Біомеханічний аналіз кінетичного ланцюга руху подачі щодо прогнозування швидкості польоту м’яча шляхом розроблення додатку SBM-03
DOI:
https://doi.org/10.17309/tmfv.2025.3.16Ключові слова:
кінетичний ланцюг, технологія, подача, тенісАнотація
Історія питання. Кінетичний ланцюг удару під час виконання подачі представляє собою скоординовану активацію сегментів тіла (ніг, тулуба, плечей, рук і кистей), яка починається з моменту сили реакції опори, що виникає у відповідь на тиск ногою на опору і завершується прискоренням удару ракеткою по м’ячу. Мета цього дослідження полягає в позиціонуванні кінцевого сегмента, кисті руки та ракетки в оптимальному положенні з оптимальною швидкістю задля якомога ефективнішого «забезпечення польоту м’яча». Ефективне використання сегмента кінетичного ланцюга створює набагато більшу швидкість ракетки, ніж його складових. Натомість розірваний кінетичний ланцюг спричиняє менш оптимальну швидкість польоту м’яча і навіть може призвести до травмування. Однак насправді рух кінетичного ланцюга і показник швидкості польоту м’яча неможливо помітити лише за допомогою обсерваційного методу. Тому для діагностики цього процесу необхідне впровадження спеціальної технології.
Мета роботи. Метою цього дослідження було розробити цифрову систему програмного забезпечення для вимірювання показників швидкості польоту м’яча на основі кінетичного ланцюга удару під час виконання подачі.
Матеріали та методи. У представленій науковій праці застосовано методику науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт. Збір даних здійснювався шляхом фіксації відеозаписів ударів під час подачі 10 спортсменів-професіоналів. Згодом отримані відеозаписи були проаналізовані за допомогою програмного забезпечення для перевірки кутів їхнього руху.
Результати. Результати показали, що середні кути мали наступні параметри: лікоть = 120.490, плече = 166.010, стегно = 165.330, коліно = 165.880, надп’ятково-гомілковий суглоб = 173.790, а швидкість польоту м’яча = 24.33 м/с.
Висновки. На основі проведеного дослідження зроблено кілька висновків. По-перше, значніша частина кінетичної енергії сили, що створюється під час виконання подачі, розвивається у ногах і тулубі. Кожен сегмент генерував силу і діяв як структура-стабілізатор задля активності наступного сегмента. У такий спосіб вироблялося п’ятдесят один відсоток кінетичної енергії і від 54 до 60 відсотків загальної сили. По-друге, кінетичний ланцюг був орієнтований на зміну лінійного або прямолінійного імпульсу у кутовий або обертальний момент навколо стійкої опори. По-третє, кожен сегмент мав фази нахилу або стабілізації та прискорення. По-четверте, потрібно збільшити діапазон та швидкість рухів в суглобах, зокрема в плечах. Зрештою, розірваний сегмент або кінетичний ланцюг зменшував кінцеву силу або енергію, необхідну для руху м’яча, створюючи величезний тиск на навколишні сегменти. Зниження кінетичної енергії на 10% від стегна або тулуба до плеча під час виконання подачі вимагало збільшення обертання плеча на 14% або збільшення маси плеча на 22%, щоб створити аналогічну кінетичну енергію для кистей рук і ракетки. Серед причин розриву кінетичного ланцюга можна виділити кілька основних: м’язова слабкість, відсутність гнучкості, травми суглобів та погана механіка удару.
