Räjähtävyyttä vai isoja rautoja? maksimi-ja nopeusvoiman teoriat ja testaaminen

Transkriptio

1 Räjähtävyyttä vai isoja rautoja? maksimi-ja nopeusvoiman teoriat ja testaaminen Kuntotestauspäivät, Juha Ahtiainen, LitT Lajin vaatimukset Terveydentila Valmennus/harjoitusmahdollisuudet Harjoittelun tukitoimet Tavoite Jyväskylä yliopisto Liikuntabiologian laitos Lähtötilanne Urheilijan yksilölliset ominaisuudet Voimaharjoittelun muodot Miksi voimaharjoittelua? Kun tarvitsee nopeasti liikuttaa omaa kehoa Juoksupyrähdykset, hypyt, loikat, suunnanvaihdot tms. liikuttaa vastustajaa tai pelivälinettä tms. Kestovoima: % 1 RM yli 15 toistoa per sarja - kuntopiiri Hypertrofinen: % 1 RM 6-12 toistoa per sarja - uupumukseen saakka - lyhyt sarjapalautus Hermostollinen: % 1 RM 1-3 toistoa per sarja - pitkä sarjapalautus Nopeusvoima: % 1 RM 5-10 toistoa per sarja - maksimaalinen nopeus - pitkä sarjapalautus Motorinen kyvykkyys: Taitavan suorituksen taustalla usein kyky tuottaa voimaa niin nopeasti kuin mahdollista esim. liikenopeus, ketteryys, tasapainon ylläpito Lajitekninen suoritus vaatii riittävää nopeaa voimantuottoa => nopean voimantuoton tärkeys korostuu 1

2 Zatsiorsky & Kraemer 2006 Mitä enemmän voimaa sen parempi! Mutta pelkästään suuri maksimivoima ei riitä? Maksimaalisen voiman tuottaminen vieaikaa s Monissa urheilusuorituksissa ei ole riittävästi aikaa tuottaa maksimivoimaa Voimaatuleekyetätuottamaannopeasti, joissakin sadoissa millisekunneissa Miten nopeita motorisia yksiköitä harjoitetaan kuntosalilla? or power Zatsiorsky & Kraemer

3 Nopeusvoimaharjoittelun toteutus: Voimaharjoittelu kuntosalilla (levytanko, käsipainot, painopakkalaitteet) Voimaharjoittelua (kuntosalilla) tukeva harjoittelu esim. lihastasapaino, ryhtiä ylläpitävät lihakset, notkeus, vammojen ennaltaehkäisy Lajinomainen voimaharjoittelu kentällä tms. lisäpainot lajinomaisissa harjoitteissa, yli/alipainoiset välineet jne. Lajitaito/tekniikkaharjoittelu Olympiatoppen, Oslo 2012 Optimaalinen voimaharjoittelu (kestävyys)urheilijalle: Hermostollinen maksimivoimaharjoittelu Nopeusvoimaharjoittelu Reaktiivinen harjoittelu (SSC) Voimaharjoittelun avulla voi mahdollisesti: Parantaa taloudellisuutta Viivästyttää väsymystä Kehittää anaerobista kapasiteettia Parantaa maksimaalista suoritusnopeutta Parantaa suoritustekniikkaa Ehkäistä vammoja Huom! Tutkimuksissa voimaharjoittelun ei ole havaittu heikentävän kestävyysominaisuuksia Beattie ym Ronnestad & Mujika 2013, Aagaard & Andersen

