+ All Categories
Home > Documents > Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final...

Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final...

Date post: 12-Apr-2018
Category:
Upload: vannhu
View: 214 times
Download: 2 times
Share this document with a friend
39
JD Welch Anna Reponen PE 483 – Final Project 3/14/2009 Introduction An analysis is a “separation of a whole into its component parts” according to the Merrian‐Webster dictionary. So the analysis of a sprint start is the separation of all the components that make it up. This can be viewed as the separation of the sprint start into different phases and doing that it can also be further analyzed through the use of different methods. The different methods incorporate timing of the different phases, anatomical breakdowns by determining which muscles are being used in the phases, as well as determining joint angles and body positions during those phases. The sprint start has always made an athlete a competitor in a race. Starting out of the blocks in a lighting fast manner allows for least time lost and optimal acceleration. The different phases of the sprint start are the “On Your Mark”, “Set”, “Go” and “First Step/Front Leg Extension”. In the “On Your Mark” phase the major joint contributions are primarily the shoulders due to having to hold the pressure from the legs against the hands. “Set” phase uses the hips, knees and shoulders. The hips and knees press the pelvis upwards while the hands and arms support the upper body. The major joints being used in the “Go” phase are the rear knee and ankle as well as the extension of the rear hip. The final phase utilizes the ankle, knee and hip of the front leg and the lower back is used to pull the body upwards. The
Transcript
Page 1: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

JD Welch Anna Reponen 

PE 483 – Final Project 3/14/2009 

 Introduction 

  An analysis is a “separation of a whole into its component parts” according to 

the Merrian‐Webster dictionary.  So the analysis of a sprint start is the separation of 

all the components that make it up.  This can be viewed as the separation of the 

sprint start into different phases and doing that it can also be further analyzed 

through the use of different methods.  The different methods incorporate timing of 

the different phases, anatomical breakdowns by determining which muscles are 

being used in the phases, as well as determining joint angles and body positions 

during those phases. 

The sprint start has always made an athlete a competitor in a race.   Starting 

out of the blocks in a lighting fast manner allows for least time lost and optimal 

acceleration.  The different phases of the sprint start are the “On Your Mark”, “Set”, 

“Go” and “First Step/Front Leg Extension”.  In the “On Your Mark” phase the major 

joint contributions are primarily the shoulders due to having to hold the pressure 

from the legs against the hands.  “Set” phase uses the hips, knees and shoulders.  

The hips and knees press the pelvis upwards while the hands and arms support the 

upper body.  The major joints being used in the “Go” phase are the rear knee and 

ankle as well as the extension of the rear hip.  The final phase utilizes the ankle, knee 

and hip of the front leg and the lower back is used to pull the body upwards.  The 

Page 2: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

shoulders and arms are now only supporting the arms weight as well as all inertia 

created by a motion.  All videos were watched and analyzed through YouTube.com. 

  Breaking down a sprint start is easier done with the understanding of what is 

essential for an efficient start.  Literature on sprint starts helped determine what 

phases were used for the rest of the project. 

  The information I read came from Gerry Carr’s second edition of Sport 

Mechanics for Coaches.  In this he describes the forces that are going on in a sprint 

start.  He says that in a sprinting start block situation, the sprinter gives a muscular 

force against the blocks to create an action and then the reaction is the push back 

that comes from the earth in an equal and opposite force against the athlete.  The 

force created by a sprinter allows them to move forward by overcoming the inertia of 

their body mass.  A sprinter’s body mass is directly related to how much muscle force 

that can be created by them, thus the less massive the sprinter the faster they will 

accelerate.  Also, the more force a sprinter applies the faster their acceleration will 

be.  This is an example of Newton’s law of acceleration, force = mass x acceleration.  

Carr gives a wonderful example to illustrate the relationship between a sprinter and 

the earth.  He describes the movement by compressing a spring between a heavy 

shot put ball and a tennis ball.  The shot put is the earth, the spring is the sprinter’s 

muscles and the tennis ball is the sprinter.  When you let go of both balls, the tennis 

ball shoots out and the shot put stays relatively stationary.  This explains why the 

sprinter shoots out in one direction and the earth moves in an immeasurable amount 

in the opposite direction.   

Page 3: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

  The book Applied Kinesiology has a section in it that covers the topic of 

overcoming inertia from stationary positions in sprint blocks.  It describes the body as 

being in an inclined position in the anticipated direction of the movement so that the 

center of gravity may be quickly shifted off balance in that direction.  As the sprinter 

comes out of the blocks in a start they use short and powerful strides in order to 

accelerate rapidly.  Some of the reasons for the short strides are that their base must 

be re‐established because of the extreme forward body lean to begin with and also 

so that the leg joints can experience their optimum mechanical advantage through 

just a small range of motion.  Hip rotation is limited because hips should be flexed 

during acceleration and as the sprinter comes to the erect running position the hips 

should be less flexed thus, allowing the sprinter to have longer running strides.  A 

sprinter’s arms are also important to their acceleration because the momentum of 

the arm movement is transferred to the body to help with acceleration through hard 

driving actions of the arms.  The correct arm action should be more forward and less 

diagonal during the acceleration of a sprint start.  Also they note that adequate 

friction between the running surface and the sprinter’s feet is essential for fast starts.   

  After understanding what is needed to ensure an efficient sprint start they 

next step is to create new techniques and exercises to increase the speed in which 

the sprinter can achieve. 

  Introduction of new practice strategies are introduced into every sport it is 

essential to understand the reasoning for the new practice strategies that had been 

created.  One of these new strategies is to use weights while doing sprints.  The use 

Page 4: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

of weights while doing moderate activities has been essential in the conditioning of 

the body with the general understanding that the body will adapt to the change and 

become strong enough to carry the weight.  The use of weights has been overlooked 

in sprinting due to the decrease in velocity for the individual. 

  The researchers chose 24 participants that were enrolled in the physical 

education program at the university in which the study was being performed.  The 

participants were all male and averaged the age of 20.  Regular physical activities 

were being performed by the participants as well as extra curricular sporting 

activities that were considered games, combat or middle distance running.  (R, R., M, 

K., D, U., D, M., & S, J. 1998) 

  A recent study performed measured the amount of velocity in sprinting by 

either loading the arms or legs.  The participants had to hold” …0, 1, 2, or 3 short lead 

rods…” in their hands or had “…load belts of 0, 0.6, 1.2, or 1.8 kg [that] were 

fastened above the ankle joint of each leg.” (R, R., M, K., D, U., D, M., & S, J. 1998)  

The subjects were asked to use their weight for a 4 week period to allow for their 

body to adapt to the change and asked to “…emphasis on all‐out acceleration and 

maintenance of the maximal running velocity.” (R, R., M, K., D, U., D, M., & S, J. 1998) 

  The results of this study showed that the higher the amount of weight applied 

to the legs the slower the velocity.  The stride length did not change but the rate of 

stepping did change.  With the application of weight to the arms there was no 

change in rate of stepping or stride length but there was a decrease in velocity. 

Page 5: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

  When training for an event or sport there is always optimal strategies that can 

be performed.  The one thing that seems that has trainers at ends is what resistance 

training should be done to increase explosiveness.  Some type of training regiment 

that will increase the “acceleration phase”.  Specifically the “acceleration phase” of a 

sprint starts.  Lifting weights will build the muscle and increase its size and thus 

decreases the speed in which the action can be performed.  So is the trick to create 

an exercise that doesn’t increase the size of the muscle to allow for retention in 

speed or is it that lifting takes place at such a slow rate that the muscles then become 

slow. 