Завантаження
Посилання
Fett, J., Ulbricht, A., & Ferrauti, A. (2020). Impact of physical performance and anthropometric characteristics on serve velocity in elite junior tennis players. The Journal of Strength & Conditioning Research, 34(1), 192-202. https://doi.org/10.1519/JSC.0000000000002641 DOI: https://doi.org/10.1519/JSC.0000000000002641
Martin, C. (2018). Biomechanics of the tennis serve. Tennis Medicine: A Complete Guide to Evaluation, Treatment, and Rehabilitation, 3-16. https://doi.org/10.1007/978-3-319-71498-1_1. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-71498-1_1
Colomar, J., Corbi, F., Brich, Q., & Baiget, E. (2022). Determinant physical factors of tennis serve velocity: A brief review. International Journal of Sports Physiology and Performance, 17(8), 1159-1169. https://doi.org/10.1123/ijspp.2022-0091 DOI: https://doi.org/10.1123/ijspp.2022-0091
Maquirriain, J., Baglione, R., & Cardey, M. (2016). Male professional tennis players maintain constant serve speed and accuracy over long matches on grass courts. European Journal of Sport Science, 16(7), 845-849. https://doi.org/10.1080/17461391.2016.1156163 DOI: https://doi.org/10.1080/17461391.2016.1156163
Martínez-Gallego, R., Crespo, M., Ramón-Llin, J., Micó, S., & Guzmán, J. F. (2019). Men’s doubles professional tennis on hard courts: Game structure and point ending characteristics. Journal of Human Sport and Exercise, 15(3). https://doi.org/10.14198/jhse.2020.153.13 DOI: https://doi.org/10.14198/jhse.2020.153.13
Hizan, H., Whipp, P., & Reid, M. (2011). Comparison of serve and serve return statistics of high performance male and female tennis players from different age-groups. International Journal of Performance Analysis in Sport, 11(2), 365-375. https://doi.org/10.1080/24748668.2011.11868556 DOI: https://doi.org/10.1080/24748668.2011.11868556
Keller, M., Kuhn, Y.-A., Lüthy, F., & Taube, W. (2021). How to serve faster in tennis: The influence of an altered focus of attention and augmented feedback on service speed in elite players. The Journal of Strength & Conditioning Research, 35(4), 1119-1126. https://doi.org/10.1519/JSC.0000000000002899 DOI: https://doi.org/10.1519/JSC.0000000000002899
Meffert, D., O’Shannessy, C., Born, P., Grambow, R., & Vogt, T. (2018). Tennis serve performances at break points: Approaching practice patterns for coaching. European Journal of Sport Science, 18(8), 1151-1157. https://doi.org/10.1080/17461391.2018.1490821 DOI: https://doi.org/10.1080/17461391.2018.1490821
Fu, M. C., Ellenbecker, T. S., Renstrom, P. A., Windler, G. S., & Dines, D. M. (2018). Epidemiology of injuries in tennis players. Current Reviews in Musculoskeletal Medicine, 11, 1-5. https://doi.org/10.1007/s12178-018-9452-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s12178-018-9452-9
Terré, M., Tlaiye, J., & Solana-Tramunt, M. (2024). Assessing Active and Passive Glenohumeral Rotational Deficits in Professional Tennis Players: Use of Normative Values at 90° and 45° of Abduction to Make Decisions in Injury-Prevention Programs. Sports, 13(1), 1. https://doi.org/10.3390/sports13010001 DOI: https://doi.org/10.3390/sports13010001
Fett, J., Oberschelp, N., Vuong, J.-L., Wiewelhove, T., & Ferrauti, A. (2021). Kinematic characteristics of the tennis serve from the ad and deuce court service positions in elite junior players. PLoS One, 16(7), e0252650. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0252650. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0252650
Kovacs, M., & Ellenbecker, T. (2011). An 8-stage model for evaluating the tennis serve: implications for performance enhancement and injury prevention. Sports Health, 3(6), 504-513. https://doi.org/10.1177/1941738111414175. DOI: https://doi.org/10.1177/1941738111414175
Liang, Z., Wu, J., Yu, J., Ying, S., Liu, Z., Zhang, Y., Gu, Y., & Li, J. (2023). Comparison and analysis of the biomechanics of the lower limbs of female tennis players of different levels in foot-up serve. Frontiers in Physiology, 14, 1125240. https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1125240. DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1125240
