Biomechanica van het sprinten

Analyse van het lopen op maximale snelheid

Snelheid wordt bepaald door paslengte en frequentie, en dit verhoudt zich in volgende formule :

De pasfrequentie wordt op zijn beurt bepaald door het product van de vluchttijd en de grondcontacttijd. De paslengte wordt dan weer bepaald door het product van de vluchttijd en de snelheid. Om de atleet sneller te maken zal er gezocht moeten worden naar verbeteringen in deze grootheden. Hoe kan je dit verbeteren en hoe ga je dit invullen in het dagelijks trainingspatroon?

Welke grootheden kunnen we nu gaan beïnvloeden door middel van onze trainingen?

Een kortere vluchttijd lijkt op het eerste gezicht interessant, want dit verbetert de pasfrequentie. Maar tegelijkertijd willen we nu net de vluchttijd verlengen, want dat zal dan weer een positieve invloed hebben op de paslengte. Dit is eigenlijk contradictorisch aan elkaar. Van het allergrootste belang is het verhogen van de snelheid, en dus niet de verandering van de vluchttijd.

De vraag is nu : kan je de maximale snelheid vergroten door de pasfrequentie te verhogen, en dit door de paslengte wel gelijk te houden? Dit kan wel degelijk, en vooral door de grondcontacttijd te verkleinen. Uit verschillende onderzoeken blijkt dat er een wezenlijk verschil is tussen de grondcontacttijd van amateurlopers en profs. Gemiddeld 0.12 sec voor matige sprinters, tegen 0.08 sec voor profs. Dit geeft een verschil van 0,04 sec op ongeveer 42 passen, of een verschil op 100 meter van in totaal 1,68 sec. Vertaald naar een wedstrijd, is dit dus het equivalent van de 100 meter lopen in 9.7 sec of in 11 sec. Bij grondcontact gaat de factor ‘kracht’ een zeer bepalende rol spelen.

De grondcontacttijd is dus een eerste verschil tussen amateurlopers en de echte toppers. Een tweede verschil is dat bij de toppers de paslengte ook groter is (met een zelfde vluchttijd), dit resulteert in een hogere snelheid. Deze hogere snelheid, en de grotere paslengte zijn ook weer het gevolg van de grotere power tijdens het grondcontact. Zowel de pasfrequentie als de paslengte zijn bij de toplopers vooral ‘beter’ bij het lopen op maximale snelheid. Deze zijn afhankelijk van het grondcontact en van het daarbij geleverde vermogen. Maar uiteraard ook van de techniek van de sprinter.

Er bestaat een ‘ideale positie’, in de sprintwereld als de ‘gouden positie’ aangeduid. Niet alleen deze positie is van belang, maar ook het moment waarop deze positie wordt bereikt alsmede de voorwaartse snelheid waarop deze positie wordt bereikt. Deze drie factoren : positie, moment en voorwaartse snelheid zijn dus van cruciaal belang.

Topsprinters bereiken deze gouden positie kort na de afzet (0.033 sec) zodra de knie van het zwaaibeen op zijn hoogste punt is. Bij topsprinters is de snelheid op dat moment 12.5 m/sec. Bij topsprinters wordt de ‘gouden positie’ later na de afzet bereikt dan bij de mindere sprinters. Dit is bij topsprinters de belangrijkste indicator van de correcte sprintbiomechanica (bron Mann). Bij de mindere sprinters bereikt de knie van het zwaaibeen eerder, veelal al tijdens de afzet zijn hoogste punt in de beweging. Dit is het gevolg van een mindere techniek en het gebrek aan kracht.

Wat is nu een topsprinter en wat is een subtopper? Subtoppers halen een snelheid van 11.9 m/sec (10.1 sec op 100 meter). De toppers halen het grootste profijt uit de toename in verbetering van de techniek. De topsprinter loopt sneller door een hogere pasfrequentie en een grotere paslengte. De pasfrequentie is beter door een kortere contacttijd, de vluchttijd verschilt weinig tussen toppers en subtoppers. Toppers ontwikkelen meer kracht in kortere tijd.

Belangrijk is nu hoe je dit gaat coachen. Termen als meer of harder duwen hebben vaak een averechts effect.

Prestatiebepalende factoren

1. Arminzet

De arminzet is belangrijk voor stabilisatie en evenwicht, het ondersteunt de verticale lift bij de afzet. De zwaai van de onderarm komt in voorwaartse beweging tot 55° en in achterwaartse beweging tot 50° ten opzichte van de romp. De arm is in voor- en achterwaartse positie meer gebogen (80° in de ellenboog) dan tijdens het midden van de zwaaiactie. Als de arm langs het lichaam komt is deze hoek bijna verdubbelt tot 155°. De beweging van de armen is erop gericht om in het ritme van de benen te blijven, dit is onafhankelijk van het niveau van de sprinter. Tijdens het grondcontact is de tegenovergestelde arm het meest gestrekt, dit is om te vermijden dat de armzwaai sneller zou verlopen dan het beenritme.