  At the University of New Brunswick in Canada researchers concocted a plan to 

establish what lifts will encourage an increase in the “acceleration phase” of 

sprinting.  The first things that the researchers established was which lifts are most 

like the action being performed.  In this case it ended up being “…a traditional and 

split technique, at a range of external loads from 30–70% of one repetition 

maximum.” (Sleivert, Taingahue, 2004)  The squats weren’t lifting as much weight as 

the participant could though. The squats were “…concentric jump squats.”(Sleivert, 

Taingahue, 2004)   

  This study came to find that both squat types encouraged an increase in 5 m 

sprint times.  The utilization of jump squats focused on explosiveness with weight 

resistance compared to body weight. The jumping action relates to the start off the 

blocks in which the body is being accelerated away from feet placement.  This means 

that lifting in a manner in which there is resistance down, that is greater than regular 

Page 6: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

body weight, that the body will compensate and adapt to the challenge and increase 

the rate in which the body accelerates. 

The journal article I read investigated the effects of muscle‐tendon length on 

the joint movement and power during maximal sprint starts.  For their methods, the 

researchers had nine male sprinters perform their maximal sprint starts from blocks 

that were adjusted to either forty degrees or to sixty‐five degrees horizontally.  They 

recorded the ground reaction forces and the kinematics of the sprinters with a 

camera.  Then they analyzed the joint movements and forces.  The muscles‐tendons 

they analyzed were the gastrocnemius, soleus, vastus medialis, rectus femoris, and 

the biceps femoris.  Their results showed that the block velocity was greater in the 

forty degree than in the sixty‐five degree block angle.  They also noted that the initial 

lengths of the gastrocnemius and soleus of the front leg and the rear leg at the 

beginning of the force phase to the middle of the phase was longer in the forty 

degree than in the sixty‐five degree block.  However, the initial lengths of the rectus 

femoris and the vastus medialis of the front leg were longer in the sixty‐five degree 

than in the forty degree block.  Also the peak ankle joint and power for the front and 

rear legs were greater in the forty degree block and the peak knee joint moment of 

the rear leg was greater in the sixty‐five degree block.  Based upon their results, they 

found that the longer the initial muscle‐tendon lengths of the gastrocnemius and the 

soleus in the starting blocks at the beginning of the force production can create a 

greater peak ankle joint causing a greater velocity during a sprint start. 

Page 7: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

The website I found described a few sprint starting drills that can be done to 

help an athlete perform the correct form during their sprint start.  They placed the 

emphasis of the start because it is what allows the sprinter to achieve their best 

sprinting form the quickest.  The first drill is a low standing start where the sprinter 

stands with their feet about one and a half to two foot lengths from the starting line, 

bend over at the waist and letting their arms dangle downward toward the starting 

line.  Then they slowly shift their weight forward until they begin to lose balance.  The 

second drill is called a four‐point start.  They do the same routine as they did in the 

low standing start except, both hands, on their fingertips, are placed on the track 

behind the starting line.  The third drill is the block placement drill where they place 

the blocks so the front block is one and a half to two foot lengths from the starting 

line and place the rear block so it is two and a half to three foot lengths from the 

starting line and then practice coming out of the blocks.  The last drill is the “on your 

marks” command.  The sprinter places their feet against the blocks as they crouch 

into them.  Their hands are approximately shoulder width apart and behind the 

starting line and their weight is evenly distributed between their hands, the foot of 

the front leg and the knee of the rear leg.  Also, their head is relaxed while their 

whole body is being kept in balance as they practice this stance with the appropriate 

starting commands.  These drills should help a sprinter become more efficient at 

performing their sprint starts out of the blocks. 

Page 8: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

  After determining what types of exercise and training techniques needs to be 

implemented they trainers need now look at how the body is affected at a cellular 

level. 

  The article I reviewed had a research goal to identify the metabolic factors 

that influence the energy cost of running during prolonged exercise runs and 

triathlons.  They proposed that there is a physiological comparison of running and 

triathlons and the relationship between running economy and performance.  The 

term running economy can be synonymous with oxygen cost or metabolic cost or 

energy cost of running or oxygen consumption.  Marathons and triathlons modify 

biological constraints of athletes and have an influence on their running efficiency.  

The factors that may influence the energy cost of running are environmental 

conditions, participant specificity, and metabolic modifications.  They found that the 

various energy cost of prolonged running may only be explained by combined 

physiological and biomechanical processes.  For exercises lasting more than two 

hours the running economy is more pronounced at the end of a long run compared 

to a triathlon lasting the same time due to the elevated levels of free fatty acids and 

circulating glycerol.  They suggest that further studies should be done to understand 

the mechanisms behind endurance efforts. 

  Watching the Olympics is the best way to see the best of the best in many 

different events. There are team events in which all participants come together to 

create a team of gold medalists or individuals that race against other individuals to 

determine who comes out on top.  Some events always bring in more publicity than 

Page 9: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

others and there fore seem to have more importance to who wins and who loses.  

Probably the most popular event, per say, is the 100 m sprint. 

  In the 100 m sprint there are 8 individuals competing against each other so see 

who comes out on top.  One issue that has come up in the past is lane placement and 

if this has any impact on how fast one might be.  Now the question of why would 

lane placement matter.  It matters because the runners on the inside of the track, the 

ones closest to the starting pistol, hear the “Go” shot earlier than the participants in 

the furthest lane.  The “Go” shot dB level or loudness was also greatest with the 

participants that were closest to the starting pistol. 

  This research article looked at the reaction times of the 2004 Olympic Games 

to see if the participants’ reaction times correlated with the hypothesis of the 

researchers.  What they found was that the participants that were closest to the 

starting pistol had significantly lower reaction times than the participants that were 

in the furthest lane. (Brown, Kenwell, Maraj, Collins, 2008)  Once the researchers 

established that the reaction times differed a study was then conducted to measure 

reaction times specifically but also force produced in relation to dB level of the “Go” 

signal. 

  The study came to the same conclusion of the 2004 Olympics data dealing 

with lane assignment and further added to the data by including that an increase in 

dB level or volume of “Go” signal decreases reaction time.   

  Observing a particular task by watching someone perform the task or by 

watching a video of that task being performed by the best is always a great way to 

Page 10: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

analyze what needs to be improved upon.  When watching that task in slow motion it 

is even easier to break down the task and eliminate unwanted movements in the 

task.  Then when looking for a video of a task and finding one in slow motion of 

someone that is the best then all that is needed to do is relate the two videos of the 

participants and reference to the participant with the better technique. 

  Asafa Powell has set numerous world records by breaking his own and others.  

When looking for a video one would imagine that Asafa Powell would be a great 

example to view.  The video shows Powell in his ready position on the blocks to full 

extension of the leading leg and him moving out of the screen.  The first motion that 

Asafa Powell makes is that his body moves slightly forward before his hands begin to 

lift off the ground.  From this position his body begins to move upwards at his hips.  

His legs begin to extend pushing his body forward as well as his arms begin to move 

to their starting position.   

