяжести (такой же, как голова и крестец для различения спины) и анализ вектора угловой скорости PCA используются для определения техники плавания на правой голени. Для правого запястья PCA ускорения отделяет ход на спине от других техник, а среднее значение и вариацию | Acc | сравниваются с двумя пороговыми значениями ( TH _StyleWmean = 1,7 г, TH _StyleWvar = 0,01 г) для определения «бабочки» и переднего обхода, соответственно.

Алгоритмы микроанализа

Результаты макроанализа (приблизительный старт, приблизительный конец, приблизительный поворот и техника плавания) были использованы для дальнейшего детального определения компонентов круга. Этих приблизительных событий достаточно, чтобы найти точные места событий для определения фазы на микроуровне.

Начало отталкивания от стены (

Отталкивание _B )

Отталкивание от стены сопровождает увеличение прямого ускорения близко к приблизительному старту.Для крестца и головы во время спины обнаружение выполняется с помощью EXT ( Acc _y ) для обоих положений датчика, тогда как для других методов с крестцом изменение вогнутости Acc _y используется для поиска отрицательной впадины, рядом с Push _B . Для головы во время других техник плавания EXT ( | Acc | ) оценивает ответ. Правое запястье движется вниз во время отталкивания от стены, вызывая отрицательную впадину на Acc _y , а правая стойка представляет собой пик на | Gyr | близко к Нажмите _B .

Начало скольжения (

Glid _B )

Когда начинается фаза скольжения, все тело скользит в воде без толчка. Первая впадина после Push _B , обнаруженная EXT (- Acc _y ) для крестца и головы или первая вершина, обнаруженная EXT (| Gyr |) справа хвостовик считается Glid _B . На правом запястье Acc _y приближается к нулю и показывает пик сразу после начала отталкивания от стены, который составляет Glid _B .

Подготовка к началу инсульта (

StPr _B )

Фаза подготовки гребков включает действия нижних конечностей под водой (за исключением брасса, который включает одно действие нижней конечности и один цикл верхней конечности). Метод обнаружения крестца, головы и правого запястья основан на пороговых значениях, и идея заключается в использовании пороговых значений по пиковой величине, выступу пика или вариации сигнала в зависимости от расположения датчика (для крестца; EXT (| Acc _x |, TH _SPSA = g, TH _SPSAvar = 0.06 г), для головы; EXT (| Acc _y |, TH _SPHE = −0,5 г, TH _SPHEprom = 0,1 г), для правого запястья; EXT (| Acc |, TH _SPRW = −0,9 г). На правой голени первый положительный пик Acc _y соответствует StPr _B для спины, в то время как для других техник плавания пик обнаруживается с помощью EXT (| Acc _x |, TH _SPRS = 1.3 г), а затем следующий образец на | Acc | переходящий от г — СтПр _Б .

Начало плавания (

Плавание _B )

В фазе плавания тело пловца начинает перекатывание (для техники плавания вперед и на спине) или качки (для техники брасс и баттерфляй). На крестце обнаружение движения на спине и ползания вперед выполняется с помощью EXT (| Gyr _y |, TH _{SSA — FCBaS} = 200 ° / с).Для брасс и бабочка был получен второй собственный режим с фильтром нижних частот Gyr _z и Acc _y . Для брасса мгновенная энергия Gyr _z увеличивается более чем на TH _{SSA — BrS} = 550 ° / с ² при Swim B B Для бабочки EXT (второй собственный режим Acc _y , TH _{SSA — BF} = 0.1 g) обнаруживает пик, близкий к Swim _B . На голове используется мгновенная энергия млрд лет _y (для ползания вперед) и млрд лет _z (для брасс, баттерфляй и на спине). Уменьшение (для спины) или увеличение (для переднего хода, брасс и бабочка) мгновенной энергии принимается в качестве критерия для обнаружения Swim _B пороговыми значениями TH _{SHE — FC} = 5000 ° / с ² , TH _{SHE — BFBrS} = 12000 ° / с ² и TH _{SHE — BaS} = 1 000 ° = 1 000 ° / с .

Для запястий во время движения вперед и на спине, оба запястья используются для поиска Swim _B , потому что циклы верхних конечностей могут начинаться с любого из них. Метод обнаружения — найти впадину перед первым пиком на правом и левом запястье. Он выполняется над Acc _y для переднего обхода и баттерфляй и над Acc _x для спины. То же самое делается для Gyr _y для брасса, чтобы найти приближение к Swim _B .На правой голени характер движения нижних конечностей изменяется после Swim _B , что заметно во втором внутреннем режиме Acc _x (для движения вперед, бабочка и спина) или Acc _y (брасс). Минимум перед первым пиком обнаружен с EXT (второй собственный режим Acc _x или Acc _y , TH _{T — RS} =.7 г) считается Swim _B .

Начало поворота (

Поворот _B )

Независимо от типа поворота (простой поворот или поворот с переворотом) алгоритмы используют приблизительный поворот для определения начала поворота. Во время плавания на спине приблизительный поворот отлично подходит как Поворот _B . Для остальных техник Turn _B на крестце — это первая впадина перед большим пиком на Acc _x близко к приблизительному повороту.На головке EXT (| Acc |) и EXT ( Gyr _x ) использовались незадолго до приблизительного поворота для поворотного и простого поворота, соответственно, чтобы найти Turn _B . На правом запястье EXT (фильтр нижних частот Acc _y ) и EXT ( Acc _y ) используются для поворота и простого поворота соответственно, чтобы найти Turn _В .Движение правой стойки также показывает пик, обнаруживаемый, соответственно, на EXT ( Gyr _z ) и EXT ( Acc _z ) для поворота с опрокидыванием и простого поворота.

Проверка и анализ ошибок

Для проверки описанных выше временных макро- и микропроектов, камеры использовались в качестве достоверной информации. Для проверки макрособытий камера над водой использовалась в качестве основного эталона, в то время как обнаружение начала фаз плавания во время микроанализа осуществлялось подводными камерами одним наблюдателем.Для проверки правильности обнаружения заплывающих схваток и кругов точность, чувствительность и прецизионность определяются на основе количества истинных или ложных обнаружений (уравнения 5–7). Точность показывает, насколько алгоритмы работают правильно и результаты соответствуют истинным значениям. Точность показывает, насколько верны результаты алгоритма, когда он заявляет об обнаружении события (действительно ли оно произошло или нет), а чувствительность показывает, насколько алгоритм чувствителен к возникновению события (правильно ли оно обнаружено или нет).

