Title: Biomechanický rozbor skoku vysokého
Author: delf
Last saved by: Ondřej Falešník
Company: uk

Rozbor techniky skoku vysokého
Vladimír Hojka
FTVS UK, katedra atletiky

Úvod 
Skok vysoký je atletická disciplína, ve které je úkolem překonat laťku nastavenou na dané výšce podle předepsaných pravidel. Podobně jako ve skoku o tyči je zaznamenán výkon, při kterém byla nastavena laťka na nejvyšší zdolané výšce. Jinými slovy není zaznamenán výkon absolutní. Tento absolutní výkon bychom mohli definovat jako výšku hypotetické laťky, kterou by závodník příslušným skokem překonal, aniž by došlo ke kontaktu s laťkou. Taková úvaha je zatím na závodech neproveditelná. 
Optimalizace skoku vysokého není jednoduchý proces. Aby mohl být skok klasifikován jako zdařený, je nezbytné, aby tělo závodníka mělo patřičnou výšku, zároveň však musí mít dostatečnou rychlost a točivost a patřičnou okamžitou tělesnou konfiguraci, aby byl zajištěn bezpečný přechod laťky. Je zřejmé, že nám tedy nepostačí jediné kritérium optimalizace. 

Fáze skoku
Podle našich potřeb jsme skok vysoký rozdělili do čtyř fází: rozběh, odraz, let a dopad, přičemž pouze první tři rozhodují o samostatném sportovním výkonu. Fáze dopadu je specifická a je zařazena z důvodů pedagogických.

Rozběh
Úkolem rozběhu je získání dostatečné rychlosti, ve které je závodník schopen provést patřičné souhyby při odrazu. U flopu je nutností zakřivený rozběh, kvůli vzniku a působení odstředivé síly (viz níže). Její velikost závisí na hmotnosti skokana, rychlosti pohybu a křivosti oblouku. 
Většina skokanů používá 4-5 kroků v oblouku. Otisky chodidel těchto kroků můžeme proložit křivku, která je co nejlépe vystihuje. Je to určitá obdoba regresní křivky. Dapena (1997) jej aproximuje kružnicí (křivkou konstantní křivostí), my se domníváme, že křivost se bude měnit, proto volíme polynom vyššího stupně než 2. U dané křivky potom můžeme snadno spočítat křivost, a tím i určit okamžitou velikost odstředivé síly. Působení odstředivé síly je v počátku kompenzováno náklonem do středu zakřivení oblouku. V posledních krocích rozběhu dochází k předběhnutí dolních končetin (dále jen DK) před tělo skokana, čímž se závodník dostává do záklonu. Zavedeme proto parametry úhly bočního vyklonění alfa(t), což je úhel mezi kolmým průmětem spojnice místa opory a středu hmotnosti (dále jen SH) skokana do roviny kolmé na okamžitý směr rozběhu s vertikálou. Podobně budeme definovat úhel náklonu vzad beta(t), což je úhel mezi kolmým průmětem spojnice místa opory a SH do roviny, která je určena okamžitým směrem rozběhu a zároveň je kolmá k podložce, a vertikálou. 
Významným parametrem rozběhu je samozřejmě jeho rychlost v_SH(t)=[v_x(t), v_y(t), v_z(t)],  kterou definujeme pro SH a koncový směr rozběhu. Ten definujeme jako směr tečny rozběhového oblouku v bodě dokroku. Úhel mezi ním a rovinou stojanů označíme gama_1. 
Jak tyto parametry ovlivňují výkon ve skoku si ukážeme v další části.

Odrazová fáze
Odrazová fáze je nejdůležitější částí skoku. Odraz začíná okamžikem dokroku odrazové DK na podložku a je ukončen ztrátou kontaktu s podložkou (okamžik odrazu) Úkolem odrazu je zařídit co největší hodnotu vertikální složky hybnosti, zároveň však zachovat určité hodnoty složek rychlosti v_x(t) a v_y(t) a zajistit vznik patřičných hodnot točivostí okolo jednotlivých os lidského těla. Je nutné si uvědomit, že po dokončení odrazu již nelze měnit hodnoty a průběhy některých veličin (hybnost, točivost, směr trajektorie SH).

