Jak praca rąk i tułowia wpływa na szybkość kopnięcia? Badania biomechaniczne w Taekwon-do.

Często powtarzaną w sztukach walki prawdą jest, że siła ciosu wcale nie pochodzi z samej ręki czy nogi. Aby to zweryfikować za pomocą twardych danych, przeprowadziliśmy szczegółowe badania, których wyniki zostały opublikowane na łamach prestiżowego Journal of Human Kinetics (2023).

Naszym głównym celem badania było sprawdzenie, jak poszczególne segmenty ciała (tułów, ręce, nogi) zachowują się podczas wykonywania uderzenia kończyną dolną, tzw. kopnięcia okrężnego (ang. roundhouse kick), zarówno dla lewej jak i dla prawej nogi.

Jak przeprowadziliśmy badanie?

Pomiary zostały przeprowadzone w specjalistycznym, certyfikowanym laboratorium Human Motion Lab, gdzie do badań zgromadziło się 13 elitarnych zawodników taekwon-do, mających na swoim koncie liczne sukcesy i czarne pasy.

Aby zarejestrować ich naturalny ruch z milimetrową precyzją, wykorzystaliśmy system Motion Capture złożony z 10 dedykowanych kamer na podczerwień. Śledziliśmy specjalne markery odblaskowe (tzw. punkty orientacyjne), które starannie umieściliśmy zawodnikom na kluczowych stawach i przestrzeniach — m.in. na palcach stóp, kolanach, miednicy/biodrach, klatce piersiowej (mostku) czy samych rękach (nadgarstkach i przedramionach). Poleciliśmy sportowcom wielokrotne oddanie najsilniejszych kopnięć okrężnych w podwieszaną piłeczkę tenisową, używając jej jako celu, ponieważ jako fizjoterapeuta i badacz doskonale wiem, że ciężki worek wpłynąłby hamująco i "zniekształciłby" surowy, pełny naturalny strumień kinetyczny nogi w jej ostatnich fazach przemieszczenia.

Najważniejsze odkrycia

W trakcie żmudnej analizy tysięcy klatek z zebranych danych, doszliśmy do wyjątkowo istotnych konkluzji, które udało się potwierdzić statystycznie:

• Rekordowa Prędkość: Jak można było się spodziewać stopa osiągała najwyższą prędkość tuż przed momentem samej fazy uderzenia - dając w ten sposób obezwładniające statystyki - średnio ok. 13 metrów na sekundę, maksymalnie rosnąc jednak nawet do 16,58 m/s u najszybszego uczestnika, co w przeliczeniu wynosi blisko 60 km/h!
• Wzmacnianie asymetryczności ludzkiego ciała to mit u ekspertów: Okazało się, że nie zaobserwowano istotnych różnic w uśrednionej prędkości absolutnej nogi kopiącej, niezależnie czy była to preferowana (zwykle prawa) noga dominująca, czy niedominująca lewa strona. Te wybitne wyniki jednoznacznie dowodzą do perfekcji doprowadzonego obustronnego wytrenowania zawodników tej klasy.
• Skąd się biorą minimalne różnice między prawą a lewą stroną?: Choć sama rozwijana docelowa prędkość w stopie była identyczna, algorytmy wykryły jednak statystycznie istotne odmienne zachowania w wyższych partach ciała. Odkryliśmy różnice w dynamice wyhamowania ruchów tułowia (pomiary na mostku) oraz przeciwnych barków w zależności od rotacji wybraną nogą.

Co to oznacza w praktyce dla Ciebie?

Jako naukowiec i człowiek analityki danych obudowuję wnioski w cyfry, niemniej równie ważne i najbliższe jest mi zastosowanie w samej praktyce zawodowej czy podczas rehabilitacji w moim gabinecie. Zauważyliśmy podczas obliczeń po prostu ogromną i dodatnią korelację statystyczną między parametrem prędkości i przemieszczenia na markerach obręczy kończyny górnej, a na osiąganej finalnie prędkości docelowego kopnięcia nogą (poziom korelacji r=0.782, niezwykle wysoki rzadko spotykany dla układu ruchu i pomiarów wielkości in-vivo ciał).

Dzięki temu wiemy twardo i naukowo: poprawny, uderzający ruch zawsze zaczyna się od tzw. strzału barków. Siła początkowego naciągu przechodzi poprzez kaskadową, gwałtowną rotację bioder, wędrując w mgnieniu oka przez stawowe przestrzenie kolana, po to by niczym jak na końcówce przysłowiowego bata, jej zwielokrotniona i uwolniona energia potencji kinetycznej trafiła tuż pod koniec swojego lotu prosto w stopę wymierzającą właściwe uderzenie.

Oznacza to w prostej linii, że początkowy wymach przeciwnego ramienia ze skrętem gwałtownej energii na tułowiu, są absolutnie kluczowym, jeśli nie najważniejszym mechanizmem przekazującym odpowiednią trajektorię uderzeniową w dół do mięśni dla całego, prawidłowo wykonanego i oddającego najwięcej siły w docelowe miejsce uderzenia kopnięcia - bo ciało nie jest mechanizmem odrębnych śrubek. To połączona sprawnością centralnego układu taśma narządów i powięzi. Nie da się stworzyć mocarnego uderzającego ciosu nogą, a dla pacjentów ze schorzeniami i kontuzjami wygenerować optymalnych kompensacji pooperacyjnych chodu, bez idealnie wydolnych mięśni głębokich stabilizujących nasz trzon, popularnie zwanych potocznie tzw. "core".

Napisane przez: dr Dariusza Moslera

Naukowiec, wykładowca i fizjoterapeuta. Łączy analizę danych (Data Science) i biomechanikę, aby optymalizować ludzki aparat ruchu, trening sportowców i spersonalizowaną rehabilitację pacjentów.