Точность = ∑Истинно положительный + ∑Истинно отрицательный∑Всего (5)

Чувствительность = Истинно положительный Истинно положительный + ∑ Ложноотрицательный (6)

Точность = Истинно положительное Истинное положительное + ∑ Ложное положительное (7)

Например, результаты проверяются, если начало и конец плавания или поворотов правильные (истинно положительные), пропущенные (ложно отрицательные) или смешанные с другими движениями (ложноположительные).Общий параметр включает в себя все случаи (например, количество всех витков), а истинно отрицательное значение равно нулю для наших алгоритмов, так как цель состоит в том, чтобы обнаружить происшествие события. Та же логика верна и для определения техники плавания, если эта техника правильно идентифицирована или смешана с другой техникой.

Синхронизированные с IMU, камеры использовались для отметки кадров, когда каждый этап начинается и заканчивается. Затем обнаруженное событие с использованием IMU сравнивалось с соответствующим кадром на камерах, и вычислялись среднее значение и стандартное отклонение ошибок.Этот метод используется для проверки плавания для сравнения IMU и камер в аналогичных исследованиях (Dadashi et al., 2013b). Чтобы оценить надежность процесса проверки, два наблюдателя зафиксировали события на камерах и сравнили друг с другом, используя графики Бланда-Альтмана для начала каждой фазы. Для каждого события были рассчитаны среднее значение и стандартное отклонение разницы между событием, наблюдаемым на камере, и IMU.

Для продолжительности фазы (обозначается Δ в названии фазы, например, Δ Push для длительности фазы отталкивания стены), ограниченного ее начальным и конечным событием, вычисляются абсолютная и относительная погрешности длительности фазы. Эта ошибка представляет собой разницу между расчетной продолжительностью и истинной продолжительностью (полученной из системы проверки). Затем вычисляется относительная погрешность длительности фазы путем деления ее на истинную длительность фазы. Уравнения (9) и (10) являются примерами ошибки длительности фазы Push и относительной ошибки. Δ Push обозначает продолжительность фазы Push , Δ Push _IMU означает продолжительность фазы Push , оцененную IMU, а Δ Push _True — продолжительность Push фаза оценивается камерами.Затем были рассчитаны среднее значение и стандартное отклонение ошибки длительности фазы и относительной ошибки длительности фазы.

ΔPush = GlidB-PushB (8)

Погрешность длительности фазы = ΔPushIMU- ΔPushTrue (9)

Реальная погрешность длительности фазы,% = ΔPushIMU- ΔPushTrueΔPushTrue (10)

Три пловца были выбраны случайным образом из набора данных (одна женщина и два мужчины, что составляет 20% набора данных), которые тренировались с разными тренерами и тестировались в разных группах. Эти пловцы были того же уровня техники, что и другие, и регулярно тренировались, как и планировали тренеры.Чтобы сделать алгоритмы более универсальными, они были разработаны с использованием данных этих трех пловцов, а затем протестированы на других 14 пловцах, чтобы включить в алгоритмы как можно больше разнообразия.

Все алгоритмы, использующие пороговые значения, были проанализированы с точки зрения чувствительности их результатов к изменению пороговых значений. Результатами являются точность и прецизионность алгоритмов макроанализа, а также среднее значение ошибки и стандартное отклонение для алгоритмов микроанализа. Таблица с точными значениями представлена ​​в дополнительной таблице 3.Каждый порог изменяется не менее чем на 10% в обоих направлениях, и было исследовано соответствующее влияние на результаты алгоритма.

Результаты

Для генерации результатов данные всех кругов используются для определения техники плавания, а фазы исследуются от начала каждой плавательной схватки до конца поворота, чтобы полностью охватить все фазы.

Результаты макроанализа

На рис. 5 показан типичный пример макроанализа с использованием датчика крестца.Как описано в разделе «Алгоритмы макроанализа», изменения позы в начале и в конце плавания обнаруживались с помощью фильтрованного Accy˙ (рисунки 5I-A, B). Приблизительный поворот в каждом плавании определяется для разделения кругов (Рисунок 5III-A). Техника плавания была определена на основе PCA ( Gyr _{x, y, z} ), гравитационного эффекта Acc _x и преобладающей частоты во время фазы плавания (Рисунки 5II-A– F).Стоит отметить, что частотное разрешение анализа быстрого преобразования Фурье составляло не менее 0,35 Гц с учетом всех пловцов и техник плавания, достаточно мало, чтобы уловить доминирующую частоту.

Рисунок 5 . Пример макроанализа с крестцом Acc _y данных. (I) Определение заплыва: начало заплыва вызывает изменение фильтрованного уровня амплитуды Acc _y (I-A), определяемого с использованием его производной (I-B), и правило такое же для окончания заплыва. (II) Идентификация техники плавания: для идентификации техники плавания выбирается короткий период циклов верхних конечностей. Главный компонент угловой скорости (II-A для кроль вперед или на спине, II-B для брасс или баттерфляй), гравитационный эффект на Acc _x (II-C для кроль вперед, брасс или бабочка, II- D для плавания на спине) и БПФ данных (II-E для баттерфляй, II-F для брасса) в основном являются инструментами, используемыми для этой цели. (III) Обнаружение круга: в конце каждого круга, повороты сопровождаются пиком на Acc _x .

Согласно рисунку 6, крестец показывает наиболее многообещающие результаты с точки зрения точности и точности при плавании и определении круга. После определения круга техника плавания определяется каждым датчиком отдельно (Таблица 3). Крестец представляет собой наилучший результат для всех техник плавания. Можно правильно идентифицировать все круги переднего обхода и плавания на спине и различать брасс и баттерфляй с точностью и точностью выше 0.97.

Рисунок 6 . Чувствительность, точность и точность, достигаемые для определения заплывающих схваток и кругов во всех точках расположения датчиков (SA, HE, RS и RW).