Hybnost na konci odrazové fáze
Vertikální složka hybnosti celého systému je závislá na velikosti odrazové síly a na délce doby jejího působení. Svaly skokana působí na podložku akční silou, podložka působí na tělo skokana stejně velkou opačně orientovanou silou reakční. Velikost odrazové síly by měla být pokud možno vždy maximální. V následujících úvahách ji vypustíme. Velikost hybnosti závisí i na délce působení odrazové síly. Lze ji záměrně prodloužit snížením SH v posledních krocích rozběhu (Dapena, 1996), čímž se zvýší míra vertikálního pohybu SH během odrazové fáze. Na druhou stranu příliš dlouho trvající odraz může mít za následek vysoké ztráty horizontálních složek rychlosti či vznik nadměrných točivostí. Zachování určité velikosti horizontálních složek hybnosti je nutné pro bezpečný přechod laťky. Jejich velikost optimální závisí na několika parametrech: rychlosti rozběhu a ztrátě rychlosti při odrazu, vzdálenosti místa odrazu od roviny stojanů a koncovém směru rozběhu. 

Vznik točivostí
Druhým velmi důležitým úkolem odrazové fáze je zajištění vzniku patřičných točivostí. Obecně platí, že závodníci, kteří skáčí výše, nepotřebují mít tak vysoké hodnoty točivostí, jako závodníci s horšími výkony. Na druhou stranu však musí umět s nimi dobře pracovat během letové fáze. 
Během odrazu můžeme na skokana pohlížet jako na těleso s upevněním, které mění svoji hybnost a působením určitých sil dochází ke vzniku točivosti.

Točivost okolo podélné osy
Vzniká v důsledku působením momentu setrvačné síly během odrazu, protože tělo skokana je na straně odrazové DK zablokováno, zatímco druhá strana může pokračovat v pohybu. Dalšími činiteli jsou práce švihové DK a nesouměrná švihová práce paží. Kvůli zvětšení točivosti je možné vést švih volné DK směrem dovnitř nebo paže vést zeširoka k sobě spolu s mírným pootočením ramen zády k laťce. Posledním možným činitelem je boční vybočení chodidla odrazové DK, což však nemůžeme doporučit, protože se zvyšuje riziko zranění (Dapena, 1996). 
Úkolem rotace okolo podélné osy je zajistit přechod laťky v typické poloze po zádech. U začátečníků je nutné, aby tato rotace měla vysokou hodnotu, protože mají kratší čas mezi dokončením odrazu a okamžikem maximální výšky SH, kdy by měli být zády k laťce.

Točivost okolo sagitální osy
Působením momentu odstředivé síly vzniká točivost okolo sagitální osy. Účinky odstředivé síly jsou zpočátku eliminovány kompenzačním náklonem trupu dovnitř oblouku. K napřimování dochází již v předposledním kroku rozběhu. Většina závodníků nemá problémy se vznikem dostatečně velké točivosti. Její optimální velikost je velmi citlivá na mnoho dalších charakteristik skoku. Pokud by měla příliš vysokou hodnotu, dojde pravděpodobně ke kontaktu s laťkou již cestou vzhůru, když jej její hodnota nízká, dochází k pádům na laťku shora. 
V první řadě závisí na rychlosti rozběhu, poloměru křivosti oblouku a úhlu bočního vyklonění alfa(t). Velmi důležité jsou antropometrické parametry skokana (hlavně tělesná výška a délka DK) a vzdálenost místa odrazu od roviny stojanů. Změna v alfa(t) během odrazu a hlavně konečná hodnota jsou důležitými ukazateli. Úhel bočního vyklonění se během odrazu dostává přes vertikálu a v konci odrazu již tělo skokana zřetelně směřuje k laťce (hodnoty alfa(t) mají opačné znaménko). Velikost točivosti je integrálem přes dobu odrazu z rozdílu momentů odstředivé a dostředivé síly (působení gravitace ve směru ke středu křivosti v důsledku bočního vyklonění):
F_o = m.v_SH^2/r
F_d = m.g.sin(alfa(t))
Pozn.: pokud je vyklonění ke středu křivosti má úhel alfa(t) kladnou hodnotu. 