  As his body continues to extend forward his back leg finishes its extension 

phase then begins to move forward to a hip flexion and knee flexion position.  The 

leading leg is now pushing to accelerate the body forward.  His trunk has now moved 

to a placement in which it is lining up with his pelvis and creating a straight line 

between his skull and pelvis.  Powell’s arms are now in a position that is typical of a 

running posture. 

  As his body is at 45 degree angle to the ground his leading leg is now fully 

extended behind him and slightly off the blocks where as his other leg is fully flexed 

Page 11: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

and about to begin to extend for the next stride required for running.  His torso and 

hind leg are lined up with each other. 

  Our next step in the pursuit of the understanding of what’s happening during 

a sprint start was to determine what muscles are being used in each phase.  The 

muscles used in each phase determine velocity and acceleration for the sprinter.   

  To demonstrate the velocity/acceleration of a sprint start we had two 

sprinters each perform a thirty meter sprint out of the sprinting blocks.  We timed 

each sprinter at five meter intervals, a total of six, to show how they accelerated 

thorough out their sprint.  The following explains our methods and the results we 

found through our study.  Next thing to do was to determine how fast our sprinters 

where going through each phase.   

  The idea behind our phase timing analysis was to video tape two different 

athletes sprint starts out of sprinting blocks.  We wanted to see what differences 

there were, using the number of frames, between each sprinter in each of the four 

phases of the sprint start.  The phases were determined due to the nature in the 

posture and arrangement of body parts for the sprinter. 

  Once all the times were determined for each the sprint start phases for the 

participants their efficiency needed to be evaluated.  Such as the unwanted motions 

that waste time and energy, its the little things that make all the difference.   

  The video kinematics analysis we created is a motion tracking analysis, joint 

angle measurement and a segment inclination measurement.  The motion tracking 

was done at each phase with a stick figure representing the sprinters movement out 

Page 12: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

of the blocks.  For our joint angle measurement we chose to measure the knee angle 

of the front leg of the sprinter in each phase.  Finally, we decided to do a segment 

inclination measurement of the hip movement of each phase. 

 

Methods 

  We will be comparing two different videos of track starts that we obtained 

through YouTube.com.  One of the videos is of an Olympic sprinter that held the 

world record in the 100‐m sprint.  The other videos that we used to compare are of a 

college track athlete and a high school track athlete. 

  The literature reviews were used in the understanding of how the sprint starts 

were to be performed.  

  With the understanding of the sprint start we then needed to look at the 

muscles being used in each phase.  The anatomical analysis helped to determine what 

muscles were being used during each phase.  This was done by creating a 

spreadsheet with each phase having its own heading and a table devoted to it.  In the 

tables each major joint section was determined and each muscle was listed and its 

appropriate joint action and position, the muscles that were active and the 

contraction type associated with that muscle. 

In the velocity, acceleration profile we prepared the track, at Western Oregon 

University, for our two sprinters by sectioning off the different performance 

distances into six equal subsections.  We designated a 30 meter straight stretch of 

the track were the runners would have the wind (if there was any) at their backs and 

Page 13: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

then we placed orange cones at equal five meter intervals.  There were a total of six 

different marks that we measured the time with a video camera when each sprinter 

crossed that mark.  The participants warmed themselves up to a comfortable level in 

which they felt safe to perform before they were asked to perform their sprint.  After 

we recorded each sprinters “split times” we then calculated the average section 

velocity (Δ d/ Δ t) and the average section acceleration (Δ v/ Δ t). 

The phase timing analysis was done by using a Panasonic PV‐DV73 camera, to 

record to a mini DV tape, to video tape the sprinters.  The software program used 

was Sony Vegas Movie Studio Platinum with a playback frame rate of thirty (29.97 to 

be specific) frames per second (f/p/s).  Two different male athletes were utilized in 

which both with very different athletic backgrounds.  Sprinter one was a middle 

distance to long distance runner in high school track and field.  Now he is an 800 

meter runner at the collegiate level.  Sprinter two was a 100 meter sprinter in high 

school track and field as well as a competing in a few throwing competitions.  Now 

sprinter two is strictly a hammer thrower in the collegiate level at Western Oregon 

University.  We told each sprinter to simply do a sprint start out of the sprinting 

blocks while we gave the commands “On Your Marks,” “Set,” “Go.”  We only had the 

sprinters run approximately ten meters out of the blocks.  We video recorded each 

sprinter’s start out of the blocks and then analyzed both there sessions. 

For our methods of the video kinematics we used the computer program 

Microsoft Publisher to create all of the stick figures for each different analysis.  The 

motion tracking analysis we took a screen shot of each phase of the sprinter from our 

Page 14: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

recorded video and then copied the photo into publisher.  Next we applied the 

appropriate line segments over each body segment of the copied photo in order to 

create the sprinter.  This process was continued for each of the four total phases.  We 

represented each joint with small circles.   

Since we already had created a stick figure for each of the four phases of the 

sprint start, it was a lot easier to complete the joint angle measurements.  We 

decided to measure the angle of the knee of the front leg of the sprinter because it is 

a critical joint movement for this particular skill.  We took the stick figures from our 

motion tracking analysis and measured the appropriate knee angle of each of the 

four phases. 

The segment inclination measurement was also created using publisher.  We 

used the same four screen shots from the video to determine the position and angle 

of the hips.  Both sprinters were used for comparison of the orientation in which the 

hips moved through space.  A triangle was used to represent the hips and the base of 

the triangle is supposed to represent the crest of the hips.  At each phase we 

observed where the hips were and how they were tilted and moved the triangle to 

best represent this.  A dotted line was then used to show the path the hips moved 

between phases.  A parallel line was then placed at the lowest point of the base of 

the triangle to help determine the angle at which the hips are at in that particular 

phase.  Though we determined with great accuracy where the hips where and their 

angle proportionate to a determined horizontal position there was still room for 

error in the measurements. 

Page 15: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Results  Phase description and Critical Features Checklist 

Sprint Start Mechanics Checklist Phase 

1 "On Your Marks"           Olympic  College  High School 

   Feet placed in blocks  5  5  5   

  Front knee is even with the starting line but off the ground  5  5  5   

   Rear knee is rested on the ground  5  5  5   

  Body is leaned forward with shoulders over the starting line  5  5  5   

   Hands placed in proper alignment behind the line  5  5  5                         

Phase 2  "Set"                        Front leg creates a 90° angle  5  4  4      Rear leg creates approximately 120°  5     4      1  4   

  Body is leaning forward with most of the body weight on hands  5  5  5   

   Arms are straight at a 75° over starting line  5  4  5      Hips come up higher than shoulders  5  5  5                      

Phase 3  "Go"                        Extension of the rear leg  5     2     2     5       5      Arms come off the ground  5     5     3  5      Body is parallel to ground  5  4  5      Head is tucked  5     4     4  2                      

Phase 4 

"First Step/Front Leg Extension"                   

   Front foot pushing off the block  5  5  5      Front leg in full extension  5  5  5      Rear foot flexed towards shin   5  2  4      Rear leg flexed  5  5  5      Straight line between foot and head along body  5  4     3       6      Body is at a 40° angle to the ground  5  5  4      Front arm is at 90° between upper and lower arm  5  5  5      Rear arm is at a 180° and extended above body  5  5     3        7      Head is tucked  5  4  3                      

Key                      

Page 16: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

   1  Incomplete             

   2 Almost 

Incomplete             

   3 Near 

Complete             

   4 Almost 

Complete                5  Complete             

Subscripts are critiques that are in the discussion.  

