Biomechanics of sprint running
छिड़काव में एक त्वरित त्वरण चरण शामिल होता है जिसके बाद एक वेग रखरखाव चरण होता है। दौड़ने के प्रारंभिक चरण के दौरान, धावकों का ऊपरी शरीर आगे झुक जाता है ताकि जमीनी प्रतिक्रिया बलों को अधिक क्षैतिज रूप से निर्देशित किया जा सके। जैसे ही वे अपने अधिकतम वेग तक पहुँचते हैं, धड़ एक सीधी स्थिति में आ जाता है। स्प्रिंटिंग का लक्ष्य कम से कम संभव समय में एक निर्धारित दूरी तय करने के लिए उच्च शीर्ष गति तक पहुंचना और बनाए रखना है। दौड़ को नियंत्रित करने वाले जैविक कारकों और गणित की मात्रा निर्धारित करने में बहुत सारे शोध किए गए हैं। इन उच्च वेगों को प्राप्त करने के लिए, यह पाया गया है कि धावकों को अधिक तेजी से कदम उठाने के बजाय वांछित त्वरण प्राप्त करने के लिए जमीन पर बड़ी मात्रा में बल लगाना पड़ता है। पिछले अध्ययनों में चलने के दौरान मानव पैरों को यांत्रिक रूप से उल्टे पेंडुलम के एक सेट में सरल बनाया गया है, जबकि दूरी की दौड़ (एक उछाल वाली चाल के रूप में विशेषता) ने पैरों को स्प्रिंग्स के रूप में मॉडल किया है। हाल तक, यह लंबे समय से माना जाता था कि तेजी से दौड़ने की गति को केवल शारीरिक विशेषताओं द्वारा बढ़ावा दिया जाता है जो तेजी की लंबाई और आवृत्ति को बढ़ाते हैं; जबकि ये कारक तेजी से दौड़ने वाले वेगों में योगदान करते हैं, यह भी पाया गया है कि धावक की जमीनी बलों का उत्पादन करने की क्षमता भी बहुत महत्वपूर्ण है। वेयंड एट अल। (2000) स्प्रिंट वेग निर्धारित करने के लिए निम्नलिखित समीकरण के साथ आयाः स्प्रिंट वेग (m/s), चरण आवृत्ति (1/s), जमीन पर लागू औसत बल (N), शरीर का वजन (N), और संपर्क लंबाई (m) कहाँ है। संक्षेप में, स्प्रिंट वेग तीन मुख्य कारकों पर निर्भर हैः चरण आवृत्ति (आप प्रति सेकंड कितने कदम उठा सकते हैं), जमीन पर लागू औसत ऊर्ध्वाधर बल, और संपर्क लंबाई (दूरी आपके द्रव्यमान का केंद्र एक संपर्क अवधि के दौरान अनुवाद करता है)। सूत्र का परीक्षण एक बल ट्रेडमिल (जो एक ट्रेडमिल है जिसमें जमीनी प्रतिक्रिया बलों (जी. आर. एफ.) को मापने के लिए एक बल प्लेट होती है) पर विषयों को चलाकर किया गया था। चित्र 1 लगभग दिखाता है कि तीन चरणों की अवधि के लिए बल प्लेट रीडआउट कैसा दिखता है। हालांकि यह समीकरण काफी सटीक साबित हुआ है, अध्ययन इस अर्थ में सीमित था कि डेटा एक बल प्लेट द्वारा एकत्र किया गया था जो क्षैतिज जी. आर. एफ. के बजाय केवल ऊर्ध्वाधर जी. आर. एफ. को मापता था। इसने कुछ लोगों को इस झूठे ढोंग के लिए प्रेरित किया कि केवल जमीन पर एक अधिक ऊर्ध्वाधर (लंबवत) बल लगाने से अधिक त्वरण होगा, जो सही नहीं है (नीचे मोरिन अध्ययन देखें)। 