2. De horizontale snelheid van de voet bij aanvang grondcontact

Topsprinters hebben een maximale snelheid van 12.5 m/sec. Als de voet met een lagere voorwaartse snelheid de grond zou raken, zou dit een enorm remmende werking hebben (voet vooruitschuiven als je stil staat cfr). Men moet dus ter voorbereiding van het grondcontact, de voet in een zo groot mogelijke achterwaartse richting tov het lichaam verplaatsen. De voet sneller achterwaarts bewegen bewegen dan de voorwaartse snelheid van het lichaam is echter een utopie. Voetsnelheid van topsprinters is 8.5 m/sec. De voet beweegt dus tov de grond 4.2 m/sec naar voren. Elk grondcontact heeft dus in aanvang een remmend vermogen.

3. De horizontale afstand van de voet ten opzichte van de projectie van het lichaamszwaartepunt (LPZ) bij aanvang van het grondcontact.

We proberen om elke remmende werking uit te sluiten, de oplossing hiervoor ligt niet in de horizontale snelheid van de voet. Een alternatieve mogelijkheid zou kunne zijn om de grond pas direct onder het lichaamszwaartepunt (LPZ) te raken. Maar als de voet pas echt onder ons LPZ de grond raakt en we dan pas echt kracht gaan leveren. Op dat moment is door de voorwaartse snelheid de romp al over de voet aan het vallen. Grondcontact echt onder het lichaam zwaartepunt is dus te laat, te ver naar achteren. Zolang de voet ver voor de projectie van het lichaamszwaartepunt op de grond is, kan er geen versnelling plaatsvinden en is er sprake van een remmende werking. Hier moet men dus een evenwicht in vinden. Het punt van grondcontact moet zo min mogelijk remmende werking opleveren, maar het raken van de grond voor het lichaamszwaartepunt heeft wel een positief effect op de paslengte en daardoor dus ook op de snelheid. Er is steeds ruimte nodig om voldoende verticale kracht te ontwikkelen. Die is nodig om de daling van het lichaamszwaartepunt weer om te zetten in een stijging.

Om dit op te lossen heeft men een adequate voorbereiding nodig op de landing. Ook de factor kracht is zeer belangrijk om het verticaal vallende lichaam op te vangen en weer omhoog te brengen in de lucht en dit weer in een zo kort mogelijke grondcontacttijd.

Kracht = massa X versnelling

In de sprint is dit dan voor de verticale kracht te vertalen naar

F = massa atleet X verandering in verticale snelheid/contacttijd

Toppers leveren een zeer grote verticale kracht. De hierboven beschreven formule van Newton kan maar op één manier verbetering brengen voor de atleet, de massa van de atleet is immers constant, en een grote verandering in verticale snelheid is tijdens een wedstrijd niet wenselijk. Op topsnelheid treedt er geen bruto verandering in horizontale snelheid op. De snelheid voor de landing is idem aan snelheid na de afzet. De horizontaal gerichte kracht op maximale snelheid is dan net zo groot als de remmende kracht. Zolang de horizontale afzetkracht groter is dan de remmende kracht zit de atleet in een versnellingsfase en is er nog geen sprake van topsnelheid.

4. De beweging van het bovenbeen

Voor dit aspect zit het verschil tussen subtoppers en toppers niet in de grootte van de bewegingsuitslag, maar wel in de zone waarbinnen de beweging plaatsvindt. Bij toppers komt het bovenbeen minder ver achter het lichaam. Dit komt tot uiting in de afzet, die eerder eindigt, als in de eindstrekking. In voorwaartse richting komt het bovenbeen bij de top juist hoger dan bij subtoppers.

Snelheid van bewegen van het bovenbeen

De bewegingssnelheid van het bovenbeen is wellicht het meest kritische punt in onderscheid tussen subtoppers en toppers. De beweging van het bovenbeen kent drie fases waarin de gemiddelde hoeksnelheid kan berekent worden.

• de voorbereidende zwaaifase, de snelheid waarmee het bovenbeen naar voren komt
• de snelheid waarmee het been neerwaarts zwaait voordat er grondcontact is
• snelheid bovenbeen ten tijde van grondcontact

De hoogte van de rotatiesnelheid van het bovenbeen tijdens grondcontact is het belangrijkst. Hoe hoger, des te beter de verticale en stuwende kracht, en des te korter de contacttijd.

Beweging van het onderbeen

• kniehoek tijdens afzet
• maximale kniebuiging
• kniehoek op het moment dat de enkel van het zwaaibeen de knie van het standbeen passeert, enkel cross.

