(for an English version, see below)

U cilju stvaranja kompetitivne prednosti nad suparnicima, sportski klubovi i organizacije u sve većoj mjeri ulažu u ekspertizu sportskih znanstvenika. To je posebno vidljivo u području testiranja kondicijskih sposobnosti sportaša. S druge strane, dio sportaša koji dopunski trenira s osobnim trenerima također prolaze periodična testiranja tjelesne spremnnosti. Bez obzira o kojem se modalitetu radi, standardni pristup se svodi na laboratorijsko i/ili terensko mjerenje onih sastavnica tjelesne spremnosti sportaša koje imaju značajan utjecaj na sportsku izvedbu u odabranom sportu. U većini sportskih igara to uključuje mjerenje sposobnosti izvedbe sprinta i vertikalnih skokova. Ključno je pitanje kako iskorititi dobivene informacije u daljnjem radu sa sportašima. Tipičan izvještaj testiranja sprinta i skokova rangira igrače s obzirom na razinu izvedbe unutar ekipe te uspoređuje rezultate testiranja pojedinih igrača s normativima utvrđenim za pojedinu poziciju u igri (ako je riječ o ekipnim sportskim igrama). Dobra strana tog pristupa testiranju igrača je informacija da li sportaši zadovoljavaju razinu standarda koja se očekuje od njih s obzirom na dob, spol, kvalitativni rang i poziciju u igri. No, treneri i bez testiranja često mogu odrediti koji sportaši imaju problema s tjelesnom spremnošću, a koji ne. Primjerice, treneri iz iskustva stečenog u svakodnevnom radu sa sportašima već znaju koji su sportaši brzi a koji nisu, koji su „eksplozivni i skočni“ a koji nisu i sl. U takvim slučajevima, rezultati testiranja samo potvrđuju ono što treneri već znaju. Na ovaj problem u vrhunskom nogometu su nedavno upozorili i kolege sportski znanstvenici sa sportske akademije u Dohi (Mender Villaneuva i Bucheit, 2013). Ključno je pitanje da li rezultati testiranja pomažu trenerskom timu u odabiru optimalnih rješenja za uočene nedostatke u tjelesnoj spremnosti, u ovom slučaju u brzini sprinta i vertikalnoj skočnosti.

Ilustracije radi, pogledajmo dva primjera. U prvom primjeru, rezultati testiranja pokazuju da se nogometaš A i nogometaš B u testu brzine sprinta (sprint 10 m i 20 m) nalaze među 25% najlošijih u svojoj kategoriji. Da li treneri na temelju te informacije znaju što raditi da na optimalan način poboljšaju ovu, za nogomet važnu motoričku sposobnost? Drugim riječima, da li je poruka rezultata ovog testiranja da igrači više vremena posvete izvedbi kratkih sprintova? Također, jesmo li sigurni da su isti čimbenici odgovorni za lošu izvedbu sprinta kod ova dva sportaša?

U drugom primjeru, utvrdili smo da odbojkaš A i odbojkaš B imaju slabo razvijenu sposobnost manifestiranja eksplozivne snage pri izvedbi vertikalnog skoka sa zamahom ruku (nalaze se među 30% najlošijih u kategoriji). Što sada raditi s njima? Povećati volumen skokova ili, možda, trenirati jakost s utezima? Vidimo kako rezultati testiranja mogu generirati više pitanja nego odgovora, a to znači da su dobivene informacije nedostatne za donošenje pametnih odluka u kondicijskom treningu.

Evo i drukčija dva primjera u kojima ekspertiza sportskog znanstvenika s iskustvom u praksi može itekako olakšati posao treneru. Primjer 1, uzmemo ista dva nogometaša kojima smo izmjerili sprint 110 i 20 m i dodatno izmjerimo troskok na jednoj nozi i sprint 40 m (ubrzanje mjereno radarom). Mogli bismo izmjeriti još varijabli, ali već iz ovih podataka možemo dobiti informacije da li mehanika sprinta ili jakost/snaga limitiraju izvedbu sprinta na 10 i 20 m. Tijekom sprinta vrlo je važno aplicirati veliku horizontalnu silu na podlogu u kratkom vremenskom intervalu. Primjenom matematičke analize ubrzanja u vremenu (dobivenog radarom) i uz poznatu masu ispitanika, moguće je odrediti mehaničku učinkovitost aplikacije sile na podlogu. Slika 1 prikazuje horizontalnu, vertikalnu i rezultantnu komponentu sile reakcije podloge. U sprintu nam je cilj da omjer horizontalne i rezultatne sile reakcije podloge bude što viši.