2005 में, हंटर एट अल। एक अध्ययन आयोजित किया गया जो स्प्रिंट वेग और सापेक्ष आवेगों के बीच संबंधों को निर्धारित करता है जिसमें चाल और जमीनी प्रतिक्रिया बल डेटा एकत्र और विश्लेषण किया गया था। यह पाया गया कि त्वरित दौड़ के दौरान, एक विशिष्ट समर्थन चरण की विशेषता एक टूटने के चरण के बाद एक प्रणोदक चरण (-एफएच के बाद + एफएच) होता है। परीक्षण किए गए सबसे तेज़ विषयों में एक आम प्रवृत्ति यह थी कि केवल मध्यम से कम मात्रा में ऊर्ध्वाधर बल था और बड़ी मात्रा में क्षैतिज बल उत्पन्न हुए थे। अध्ययन के बाद, लेखक द्वारा यह परिकल्पना की गई थी कि मांसपेशियों और कंडरा ऊतक में लोचदार ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए ब्रेकिंग बल आवश्यक हैं। इस अध्ययन ने स्प्रिंटिंग के त्वरण चरण के दौरान क्षैतिज के साथ-साथ ऊर्ध्वाधर जी. आर. एफ. के महत्व की पुष्टि की। दुर्भाग्य से, चूंकि डेटा 16-मीटर के निशान पर एकत्र किया गया था, इसलिए पूरे त्वरण चरण के बारे में निश्चित निष्कर्ष निकालना अपर्याप्त था। मोरिन एट अल। (2011) ने धावकों को एक बल ट्रेडमिल पर चलाकर जमीनी प्रतिक्रिया बलों के महत्व की जांच करने के लिए एक अध्ययन किया जो क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर जमीनी प्रतिक्रिया बलों दोनों को मापता है। प्रत्येक चरण के लिए बेल्ट वेग को मापा गया और "बल अनुप्रयोग तकनीक का सूचकांक" खोजने के लिए गणना की गई, जो यह निर्धारित करता है कि विषय क्षैतिज दिशा में बल को कितनी अच्छी तरह लागू करने में सक्षम हैं। परीक्षण के दूसरे भाग में वेग-समय वक्र बनाने के लिए धावकों की आगे की गति को मापने के लिए रडार का उपयोग करके मानव निर्मित ट्रैक पर 100 मीटर की दौड़ का प्रदर्शन करने वाले विषय शामिल थे। इस अध्ययन के मुख्य परिणाम से पता चला कि बल अनुप्रयोग तकनीक (केवल लागू बल की कुल मात्रा के बजाय) एक धावक के वेग की भविष्यवाणी करने में प्रमुख निर्धारक कारक है। इसे अभी तक स्प्रिंटिंग के शासी समीकरण में एकीकृत नहीं किया गया है। दौड़ने की गतिविज्ञान शरीर पर या उसके बाहर कार्य करने वाले बलों के प्रभावों का उपयोग करके एक धावक की गति का वर्णन करती है। आंतरिक बलों में योगदान करने वाले अधिकांश कारक पैर की मांसपेशियों के सक्रियण और हाथ के स्विंग से आते हैं। पैर की मांसपेशियों को सक्रिय करना धावक को आगे बढ़ाने के लिए जिम्मेदार मांसपेशियों को शरीर के बढ़ते वेग को समायोजित करने के लिए बढ़ती गति के साथ सिकुड़ना आवश्यक है। दौड़ के त्वरण चरण के दौरान, मांसपेशियों का सिकुड़ने वाला घटक बिजली उत्पादन के लिए जिम्मेदार मुख्य घटक है। एक बार जब एक स्थिर अवस्था वेग तक पहुँच जाता है और धावक सीधा होता है, तो शक्ति का एक बड़ा अंश सिकुड़ती मांसपेशियों के खिंचाव के दौरान 'श्रृंखला लोचदार तत्वों' में संग्रहीत यांत्रिक ऊर्जा से आता है जो सकारात्मक कार्य चरण के तुरंत बाद जारी होती है। जैसे-जैसे धावक का वेग बढ़ता है, जड़ता और वायु प्रतिरोध प्रभाव धावक की शीर्ष गति पर सीमित कारक बन जाते हैं। पहले यह माना जाता था कि एक इंट्रामस्क्युलर चिपचिपा बल था जो मांसपेशियों के संकुचन के वेग के अनुपात में बढ़ गया था जो संकुचन बल का विरोध करता था; इस सिद्धांत को तब से अस्वीकार कर दिया गया है। वर्ष 2004 में किए गए एक अध्ययन में, दूरी के धावकों, धावकों और गैर-धावकों के चाल के पैटर्न को वीडियो रिकॉर्डिंग का उपयोग करके मापा गया था। प्रत्येक समूह ने 5.81 मीटर/सेकंड (दूरी की दौड़ का प्रतिनिधित्व