Het goed onder controle houden van het onderbeen is één van de lastigste technische facetten van het sprinten. Dit alles dient in combinatie te gebeuren met de andere taken binnen de biomechanica. Bij toppers wordt de maximale buiging niet in het begin van de zwaaifase bereikt, maar is deze zo dicht mogelijk bij de enkelcross. Belangrijke observatiecriteria zijn dat de knie zich niet maximaal buigt en dat de kniehoek gecontroleerd blijft tot het moment van de enkelcross.

De rotatie snelheid van het onderbeen

De rotatiesnelheid van het onderbeen bij het eerste grondcontact is bij toppers veel hoger. Tegelijkertijd is de streksnelheid tijdens enkelcross dicht bij nul, bij subtoppers is deze al behoorlijk hoog. Een topper houdt in de zwaaifase het onderbeen onder controle en laat de voet als het ware voor een deel de knie volgen, om vervolgens in een neergaande beweging een hele hoge hoeksnelheid te bereiken. Hoe hoger deze snelheid is, des te kleiner de remmende werking.

Besluit

Voor de praktijk is het van belang, dat het binnen het concept van sprinten gaat om korte grondcontacten en snel voorbereiden op de volgende ‘hamer’ actie. Een aanwijzing als ‘grijpend lopen’ dekt onvoldoende de lading, omdat dan in het ongewisse blijft wat de atleet moet doen nadat de ‘grijpactie’ heeft plaats gevonden. Van na(duwen) is al helemaal geen sprake, dit geeft zelfs een verkeerd beeld. Duwen duurt te lang en staat op gespannen voet met de voor voor een topprestatie noodzakelijke korte grondcontacttijd.

Literatuur

• Mann R (2011) The mechanics of sprinting and hurdling
• Wigert Thunissen (2012) De biomechanica van het sprinten, de techniek van het lopen op maximale snelheid

Hoe kan DVBSPORTS jou helpen?

DVBSPORTS gaat steeds samen op zoek met de klant naar objectieven en realistische doelstellingen. DVBSPORTS gebruikt de technische analyse van topatleten om als blauwdruk over de klant te leggen, om zo te bekijken wat het verschil is tussen het niveau van een topsporter en het niveau van onze sporter in deze specifieke deeltaak van onze sporter zijn sport.

Als voorbeeld ter illustratie wordt hieronder een case beschreven van een voetballer die zijn topsnelheid in de spurt wil verbeteren. Als eerste wordt er steeds via videoanalyse een synthese gemaakt van onze sporter zijn huidige situatie, deze wordt vergeleken met een aantal technische voorbeelden van topatleten in dit specifieke deeldomein. In ons voorbeeld wordt er vergeleken met topatleten uit de 100 meter spurt. Vanuit deze blauwdruk volgt dan een gedetailleerde anatomische beschrijving van de topatleet en onze klant.

Aan de hand van de videoanalyse wordt er een serie thumbnails gemaakt die resulteren in de zeer gedetailleerde anatomische beschrijving van de huidige situatie van onze sporter. Na deze beschrijving wordt bekeken waar de grootste progressie te maken is voor onze sporter, en zeer belangrijk hierin gaan we telkens uit van realistische modellen. In ons voorbeeld zie je dat de topsprinter een grotere plantaire flexie heeft van de achterste voet dan onze sporter (voet naar beneden bewegen). Eenvoudige metingen moeten uitmaken of dit realiseerbaar is bij onze sporter, en/of dit net niet een negatief resultaat voor onze sporter zou opleveren.

Aan de hand van snelheidsmetingen wordt er gekeken wat de huidige maximale snelheid is van onze sporter. Er wordt een doel opgesteld, wat is de maximaal haalbare snelheid voor onze sporter. Aan de hand van technische verbeteringen en in combinatie met een individueel trainingsprogramma kunnen aanzienlijke resultaatverbeteringen geboekt worden.

Door de holistische benadering in de werkwijze van DVBSPORTS wordt telkens verder gekeken dan het gespecialiseerde vakgebied. In deze case wordt ook gekeken naar zaken zoals het aspect kracht, voeding, lifststyle, mentale aspecten en dergelijke. Uiteindelijk zal dit alles dan leiden tot een gedetailleerd schema dat zal dienen als hulpmiddel en leidraad voor onze sporter.

Onze klanten komen uit de specifieke sport, in dit geval spurters. Maar door de aanpak om de benadering van sporten telkens in zijn totaliteit te bekijken, komen sporters uit alle diverse takken in aamerking, waarbij de spurt een deel uitmaakt van de specifieke sport.

Voor alle verdere info aangaande technische biomechanische verbeteringen van je sprint :

mail@dvbsports.be