【doc】100m途中跑摆动腿摆动技术力速特征分析

【doc】100m途中跑摆动腿摆动技术力速特征 100m途中跑摆动腿摆动技术力速特征分析 第23卷增刊.上海体育学 sica 院 l 学 Ed 报 ucJournaofShangh~Phy~caEducationInstitutei999年l2月【…… 100IT1途中跑摆动腿摆动技术力速特征分析 张武军 河北沧州师专061001) 随着科学技术的发展,对短跑技术的量化力学分析使人们对此理论有了更深入的理解. 现代短跑技术更加重视摆动技术,强调以摆促蹬,摆蹬配合.当前许多文献对摆动技术的动 作结构和力速规律进行了研究与探讨,但在对摆动时相的确定,摆动在不同时相的力速特 性,尤其是匕上摆促蹬,摆蹬配合的作用机制有待进一步分析,本文拟对此作一探讨. l研究方法 1.1文献资料法 按体育文献目录搜集,整理国内外有关短跑理论与技术研究的文章. 12影片解析法 使用春风牌高速摄影机对1993年全国田径冠军赛,全国田径精英赛中,我国优秀男子 短跑选手途中跑动作进行拍摄;使用江苏体科所"JTK一1"影片解析仪对影片进行 解析,获 取本文所需有关运动学参数. 2结果与分析 2.1摆动腿摆动周期时相的确立 摆动腿摆动周期时相的确立是对摆的技术结构进行分析的前提,但摆动周期时相的确 立一直存在不同的观点.体育院系田径教材将摆动腿的摆动依其相对于支撑腿的位置分为 前摆和后摆.《田径运动高级》将摆动周期确定为从摆动腿离地瞬间至摆动腿着地瞬 间,分为折叠前摆和下压准备着地两个动作时相.而从本研究解析出的摆动腿大腿角速度 曲线图(图略)可看出,从摆动腿离地到落地经历了三个速度变化阶段,即摆动腿离地后大腿 角速度为负值,以向右侧跑进为例,此时摆动腿摆动为顺时针方向向后摆动,处于后伸的运 动状态;当后伸至最大限度,大腿剪角处于最大值后,大腿角速度转为正值,开始逆时针方向 向前摆动,处于折叠前摆的运动状态;前摆至最大限度后,大腿角速度又转为负值,开始顺时 方向的摆动,处于下压着地的运动状态. 基于上述分析,本文依据摆动腿在摆动周期中的摆动速度方向将一个摆动周期分为后 伸,折叠前摆,下压着地三个动作时相,它们分别占用的时间比例为15%,63%,22%. 2.2后伸时相运动学特征 向右侧跑进为例,从形态参数分析:后伸阶段最大剪角为125.,最小剪角为112(优 上海体育学院第13眷 秀运动员)两者相减得出后伸阶段大胆的摆动幅度为13后伸阶段的最大膝角与最 小膝 角相差l5.说明在后伸阶段已开始r大小腿折叠一 从时空特征分析.大腿后伸的角速度为2.srad/s,而膝角速度为15ra(1/s,此时膝角速 度即折叠速度已接近最大折叠速度,摆动腿从离地转为后伸瞬间,大腿蹬地伸肌群的远端 固定点突然消失,但强大的惯性作用使此时大腿伸肌群转为近固定点收缩使大腿处于后伸 运动状态;同样小腿蹬伸肌群远端固定点突然转为近端固定点收缩,强丈的收缩惯陛作用牵 拉小腿向心收缩,在大腿后伸的同时,大小腿快速折叠摆动.由于后伸时相这一肌肉工作力 学特征使得大小腿折叠速度从开始就接近最大.说明摆动腿大小腿折叠的动力首先来源于 腿蹬伸肌群由远固定转化为近固定的惯性收缩作用 2.3折叠摆动时相运动学特征 折叠摆动时相为摆动腿在支撑腿支撑状态下的摆动时相,现代短跑技术强调的以摆促 蹬,摆蹬配合应完全在这一时相得到体现以下从支撑腿落地和最大缓冲两个瞬问分析摆 蹬相互作用规律. 2.31支撑腿落地瞬问摆蹬的相互作用 从影片解析数据看.大腿角速度及腿前摆的重心速度在支撑腿落地瞬间陡然增大,摆动 腿大腿角速度为83rad/s,腿重心速度为14m/s.说明此时是支撑对摆动作用非常显着的 一 个瞬问.根据生物力学中的转动力学原理,当身体某一环节制动时其动量矩会传递到其 相邻环节,由于支撑腿和摆动腿是由髋关节相连的两个相邻环节,当支撑腿这一环 节制动时 其动量矩会转移到相邻摆动腿这一环节.使摆动腿摆动速度突然增大.依据其动作结构特 点和转动力学规律其增大幅度至少要受两个因索的影响,即支撑腿的着地距离和支撑腿落 地时相对于重,6"a9水平速度. 