करने के लिए) और अधिकतम दौड़ने की गति से 60 मीटर की दौड़ लगाई। अध्ययन से पता चला कि गैर-स्प्रिंटर अधिकतम गति परीक्षण के लिए एक अक्षम चाल के साथ दौड़े जबकि सभी समूह दूरी परीक्षण के लिए ऊर्जावान रूप से कुशल चाल के साथ दौड़े। यह इंगित करता है कि एक किफायती दूरी की दौड़ का विकास एक प्राकृतिक प्रक्रिया है जबकि दौड़ना एक सीखी हुई तकनीक है जिसके लिए अभ्यास की आवश्यकता होती है। आर्म स्विंग मान एट अल के निष्कर्षों के विपरीत है। (1981), भुजा स्विंग धड़ और ऊर्ध्वाधर प्रणोदन दोनों को स्थिर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। धड़ स्थिरीकरण के संबंध में, हाथ स्विंग पैर स्विंग द्वारा बनाई गई घूर्णन गति को संतुलित करने का काम करता है, जैसा कि हिनरिक्स एट अल द्वारा सुझाव दिया गया है। (1987)। संक्षेप में, एथलीट को बिना हाथ के स्विंग के अपने ट्रंक के घूर्णन को नियंत्रित करने में कठिनाई होगी। इसी अध्ययन ने यह भी सुझाव दिया कि, लोकप्रिय धारणा के विपरीत, बाहों की क्षैतिज बल उत्पादन क्षमताएँ आगे की ओर झूलने के बाद पीछे की ओर झूलने के कारण सीमित हैं, इसलिए दोनों घटक एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं। हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि हाथ की स्विंग दौड़ के दौरान प्रणोदन में बिल्कुल भी योगदान नहीं देती है; वास्तव में, यह कुल ऊर्ध्वाधर प्रणोदक बलों का 10 प्रतिशत तक योगदान कर सकता है जिसे एक धावक जमीन पर लागू कर सकता है। इसका कारण यह है कि, आगे-पीछे की गति के विपरीत, दोनों भुजाएँ अपनी ऊपर-नीचे की गति में समक्रमित होती हैं। नतीजतन, बलों की कोई वापसी नहीं होती है। कुशल धावकों के पास एक भुजा स्विंग होती है जो कंधे से उत्पन्न होती है और इसमें एक फ्लेक्शन और एक्सटेंशन एक्शन होता है जो इप्सिलेटरल कंधे और कूल्हे पर होने वाले फ्लेक्शन और एक्सटेंशन के समान परिमाण का होता है। ऊर्जावान डी प्राम्पेरो एट अल। गणितीय रूप से प्रायोगिक परीक्षण के माध्यम से चलने वाले त्वरण चरण (पहले 30 मीटर) स्प्रिंट की लागत को निर्धारित करता है। विषयों ने एक ट्रैक पर बार-बार दौड़ लगाई जबकि रडार ने उनका वेग निर्धारित किया। इसके अतिरिक्त, पिछले साहित्य में यह पाया गया है कि समतल इलाकों में दौड़ने की ऊर्जा स्थिर गति से ऊपर की ओर दौड़ने के समान है। गणितीय व्युत्पत्ति प्रक्रिया का शिथिल रूप से नीचे पालन किया जाता हैः दौड़ने के प्रारंभिक चरण में, शरीर पर कार्य करने वाला कुल त्वरण () आगे के त्वरण और गुरुत्वाकर्षण के कारण पृथ्वी के त्वरण का वेक्टरल योग हैः जब सपाट जमीन पर दौड़ते हैं तो "समतुल्य ढलान" (ई. एस.) हैः "समतुल्य सामान्यीकृत शरीर द्रव्यमान" (ई. एम.) तब पाया जाता हैः डेटा संग्रह के बाद, दौड़ने की लागत () पाई गईः उपरोक्त समीकरण हवा के प्रतिरोध को ध्यान में नहीं रखता है, इसलिए हवा के प्रतिरोध () के खिलाफ दौड़ने की लागत को ध्यान में रखते हुए, जिसे ज्ञात किया जाता हैः हम दो समीकरणों को जोड़ते हैंः धावक के शरीर का त्वरण, आगे का त्वरण, गुरुत्वाकर्षण का त्वरण कहाँ है। थकान