4 Hypoteesi voimaharjoittelun vaikutusmekanismeista Metaboliset muutokset Hermostolliset muutokset Rakenteelliset muutokset Voiman ja kestävyyden yhdistetty harjoittaminen ehkäisee lihasmassan kasvua, joka on normaalisti havaittavissa pelkässä voimaharjoittelussa Anaerobinen kapasiteetti Tyyppi IIX IIA aerobinen e-tuotto Lihasaktivaatio Maksimivoima Lihas-jännekompleksin elastisuus Voimantuottonopeus Lihaskoko Glykogeenivarastot Pitkäaikainen yhdistetty voi johtaa vähäiseen ~3-6% lihaskoon kasvuun harjoitetuissa lihaksissa Ronnestad & Mujika 2013, Aagaard & Andersen 2010 Tyypin I voimantuotto Voimantuoton suhteellinen tarve Tarvittava submaksimaalinen voima kyetään tuottamaan nopeammin Tyypin II aktivaatio Relaksaation aika glykogeenivarastot säästyvät Lihasperfuusio O 2, FFA Metaboliittien poisto Loppukirikyky väsyminen hidastuu Taloudellisuus Hawley2009 Rönnestad & Mujika 2013, Aagaard & Andersen 2010 Palautuminen hypertrofisen voimaharjoituksen jälkeen Maksimaalinen isometrinen voimantuotto (n = 27) 120 % 100 % Vertikaalihyppykorkeuden muutos 120 % 80 % ** 110 % 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % ** * ** *** pre post 24h 48h 72h 96h 60 % 40 % 20 % 0 % *** pre post 24h 48h 72h 96h Nopeusvoima; 10 x 5 Hypertrofinen; 5 x 10RM Akuutti suorituskyvyn lasku: 1. Hermostollinen väsymys 2. Perifeerinen (lihas) väsymys (Ahtiainen et al. unpublished data) (Ahtiainen et al. unpublished data) 4

5 REISILIHAKSEN GLYKOGEENIPITOISUUDET KOLMEN PÄIVÄN HARJOITTELUJAKSON JÄLKEEN Muscle cell disruption (microtrauma) Sarcomeres Disruption Stretch Roth ym Vierck ym Recovery: 1-7 days Recovery: 1-2 days McArdle ym Isometriset nopeusvoimatestit Voima-aika analyysi: Voiman maksimi ( s) Maximal Force Nopea voimantuotto esim. ensimmäisen 500ms ajalta 5000 keskimääräinen voimantuotto 100ms välein 4000 Voimantuottonopeus, RFD (Rate of Force Development, N/s) 3000 Voiman nousukäyrän jyrkkyys Isometric Force (N) Strength Athletes Sprint Athletes Endurance Athletes Time (ms) 200 Häkkinen & Keskinen

6 Askelkontaktiaika hypyissä ja juoksussa ms 5000 Heavy Resistance Training Isometric Force (N) Maximal Force (N) 5000 Explosive Strength Training Isometric Force (N) Maximal Force (N) Time (ms) Before After 12 weeks After 24 weeks Time (ms) Häkkinen et al. 1985a,b Haff& Nimphius 2012 Fysiikkaa: Nopeus, v (m/s) = matkan muutos ( m) / aika (s) Kiihtyvyys, a (m/s 2 ) = nopeuden muutos ( v) / aika (s) Voima, F (N) = massa (m) * kiihtyvyys (a) Vääntömomentti (torque, Nm) = (voima * cosθ) * vipuvarsi (r) Työ, W (Nm) = voima (N) * matka (m) Pyörimis/kiertoliikkeessä; vääntömomentti (Nm) * liikerata (rad = m/m) (57.3 deg/rad) Teho (W) = työ (Nm tai J) / aika (s) = voima (N) * matka (m) / aika (s) = voima (N) * nopeus (m/s) Pyörimis/kiertoliikkeessä; vääntömomentti (Nm) * kulmanopeus (rad/s) Sale

