3.3 Twee sterk uiteenlopende schaatstechnieken

Waarden van de bewegingsconstanten

In dit theoretisch onderzoek laten we Stan met een drietal verschillende schaatsslagen zijn rondjes rijden. Daarbij is zijn afzetbaan een deel van een kromme van de derde graad. De toppen van zijn afzetsporen liggen bij t = -0,20s en bij t = 0,50 s. Hieronder zijn de plaatsgrafieken weergegeven die horen bij deze afzetbanen. De met een o gemarkeerde grafieken horen bij  x_A = 0,10 m en de met een + gemarkeerde grafieken behoren bij  x_A = -0,10 m. De waarden van x_A zijn -0,10 , 0 en 0,10 m.

Deze  beperkende voorwaarden leveren de volgende uitdrukkingen op voor v_A, a_A en e_A:

Hierdoor zijn de bewegingsvergelijkingen alleen nog afhankelijk van x_A.
Grafieken van de plaatsvergelijkingen

Kijken we naar de l-grafieken van Stan dan zien we dat zijn actieve afzet na ca. 0,2 s al begint als hij aan het begin van zijn slag over komt (o). Daarna strekt hij zijn afzetbeen verder heel gelijkmatig . Als hij de inline schaatsslag toe past (+) begint de actieve fase pas na ca. 0,5 s en het verloop daarvan is sterk explosief. De grafiek voor  x_A= 0 m verloopt op een meer gematigde manier zodat de actieve fase ongeveer halverwege de dynamische fase begint.

Stan’s uiterst gelijkmatige afzet bij de over-komende schaatsslag is ook terug te vinden in het verloop van x_O . Die is zo gelijkmatig dat de grafiek een vrijwel rechte lijn is. Bij de inline schaatsslag daarentegen blijft zijn x_O eerst vrijwel constant, zo rond de 10 cm, om na 0,5s explosief toe te nemen tot de maximale waarde.

Baan van afzetpunt en zwaartepunt

Op het ijs zien de banen van Stan’s afzetschaats en zijn zwaartepunt voor de overkomende schaatsslag er uit als hieronder in de figuur is weergegeven. Het overkomen is duidelijk te herkennen aan het kruisen van de banen.

Voor de inline schaatsslag van Stan zijn ook in de juiste verhoudingen zijn banen weergegeven. Het meest opvallende daaraan is dat de banen het eerste deel van de dynamische fase nagenoeg evenwijdig lopen.

Door de grote kromming naar binnen van de afzetbaan bij over komen, heeft Stan bij over komen veel meer ijs nodig in vergelijking met de ruimte bij de inline schaatsslag.

Kracht, arbeid en vermogen

Door te kijken naar de verrichte arbeid en vermogen krijgen we nog beter inzicht in wat de verschillen zijn tussen de dynamische fases bij de verschillende uitvoeringen daarvan.

Voor de schaatsslag met overkomen zijn de grafieken voor kracht, arbeid en vermogen gemarkeerd met een “o”. Stan’s momentane vermogen ps bij de overkomende schaatsslag is tot 0,1 s negatief. Zijn verlies aan energie is op 0,2 s gecompenseerd. Zijn vermogen neemt verder gelijkmatig toe tot 12,24 W/kg maximaal aan het eind van de afzet. De grafiek laat zien dat vanaf 0,2 s de afzetfase eigenlijk al is begonnen. Ook de arbeid w_s laat een geleidelijke toename zien vanaf 0,2 s.

De grafieken voor de inline schaatsslag zijn gemarkeerd met een “x”. Bij deze techniek blijft het vermogen van Stan tot ca. 0,5 s nagenoeg gelijk aan nul, en tot dat moment wordt er nauwelijks arbeid verricht. Na 0,5 s neemt zijn vermogen explosief toe tot maximaal 41,48 W/kg, ruim drie keer zo groot als p_s op het eind van zijn slag met overkomen. Wat zijn arbeid betreft komt in de laatste 0,15 s pas de grote inhaalslag omdat vanaf 0,70 s de arbeid sneller stijgt dan in de andere twee weergegeven gevallen .

Spierkracht

Het verloop van Stan’s totaal door zijn afzetbeen geleverde spierkracht  a_s en de horizontale component daarvan, de afzetkracht a_Z , bespreken we hier apart. Kracht is de directe oorzaak van beweging of verandering van beweging . De grafieken bij de schaatsslag met overkomen  worden weer aangeduid met “o” en voor de inline schaatsslag met “x”.

Eén eigenschap moet van het begin af aan helder zijn: de maximale vereiste spierkracht is bij elk van de verschillende uitvoeringen van de schaatsslag hetzelfde. Het gaat er niet om hoe krachtig Stan is, zolang hij maar de voor een goede uitvoering van de schaatsslag kan zorgen.

“Druk” op de spieren

Stan zelf overigens  spreekt niet over kracht maar over de “druk” die hij op zijn beenspieren voelt.  In het begin van de slag voelt hij alleen de “druk” van zijn eigen gewicht. Tijdens de afzet neemt de “druk” op zijn been toe tot ca. 15 N/kg wat overeen komt met ruw weg 1½ keer zijn eigen gewicht.  Omdat de afzetkracht bij overkomen gelijkmatig toe neemt, voelt Stan de “druk”  ook min of meer gelijkmatig toe nemen.  Bij de inline slag voelt hij  relatief lang een vrijwel constante minimale “druk”, maar aan het eind van de slag voelt hij een  ineens sterk toe nemende “druk”. Dit omdat bij die uitvoering de afzetkracht  ook ineens aan het eind van de slag een sterke toename vertoont.

Natuurkundig gezien bestaat er geen enkele voorkeur voor een bepaalde uitvoering van de schaatsslag. Stan zelf heeft wel een voorkeur, maar die is gebaseerd  op de bouw en het functioneren van zijn eigen lichaam.

Momentaan vermogen als maatgevende grootheid

Niet alleen de grootte van de krachten maar het verloop daarvan zijn de zaken waarop gelet moet worden. De grootheid die het best het karakteristieke van een bepaalde uitvoering van de schaatsslag weer geeft is het momentane vermogen.