Таблица 3 . Точность и точность для определения техники плавания четырех техник плавания по разным местоположениям датчиков (SA, HE, RS и RW).

Результаты микроанализа

На рисунках 7, 8 показан один пример обнаружения начала этих событий в соответствующих местах и ​​сигналах.Примеры показывают, что оценочные значения в разных местах (красные точки) близки друг к другу и к истинному значению (черная пунктирная линия), например, начало отталкивания стены, тогда как оценки более разнообразны для некоторых других событий, таких как как начало плавания. Основная проблема заключается в том, начинается ли фаза одновременно во всех местах расположения датчиков и какая конечность используется для определения начала фазы. Среднее значение и стандартное отклонение ошибки для начала каждой фазы для всех местоположений датчиков показаны в таблице 4.

Рисунок 7 . Пример обнаружения события начала фаз плавания, (A) Push _B , (B) Glid _B , (C) StPr _B , (D) Поверните _B , во всех местах расположения датчиков во время движения вперед. Оценочные значения представлены в соответствующем сигнале красными точками, а истинное значение показано вертикальной пунктирной линией.

Рисунок 8 . Пример обнаружения события Swim _B во всех местоположениях датчиков во время «бабочки». (A) Swim _B обнаружение на SA и HE во время переднего обхода, (B) Swim _B обнаружение на RW и RS во время переднего обхода, (C) an Пример процесса использования метода EMD для обнаружения Swim _B во время метода «бабочка».Показано, что вторая функция внутреннего режима (IMF) отделяет движение после Swim _B . Расчетные значения представлены на соответствующем сигнале красными точками.

Таблица 4 . Ошибка обнаружения события запуска фазы в мс путем сравнения результатов IMU и камеры для всех местоположений датчиков (SA, HE, RS и RW).

Точность обнаружения каждого события меняется в зависимости от местоположения датчика и типа события. По результатам, правая голень имеет наибольшее среднее значение погрешности в начале круга (для начала отталкивания от стены и начала скольжения), где движение одинаково для всех техник плавания.Тем не менее, правая голень обеспечивает оценку с наименьшим средним значением ошибки и стандартным отклонением для начала подготовки мазков, в то время как она обнаруживается с отрицательным (на правом запястье и крестце) или положительным (на голове) средним значением ошибки на других местоположениях датчика. Начало плавания кажется самым сложным событием, поскольку среднее значение и стандартное отклонение ошибки высоки во всех местах, кроме правого запястья, где начинается фаза плавания. Хотя результаты начала поворота зависят от типа поворота, крестец и голова оценивают его с малым средним значением ошибки и стандартным отклонением.

Хотя результаты зависят от техники плавания, они совпадают с обнаруженными событиями, показанными на рисунках 7, 8. Среднее и стандартное отклонение абсолютной и относительной погрешности для каждой продолжительности фазы (Δ Push , Δ Glid , Δ StPr , Δ Swim , Δ Turn ) по всем местоположениям датчиков показаны в таблице 5. В зависимости от продолжительности каждой фазы процент ошибок зависит от местоположения датчика. Для коротких фаз (например, отталкивания стенки) относительная ошибка выше, чем для длинных фаз, поскольку даже небольшая ошибка вызовет высокую относительную ошибку в оценке длительности фазы.Чтобы обеспечить сравнение четырех техник плавания с точки зрения результатов микроанализа, диапазон ошибок микроанализа представлен в таблице 6. Таблица представляет собой диапазон как среднего значения ошибки (средний диапазон), так и стандартного отклонения (диапазон стандартного отклонения) для четырех техники.

Таблица 5 . Расчетная длительность фазы (с IMU), ее ошибка длительности фазы и относительная ошибка длительности фазы по сравнению с истинной продолжительностью фазы (с камерой) для каждого местоположения датчика (SA, HE, RS и RW).

Таблица 6 . Диапазон среднего значения ошибки (средний диапазон) и стандартного отклонения (диапазон SD) во время микроанализа с использованием четырех положений датчика (SA, HE, RW и RS) в четырех методах плавания.

Чтобы проверить надежность метода проверки, истинные кадры на камерах обнаруживаются вторым наблюдателем и сравниваются с первым наблюдателем с использованием графиков Бланда-Альтмана. На рисунке 9 показано согласие между двумя наблюдателями с пределом согласия 95% ( LoA ).Графики показывают, что предел согласия выше для старта плавания (225 мс), начала поворота (115 мс) и начала подготовки гребка (100 мс), а для остальных фаз он ниже 65 мс.

Рисунок 9 . График Бланда-Альтмана для согласования между наблюдателями для обнаружения событий микроанализа, включая начало отталкивания от стены (A) , начало скольжения (B) , начало подготовки гребков (C) , начало плавания (D) , начало поворота (E) и начало отталкивания следующей стены (F) , что завершает круг.

Все пороги были изменены как минимум на 10% в зависимости от их значений, в то время как результаты изменились на <5% для всех из них, за исключением TH _SPHE и TH _SPHEprom , который изменился предполагаемое начало подготовки мазков при головном результате более 10%, а это означает, что их следует выбирать более тщательно.

Обсуждение

В этом исследовании был предложен новый метод анализа плавания с использованием макро-микроподхода, который применяет один и тот же унифицированный анализ ко всем основным методам.Наша гипотеза заключалась в том, что адекватные алгоритмы на основе IMU способны изучать тренировочную сессию как на макро, так и на микроуровне, что подтверждается достигнутыми результатами. Эти результаты были представлены с точки зрения точности и точности, чтобы найти наиболее подходящее местоположение датчика для этого подхода. Чтобы иметь больший размер выборки, мы не разделяли пловцов мужского и женского пола. Хотя алгоритмы использовали только правую голень или правое запястье, те же результаты, вероятно, будут достигнуты с левой голенью или левым запястьем из-за сходства движений.Диапазон скорости плавания во время тестов на кроль вперед, брасс, баттерфляй и плавание на спине составляет [1,5–1,9], [1,0–1,4], [1,3–1,7] и [1,3–1,7] м / с соответственно. В результате алгоритмы и обсуждение актуальны для этих темпов.