7 Kykyyn tuottaa suuria liikenopeuksia vaikuttaa mm. Lihasaktivaatio(motorinen oppiminen) Valikoiva lihasten ja motoristen yksiköiden aktivointi; koordinaatio Lihasaktivaation tuottonopeus Esiaktiivisuus Lihas-jänne kompleksin toiminta Lihassolujen tyyppijakauma Lihassupistuksen nopeus; kyky muodostaaja irrottaapoikkisiltoja Elastisen energian vapautuminen Aineenvaihdunnan tehokkuus Välittömät energialähteet, entsyymipitoisuudet, kalsiumin vapautuminen Kudosten viskositeetti Notkeus Antropometria Teho-paino -suhde Cormie ym Koska voimaharjoitteissa matka on suhteellisen vakio, tehoa voidaan kasvattaa A. Lisäämällä liikenopeutta harjoitettavuuspotentiaali melko rajallinen B. Lisäämällä voimantuottoa harjoitettavuuspotentiaali rajaton Newton & Kraemer1994 McArdle ym

8 Nopeusvoiman osatekijät: 1. Voimantuotto hitaan eksentrisen ja konsentrisen sekä isometrisen lihastyön aikana(maksimivoima) 2. Voimantuotto nopean konsentrisen lihastyön aikana(maksimiteho) 3. RFD (räjähtävä voimantuotto) 4. Venymis-lyhenemissyklus(reaktiivinen voimantuotto) 5. Motorinen taito ja tekniikka Spesifit harjoitteluadaptaatiot maksimi- ja nopeusvoimaharjoittelussa Maksimivoimaharjoittelussa kasvaa maksimaalinen voimantuotto, mutta ei voimantuotto suurella liikenopeudella Nopeusvoimaharjoittelussa käytetään pienempiä kuormia ja suurempia liikenopeuksia, joten voimantuotto suurella liikenopeudella kasvaa Eri osa-alueita testaamalla voi: Löytää suorituskykyä rajoittavat tekijät Seurata harjoitteluvaikutuksia; ylläpito vs. kehitys Newton & Kraemer1994 Spesifit harjoitteluadaptaatiot maksimi- ja nopeusvoimaharjoittelussa Voidaan mitata tiettyä hermo-lihasjärjestelmän voimantuotto-ominaisuutta (sekä maksimivoiman että nopeusvoiman ulottuvuutta riippuen kuorman suuruudesta) Optimikuorma Newton & Kraemer1994 Kraemer & Häkkinen

9 Optimikuorman määrittäminen Tangon siirtymää ja nopeutta mittaavilla laitteilla voidaan määrittää optimiteho = Kuorma, jolla kyetään tuottamaan suurin mekaaninen teho Tulos ilmoitetaan absoluuttisena voimana tai suhteellisena maksimivoimasta tai yhden toiston maksimista Harjoittelukuorman määrittäminen Teho (W) Optimiteho Haff& Nimphius 2012 Kuorma (%1RM) Siirtymän mittaamisen laitteisto Potentiometri mittaa narun kulkemaa matkaa Tietokoneohjelma suhteuttaa matkan aikaan laskee nopeuden, kiihtyvyyden, voiman ja tehon Mahdollistaa mittaamisen suorituksen eri vaiheissa Harjoitteluvaikutus MuscleLab 9

10 Ballistinen voimaharjoittelu: Liike hidastuu loppua kohti perinteisissä voimaharjoitteluliikkeissä Epäedullista esim. heittojen harjoittamisessa Ratkaisu: Harjoittelija heittää kuormaa tai hyppää lisäkuorman kanssa McArdle ym Venymis-lyhenemissyklus Vastaliike mukana normaalissa liikkumisessa Tehontuotto paranee 15-20% Voidaan harjoittaa suorittamalla liikkeitä sellaisilla venyttävillä kuormituksilla, joihin ei olla totuttu Vaikutusmekanismit: esiaktiivisuus, elastisuus, refleksitoiminta 35 Before Training After heavy resistance training After explosive strength training Height of Rise of C.G. (cm) Height of Rise of C.G. (cm) Elastisuus + Spindellien aktiivisuus (1-4) (Elastisuus + spindellien aktiivisuus) Golgin inhibitio (1-3) Elastisuus (1-2) Dropping Height (cm) Dropping Height (cm) Komi 1986 Kraemer & Häkkinen