Force application

Slika 1. Komponente sile reakcije podloge u sprintu (Morin 2013).

 

Ako izračunamo omjer horizontalne i rezultantne sile reakcije podloge i stavimo ga u odnos sa brzinom sprinta, uočit ćemo kako su uspješni sprinteri u stanju zadržati taj omjer sila visokim pri velikim brzinama trčanja (slika 2). S druge strane, slika 2 također pokazuje da pri nižim brzinama sve grupe ispitanika proizvode jednaki omjer horizontalne i rezultatne sile. Drugim riječima, oni imaju jakosti, ali je nisu u stanju učinkovito manifestirati pri velikim brzinama.

ratio of forces

Slika 2. Profil mehaničke učinkovitosti aplikacije sile (‘Ratio of forces’) u odnosu na brzinu tri grupe sportaša: sportaši koji se ne bave sprintom (‘non-specialists’), sprinteri nacionalnog ranga (‘National-level’) i sprinteri svjetskog ranga (‘CL’) (Morin i sur. 2011).

 

S druge strane, troskok na jednoj nozi predstavlja test u kojem do izražaja dolazi unilateralna eksplozivna snaga donjih ekstremiteta. Koristeći normativne vrijednosti za nogometaše, možemo jednostavno utvditi razinu razvijenosti ove sposobnosti kod testiranih nogometaša. Konačno, temeljem provedenih analiza možemo donijeti odluku da li više raditi na sposobnosti proizvodnje sile i snage ili na vještini aplikacije sile i snage na podlogu.

U primjeru 2, testiramo ista dva odbojkaša, ali smo standardnom testu vertikalnog skoka sa zamahom ruku pridodali i vertikalni skok bez zamaha ruku sa pet različitih uvjeta opterećenja (0, 10, 20, 30 i 40 kg). Iz signala sile reakcije podloge, primjenom standarnih matematičkih postupaka, izvedemo za svaki skok informacije o proizvedenoj sili, brzini centra mase tijela te brzini proizvodnje sile u prvih 100 ms. Iz podataka o proizvedenoj sili i brzini centra mase tijela za svakog igrača kreiramo zavisnost sile-brzine (slika 3) i izračunamo jednadžbu pravca. Ta jednažba nam govori da li je profil zavisnosti sile-brzine kod sportaša optimalan ili, pak, sportašu nedostaje komponenta sile (jakost) ili brzine. Nadalje, brzina proizvodnje sile na  počektu mišićne akcije nam govori o „eksplozivnosti“ sportaša. Konačno, razlika u visini skoka sa i bez zamaha ruku predstavlja „indeks vještine“ korištenja zamaha ruku.

f-v hr

Slika 3. Linearna zavisnost sila-brzina u vertikalnom skoku.

 

Analizom tih varijabli možemo za svakog igrača odrediti slijedeće, za trening ključne informacije: (1) da li igrač ima optimalan odnos sile-brzine u vertikalnom skoku ili mu, pak, nedostaje više sile ili brzine; (2) da li igrač ima zadovoljavajuću sposobnost proizvodnje velike sile na samom početku mišićne akcije (eksplozivna jakost) i (3) da li igrač ima dobro razvijenu sposobnost korištenja zamaha rukama pri izvedbi vertikalnog skoka.  Zavisno od dobivenih rezultata, odabir metode treninga može biti: trening jakosti s otporom, pliometrijski trening, trening skokova s rasterećenjem, trening dizanja utega te tehnički trening.  Ako je nagib krivulje sila brzina previše „strm“, sportaš ima „viška“ jakosti (maksimum mišićne snage proizvodi pri niskim brzinama), a nedostaje mu sposobnosti proizvodnje sile pri velikim brzinama. Za njega bi pliometrijski trening te trening skokova s rasterećenjem bio optimalna metoda treninga. U obrnutom slučaju, kada je nagib krivulje sila-brzina previše „blag“, sportašu nedostaje jakosti i za njega bi trening jakosti s velikim otporom bio optimalna trenažna metoda. Za sportaša koji nije u stanju brzo proizvoditi silu na početku mišićne akcije, a pritom je i nedovoljno jak, trening dizanja utega je metoda izbora. Konačno, ako nema bitne razlike u visini skoka bez i sa zamahom rukama, sportaš bi trebao poraditi na tehnici odraza i doskoka.