Макроанализ

Начиная с макроанализа от определения заплыва, крестец показывает лучшие результаты среди всех точек (чувствительность = 0,99, точность = 0,97, точность = 0,98). Расположенные ближе к центру масс тела, движения крестца и головы лучше различимы среди местоположений датчиков для макроанализа и более надежны для определения заплыва на основе нашего метода анализа.В некоторых случаях наш алгоритм не может отличить движение головы во время простых поворотов от начала заплыва, что снижает точность алгоритма (точность = 0,78).

Крестец и голова достигли лучших результатов для определения круга. Правая стойка дает худшие результаты определения круга (чувствительность = 0,87, точность = 0,89, точность = 0,80), чем крестец или голова, потому что она меньше подвержена резкому изменению характера ускорения из-за быстрой динамики поворота. Обнаружение кругов с помощью правого запястья работает во время заплыва, начиная с первой фазы плавания, что является недостатком для этого местоположения.В результате алгоритм определения круга с правым запястьем работал в течение более короткого периода и достиг лучших результатов (чувствительность = 1,00, точность = 0,98, точность = 0,91), чем для правой стойки. Предыдущие исследования были сосредоточены только на обнаружении колен на крестце (Le Sage et al., 2011) и голове (Jensen et al., 2013) и достигли более низкой точности, чем наши.

Результаты определения техники плавания показывают, что крестец является наиболее надежным местом расположения датчика, который правильно определяет ползание вперед и назад и имеет точность и точность выше 0.95 брасс и баттерфляй. Движение правым запястьем является наиболее вариативным среди пловцов и приводит к худшим результатам. Хорошо известно, что характер движений руки значительно различается из-за различных факторов, включая индивидуальные антропометрические и технические различия или уровень навыков (Seifert et al., 2011b). Более того, межциклические вариации — еще один важный фактор (Barbosa et al., 2005; Figueiredo et al., 2012), который может вызвать ошибку в идентификации техники, которая не рассматривалась в этом исследовании.Однако наш метод обеспечивает более высокую точность по сравнению с результатами, опубликованными в литературе на основе датчика крестца (Davey et al., 2008; Omae et al., 2017). В некоторых исследованиях для идентификации техники плавания используется сеть IMU (Wang et al., 2016) или смартфон (Pan et al., 2016), в то время как мы сосредоточились на местоположении каждого датчика отдельно.

Микроанализ

Выполнение теста суммы рангов Вилкоксона по ошибке сегментации пловцов-мужчин и женщин-пловцов показало, что существенной разницы нет ( p > 0.05) между ними, и результаты могут быть неоднозначными. Результаты сегментации круга представлены в таблице 4. Начиная с Push _B , алгоритмы, разработанные для крестца и головы, достигли более низкого среднего значения ошибки и стандартного отклонения. Поскольку Push _B определяется как начало движения туловища вперед, эти два местоположения более подходят для его захвата. Среднее значение ошибки отрицательное и выше на правой стойке как для первого (-118 мс), так и для второго (-64 мс) отталкивания стенки ( Push _B после поворота).Это связано с тем, что во время фазы отталкивания от стенки пловец начинает разгибать голени для отталкивания во время изменения положения тела с вертикального на горизонтальное перед движением крестца вперед.

Glid _B обнаруживается с наименьшим и наибольшим средним значением ошибки на крестце (4 мс) и правой голени (76 мс) соответственно. Поскольку крестец, правое запястье и голова расположены выше правой голени, переход от отталкивания стенки к фазе скольжения в этих местах происходит более резко, тогда как изменение угловой скорости правой голени более плавное (пик | млрд лет | трудно наблюдать в некоторых случаях) на старте с глиссады.

StPr _B обнаруживается раньше на правом запястье (-151 мс), и стандартное отклонение ошибки велико для головы (214 мс) и правого запястья (124 мс), в то время как на правой голени отображается наименьшее среднее значение ошибки и среднеквадратичное отклонение. Фаза подготовки гребков сопровождается генерацией волны по всему телу после фазы скольжения. Эта волна начинается с правой голени при первом движении нижней конечности, но для многих пловцов движение запястья происходит раньше для создания силы реакции во время действий нижней конечности, что приводит к высокой отрицательной ошибке для правого запястья.Когда волна начинается в нижней или верхней конечности, стандартное отклонение ошибки для датчика, прикрепленного к верхней конечности, увеличивается (правое запястье и голова). Расположенный в середине этой волны, крестец улавливает движение со средней ошибкой и стандартным отклонением (-32 ± 107 мс).

Так как Swim _B определяется как начало цикла для верхних конечностей, запястья дают лучший результат (-42 ± 72 мс). Во время ползания вперед или на спине крестец задерживается (136 мс), иногда два или три цикла верхних конечностей, принимая перекатывающееся движение во время фазы плавания, что используется для обнаружения Swim _B .Правая голень также задерживается (342 мс) в основном при выполнении техник баттерфляй или брасс, поскольку действие нижней конечности начинается всегда после цикла движения верхних конечностей под рукой. Высокое стандартное отклонение для обнаружения начала плавания на крестце (226 мс), голове (563 мс) и правой голени (473 мс) является результатом большого разброса между пловцами и задержки передачи движения к этим местоположениям датчиков. Например, действие нижних конечностей может начинаться после или до цикла верхних конечностей во время движения вперед и на спине, поскольку оно не зависит от верхних конечностей.

Хотя обнаружение поворота _B основывается в основном на типе поворота (простой или качающийся поворот), крестец является лучшим местом для этого (23-97 мс), так как поворотное движение достигает крестца сразу после его начала. голова (кувырок) или запястье (простой поворот). Правое запястье при повороте кувыркается с опозданием, что приводит к высокому положительному среднему значению ошибки (118 мс), поскольку пловец пытается удерживать запястья назад, а правое запястье не обязательно следует быстрому движению при повороте.Скорость достижения стенки также влияет на стандартное отклонение обнаружения Turn _B с правым стержнем (390 мс) и головкой (195 мс). Пловец должен оценить расстояние до стены в нужный момент перед поворотом и скорректировать свою скорость. Когда пловец касается стены на низкой или высокой скорости в простом повороте, алгоритмы определяют поворот _B на голове и правой голени раньше или позже истинного значения.

