Käsinseisonnan painopisteanalyysi : käytännölliset menetelmät

Abstract

Huippu-urheilussa urheilijoiden ja tiedemiesten yhteistyö on nykypäivää. Lääketieteen, fysiologian ja ravitsemustieteen tuntemuksesta saatavien hyötyjen lisäksi urheilijan tuloksia pyritään parantamaan analysoimalla itse liikuntasuorituksia. Matematiikan ja fysiikan työkaluin on mahdollista seurata ja optimoida urheilijan teknistä suoritusta. Sirkuksen käsinseisontaharjoittelussa suoritustekniikan kehittäminen perustuu pääasiallisesti harjoittelijan tuntemuksiin, omiin ja ulkopuolisten ehdottamiin mielikuviin sekä opettajan visuaalisten havaintojen pohjalta antamiin neuvoihin. Suoritusten mekaniikan ja statiikan yksityiskohtainen käsittely sivuutetaan täysin.

Tässä työssä esitellään käytännöllinen menetelmäkokonaisuus käsinseisontasuoritusten analysoimiseksi: Käsinseisonnan statiikkaa tutkitaan painopisteanalyysin avulla. Koeolosuhteissa videokuvatuista käsinseisontasuorituksista eristetään tietokoneavusteisesti kaksiulotteinen painopistemalli. Mallin visuaalisen esityksen avulla pyritään sekä ymmärtämään että havainnollistamaan suorituksen vaiheita ja osa-alueita sekä käsinseisojan tasapainoon vaikuttavia tekijöitä. Työn teoriaosuudessa luodaan myös lyhyt katsaus käsinseisonnasta tehtyyn akateemiseen tutkimukseen sekä kehonosien inertiaparametrien tutkimusmenetelmiin.

Lopuksi esitetään menetelmän avulla luotuja videoita ja pohditaan työn mahdollista kontribuutiota opetustyössä: Onko menetelmällä mahdollista tutkia harjoitustilanteiden suorituksia — jopa reaaliaikaisesti? Voidaanko käsinseisonnan tekniikkavirheitä tunnistaa kerätystä liikeaineistosta objektiivisesti ja edes osin automaattisesti? Auttavatko analyysin tulokset käsinseisontaliikkeiden havainnollistamisessa ja harjoitukselle hyödyllisten, fysiikkaan perustuvien mielikuvien ja ajattelumallien luomisessa?

The co-operation between athletes and scientists is part of competitive sports today. In addition to utilizing knowledge of medicine, physiology and nutrition there is a tendency to optimize the performance of an athlete by analyzing their maneuvers. Mathematics and physics enable one to observe and optimize the technical aspects of the performance of an athlete. Within circus the training aimed at improving one’s hand balancing technique is based primarily on the gut feeling of the acrobats, on mental images coined by the acrobats themselves or by others, and on instructions given by the teacher based on their visual observations. The maneuvers are not addressed from the point of view of mechanics and statics.

This thesis introduces a set of practical methods for analyzing hand balancing maneuvers. The statics of hand balancing is studied by means of centre of gravity analysis. A computer program is used to extract a two-dimensional model of centre of gravity from videos shot in a test setting. A visualization of the model is used in building a foundation for better understanding the maneuver and its statics as well as to illustrate its components. The literature review gives a brief overview of the academic research on hand balancing as well as on the methodology of measuring body segment inertial parameters.

Finally, a set of videos produced using the described method is presented and their educational potential discussed. Is the method feasible for analyzing maneuvers during hand balancing training — even in real time? Is it possible to detect errors in technique objectively and at least partly automatically? Can the results of the analysis be used in illustrating the hand balancing poses and in discovering beneficial mental images that are based on knowledge of physics.