Sprint Start Beginning/Ending Point Phase 1  "On Your Marks"                   

   Beginning Feet and hands are placed and knees are touching the ground. 

   End When the body becomes motionless waiting for the "Set" signal. 

                 Phase 2  "Set"                 Beginning  Knees and hips are pressed upwards at "Set" Signal 

  End Body becomes motionless waiting for the "On Your Marks" Signal 

                 Phase 3  "Go"               

  Beginning Body begins accelerating in a linear motion on the "Go" signal 

  End  The rear foot leaves the block.                  Phase 4 

"First Step/Front Leg Extension"            

  Beginning Rear leg is in a forward motion. Front arm is in a forward motion. 

  End Front leg is fully extended.  Rear arm is extended above body. 

 

 

 

Comprehensive Anatomical Analysis 

Page 17: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

   Phase 1 

 "On Your Marks"    

          Joint Name  Joint Action/ 

Position Active Muscles  Contraction Type 

Head/Neck  None  Sternocleidomastoid         Splenius 

All Isometric 

Trunk  Lumbar Flexion  Rectus Abdominus           External Obliques          Internal Obliques            Transverse Obliques          Errector Spinae          Quadratus Lumborum  

Bilateral: Isometric Isometric Isometric Exhalation/Concentric Eccentric Eccentric 

Scapula  Abduction  Levator Scapulae Pectoralis Minor Rhomboid Serratus Anterior Trapezius 

Right Side: Concentric ‐ Serratus Anterior, Pectorails Minor Eccentric ‐ Levator Scapulae, Rhomboid, Trapezuis Left Side: Concentric ‐ Serratus Anterior, Pectorails Minor Eccentric ‐ Levator Scapulae, Rhomboid, Trapezuis 

Shoulder  Right Side:  Flexion, Internal Rotation, Adduction Left Side: Flexion, Internal Rotation, Adduction 

Pectoralis Major Latissimus Dorsi Deltoid Coracobrachialis Subscapularis Supraspinatus Infraspinatus Teres Minor Teres Major Triceps Brachii  Biceps Brachii 

Right Side: Concentric ‐ Pectoralis Major,Anterior Deltoid, Coracobrachialis, Biceps Brachii Eccentric ‐ Latissimus Dorsi, Posterior Deltoid, Subscapularis, Supraspinatus, Infraspinatus, Teres Minor, Teres Major, Triceps Brachii Left Side:  Concentric ‐ Pectoralis Major,Anterior Deltoid, Coracobrachialis, Biceps Brachii Eccentric ‐ Latissimus Dorsi, Posterior Deltoid, Subscapularis, Supraspinatus, Infraspinatus, Teres Minor, Teres Major, Triceps Brachii 

Elbow  Flexion   Biceps Brachii Triceps Brachii Brachioradialis Brachialis Pronator Teres Anconeus 

Eccentric ‐ Triceps Brachii, Anconeus, Biceps Brachii, Brachioradialis, Brachialis, Pronator Teres 

Page 18: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Radioulnar  Pronation  Pronator Teres Pronator Quadratus Supinator Biceps Brachii Brachioradialis 

Eccentric ‐ Supinator, Biceps Brachii, Pronator Teres, Pronator Quadratus, Brachioradialis 

Wrist  Stabilization  Flexor carpi radialis Flexor carpi ulnaris Palmaris longus Flexor digitorum superficialis Flexor digitorum profundus Flexor pollicis longus Extensor carpi radialis longus Extensor carpi radialis brevis Extensor carpi ulnaris Extensor digitorum Extensor indicis Extensor digiti minimi Extensor pollicis longus Extensor pollicis brevis 

All Isometric 

Hip  Flexion  Adductor Brevis Adductor Longus Adductor Magnus Biceps Femoris Semimembranosus Semitendinosus Iliopsoas Rectus Femoris Pectineus Sartorius Gracilis Gluteus Maximus Gluteus Minimus Gluteus Medius Tensor Fascia Latae Deep 6 lateral rotators 

Eccentic ‐ Iliopsoas, Rectus Remorus, Pectineus, Sartorius, Gracilis, Tensor Fascia Latae, Adductor Longus Isometric ‐ Adductor Brevis, Adductor Magnus, Biceps Femoris, Semimimembranosus, Semitendinosus, Gluteus Masimus, Gluteus Minimus, Gluteus Medius, Deep 6 Later Rotators 

Page 19: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Knee  Flexion  Vastus Lateralis Vastus Intermedius Vastus Medialis Rectus Femoris Biceps Femoris Popliteus Semimembranosus Semitendinosus Sartorius Gracilis Gastrocnemius 

Eccentric ‐ Vastus Lateralis, Vastus Intermedius, Vastus Medialis, Rectus Femoris, Sartorius, Gracilis Isometric ‐ Biceps Femoris, Popliteus, Semimembranosus, Semitendonosus, Gastrocnemius 

Ankle  Dorsi Flexion  Soleus Gastrocnemius Tibialis Anterior Tibialis Posterior Peroneus Longus Peroneus Brevis 

Isometric ‐ Soleus, Gastrocnemius, Tibialis Posterior, Peroneus Longus, Peroneus Brevis, Tibialis Anterior 

              

Phase 2 "Set" 

   Joint Name  Joint Action/ 

Position Active Muscles  Contraction Type 

Head/Neck  Cervical Flexion  Sternocleidomastoid         Splenius 

Isometric 

Trunk  Lumbar Flexion  Rectus Abdominus           External Obliques          Internal Obliques            Transverse Obliques          Errector Spinae          Quadratus Lumborum  

Bilateral: Eccentric ‐ Rectus Abdominus, Internal Obliques, External Obliques, Transverse Oblique Isometric ‐ Errector Spinae, Quadratus Lumborum 

Scapula  Abduction  Levator Scapulae Pectoralis Minor Rhomboid Serratus Anterior Trapezius 

Right Side: Concentric ‐ Serratus Anterior, Pectorails Minor Eccentric ‐ Levator Scapulae, Rhomboid, Trapezuis Left Side: Concentric ‐ Serratus Anterior, Pectorails Minor Eccentric ‐ Levator Scapulae, Rhomboid, Trapezuis 

Page 20: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Shoulder  Right Side:  Flexion, Internal Rotation, Adduction Left Side: Flexion, Internal Rotation, Adduction 

Pectoralis Major Latissimus Dorsi Deltoid Coracobrachialis Subscapularis Supraspinatus Infraspinatus Teres Minor Teres Major Triceps Brachii  Biceps Brachii 

Right Side: Concentric ‐ Pectoralis Major,Anterior Deltoid, Coracobrachialis, Biceps Brachii Eccentric ‐ Latissimus Dorsi, Posterior Deltoid, Subscapularis, Supraspinatus, Infraspinatus, Teres Minor, Teres Major, Triceps Brachii Left Side:  Concentric ‐ Pectoralis Major,Anterior Deltoid, Coracobrachialis, Biceps Brachii Eccentric ‐ Latissimus Dorsi, Posterior Deltoid, Subscapularis, Supraspinatus, Infraspinatus, Teres Minor, Teres Major, Triceps Brachii 