Чтобы лучше понять ошибку обнаружения события, в таблице 5 показаны расчетная длительность фазы и ее абсолютная и относительная погрешность по сравнению с истинным значением.Определение длительности фазы для коротких фаз сопровождается более высокой относительной погрешностью. Например, это значение для определения Δ Push на крестце составляет 12 ± 24%, в то время как такое же значение для Δ Swim на крестце составляет -0,8 ± 2%. Следовательно, определение длительности длинных фаз, таких как фаза плавания, более надежно, чем коротких фаз. Абсолютное значение каждой ошибки длительности фазы зависит от ошибки определения начала и конца фазы. Как показано в Таблице 5, правое запястье имеет наибольшую погрешность для оценки Δ Swim , в то время как оно было лучшим местом для обнаружения Swim _B , причиной чего является его низкая производительность для поворота _B обнаружение.Хотя оценка длительности коротких фаз имеет более высокую относительную погрешность, параметры внутри этих фаз можно извлечь. Интересные параметры, такие как максимальная скорость отталкивания (Stamm et al., 2013a) во время отталкивания стены, находятся между началом и концом отталкивания стены. Превосходство крестца для микроанализа над другими датчиками показано результатами, представленными в таблице 6.

Наименьший диапазон среднего отклонения (78 мс для переднего обхода, 314 мс для брасса, 287 мс для баттерфляй и 154 мс для спины) и стандартного отклонения (123 мс для переднего обхода, 63 мс для брасса, 109 мс для баттерфляй, и 186 мс для плавания на спине) для всех техник плавания достигается крестцом.В заключение, это место лучше всего подходит для микроанализа во всех техниках плавания. Поскольку крестец также лучше работает на макроуровне, это лучший кандидат для системы анализа с одним датчиком. В макромасштабе данные о крестце могут обеспечить надежные результаты, а на микроуровне они фиксируют события, начиная с верхних и нижних конечностей, с меньшей задержкой, чем в других местах расположения датчиков, поскольку они расположены в середине тела. Как показано на графиках Бланда-Альтмана (Рисунок 9), предел согласия между наблюдателями составляет 225, 115 и 100 мс для начала плавания, начала поворота и начала обнаружения подготовки гребков соответственно.Поскольку среднее значение и стандартное отклонение ошибки для обнаружения этих событий в большинстве случаев были выше, чем другие (например, для крестца и головы), часть ошибки связана с ошибкой наблюдателя при проверке.

С точки зрения удобства использования крестец, голова и правое запястье являются подходящими местами, так как они легко помещаются в купальный костюм и очки или используются в качестве часов. Замечено, что голова способна к анализу на макроуровне с меньшим стандартным отклонением и более высокой точностью, чем запястье или голень.Помимо производительности для обнаружения Swim _B , головка кажется вторым многообещающим местом для микроанализа. И правое запястье, и правая голень страдают от высокой погрешности как на макро-, так и на микроуровне, что может быть результатом изменчивости внутри пловца. В качестве подхода, основанного на биомеханике, макро-микроанализ может дать подробное представление о природе движений, но его обратная сторона — это склонность к ошибкам, вызванная разнообразием техники или большей чувствительностью к пороговым значениям.Запястье и голень не работали с нашими алгоритмами, и они нуждаются в дальнейшем исследовании, чтобы справиться с изменчивостью их рисунка.

Мы включили пловцов как мужчин, так и женщин, поскольку между ними не было значительной разницы в результатах. Сравнение пловцов из-за их индивидуальных различий выходит за рамки данного исследования. Поскольку измерения начинались с ситуации на воде, алгоритмы не могут охватить погружение в начале, но их можно добавить к нашему методу.Основное влияние оказывает замена фазы отталкивания стены фазой погружения. Поскольку мы включили в наши измерения умеренный темп (80% от наилучшей скорости), алгоритмы не могут быть обобщены на все соревновательные темпы и действительны только в пределах диапазона шагов, включенных в измерения. Однако в тренировках используется улучшение техники в умеренном темпе, а затем увеличение скорости. Использование максимальной скорости во время тренировки обычно требуется по мере приближения соревнований. Таким образом, нашу систему можно использовать на большинстве тренировок с умеренным темпом.Хотя надежность нашей системы не подтверждается высочайшим темпом, она, тем не менее, охватывает широкий диапазон шагов для основных техник плавания. Поскольку мы включили в наши измерения умеренный темп (80% от наилучшей скорости), алгоритмы не могут быть обобщены на все соревновательные темпы и действительны только в пределах диапазона шагов, включенных в измерения. Еще одним ограничением этого исследования является ошибка наблюдателя при использовании системы проверки (камеры), проявляющаяся в сегментации кругов на фазы плавания.Более того, используя камеру сбоку, трудно наблюдать за некоторыми событиями, такими как начало фазы плавания во время брасса или бабочки, поскольку их легче обнаружить при виде спереди.

Заключение

Подход к анализу, предложенный в этом исследовании, позволяет выявить ключевые временные события во время тренировки. Все началось с поиска заплывающих схваток и кругов во время тренировки. Затем определяется техника плавания на каждом круге, что полезно для определения компонентов круга во время микроанализа.Затем каждый круг делится на пять фаз: отталкивание от стены, скольжение, подготовка гребков, плавание и поворот для всех техник. Это исследование показало, что макро-микроподход с разработанными алгоритмами может охватывать все фазы движения во время тренировки. Было замечено, что крестец дает такие же хорошие или более многообещающие результаты, чем другие места расположения датчиков на обоих уровнях (за исключением нескольких случаев, таких как начало плавания или подготовка к греблю). На макроуровне крестец достиг максимальной точности в диапазоне от 0.83–0,98 для определения схватки по плаванию или диапазон 0,73–0,97 и 0,82–0,98, соответственно, для идентификации техники брасс и бабочка. В большинстве случаев он также достиг относительно более низких значений средней ошибки и стандартного отклонения для сегментации на коленях. Все эти результаты доказывают, что крестец является наиболее подходящим местом расположения датчика для системы анализа с одним датчиком, цель которой — охватить как макро-, так и микроуровневые параметры. Чтобы улучшить алгоритмы, мы рассматриваем методы машинного обучения, которые могут лучше справляться с внутренней и внутренней вариабельностью техники пловцов.Дальнейшие исследования с акцентом на подробные параметры в каждой фазе плавания станут следующим шагом текущего подхода к анализу.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут доступны квалифицированному исследователю без излишних оговорок.