11 Plyometrinen harjoittelu Kontrastiharjoittelu Kontrastivoimaharjoittelu Häkkinen 1990 Haff& Nimphius 2012 Haff& Nimphius

12 TAKE HOME MESSAGE Maksimoidaksesi nopeusvoimaominaisuuksien kehittymisen sinun tulee tehdä: Hermostollista maksimivoimaharjoittelua Nopeusvoimaharjoittelua optimitehoalueella Räjähtävää voimaharjoittelua pienellä kuormalla, kuten hyppy/loikkaharjoituksia Plyometristäharjoittelua, erityisesti jos laji vaatii iskutuksia Taito- ja tekniikkaharjoitteita LÄHTEET: Hawley JA. Molecular responses to strength and endurance training: Are they incompatible? Appl. Physiol. Nutr. Metab. 34: Zatsiorsky & Kraemer. Science and Practice of Strength Training-2nd Edition., Human Kinetics, Champaign, IL., USA Komi PV. Training of muscle strength and power: Interaction of neuromotoric, hypertrophic and mechanical factors. International Journal of Sport Medicine 7: Beattie K, Kenny IC, Lyons M, Carson BP. The Effect of Strength Training on Performance in Endurance Athletes. Sports Med. DOI /s y Rønnestad BR, Mujika I. Optimizing strength training for running and cycling endurance performance: A review. Scand J Med Sci Sports. doi: /sms Aagaard P, Andersen JL. Effects of strength training on endurance capacity in top-level endurance athletes. Scand J Med Sci Sports 20 (Suppl. 2): Haff GG, Nimphius S. Training Principles for Power. Strength and Conditioning Journal. 34: Cormie P, McGuigan MR, Newton RU. Developing Maximal Neuromuscular Power Part 1 Biological Basis of Maximal Power Production Sports Med 41 (1): Newton RU, Kraemer WJ. Developing explosive muscular power: implications for a mixed method training strategy. Strength Cond J. 16 (5): Izquierdo M, Häkkinen K, Gonzalez-Badillo JJ, Ibáñez J, Gorostiaga EM. Effects of long-term training specificity on maximal strength and power of the upper and lower extremities in athletes from different sports. Eur J Appl Physiol. 87(3): Häkkinen K. Voimaharjoittelun perusteet: vaikutusmekanismit, harjoitusmenetelmät ja ohjelmointi. Gummerus kirjapaino Oy, Jyväskylä Häkkinen K, Keskinen KL. Muscle cross-sectional area and voluntary force production characteristics in elite strength- and endurance-trained athletes and sprinters. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1989;59(3): McArdle WD, Katch FI, Katch VL. Exercise Physiology, Energy, Nutrition and Human Performance. 8th Edition. Lippincott Williams & Wilkins, Baltimore, ML, USA Kraemer & Häkkinen. Strength Training for Sport. Blackwell Science Ltd Vierck J, O'Reilly B, Hossner K, Antonio J, Byrne K, Bucci L, Dodson M. Satellite cell regulation following myotrauma caused by resistance exercise. Cell Biol Int. 2000;24(5): Review. Roth SM, Martel GF, Ivey FM, Lemmer JT, Metter EJ, Hurley BF, Rogers MA. High-volume, heavy-resistance strength training and muscle damage in young and older women. J Appl Physiol (1985) Mar;88(3): Sale, D.G. Neural adaptations to strength training. In strength and power in sport, ed. P.V. Komi, Oxford: Blackwell Scientific, Häkkinen K, Komi PV, Alén M. Effect of explosive type strength training on isometric force- and relaxation-time, electromyographic and muscle fibre characteristics of leg extensor muscles. Acta Physiol Scand Dec;125(4): Häkkinen K, Alén M, Komi PV. Changes in isometric force- and relaxation-time, electromyographic and muscle fibre characteristics of human skeletal muscle during strength training and detraining. Acta Physiol Scand Dec;125(4):