Točivost okolo transverzální osy
Nejčastější chybou u začátečníků je představa, že se musí prohnout. Tato představa svádí k prohnutí již během odrazu. Dochází tak ke vzniku záporných hodnot točivost okolo transverzální osy. Při pohledu ze středu křivosti rozběhu uvidíme, že během odrazu se hodnota úhlu naklonění vzad beta(t) mění. Činitelem, který způsobuje rotaci podobnou při saltu, je setrvačná síla dopředného pohybu a zároveň akční síla vyvinutá na podložku proti směru rozběhu. Tato dvojice sil způsobuje momenty, které jsou generátory saltové rotace. Proti nim podobně jako u předchozí rotace působí gravitační síla v důsledku záklonu těla skokana. Navíc švihové segmenty svojí činností vytvářejí rotaci v opačném směru. 
Numerické vyjádření velikosti této rotace je poněkud složitější. Můžeme říci, že bude obecně sumou točivostí, které přísluší výše jmenovaným činitelům. Spolu s předchozí rotací vytvářejí rotaci překotovou, která způsobuje zdvih nohou a snížení hlavy. 

Letová fáze
Ukončením odrazové fáze jsou již základní charakteristiky skoku určeny. V letové fázi lze pomocí zákona akce  reakce pro translační i rotační pohyb provádět určité korekce. Tyto korekce musí být výraznější u vyšších skoků, v důsledku nižších hodnot točivostí. 
Během letu nelze měnit hybnost ani točivost. Lze však při zachování dráhy letu SH některou část těla posunout jedním směrem a jinou část směrem opačným, platí zde zákon zachování hybnosti. Analogicky pro otáčivý pohyb lze urychlením rotace některé části vyvolat zpomalení rotace jiné části těla při zachování celkové točivosti. 
Závodník však má i jiné možnosti, jak urychlit či zpomalit rotaci. Manipulací s momentem setrvačnosti lze zvýšit či snížit úhlovou rychlost otáčení. Při přechodu laťky je samozřejmě výhodné, tyto úhlové rychlosti zvýšit, nesmí však dojít ke kontaktu některé části těla s laťkou. Při přechodu pánví je naopak výhodné snížit úhlovou rychlost rotace okolo podélné osy. Veškeré pohyby, které mají za úkol manipulaci s momentem setrvačnosti, je třeba posuzovat v komplexním účinku, protože mohou ovlivnit i jiné typy rotace, či manipulaci s hybností. Velmi důležitým aspektem je správné načasovaní souhybů.

Dopad
Samotný dopad již nerozhoduje o výkonu ve skoku, poskytuje však trenérům užitečné informace o skoku. Z polohy těla při dopadu je trenér schopen určit, zdali měl skok potřebné hodnoty točivostí, zda byl veden „správným směrem“ a další cenné podněty.

Závěr
Při optimalizaci výše uvedených charakteristik skoku bude potřeba použít biomechanický model lidského těla, který tyto charakteristiky dostatečně postihuje. Můžeme předpokládat tuhost segmentů končetin, problémy vznikají při substituci hrudníku, břicha a krku, protože se nejedná o jednoduché segmenty (Hatze, 2000). Pohyby těchto segmentů však nemají velký vliv na klasifikaci skoku díky své nevelké pohyblivosti. 
Zajímavým ukazatelem může být švihová práce volné DK a paží. Jejich přispěním na generaci celkové hybnosti se zatím nikdo detailně nezabýval, existují pouze hrubé odhady. Pokud budeme schopni dostatečně přesně určit vliv výše popsaných sil na provedení skoku a určit, v jaké míře se podílejí švihové končetiny na celkové hybnosti systému, můžeme pokračovat dále při zjišťování vlivu jednotlivých svalových skupin odrazové DK během odrazu.

Literatura
Dapena, J. A Closer Look At The Shape Of The High Jump Run-Up. Track Coach 138, 1997.
Dapena, J. A biomechanical  scientific support program for high jumpers. In Abrantes J. M. C. S. XIV Symposium on biomechanics in sports. Madeira, 1996.
Hatze, H. Human body models: Recent development and applications. In Vaverka, F. a kol. Biomechanics of man 2000. Palackého Universita: Olomouc, 2000.

Mgr. Vladimír Hojka
FTVS UK, katedra atletiky
José Martího 31
162 52
Praha 6 – Veleslavín
e-mail: hojka@ftvs.cuni.cz