Заявление об этике

Это исследование было одобрено комитетом по этике исследований на людях EPFL (HREC, №: 050/2018). Каждый пловец, участвовавший в исследовании, был проинформирован о процедуре и дал свое письменное согласие до участия.

Авторские взносы

MH, VG, FD и KA разработали и концептуализировали исследование, внесли свой вклад в анализ и интерпретацию данных. MH провела измерения и разработала алгоритмы. К.А. руководил исследованием, а ФД — его со-консультантом. MH подготовил рукопись. В.Г., Ф.Д. и К.А. критически отредактировали рукопись. Все авторы подтвердили окончательную версию и согласились нести ответственность за все аспекты этого исследования.

Финансирование

Этот проект получил финансирование в рамках исследовательской и инновационной программы Европейского Союза Horizon 2020 в рамках грантового соглашения № 754354 Марии Склодовской-Кюри.Второй организацией, профинансировавшей это исследование, был Лозаннский фонд ортопедических исследований (LORF).

Конфликт интересов

FD работал в компании Gait Up.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить всех пловцов, принявших участие в этом исследовании, и их тренеров, особенно Бенджамина Париса и Жан-Кристофа Сарнина за их помощь в сборе данных и критическую оценку результатов с точки зрения тренера.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2020.597738/full#supplementary-material

Список литературы

Аунг, М. С. Х., Тис, С. Б., Кенни, Л. П. Дж., Ховард, Д., Селлес, Р. В., Финдлоу, А. Х. и др. (2013). Автоматическое обнаружение мгновенных событий походки с использованием частотно-временного анализа и встраивания коллектора. IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil.Eng . 21, 908–916. DOI: 10.1109 / TNSRE.2013.2239313

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бэхлин, М., Ферстер, К., Шумм, Дж., Бреу, Д., Германн, Дж., И Трёстер, Г. (2008). «Метод автоматического извлечения параметров для теста эффективности хода 7 × 50 м», Третья международная конференция 2008 г. по повсеместным вычислениям и приложениям (Александрия: IEEE), 442–447.

Google Scholar

Барбоса, Т. М., Кескинен, К.Л., Фернандес, Р., Коласо, П., Лима, А. Б., и Вилас-Боас, Дж. П. (2005). Энергозатраты и внутрицикловое изменение скорости центра масс в баттерфляе. Eur. J. Appl. Physiol . 93, 519–523. DOI: 10.1007 / s00421-004-1251-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бинленд, Э., Мэйн, Л.С., Эйсбетт, Б., Гастин, П., и Нетто, К. (2014). Валидация технологий GPS и акселерометра в плавании. J. Sci. Med. Спорт 17, 234–238.DOI: 10.1016 / j.jsams.2013.04.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бомпа, Т. О., и Буцзичелли, К. А. (2018). Периодизация: теория и методика обучения . 6-е изд. Стэннингли: кинетика человека.

Google Scholar

Каллавей А. Дж., Кобб Дж. Э. и Джонс И. (2010). Сравнение подходов на основе видео и акселерометра, применяемых к мониторингу успеваемости в плавании. Внутр. J. Sports Sci. Автобус .4, 139–153. DOI: 10.1260 / 1747-9541.4.1.139

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chardonnens, J., Favre, J., Le Callennec, B., Cuendet, F., Gremion, G., and Aminian, K. (2012). Автоматическое измерение ключевых фаз прыжков с трамплина и временных событий с помощью носимой системы. J. Sports Sci . 30, 53–61. DOI: 10.1080 / 02640414.2011.624538

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кронин Дж. И Румпф М. (2014). Влияние четырех различных пороговых значений обнаружения шагов на измерение спринта на безмоторной беговой дорожке. J. Strength Cond. Res . 28, 2996–3000. DOI: 10.1519 / JSC.0000000000000497

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дадаши Ф., Аминиан К., Креттенанд Ф. и Милле Г. П. (2013a). «К оценке затрат энергии переднего ползания с использованием носимой системы анализа движения в воде (WAMAS)», в Международная конференция IEEE 2013 по сетям датчиков тела (Кембридж: IEEE).

Google Scholar

Дадаши, Ф., Crettenand, F., Millet, G.P., Seifert, L., Komar, J., and Aminian, K. (2013b). Автоматическое определение временной фазы с замедленным сканированием с использованием адаптивной фильтрации инерционных сигналов. J. Sports Sci . 31, 1251–1260. DOI: 10.1080 / 02640414.2013.778420

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дадаши, Ф., Миллет, Г. П., и Аминиан, К. (2014). Оценка энергозатрат на передний ход с использованием носимых инерциальных единиц измерения. IEEE Сенс. J .14, 1020–1027. DOI: 10.1109 / JSEN.2013.22

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дадаши, Ф., Миллет, Г. П., и Аминиан, К. (2015). Байесовский подход для всеобъемлющей оценки скорости брасса с использованием носимого IMU. Pervasive Mob. Вычислить . 19, 37–46. DOI: 10.1016 / j.pmcj.2014.03.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэйви Н., Андерсон М. и Джеймс Д. А. (2008). Проверочные испытания сенсорной платформы для плавания на основе акселерометра. Спорт. Технол . 1, 202–207. DOI: 10.1080 / 19346182.2008.9648474

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фигейредо П., Барбоса Т. М., Вилас-Боас Дж. П. и Фернандес Р. Дж. (2012). Энергозатраты и изменение скорости центра масс тела в 3D во время плавания. Eur. J. Appl. Physiol . 112, 3319–3326. DOI: 10.1007 / s00421-011-2284-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фигейредо П., Пендергаст Д.Р., Вилас-Боас, Дж. П., и Фернандес, Р. Дж. (2013). Взаимодействие биомеханических, энергетических, координационных и мышечных факторов в заплыве на 200 м вперёд. Biomed. Res. Инт . 2013: 897232. DOI: 10.1155 / 2013/897232

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фултон, С. К., Пайн, Д. Б., и Беркетт, Б. (2009). Достоверность и надежность подсчета и скорости ударов в фристайле с использованием инерциальной сенсорной технологии. J. Sports Sci . 27, 1051–1058.DOI: 10.1080 / 02640410
8247

