Contribution of limb momentum to power transfer in athletic wheelchair pushing.
Pushing capacity is a key parameter in athletic racing wheelchair performance. This study estimated the potential contribution of upper limb momentum to pushing. The question is relevant since it may affect the training strategy adopted by an athlete. A muscle-free Lagrangian dynamic model of the upper limb segments was developed and theoretical predictions of power transfer to the wheelchair were computed during the push phase. Results show that limb momentum capacity for pushing can be in the order of 40J per push cycle at 10m/s, but it varies with the specific pushing range chosen by the athlete. Although use of momentum could certainly help an athlete improve performance, quantifying the actual contribution of limb momentum to pushing is not trivial. A preliminary experimental investigation on an ergometer, along with a simplified model of the upper limb, suggests that momentum is not the sole contributor to power transfer to a wheelchair. Muscles substantially contribute to pushing, even at high speeds. Moreover, an optimal pushing range is challenging to find since it most likely differs if an athlete chooses a limb momentum pushing strategy versus a muscular exertion pushing strategy, or both at the same time. The study emphasizes the importance of controlling pushing range, although one should optimize it while also taking the dynamics of the recovery period into account.
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1.
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Masson
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1.
M-A
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Bégin
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1.
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Lopez Poncelas
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1.
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Pelletier
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1.
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Lessard
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1.
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Laroche
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1.
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Berrigan
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1.
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Langelier
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1.
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Smeesters
Groupe de recherche en performance et sécurité humaine de l'Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Département de génie mécanique, 2500 Boul. de l'Université, Sherbrooke, PQ, Canada J1K 2R1. Electronic address: Denis.Rancourt@Usherbrooke.ca.
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Rancourt
D001132:Arm / Q000502:physiology*; D054874:Athletic Performance / Q000502:physiology; D001696:Biomechanical Phenomena; D004735:Energy Transfer; D005260:Female; D006801:Humans; D008297:Male; D009068:Movement; D053580:Muscle Strength; D016059:Range of Motion, Articular; D014910:Wheelchairs
Athletic wheelchair; Dynamic modeling; Limb momentum; Power transfer; Pushing range; Sports performance