支撑腿着地距离是指脚落地时落地点至重心投影点的水平距离支撑落地点在重心投 影点前的着地距离是产生制动作用使支撑腿与摆动腿相互问动量矩传递的前提条件.有 文献认为:"缓冲着地阶段是埘人体重心起阻力作用要求尽量减少着地距离使着地点靠近 身体重心投影点.从不同训练水平运动员着地距离看,美国优秀运动员着地距离为0.38 m,中国优秀运动员着地距离为O.27m,普通选手着地距离为O.23m说明训练水平越高的 运动员着地距离越长,与减小着地距离,减少若地阻力的技术理论相矛盾.如果从支撑腿对 摆动腿的动量矩传递作用加大摆动腿摆动速度技术观点看,着地距离有着加大步长并且通 过动量矩传递加大摆动腿摆动速度作用. 支撑腿落地时相对于重心水平速度V,:重心速一足落地速美国运动员为1.t5 rn/s,我国运动员为1.35m/s.由于此时落地点在身体重心前方,支撑腿落地速度又低于重 心速度,对身体重心速度是起阻力作用的,但此时身体重心速度仅从9.827m/s下降到 9.832m/s,下降幅度为0.005s.我们知道身体重心位置是由环节重心位置决定的,身体重 心速度必然受到环节重心速度影响此时虽然支撑腿落地减小重心速度,但摆动腿 由于动量 矩传递作用摆速加快,重心速度达到14m/s增加了身体总重心速度,使得身体总重心在整 个途中跑中基本是平稳的,没有突然增大和突然减小的现象.从以上的分析看,支撑腿落地 瞬间的摆蹬相互作用的效应是十分明显的. 2.3.2最太缓冲瞬间摆蹬的相互作用 从摆动腿对支撑腿力学效应分析看,在支撑腿支撑阶段,摆动腿前摆的加速度方向是背 增刊张武军.100m途中跑摆动腿摆动技术力速特征分析65 离地面的,它的惯性力是指向地面的,这个惯性力加大了支撑腿负荷,当摆动腿摆速最大时, 其加速度也达到最大,对支撑腿惯性作用力作用最大,支撑腿被迫压弯,处于最大缓冲.同 时当摆动腿摆动速度为最大时,转动半径最短.优秀运动员为27.3cm;摆动腿折叠角达到 最小.优秀运动员为27.;此时的两腿剪角为负值,说明此时的摆动腿大腿已摆过支撑腿. 由于摆动腿重心位置是由大腿和小腿两个环节重心位置所决定的,当摆动腿大腿摆过支撑 腿.大小腿处于最小折叠状态时.从影片解析数据得出.摆动腿重心正处于人体总重心的投 影线上.摆动加速增加的惯性力作用线与重力对支撑腿作用线相重合,大大增加了对支撑腿 的压力.为拉长蹬伸肌肉群,增大蹬地力量创造了良好条件.当摆动腿重心摆过身体重心投 影线后摆腿肌群进行克制性收缩,摆动腿摆动速度减慢+此时支撑腿开始蹬伸,由于摆动腿 处于负加速状态.减小了对支撑腿的压力,增大蹬地力量.此一以摆促蹬的作用机制使支撑 摆动阶段划分为摆动腿重心处于身体重心投影线后方的增压摆动和摆动腿重心处于身体重 心投影线前方的减压摆动. 2,4下压落地摆动的运动学特征 首先.摆动腿下压扒地速度即使是优秀运动员也没超过重心速度,比总重心速度低1.3 m/s.其次,摆动腿落地减慢了重心速度已为解析的数据所证实.说明摆动腿下压落地是对 重心起制动作用的.从摆动腿落地的受力分析可看出:此时足的落地点在身体重心的前方, 小腿落地前倾角小于90..故地面对人体的支撑反力是指向人体后上方的.可分解为水平分 力F.和垂直分力F2.其水平分力是对摆动腿下地支撑起制动作用的,通过动量矩传递作用 加快后方摆动腿摆动速度.其垂直分力加大摆动腿落地后的缓冲.使其被迫压弯,拉长蹬伸 肌肉群,为蹬伸发力创造更好的肌肉收缩条件.可以认为,摆动腿下压落地的制动作用对维 持身体平衡,加快摆动腿摆动速度,增强蹬地效果是必不可少的. 3结论 依据摆动周期中摆动腿大腿摆动方向,将一个摆动周期划分为后伸,折叠前摆,下压落 地三个动作时相. 对后伸时相力速特征分析,后伸摆动是支撑腿转为摆动腿时,蹬伸肌群由远固定收缩转 为近固定收缩的惯性摆动. 支撑腿落地瞬间,由于动量矩传递作用加快摆动腿摆动速度,使人体总重心水平速 度保 持高速向前.支撑阶段摆动腿的摆动,以摆动腿重心与身体重心投影线重合为分界线,其后 方的摆动对支撑腿起增压作用,其前方的摆动对支撑腿起减压作用. 摆动腿下压落地的制动作用是为维持身体平衡,加快后方摆动腿摆动,增强蹬地效果创 造良好的力学条件