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ge, H., Chen, G., Yu, H., Chen, H., and An, F. (2018). Теоретический анализ эмпирической модовой декомпозиции. Симметрия 10: 623. DOI: 10.3390 / sym10110623

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Guignard, B., Rouard, A., Chollet, D., and Seifert, L. (2017). Поведенческая динамика в плавании: правильное использование инерциальных единиц измерения. Фронт.Психол . 8: 383. DOI: 10.3389 / fpsyg.2017.00383

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хагем, Р. М., О’Киф, С. Г., Фикеншер, Т., и Тиль, Д. В. (2013). Автономная адаптируемая оптическая система беспроводной связи для определения частоты гребков во время плавания. IEEE Сенс. J . 13, 3144–3151. DOI: 10.1109 / JSEN.2013.2262933

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дженсен, У., Прад, Ф., Эскофьер, Б. М. (2013). «Классификация кинематических данных плавания с упором на потребление ресурсов», Международная конференция IEEE 2013 по сетям датчиков тела (Кембридж: IEEE).

Google Scholar

Джоллиф, И. Т., и Кадима, Дж. (2016). Анализ главных компонентов: обзор и последние разработки. Philos. Пер. R. Soc. Математика. Phys. Англ. Sci . 374: 20150202. DOI: 10.1098 / rsta.2015.0202

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ле Саж, Т., Биндель, А., Конвей, П., Джастхэм, Л., Слоусон, С., и Уэст, А. (2010). Разработка системы мониторинга плавания в реальном времени. Proc.Eng . 2, 2707–2712. DOI: 10.1016 / j.proeng.2010.04.055

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ле Саж Т., Биндель А., Конвей П. П., Джастхэм Л. М., Слоусон С. Э. и Уэст А. А. (2011). Встроенное программирование и обработка сигналов плавательных гребков в реальном времени. Спорт. Eng . 14, 1–14. DOI: 10.1007 / s12283-011-0070-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Magalhaes, F. A., de Vannozzi, G., Gatta, G., and Fantozzi, S. (2015).Носимые инерционные датчики в анализе движения при плавании: систематический обзор. J. Sports Sci . 33, 732–745. DOI: 10.1080 / 02640414.2014.962574

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мариньо Д. А., Барбоса Т. М., Лопес В. П., Форте П., Тубекис А. Г. и Мораис Дж. Э. (2020). Влияние демографии тренеров на результаты юных пловцов и технические детерминанты. Фронт. Психол . 11: 1968. DOI: 10.3389 / fpsyg.2020.01968

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартенс, Дж., Дали, Д., Дешам, К., Стаес, Ф., и Фернандес, Р. Дж. (2016). Межиндивидуальная изменчивость и распознавание образов поверхностной электромиографии при плавании крольчжем вперед. J. Electromyogr. Кинезиол . 31, 14–21. DOI: 10.1016 / j.jelekin.2016.08.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Муни, Р., Корли, Г., Годфри, А., Осборо, К., Ньюэлл, Дж., Куинлан, Л.R., et al. (2016a). Анализ результатов плавания: восприятие и практика тренеров по плаванию из США. J. Sports Sci . 34, 997–1005. DOI: 10.1080 / 02640414.2015.1085074

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Муни Р., Корли Г., Годфри А., Осборо К., Куинлан Л. Р. и Лейгин Г. (2015). Применение видео-методов для анализа соревновательного плавания: систематический обзор. Спорт. Упражнение. Med. Откройте J . 1, 133–150.DOI: 10.17140 / SEMOJ-1-121

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Муни, Р., Корли, Г., Годфри, А., Куинлан, Л., и ÓЛейгин, Г. (2016b). Технология инерционных датчиков для анализа результатов элитного плавания: систематический обзор. Датчики 16:18. DOI: 10.3390 / s16010018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мораис, Дж. Э., Форте, П., Невилл, А. М., Барбоза, Т. М., и Мариньо, Д. А. (2020). Кинематика и дисбаланс кинетики верхних конечностей в детерминантах плавания передним кролем на максимальной скорости у юных пловцов международного уровня. Sci. Реп . 10: 11683. DOI: 10.1038 / s41598-020-68581-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мораис, Дж. Э., Хесус, С., Лопес, В., Гарридо, Н., Сильва, А., Мариньо, Д. и др. (2012). Связывание выбранных кинематических, антропометрических и гидродинамических переменных с характеристиками юного пловца. Pediatr. Упражнение. Sci . 24, 649–664. DOI: 10.1123 / pes.24.4.649

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Никол, Э., Болл, К., Тор, Э. (2018). Характеристики элитного плавательного хода. Архив заседаний ISBS 36: 869.

Google Scholar

Охги Ю., Итикава Х., Хомма М. и Мияджи К. (2003). Распознавание фазы гребка при плавании брассом с использованием устройства трехосного датчика ускорения. Спорт. Eng . 6, 113–123. DOI: 10.1007 / BF02

2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Омаэ, Ю., Кон, Ю., Кобаяси, М., Сакаи, К., Шионоя А., Такахаши Х. и др. (2017). Классификация стиля плавания на основе изучения ансамбля и адаптивного значения функции с использованием инерциальной единицы измерения. J. Adv. Comput. Intell. Intell. Информатика 21, 616–631. DOI: 10.20965 / jaciii.2017.p0616

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Осборо, К. Д., Пэйтон, К. Дж., И Дейли, Д. Дж. (2010). Влияние скорости плавания на координацию рук у соревнующихся пловцов-крольчжек с ампутированными конечностями на одной руке. Hum. Mov. Sci . 29, 921–931. DOI: 10.1016 / j.humov.2010.05.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пан, М. С., Хуанг, К. К., Лу, Т. Х. и Лин, З. Ю. (2016). Использование акселерометра для подсчета и определения гребков при плавании. Pervasive Mob. Вычислить . 31, 37–49. DOI: 10.1016 / j.pmcj.2016.01.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пансиот, Дж., Ло, Б., и Янг, Г. З. (2010). «Кинематический анализ гребков при плавании с помощью BSN», Международная конференция 2010 г. по сенсорным сетям тела (Сингапур: IEEE), 153–158.