Elbow  Flexion   Biceps Brachii Triceps Brachii Brachioradialis Brachialis Pronator Teres Anconeus 

Eccentric ‐ Triceps Brachii, Anconeus, Biceps Brachii, Brachioradialis, Brachialis, Pronator Teres 

Radioulnar  Pronation  Pronator Teres Pronator Quadratus Supinator Biceps Brachii Brachioradialis 

Eccentric ‐ Supinator, Biceps Brachii, Pronator Teres, Pronator Quadratus, Brachioradialis 

Wrist  Stabilization  Flexor carpi radialis Flexor carpi ulnaris Palmaris longus Flexor digitorum superficialis Flexor digitorum profundus Flexor pollicis longus Extensor carpi radialis longus Extensor carpi radialis brevis Extensor carpi ulnaris Extensor digitorum Extensor indicis Extensor digiti minimi Extensor pollicis longus Extensor pollicis brevis 

All Isometric 

Page 21: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Hip  Flexion  Adductor Brevis Adductor Longus Adductor Magnus Biceps Femoris Semimembranosus Semitendinosus Iliopsoas Rectus Femoris Pectineus Sartorius Gracilis Gluteus Maximus Gluteus Minimus Gluteus Medius Tensor Fascia Latae Deep 6 lateral rotators 

Isometric ‐ Iliopsoas, Rectus Remorus, Pectineus, Sartorius, Gracilis, Tensor Fascia Latae, Adductor Longus Concentric ‐ Adductor Brevis, Adductor Magnus, Biceps Femoris, Semimimembranosus, Semitendinosus, Gluteus Masimus, Gluteus Minimus, Gluteus Medius, Deep 6 Later Rotators 

Knee  Flexion  Vastus Lateralis Vastus Intermedius Vastus Medialis Rectus Femoris Biceps Femoris Popliteus Semimembranosus Semitendinosus Sartorius Gracilis Gastrocnemius 

Isometric ‐ Vastus Lateralis, Vastus Intermedius, Vastus Medialis, Rectus Femoris, Sartorius, Gracilis Concentric ‐ Biceps Femoris, Popliteus, Semimembranosus, Semitendonosus, Gastrocnemius 

Ankle  Planter Flexion  Soleus Gastrocnemius Tibialis Anterior Tibialis Posterior Peroneus Longus Peroneus Brevis 

Isometric ‐ Soleus, Gastrocnemius, Tibialis Posterior, Peroneus Longus, Peroneus Brevis, Tibialis Anterior 

         

     

            

Phase 3 "Go" 

     Joint Name  Joint Action/ 

Position Active Muscles  Contraction Type 

Page 22: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Head/Neck  Cervical Flexion  Sternocleidomastoid         Splenius 

Isometric 

Trunk  Lumbar Flexion  Rectus Abdominus           External Obliques          Internal Obliques            Transverse Obliques          Errector Spinae          Quadratus Lumborum  

Isometric ‐ Erector Spinae, Quadratus Lumborum Eccentric ‐ Rectus Abdominus, External Obliques, Internal Obliques, Transverse Obliques 

Scapula  Left Side: Abduction, Downward Rotation Right Side: Adduction, Downward Rotation, Elevation 

Levator Scapulae Pectoralis Minor Rhomboid Serratus Anterior Trapezius 

Left Side: Concentric ‐  Pectoralis Minor, Serratus Anterior Eccentric ‐ Levator Scapulae, Rhomboid, Trapezius Right Side: ‐ Eccentric ‐  Pectoralis Minor, Serratus Anterior Concentric ‐ Levator Scapulae, Rhomboid, Trapezius 

Shoulder  Left Side: Flexion, Internal Rotation, Adduction Right Side: Extension, External Rotation, Abduction 

Pectoralis Major Latissimus Dorsi Deltoid Coracobrachialis Subscapularis Supraspinatus Infraspinatus Teres Minor Teres Major Triceps Brachii  Biceps Brachii 

Left Side: Concentric ‐ Pectoralis Major, Anterior Deltoid, Coracobrachialis Eccentric ‐ Latissimus Dorsi, Posterior Deltoid, Subscapularis, Supraspinatus, Infraspinatus, Teres Minor, Teres Major, Triceps Brachii, Biceps Brachii Right Side: Concentric ‐ Supraspinatus, Teres Minor, Infraspinatus, Triceps Brachii Eccentric ‐ Pectoralis Major, Anterior Deltoid, Subscapularis, Teres Major, Biceps Brachii 

Elbow  Left Side: Flexion Right Side: Extension 

Biceps Brachii Triceps Brachii Brachioradialis Brachialis Pronator Teres Anconeus 

Left Side: Concentric ‐ Biceps Brachii, Brachioradialis, Brachialis, Pronator Teres Eccentric ‐ Triceps Brachii, Anconeus Right Side: Concentric ‐ Triceps Brachii, Anconeus Eccentric ‐ Biceps Brachii, Brachioradialis, Brachialis, Pronator Teres 

Radioulnar  Pronation  Pronator Teres Pronator Quadratus Supinator Biceps Brachii Brachioradialis 

Concentric ‐ Pronator Teres, Pronator Quadratus Eccentric ‐ Supinator, Brachioradialis, Biceps Brachii 

Page 23: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Wrist  Stabilization  Flexor carpi radialis Flexor carpi ulnaris Palmaris longus Flexor digitorum superficialis Flexor digitorum profundus Flexor pollicis longus Extensor carpi radialis longus Extensor carpi radialis brevis Extensor carpi ulnaris Extensor digitorum Extensor indicis Extensor digiti minimi Extensor pollicis longus Extensor pollicis brevis 

All Isometric 

Hip  Left Side: Flexion Right Side: Extension 

Adductor Brevis Adductor Longus Adductor Magnus Biceps Femoris Semimembranosus Semitendinosus Iliopsoas Rectus Femoris Pectineus Sartorius Gracilis Gluteus Maximus Gluteus Minimus Gluteus Medius Tensor Fascia Latae Deep 6 lateral rotators 

Left Side: Concentric ‐ Iliopsoas, Rectus Remorus, Pectineus, Sartorius, Gracilis, Tensor Fascia Latae, Adductor Longus Eccentric ‐ Adductor Brevis, Adductor Magnus, Biceps Femoris, Semimimembranosus, Semitendinosus, Gluteus Masimus, Gluteus Minimus, Gluteus Medius, Deep 6 Later Rotators Right Side: Eccentric ‐ Iliopsoas, Rectus Remorus, Pectineus, Sartorius, Gracilis, Tensor Fascia Latae, Adductor Longus Concentric ‐ Adductor Brevis, Adductor Magnus, Biceps Femoris, Semimimembranosus, Semitendinosus, Gluteus Masimus, Gluteus Minimus, Gluteus Medius, Deep 6 Later Rotators 

Page 24: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Knee  Left Side: Flexion Right Side: Extension 

Vastus Lateralis Vastus Intermedius Vastus Medialis Rectus Femoris Biceps Femoris Popliteus Semimembranosus Semitendinosus Sartorius Gracilis Gastrocnemius 