Wagner, H., Pfusterschmied, J., Tilp, M., Landlinger, J., von Duvillard, S. P., & Müller, E. (2014). Upper‐body kinematics in team‐handball throw, tennis serve, and volleyball spike. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 24(2), 345-354. https://doi.org/10.1111/j.1600-0838.2012.01503.x. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1600-0838.2012.01503.x
Campbell, A., Straker, L., O’Sullivan, P., Elliott, B., & Reid, M. (2013). Lumbar Loading in the Elite Adolescent Tennis Serve: Link to Low Back Pain. Medicine & Science in Sports & Exercise, 45(8), 1562-1568. https://doi.org/10.1249/MSS.0b013e31828bea5e DOI: https://doi.org/10.1249/MSS.0b013e31828bea5e
Carboch, J., Tufano, J. J., & Süss, V. (2018). Ball toss kinematics of different service types in professional tennis players. International Journal of Performance Analysis in Sport, 18(6), 881-891. https://doi.org/10.1080/24748668.2018.1519750 DOI: https://doi.org/10.1080/24748668.2018.1519750
Eaton, S. L., Roche, S. L., Llavero Hurtado, M., Oldknow, K. J., Farquharson, C., Gillingwater, T. H., & Wishart, T. M. (2013). Total protein analysis as a reliable loading control for quantitative fluorescent Western blotting. PloS One, 8(8), e72457. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0072457 DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0072457
Wang, L.-H., Lo, K.-C., & Su, F.-C. (2021). Skill level and forearm muscle fatigue effects on ball speed in tennis serve. Sports Biomechanics, 20(4), 419-430. https://doi.org/10.1080/14763141.2018.1560492 DOI: https://doi.org/10.1080/14763141.2018.1560492
Fleisig, G., Nicholls, R., Elliott, B., & Escamilla, R. (2003). Tennis: Kinematics used by world class tennis players to produce high‐velocity serves. Sports Biomechanics, 2(1), 51-64. https://doi.org/10.1080/14763140308522807. DOI: https://doi.org/10.1080/14763140308522807
Jamkrajang, P., Newell, K. M., Jessop, D., Von Lieres Und Wilkau, H., & Irwin, G. (2025). Dimensions of the functional degrees of freedom of the first serve in tennis. Journal of Sports Sciences, 43(9), 833-841. https://doi.org/10.1080/02640414.2025.2477854 DOI: https://doi.org/10.1080/02640414.2025.2477854
Zhao, H., Wang, S., Zhou, G., & Jung, W. (2019). TennisEye: tennis ball speed estimation using a racket-mounted motion sensor. Proceedings of the 18th International Conference on Information Processing in Sensor Networks, 241-252. https://doi.org/10.1145/3302506.3310404 DOI: https://doi.org/10.1145/3302506.3310404
Hornestam, J. F., Souza, T. R., Magalhães, F. A., Begon, M., Santos, T. R. T., & Fonseca, S. T. (2021). The effects of knee flexion on tennis serve performance of intermediate level tennis players. Sensors, 21(16), 5254. https://doi.org/10.3390/s21165254. DOI: https://doi.org/10.3390/s21165254
Vacek, J., Vagner, M., Cleather, D. J., & Stastny, P. (2023). A Systematic Review of Spatial Differences of the Ball Impact within the Serve Type at Professional and Junior Tennis Players. Applied Sciences, 13(6), 3586. https://doi.org/10.3390/app13063586. DOI: https://doi.org/10.3390/app13063586
Vaverka, F., Nykodym, J., Hendl, J., Zhanel, J., & Zahradnik, D. (2018). Association between serve speed and court surface in tennis. International Journal of Performance Analysis in Sport, 18(2), 262-272. https://doi.org/10.1080/24748668.2018.1467995. DOI: https://doi.org/10.1080/24748668.2018.1467995
Delgado-Garcia, G., Vanrenterghem, J., Munoz-Garcia, A., Molina-Molina, A., & Soto-Hermoso, V. M. (2019). Does stroke performance in amateur tennis players depend on functional power generating capacity? Journal of Sports Medicine and Physical Fitness, 59(5), 760-766. https://doi.org/10.23736/S0022-4707.18.08518-3. DOI: https://doi.org/10.23736/S0022-4707.18.08518-3
Gillet, B., Begon, M., Sevrez, V., Berger-Vachon, C., & Rogowski, I. (2017). Adaptive alterations in shoulder range of motion and strength in young tennis players. Journal of Athletic Training, 52(2), 137-144. https://doi.org/10.4085/1062-6050.52.1.10 DOI: https://doi.org/10.4085/1062-6050.52.1.10