Google Scholar

Пэйтон, К. Дж., И Бартлетт, Р. М. (1995). Оценка движущих сил при плавании по трехмерным кинематическим данным. J. Sports Sci . 13, 447–454. DOI: 10.1080 / 02640419508732261

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пендергаст Д. Р., Ди Прамперо П. Э. и Крейг А. Б. (1980). «Метаболическая адаптация к плаванию», в Упражнения «Биоэнергетика и газообмен» , ред. П. Черретели и Б.Дж. Уипп (Амстердам), 323–336.

Google Scholar

Перейра, С. М., Рушель, К., Хуберт, М., Мачадо, Л., Розлер, Х., Фернандес, Р. Дж. И др. (2015). Кинематический, кинетический и ЭМГ-анализ четырех техник поворота с переворотом вперед. J. Sports Sci . 33, 2006–2015 гг. DOI: 10.1080 / 02640414.2015.1026374

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шмидт Р. и Ли Т. (2019). Моторное обучение и производительность: от принципов к применению .6-е изд. Шампейн, Иллинойс: Издательство Human Kinetics.

Google Scholar

Сейферт Л., Чолле Д. и Муджика И. (2011a). Всемирная книга по плаванию: от науки к производительности . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Nova Science.

Google Scholar

Зайферт, Л., Леблан, Х., Эро, Р., Комар, Дж., Баттон, К., и Шолле, Д. (2011b). Межиндивидуальная изменчивость в координации брасса верхней и нижней конечностей. Hum. Mov. Sci . 30, 550–565.DOI: 10.1016 / j.humov.2010.12.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зейферт Л., Л’Херметт М., Комар Дж., Орт Д., Мелл Ф., Меррио П. и др. (2014). Распознавание образов при выполнении циклических и дискретных навыков с инерциальных единиц измерения. Proc. Eng . 72, 196–201. DOI: 10.1016 / j.proeng.2014.06.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зайферт, Л., Шницлер, К., Бидо, Г., Олберти, М., Шолле, Д., и Туссент, Х. М. (2015). Взаимосвязь между координацией, активным сопротивлением и эффективностью движения при ползании. Hum. Mov. Sci . 39, 55–64. DOI: 10.1016 / j.humov.2014.10.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сииртола П., Лауринен П., Ронинг Дж. И Киннунен Х. (2011). «Эффективное отслеживание плавательных упражнений на основе акселерометра», 2011 IEEE Symposium on Computational Intelligence and Data Mining (CIDM) (Paris: IEEE), 156–161.

Google Scholar

Силва, А.Ф., Соуза, М., Виллиг, Р., Сампайо, А.Р., Вилас-Боас, Дж., Фигейредо, П. и др. (2015). Взаимосвязь между силой, эффективностью гребка и плаванием передним кролем. Motricidade 15: 118.

Google Scholar

Сильвейра, Г. А., Араужо, Л. Г., Фрейтас, Э. Д. С., Шютц, Г. Р., де Соуза, Т. Г., Перейра, С. М. и др. (2011). Предложение по стандартизации дистанции для анализа выполнения флип-поворотов вольным стилем. Braz. Дж. Кинантропометрия Hum . Выполнить . 13, 177–182. DOI: 10.5007 / 1980-0037.2011v13n3p177

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Слоусон, С., Конвей, П., Джастхэм, Л., Ле Саж, Т., и Уэст, А. (2010). Динамическая подпись для выполнения кувырков в плавании. Proc. Eng . 2, 3391–3396. DOI: 10.1016 / j.proeng.2010.04.163

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Слоусон, С. Э., Джастхэм, Л. М., Конвей, П. П., Ле-Саж, Т., и Уэст, А.А. (2012). Характеристика поворота кувырка при плавании с использованием данных ускорения. Proc. Inst. Мех. Англ. P J. Sport. Англ. Технол . 226, 3–15. DOI: 10.1177 / 1754337111428395

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Штамм, А. (2013). Исследование скорости и симметрии рук в плавании вольным стилем с использованием акселерометрии: сбор данных, анализ и извлечение признаков (докторская степень). Инженерная школа Гриффита, Квинсленд, Австралия.

Google Scholar

Штамм А., Джеймс Д. А., Беркетт Б. Б., Хагем Р. М. и Тиль Д. В. (2013a). Определение максимальной скорости отталкивания при плавании с помощью акселерометров. Proc. Eng . 60, 201–207. DOI: 10.1016 / j.proeng.2013.07.067

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Штамм А., Джеймс Д. А. и Тиль Д. В. (2013b). Профилирование скорости с помощью инерционных датчиков для плавания вольным стилем. Спорт. Eng . 16, 1–11. DOI: 10.1007 / s12283-012-0107-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ванноцци, Г., Донати, М., Гатта, Г., и Каппоццо, А. (2010). «Анализ фаз плавания, поворота, подводного скольжения и возобновления гребка у пловцов высшего дивизиона с использованием носимого инерционного сенсорного устройства», в «Биомеханика и медицина в плавании» XI , ред. П.Л. Кьендли, Р.К. Столлмана и Дж. Кабри (Осло: Норвежская школа). наук о спорте), 178–180.

Google Scholar

Ванторре Дж., Шолле Д. и Зайферт Л. (2014). Биомеханический анализ заплыва: обзор. J. Sport. Sci. Мед . 13, 223–231.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Ван Дж., Ван З., Гао Ф. и Го М. (2016). SwimSense: мониторинг движения при плавании с помощью сенсорных сетей тела. Lect. Примечания Comput. Sci . 9864, 45–55. DOI: 10.1007 / 978-3-319-45940-0_5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Райт, Б. В., и Стагер, Дж. М. (2013). Количественная оценка тренировок по плаванию в соревнованиях с использованием мониторов активности на основе акселерометра. Спорт. Eng . 16, 155–164. DOI: 10.1007 / s12283-013-0123-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зампаро П., Бонифази М., Фаина М., Милан А., Сарделла Ф., Шена Ф. и др. (2005). Энергозатратность плавания элитных пловцов на длинные дистанции. Eur. J. Appl. Physiol . 94, 697–704. DOI: 10.1007 / s00421-005-1337-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

.