Left Side: Eccentric ‐ Biceps Femoris, Popliteus, Semimembranosus, Semitendonosus, Gastrocnemius Concentric ‐ Vastus Lateralis, Vastus Intermedius, Vastus Medialis, Rectus Femoris, Sartorius, Gracilis Right Side: Eccentric ‐ Vastus Lateralis, Vastus Intermedius, Vastus Medialis, Rectus Femoris, Sartorius, Gracilis Concentric ‐ Biceps Femoris, Popliteus, Semimembranosus, Semitendonosus, Gastrocnemius 

Ankle  Left Side: Planter Flexion Right Side: Dorsi Flexion 

Soleus Gastrocnemius Tibialis Anterior Tibialis Posterior Peroneus Longus Peroneus Brevis 

Left Side: Eccentric ‐ Tibialis Anterior Concentric ‐ Soleus, Gastrocnemius, Tibialis Posterior, Peroneus Longus, Peroneus Brevis Right Side: Concentric ‐ Tibialis Anterior Eccentric ‐ Soleus, Gastrocnemius, Tibialis Posterior, Peroneus Longus, Peroneus Brevis 

              

   

Phase 4 "First Step/Front Leg Extension" 

   

          Joint Name  Joint Action/ 

Position Active Muscles  Contraction Type 

Head/Neck  Cervical Flexion  Sternocleidomastoid         Splenius 

All Isometric 

Trunk  Lumbar Extension  Rectus Abdominus           External Obliques          Internal Obliques            Transverse Obliques          Errector Spinae          Quadratus Lumborum  

Concentric ‐ Erector Spinae, Quadratus Lumborum Isometric ‐ Rectus Abdominus, External Obliques, Internal Obliques, Transverse Obliques 

Page 25: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Scapula  Left Side: Abduction, Downward Rotation Right Side: Adduction, Downward Rotation, Elevation 

Levator Scapulae Pectoralis Minor Rhomboid Serratus Anterior Trapezius 

Right Side: Concentric ‐ Serratus Anterior, Pectorails Minor Eccentric ‐ Levator Scapulae, Rhomboid, Trapezuis Left Side: Eccentric ‐ Serratus Anterior, Pectorails Minor Concentric ‐ Levator Scapulae, Rhomboid, Trapezuis 

Shoulder  Left Side: Flexion, Internal Rotation, Adduction Right Side: Extension, External Rotation, Abduction 

Pectoralis Major Latissimus Dorsi Deltoid Coracobrachialis Subscapularis Supraspinatus Infraspinatus Teres Minor Teres Major Triceps Brachii  Biceps Brachii 

Left Side: Concentric ‐ Pectoralis Major, Anterior Deltoid, Coracobrachialis Eccentric ‐ Latissimus Dorsi, Posterior Deltoid, Subscapularis, Supraspinatus, Infraspinatus, Teres Minor, Teres Major, Triceps Brachii, Biceps Brachii Right Side: Concentric ‐ Supraspinatus, Teres Minor, Infraspinatus, Triceps Brachii Eccentric ‐ Pectoralis Major, Anterior Deltoid, Subscapularis, Teres Major, Biceps Brachii 

Elbow  Flexion   Biceps Brachii Triceps Brachii Brachioradialis Brachialis Pronator Teres Anconeus 

Concentric ‐ Biceps Brachii, Brachioradialis, Brachialis, Pronator Teres Eccentric ‐ Triceps Brachii, Anconeus 

Radioulnar  Pronation  Pronator Teres Pronator Quadratus Supinator Biceps Brachii Brachioradialis 

Concentric ‐ Pronator Teres, Pronator Quadratus Eccentric ‐ Supinator, Brachioradialis, Biceps Brachii 

Wrist  Stabilization  Flexor carpi radialis Flexor carpi ulnaris Palmaris longus Flexor digitorum superficialis Flexor digitorum profundus Flexor pollicis longus Extensor carpi radialis longus Extensor carpi radialis brevis Extensor carpi ulnaris Extensor digitorum 

All Isometric 

Page 26: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Extensor indicis Extensor digiti minimi Extensor pollicis longus Extensor pollicis brevis 

Hip  Left Side: Flexion Right Side: Extension 

Adductor Brevis Adductor Longus Adductor Magnus Biceps Femoris Semimembranosus Semitendinosus Iliopsoas Rectus Femoris Pectineus Sartorius Gracilis Gluteus Maximus Gluteus Minimus Gluteus Medius Tensor Fascia Latae Deep 6 lateral rotators 

Left Side: Concentric ‐ Iliopsoas, Rectus Remorus, Pectineus, Sartorius, Gracilis, Tensor Fascia Latae, Adductor Longus Eccentric ‐ Adductor Brevis, Adductor Magnus, Biceps Femoris, Semimimembranosus, Semitendinosus, Gluteus Masimus, Gluteus Minimus, Gluteus Medius, Deep 6 Later Rotators Right Side: Eccentric ‐ Iliopsoas, Rectus Remorus, Pectineus, Sartorius, Gracilis, Tensor Fascia Latae, Adductor Longus Concentric ‐ Adductor Brevis, Adductor Magnus, Biceps Femoris, Semimimembranosus, Semitendinosus, Gluteus Masimus, Gluteus Minimus, Gluteus Medius, Deep 6 Later Rotators 

Knee  Left Side: Flexion Right Side: Extension 

Vastus Lateralis Vastus Intermedius Vastus Medialis Rectus Femoris Biceps Femoris Popliteus Semimembranosus Semitendinosus Sartorius Gracilis Gastrocnemius 

Left Side: Eccentric ‐ Biceps Femoris, Popliteus, Semimembranosus, Semitendonosus, Gastrocnemius Concentric ‐ Vastus Lateralis, Vastus Intermedius, Vastus Medialis, Rectus Femoris, Sartorius, Gracilis Right Side: Eccentric ‐ Vastus Lateralis, Vastus Intermedius, Vastus Medialis, Rectus Femoris, Sartorius, Gracilis Concentric ‐ Biceps Femoris, Popliteus, Semimembranosus, Semitendonosus, Gastrocnemius 

Page 27: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Ankle  Left Side: Plantar Flexion Right Side: Dorsi Flexion 

Soleus Gastrocnemius Tibialis Anterior Tibialis Posterior Peroneus Longus Peroneus Brevis 

Left Side: Eccentric ‐ Tibialis Anterior Concentric ‐ Soleus, Gastrocnemius, Tibialis Posterior, Peroneus Longus, Peroneus Brevis Right Side: Concentric ‐ Tibialis Anterior Eccentric ‐ Soleus, Gastrocnemius, Tibialis Posterior, Peroneus Longus, Peroneus Brevis 

 

Velocity, Acceleration Analysis 

              

Sprinter 1    

Velocity Acceleration Profile             30 meter sprint               (cumulative)               Total time(s)  0  1.3  2.17  2.87  3.5  4.1  4.67                Displacement(m)  0  5  10  15  20  25  30                ∆d    5  5  5  5  5  5                ∆t    1.3  0.87  0.70  0.63  0.60  0.57                Avg.  Velocity (m/s)    3.85  5.75  7.14  7.94  8.33  8.77 (∆d/∆t)            Overall  6.42398287                ∆v (m/s)      1.90  1.40  0.79  0.40  0.44                ∆t=.5(t1+t2) (s)      1.09  0.79  0.67  0.62  0.59                Avg. Acceleration (m/s^2)      1.75  1.78  1.19  0.65  0.75 (∆v/∆t)                              