U ova dva primjera, rezultati testiranja ne govore samo o tome kakav je sportaš u određenoj sposobnosti, već nam daju uvid i u pozadinske limitirajuće čimbenike, a što predstavlja osnovu za odabir optimalne metode treninga. Upravo su to informacije koje trener očekuje od sportskog znanstvenika. Konačan rezultat tog testiranja je kreiranje homogenih grupa unutar ekipe ili, pak, individualni rad. U oba slučaja, svaki sportaš na optimalan način razvija one kondicijske sposobnosti koje limitiraju njegovu sportsku izvedbu.

Stvaranje komparativne prednosti u sportu ovisi o mnoštvu čimbenika, među koje spada i testiranje kondicijskih sposobnosti sportaša. Pritom treba primjenjivati pristup koji rješava probleme u svakodnevnoj trenažnoj praksi. Produktivni i u praksi aktivni sportski znanstvenici tu mogu pomoći. To za praktičara ponekad znači izaći iz „zone udobnosti“ i napustiti ustaljenu praksu. Na kraju dana, promjena je neizbježna; ali napredak kroz promjenu je opcija.

Literatura

Mendez-Villaneuova, A., Bucheit, M. (2013). Football-specific fitness testing: adding value or confirming the evidence? J Sports Sci 31: 1503-1508.

Morin J-B, Edouard P, Samozino P. (2011). Technical ability of force application as a determinant factor of sprint performance. Med Sci Sports Exerc 43:1680-1688.

 

English version

In the search for the ultimate competitive edge, professional clubs and organizations have substantially increased their budget allocation for sport science personnel and support. This is particularly evident in the assessment of athletes’ physical fitness. On the other hand, athletes that work individually with personal trainers also perform frequent fitness testing. In both cases, the standard approach is to apply a set of field and (sometimes) laboratory tests that assess sports-specific fitness qualities of athletes. In game sports, this includes sprint and vertical jump testing.

A key question is how to utilize test results in future work with athletes. A typical testing report for sprint and jump performance ranks athletes within a team according to their performance level and compares their results with normative values. This approach gives insight to coaches and trainers about the level of performance of each player, i.e. do athletes meet the requirements of sport and positional role when it comes to physical performance. However, coaches often can recognize which athlete has problem with physical fitness without any fitness testing. For example, they can pin point athletes which are slow or have poor vertical jump ability. In such cases, fitness test results only confirm what coaches already knew. This problem in professional football (soccer) has been recently outlined by sports scientists from ASPIRE in Doha (Mender Villaneuva & Bucheit, 2013). Thus, the main question is to which extent the results of fitness testing help coaches and specialists in choosing the optimal training strategies for enhancing the observed deficiencies in physical performance.

In that regard, let us examine two examples. First, let’s say that we measure 10 and 20 m sprint performance for two football players and find out that their results are among the worst 25% in their category. Based on this information, we can conclude that we have two ‘slow’ players, but do we know anything how to fix this problem? Should we perform more short-distance sprints in order to improve their sprint performance? Also, are we sure that those two players have the same factors underpinning poor sprint performance? In the second example, we measure vertical jump performance with the arm swing in 2 volleyball players. The results reveal that they have poor vertical jump ability, i.e. they are among the worst 30% volleyball players in this important fitness quality. What should we do? Should we increase the volume of jump training or, perhaps, should we include heavy resistance training? As you can see, the results of fitness testing can generate more questions than they provide answers, which is not particularly helpful for strength & conditioning specialists.