Moreno-Pérez, V., López-Samanes, Á., Domínguez, R., Fernández-Elías, V. E., González-Frutos, P., Fernández-Ruiz, V., Pérez-López, A., & Fernández-Fernández, J. (2019). Acute effects of a single tennis match on passive shoulder rotation range of motion, isometric strength and serve speed in professional tennis players. Plos One, 14(4), e0215015. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0215015 DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0215015
Antrenmanların, T. S. K. (2020). The effects of combined trainings on tennis serve speed in tennis players. Turkiye Klinikleri J Sports Sci, 12(2), 137-146. https://doi.org/10.5336/sportsci.2019-70168. DOI: https://doi.org/10.5336/sportsci.2019-70168
Martin, C., Bideau, B., Bideau, N., Nicolas, G., Delamarche, P., & Kulpa, R. (2014). Energy flow analysis during the tennis serve: comparison between injured and noninjured tennis players. The American Journal of Sports Medicine, 42(11), 2751-2760. https://doi.org/10.1177/0363546514547173. DOI: https://doi.org/10.1177/0363546514547173
Söğüt, M. (2017). A comparison of serve speed and motor coordination between elite and club level tennis players. Journal of Human Kinetics, 55, 171. https://doi.org/10.1515/hukin-2017-0015. DOI: https://doi.org/10.1515/hukin-2017-0015
Zappala, J., Orrego, C., Boe, E., Fechner, H., Salminen, D., & Cipriani, D. J. (2017). Influence of posture-cuing shirt on tennis serve kinematics in division III tennis players. Journal of Chiropractic Medicine, 16(1), 49-53. https://doi.org/10.1016/j.jcm.2016.05.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcm.2016.05.003
Whiteside, D., Elliott, B., Lay, B., & Reid, M. (2013). A kinematic comparison of successful and unsuccessful tennis serves across the elite development pathway. Human Movement Science, 32(4), 822-835. https://doi.org/10.1016/j.humov.2013.06.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.humov.2013.06.003
Butler, B. N., Aicher, T. J., & Wieber, B. (2020). Junior college or the NCAA: The case of a US women’s tennis team with no US players. Journal of Global Sport Management, 5(1), 83-101. https://doi.org/10.1080/24704067.2019.1670089. DOI: https://doi.org/10.1080/24704067.2019.1670089
Gallo-Salazar, C., Del Coso, J., Barbado, D., Lopez-Valenciano, A., Santos-Rosa, F. J., Sanz-Rivas, D., Moya, M., & Fernandez-Fernandez, J. (2017). Impact of a competition with two consecutive matches in a day on physical performance in young tennis players. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 42(7), 750-756. https://doi.org/10.1139/apnm-2016-0540. DOI: https://doi.org/10.1139/apnm-2016-0540
Antúnez, R. M., Hernández, F. J. M., García, J. P. F., Vaíllo, R. R., & Arroyo, J. S. D. (2012). Relationship between motor variability, accuracy, and ball speed in the tennis serve. Journal of Human Kinetics, 33, 45. https://doi.org/10.2478/v10078-012-0043-3 DOI: https://doi.org/10.2478/v10078-012-0043-3
Zhang, Y., & Chen, Z. (2024). Kinematic differences in forehand serve-receiving techniques of the male tennis players at low and high-speed serves. Scientific Reports, 14(1), 26586. https://doi.org/10.1038/s41598-024-77564-7 DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-77564-7
Palmer, K., Jones, D., Morgan, C., & Zeppieri Jr, G. (2018). Relationship between range of motion, strength, motor control, power, and the tennis serve in competitive-level tennis players: a pilot study. Sports Health, 10(5), 462-467. https://doi.org/10.1177/1941738118785348. DOI: https://doi.org/10.1177/1941738118785348
Ma, X., Yaacob, A., Kamalden, T. F. T., & NG, Y. G. (2024). To Assess the Impact of Physical Factors on Velocity, Speed, and Accuracy of Tennis Serve. Journal of Natural Science, Biology and Medicine, 15(1), 125. https://doi.org/10.4103/jnsbm.JNSBM_15_1_15.
Vaverka, F., & Cernosek, M. (2013). Association between body height and serve speed in elite tennis players. Sports Biomechanics, 12(1), 30-37. https://doi.org/10.1080/14763141.2012.670664 DOI: https://doi.org/10.1080/14763141.2012.670664
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Ricko Irawan, Bambang Priyono, Soedjatmiko Soedjatmiko, Imam Ciptaning Wahyu Santoso, Agung Wahyudi, Adi S
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