 

 

 

 

Page 28: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

 

 

 

 

 

 

 

              

Sprinter 2    

Velocity Acceleration Profile             30 meter sprint               (cumulative)               Total time(s)  0  1.4  2.1  2.8  3.4  3.97  4.64                Displacement(m)  0  5  10  15  20  25  30                ∆d    5  5  5  5  5  5                ∆t    1.4  0.70  0.70  0.60  0.57  0.67                Avg.  Velocity (m/s)    3.57  7.14  7.14  8.33  8.77  7.46 (∆d/∆t)            Overall  6.46551724                ∆v (m/s)      3.57  0.00  1.19  0.44  ‐1.31                ∆t=.5(t1+t2) (s)      1.05  0.70  0.65  0.59  0.62                Avg. Acceleration (m/s^2)      3.40  0.00  1.83  0.75  ‐2.11 (∆v/∆t)               

Page 29: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Phase Timing Analysis 

           

 Sprinter 1 

Sprinter 2   

Springer 1  Sprinter 2 

Phase  Frames      Time(sec)  Time(sec) 1  67  68    2.23  2.27 2  36  42    1.20  1.40 3  6  7    0.20  0.23 4  5  4    0.17  0.13 

           

     Total Time  3.80  4.03 

 

Kinematic Analysis 

 

 

 

 

 

Page 30: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Discussion 

  The performers that were evaluated and compared ranged from an Olympic 

athlete, a college athlete and a high school athlete.  When we evaluated the Olympic 

athlete we ranked them with all “5s” due to the expertise and precise execution of all 

determined aspects of each phase.  Based on our checklist we couldn’t determine 

Page 31: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

any deviations.  We fund that our college athlete wasn’t as proficient as the Olympic 

athlete and therefore didn’t rank as high.  The high school athlete lacked in some key 

aspects of each phase.  We assumed that this is due to the lack of experience.   

After evaluating our videos we determined that our checklist was very 

comprehensive on all of the key elements of a sprint start.  However, there were a 

few things that we could have been more specific on.  Such as, in the “Set” phase we 

should have specified that the athlete should have been on their finger tips.  Another 

is in the “Go” phase.  We needed to specify that when the arms come off the ground 

that they stay in the sagittal plane. 

The positive and negative critiques that we found from all three athletes are as 

follows: 

For the Olympic athlete we found no negative critiques though we did notice 

some very positive key aspects of certain phases.  In every phase we noticed that the 

athletes head was tucked and in phase 4 we noticed that his body was in a very 

excellent alignment between head and front foot. 

The college athlete on the other hand had a few negative critiques. 

1. Rear leg creates about a 100° angle instead of a 120° in phase 2. 

2. Rear leg is pulled forward with no extension in phase 3. 

3. Arms move in the frontal plane away from the body in phase 3. 

4. Head pops up and then becomes tucked in phase 3. 

Page 32: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

A positive critique for the college athlete was that they had a 40° angle to the 

ground with their body in phase 4.  Then they also had great extension of front leg 

off the blocks in phase 4. 

The high school athlete had less negative critiques than the college athlete 

though they didn’t perform as well overall.   

5. Presses with rear leg and locks knee before they even moved forward in 

Phase 3. 

6. Back is arched forward in Phase 4. 

7. Arm is actually more at a 110° angle than a 90° which it is supposed to be in 

Phase 4. 

Positive critiques of the high school student are that they have most of their 

weight forward on their hands in phase 2 along with great extension of the front leg 

in Phase 4. 

  The literature review gave us background information on sprint starts and the 

recent work that has been done.  It was a starting point for this project.  

  The anatomical analysis allowed us to see what was happening at the skeletal 

level to the body.  Determining the differences between phases allowed for a better 

understanding of what each limb was doing while creating opposing moments of 

inertia to stabilize the body.   

  Using phase timing for our first sprinter we noticed that his speed increased 

over each interval.  This lets us believe that this is a very well trained and well 

conditioned sprinter.  We believe from the data that the thirty meters might not have 

Page 33: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

been long enough for him to reach top speed.  From the data and film there is 

nothing that we can critique with sprinter one.  He had great form out of the blocks 

and he progressively decreased his split times.  He could always practice starting out 

of the blocks to increase his efficiency and speed.   

With our second sprinter we noticed that his intervals decreased as he 

progressed down the track.  Between the fourth and fifth cones he slowed down 

showing that within those five meters he reached his top speed and began to slow.  

A critique for sprinter two would be to keep his head down out of the blocks.  One 

thing that we noticed was that his hips dropped a little between the second and third 

phase and we believe that this is due to how close his feet are in the blocks.  If he 

were to increase the distance between the feet placement platforms his hips could 

be dropped to the same height that he runs at.  A training technique that sprinter 

two could use would be to do 200 to 400 sprints to increase his aerobic 

endurance/muscle glycogen stores.   

We found that Sprinter one was quicker out of the blocks over all with a total 

time of 3.80 seconds compared to Sprinter two of 4.03 seconds.  It took him 67 

frames, or 2.23 seconds, to finish phase one where as Sprinter two took 68 frames, or 

2.27 seconds. Phase two was quicker with Sprinter one with 36 frames, or 1.20 

seconds, where as Sprinter two took 42 frames, or 1.40 seconds. The third phase was 

much closer between the two sprinters with only a one frame difference.  In the last 

phase Sprinter two was quicker by a frame, though over all had a slower time. 

Page 34: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

  Over all our subjects had very close results, in terms of frames per second, 

though hundredths of a second can separate first from last. 

From observing the three different video kinematic analyses we were able to 

have a better understanding of the sprint start.  In turn this enables us to help 

sprinters and us in explaining the most efficient method for a sprint start.  The 

motion tracking analysis allowed us to see the critical movements of each phase the 

sprinter goes through.  With this we then helped critique the sprint start of our 

subjects to increase their overall efficiency in their start.  The knee joint angle 

measurement allowed us to measure the knee angles and then fine tune the sprinters 

start for maximum acceleration.  Where as the segment inclination measurement of 

the hip allowed us to watch how the hip traveled in each phase.  With this we were 

able to determine if there was any inefficient movement of the hips such as 

downward movement before acceleration.  Knowing the angle of the hip allowed us 

to determine the orientation of the torso which showed where the center of gravity 

was during the acceleration portion of the sprint start.  All three of these analyses 

came together to help us, and the sprinters, learn more about the sprint start and to 

critique the efficiency of each of the specific different phases. 

The three kinematic analyses show the motion the sprinters bodies move to 

from phase to phase.  The direction in which the body moves is determined by many 

different things but one that is very essential is the force which the legs create to get 

the body moving.  Many different biomechanical principals can be applied to a sprint 

start. 

Page 35: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Newton’s first law of motion is the law of inertia.  Inertia is the resistance an 

object has to change direction.  This means that if an object is moving in a certain 

direction and velocity that it will resist any change to its direction or speed.  This can 

also be looked at as anything resting will resist any change.  All athletes and objects 

have mass, which is the amount of matter an object has, and therefore have the 

potential for inertia.  Mass is directly related to inertia because the more mass an 

object has the more inertia it has.  Therefore, if someone who possesses mass and is 

moving in a particular direction and speed they will resist any change.  So when a 

sprinter moves from one phase to another.  The mass of the body resists the change 

but once a particular body part is moving in a desired direction they try to obtain the 

highest amount of velocity for that segment.  The push of the thighs from the blocks 

to move the body forward is the change of mass and inertia. 