Let us now consider two different examples in which expert knowledge and practical experience of a sport scientist could be of particular help to coaches and strength & conditioning specialists. In example 1a, we take the same two football players and, in addition to 10 and 20 m sprint performance, we also measure single-leg triple jump and 40 m sprint (via acceleration radar gun). These additional tests will help us define if sprint mechanics or leg power are limiting factors of poor sprint performance. We could measure some additional variables to gain a deeper insight into the mechanisms that limit sprint ability. During sprint running, it is essential to apply high horizontal force on to the ground in short time frame. Based on mathematical analysis of acceleration-time relation (obtained via acceleration radar gun), we can calculate the mechanical effectiveness of force application during sprinting. Figure 1 depicts horizontal, vertical and total ground reaction force during sprint running. For successful sprint performance, the ratio of horizontal and total ground reaction force should be as high as possible.

Force application

Figure 1. Components of the ground reaction force during sprint running (Morin 2013).

 

If we calculate the ratio of horizontal and total ground reaction force and relate this ratio with running velocity, we will notice that successful sprinters are able to keep this ratio of forces high at high running velocities (Figure 2). On the other hand, the same Figure shows that both good and poor sprinters have similar ability to apply effective force to the ground at low speeds. In other words, athletes with poor sprint performance in this example did not lack strength; they just did not have the skill to effectively use it at high velocities.

ratio of forces

Figure 2. Mechanical effectivnes of force aplication during sprint running  vs. running velocity in 3 groups of athletes: non-specialists, national level sprinters, and world class sprinters (CL) (Morin et al. 2011).

 

On the other hand, single-leg tripple jump represents a specific unilateral leg power test. By comparing the results obtained with normatives for football players we can determine if this important motor quality is limiting factor of sprint performance. Taken together, the results of these two additional tests can help us decide should we work more on players’ leg strength and power, or should we focus on mastering the ability to existing force and power effectively apply onto the ground during sprinting.

In example 2, we test vertical jump performance of the same 2 volleyball players. However, in order to gain more insight into the mechanism(s) underpinning vertical jump ability, we also test vertical jump without the arm swing with five different loads (0, 10, 20, 30 and 40 kg). From ground reaction force signal we calculate mean force, mean velocity of center of mass, and normalized force after 100 ms of propulsive jump phase (an indicator of body size independent rate of force development). Based on mean force and velocity data we create force-velocity relation (Figure 3) and calculate the corresponding linear function. The slope of this linear function tells us if the force-velocity profile of player’s leg extensor muscles is optimal for vertical jump or, perhaps, he lacks strength or speed. In addition, normalized force after 100 ms of contraction tells us about the player’s ‘explosiveness’ (rate of force development). Finally, the difference between jump height with and without the arm swing indicates player’s skill in using the arms during vertical jumping.

f-v en

Figure 3. Linear force-velocity relationship obtaned during vertical jump test.

 

Detailed analyis of the above-mentioned variables enable us to define if the tested players need more (1) low-velocity high resistance training (i.e. strength), (2) high-velocity, low resistance training (power), (3) olympic lifting (explosive strength or rate of force development), or (4) specific vertical jump training, with particular emphasis on arm-trunk-leg coordination.

In addition to preformance level of tested players, the results of fitness testing in the later two examples also provide essential information about factors that limit players’ physical performance. This is exactly what sort of information coaches and strength & conditioning specialists seek from sport scientist. This approach enables coaches and strength & conditioning specialists to create homogenous groups withing a team or, alternatively, to work individually with each  athlete. In either case, each athlete will optimally develop his/her physical fitness by targeting specific factor(s) that limit his/her current level of performance.

Creating the competitive edge in game sports depends on many factors, fitness testing being one of them. Regardless of the sport, professionals should embrace the testing approach that solves problems in everyday sports practice. Applied sport scientists could help in creating this competitive edge. Sometimes, this means that the coaches and performance specialists should step outside their “comfort zone” and abandon practice that does not provide that edge. At the end of the day, change is inevitable – but progress through this change is option.

References

Mendez-Villaneuova, A., Bucheit, M. (2013). Football-specific fitness testing: adding value or confirming the evidence? J Sports Sci 31: 1503-1508.

Morin J-B, Edouard P, Samozino P. (2011). Technical ability of force application as a determinant factor of sprint performance. Med Sci Sports Exerc 43:1680-1688.