के प्रभाव दौड़ने में थकान एक प्रमुख कारक है, और यह पहले से ही व्यापक रूप से ज्ञात है कि यह मांसपेशियों में अधिकतम शक्ति उत्पादन में बाधा डालता है, लेकिन यह नीचे सूचीबद्ध तरीकों से धावकों के त्वरण को भी प्रभावित करता है। सबमैक्सिमल मांसपेशी समन्वय मांसपेशी समन्वय पर एक अध्ययन जिसमें विषयों ने बार-बार 6-सेकंड के साइकिलिंग स्प्रिंट, या कम अवधि के इंटरमिटेंट स्प्रिंट (आई. एस. एस. डी.) का प्रदर्शन किया, अधिकतम शक्ति उत्पादन में कमी और मोटर समन्वय में परिवर्तन के बीच एक संबंध दिखाया। इस मामले में, मोटर समन्वय एक शारीरिक क्रिया को अनुकूलित करने के लिए मांसपेशियों की गतिविधियों को समन्वित करने की क्षमता को संदर्भित करता है, इसलिए उप-अधिकतम समन्वय इंगित करता है कि मांसपेशियां अब एक दूसरे के साथ समन्वय में सक्रिय नहीं हो रही हैं। अध्ययन के परिणामों से पता चला कि विशाल पार्श्विका (वी. एल.) और बाइसेप्स फेमोरिस (बी. एफ.) मांसपेशियों के बीच देरी। चूंकि वी. एल.-बी. एफ. समन्वय में परिवर्तन के साथ आई. एस. एस. डी. के दौरान शक्ति में कमी आई थी, इसलिए यह संकेत दिया जाता है कि अंतर-मांसपेशी समन्वय में परिवर्तन थकान के परिणामस्वरूप कम बिजली उत्पादन के लिए योगदान करने वाले कारकों में से एक है। यह साइकिल स्प्रिंटिंग का उपयोग करके किया गया था, लेकिन सिद्धांत एक धावक के दृष्टिकोण से स्प्रिंटिंग तक ले जाते हैं। प्रभावी बल अनुप्रयोग तकनीकों की बाधा मोरिन और अन्य। एक अध्ययन में बल उत्पादन और बल अनुप्रयोग तकनीकों पर थकान के प्रभावों का पता लगाया गया जहां धावकों ने पहले बताए गए ट्रेडमिल सेटअप का उपयोग करके पांच 6 सेकंड के स्प्रिंट के चार सेट का प्रदर्शन किया। जमीनी प्रतिक्रिया बलों का उत्पादन करने की उनकी क्षमता के साथ-साथ अधिक क्षैतिज त्वरण की अनुमति देने के लिए जमीनी बलों (क्षैतिज से ऊर्ध्वाधर) के अनुपात को समन्वित करने की उनकी क्षमता पर डेटा एकत्र किया गया था। तत्काल परिणामों ने प्रत्येक दौड़ के साथ प्रदर्शन में महत्वपूर्ण कमी और प्रत्येक बाद के डेटा सेट के साथ प्रदर्शन मूल्यह्रास की दर में तेज कमी दिखाई। अंत में, यह स्पष्ट था कि कुल बल उत्पादन क्षमता और जमीनी बलों को लागू करने की तकनीकी क्षमता दोनों बहुत प्रभावित हुए थे। चोट रोकथाम दौड़ना (बायोमैकेनिक्स) न केवल दक्षता के लिए बल्कि चोट की रोकथाम के लिए भी बहुत महत्वपूर्ण है। सभी धावकों में से लगभग 25 से 65 प्रतिशत हर साल संबंधित चोटों का अनुभव करते हैं। असामान्य दौड़ने वाले यांत्रिकी को अक्सर चोटों के कारण के रूप में उद्धृत किया जाता है। हालांकि, कुछ लोग चोट के जोखिम को कम करने के लिए किसी व्यक्ति के दौड़ने के तरीके को बदलने का सुझाव देते हैं। आई मेजर यू जैसी पहनने योग्य प्रौद्योगिकी कंपनियां बायोमैकेनिक्स डेटा का उपयोग करके समाधान बना रही हैं ताकि वास्तविक समय में एक धावक की चाल का विश्लेषण किया जा सके और चोट के जोखिम को कम करने के लिए दौड़ने की तकनीक को कैसे बदला जाए, इस पर प्रतिक्रिया प्रदान की जा सके। संदर्भ बायोमैकेनिक्स स्प्रिंट (चल रहा है)