One can easily demonstrate a sprint start through the use of Newton’s second 

law of motion, which is the law of acceleration represented in the simple formula 

force = mass x acceleration.  In the sprint start, the sprinter extends their legs to push 

against their mass as well as against the Earth through the use of the blocks.  The 

sprinter accelerates in a forward direction while the Earth moves a negligible amount 

in the opposite direction of the sprinter.  The sprinter accelerates because the force 

produced by the sprinter’s muscles overcomes the inertia of the sprinter’s mass.  To 

demonstrate Newton’s second law of motion one can take two sprinters of the same 

mass and have them apply a force for the same amount of time.  The sprinter who 

Page 36: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

applies the greater amount of force will accelerate quicker than the sprinter who 

applies less force. 

Newton’s third law of motion is the law of action and reaction.  When an 

athlete exerts a force on a second object, the latter will exert a reaction force on the 

first that is both equal and opposite in direction.  The action and reaction of a sprint 

start is shown when the sprinter applies a muscle force by extending their legs, or 

exerting force, against the starting blocks.  The action is the force, or push, that the 

sprinter applies against the blocks.  The reaction to the sprinter is the equal and 

opposite force that the Earth applies to push back against the sprinter or the Earth’s 

ground reaction force.  Since the Earths’ potential force is greater than what the 

sprinter can produce the sprinter is then the object that moves. 

The center of gravity is the point at which the mass of an athlete are balanced 

in all directions and the point where the gravitational forces are centralized.  The 

sprint start is used at a stable position that is used to get the sprinter out of the 

blocks as soon as possible.  In the “set” command position of the sprint start the 

center of gravity is low to the ground and outside of the body.  The base of support is 

wide and long and the line of gravity is shifted close to the forward edge of the 

supporting base.  This stance allows the sprinter’s legs to be in a powerful thrusting 

position and gets them into the closest position to the finish line just prior to the 

start.  As the sprinter enters the “go” phase their base of support, or center of 

gravity, becomes unstable when they lift their hands off the ground.  At first the 

sprinter uses purely gravity to give them a forward motion without using muscle 

Page 37: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

contractions.  This happens because the center of gravity is outside and forward of 

the body which pulls the torso forward and down.  After they have increased velocity 

for the fraction of a second the sprinter begins to accelerate as they begin to use 

their muscles for movement. 

The sprint start is also a great example to show the impulse‐momentum 

relationship.  Momentum is the quantity of motion that occurs with the simple 

formula being momentum = mass x velocity.  Momentum occurs when the athlete 

starts their movement out of the blocks.  If a sprinter increases their mass and/or 

velocity, they will increase their momentum.  Once the momentum is initiated the 

impulse of the sprint start will require a massive force to be applied over a short 

distance and a short time frame.  An impulse is the force multiplied by the time 

during which the force acts.  A strong and flexible sprinter can apply more force over 

a greater time frame than a weak and less flexible sprinter.  The flexible sprinter 

allows for a greater range of motion.  This motion can be translated into the greater 

amount of time in which the motion is being preformed.  A less flexible sprinter has a 

shorter distance in which they can perform the task.   

An energy efficient movement can be created if all the training techniques, 

equipment, and surfaces work together in a harmonious manner.  Optimal 

techniques are designed to decrease the amount of energy loss.  The main purpose 

of these techniques is to decrease deformation of the body, equipment, and surfaces 

as well as to decrease the amount of impact upon the body.  With proper use of 

these techniques all extraneous movements are eliminated.  Deformation of the 

Page 38: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

body is decreased in knee and foot flexion with proper placement of the blocks.  

Deformation of equipment is decrease with the utilization of stiff, very thin soled, 

and very light shoes.  Deformation of surface occurs with the spikes of the shoes.  

The spikes create more traction for the sprinter by penetrating the track and 

decreasing friction because of the surface area of the spikes and the material the 

spikes are made from.  Impact is increased due to the decreased amount of sole of 

the shoes but is combated with the track material.  Having a tucked head, arms 

moving in the sagittal plane, and having flexed hips and knees are all ways to 

decrease extraneous movements.   

We gained an immense amount of knowledge about the sprint start and if 

time allowed much more could have been obtained.  Strengths of this project were 

that in this modern age all the different technology that are available to us made it 

possible to evaluate the sprint start in a much more efficient manner than could have 

otherwise been done.  A weakness of this project was that since the movement was 

so fluid it was hard to make a clear determination when we were creating our phase 

descriptions.  Future investigations could use the unclear correlation between phases 

to more precisely create phase descriptions by possibly extending the distance in 

which the start is measured.  We can use the knowledge learned from this project to 

help athletes with their sprint start. The next step is to create an optimal energy 

efficient sprint start for all our participants. 

Page 39: Final Project paper - WOU Homepagejwelch/root/webpage stuff/School Stuff/Physical...PE 483 – Final Project ... shot put ball and a tennis ball. ... The correct arm action should

Bibliography 

"Running online ‐ Your Online Running Partner (The Sprint Start)." Running Online: Your Online Running Partner. 19 Jan. 2009 <http://www.runningonline.com/zine/How_To/The_Sprints/171.sht>. 

 A, M., S, K., M, H., H, K., & PV, K. (2006, February). Effects of muscle‐tendon length on 

joint moment and power during sprint starts. Journal Of Sports Sciences, 24(2), 165‐173. Retrieved January 19, 2009, from MEDLINE database. 

 

Analysis. (2009). In Merriam‐Webster Online Dictionary. Retrieved March 14, 2009, from http://www.merriam‐webster.com/dictionary/analysis 

Brown, A., Kenwell, Z., Maraj, B., & Collins, D. (2008, June). Go Signal Intensity Influences the Sprint Start. Medicine & Science in Sports & Exercise, 40(6), 1142‐1148. Retrieved January 19, 2009, doi:10.1249/MSS.0b013e318169770e1. 

 Carr, Gerry. Sports Mechanics for Coaches. 2nd ed. New York: Human Kinetics, 2004. 

davilito14 (2007). Asafa Powell [Internet Video]. (Available at http://www.youtube.com/watch?v=dvC1PNoJ2‐k&feature=PlayList&p=9E4716F49E885018&index=33) 

 Hausswirth, C., and D. Lehenaff. "Physiological demands of running during long 

distance runs and triathlons." Sports Medicine 31 (2001): 679‐89. 6 Jan. 2009.          Jensen, Clayne R., and Gordon W. Schultz. Applied Kinesiology. New York: McGraw‐

Hill, 1977.  R, R., M, K., D, U., D, M., & S, J. (1998, May). Effects of arm and leg loading on sprint 

performance. European Journal Of Applied Physiology And Occupational Physiology, 77(6), 547‐550. Retrieved January 19, 2009, from MEDLINE database 

 Sleivert, G., & Taingahue, M. (2004, January). The relationship between maximal 

jump‐squat power and sprint acceleration in athletes. European Journal of Applied Physiology, 91(1), 46‐52. Retrieved January 19, 2009, from Academic Search Premier database 

  


Recommended