我国跳高运动员黄海强起跳＊阶段摆动技术运动学分析

徐国能, 陶 钧

(1.浙江师范大学体育与健康科学学院,浙江金华 321004;2.沥海镇中学,浙江上虞 312300)

对于背越式跳高来说,起跳阶段摆动腿技术的研究是不可忽视的环节.摆动腿在起跳腿着地瞬间及整个起跳过程中,为充分利用助跑速度、腾起角度以及维持整个身体平衡都起着非常重要的作用.本研究运用 Simimotion运动解析系统,对我国优秀男子跳高运动员黄海强起跳阶段摆动腿技术的运动学进行分析,并与我国优秀选手朱建华、国外优秀选手进行横向比较.

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象:我国男子优秀跳高运动员黄海强 (1982年 2月出生,身高 190 cm,体质量 75 kg,右脚起跳),2006年石家庄锦标赛;2007年 5月训练;2007年 8月石家庄比赛.

1.2 研究方法 (摄像测量法)

采用 2台索尼数码摄像机,放置位置如图 1所示,定点拍摄运动员助跑及起跳过程 (黄海强起跳脚为右脚).对石家庄的 2次比赛和 1次萧山基地的训练进行了拍摄.摄像机拍摄频率为 25 Hz,快门速度1/300 s,主光轴高 120 cm,首先拍摄 24点三维标定框架 (见图 2),拍摄跳高动作时采用灯光作为外同步信号.对两机捕获的视频在会声会影 10.0中进行剪辑和编辑,使得两机获得的视频片段同步并转换为AV I格式的压缩文件,采用德国 Si mimotion运动分析软件进行分析,在图像解析时把每一帧拆为 2场,使得解析时图像的采样频率达到 50 Hz,人体质心计算采用 Gubitz人体模型数据库[1].

图 1 摄像机机位

图 2 三维标定仪位置

2 结果与分析

在跳高起跳过程中,摆动腿和双臂的摆动可以增强人体对地面的垂直作用力,在起跳开始瞬间,摆动腿和双臂一般是向前向下运动的,这样可以减轻地面对人体的冲击力.当摆动腿和双臂向上运动时,必然对身体产生反作用力,并通过起跳腿的肌肉用力作用于地面,加大了起跳腿的负荷,增加了人体对地面的垂直作用力.美国专家研究认为[2]:背越式跳高的起跳中,对地面的作用力摆动腿占 20%,摆臂占 60%,起跳腿只占 20%;也有学者认为[3]:摆动对起跳效果的作用可达 65%～70%.当起跳即将结束时,摆动腿和双臂快速制动,其产生的惯性力是向上的,对起跳腿起到了减压的效果,减小了起跳腿的负担,加速了关节的快速伸展.

2.1 起跳过程中摆动腿 (左腿)的膝关节角度

摆动腿的摆动技术客观上存在着 2种不同的方式,即折叠式摆腿方式和屈腿式摆腿方式.折叠型摆腿在助跑最后一步摆动腿蹬离地面瞬间,摆动腿蹬得较直,膝关节角度变化的趋势是大→小→大,大、小腿在膝关节最小角度时形成所谓的“折叠”.屈腿型摆腿在助跑最后一步摆动腿离地瞬间,摆动腿蹬伸的程度不如折叠型,在整个起跳过程中,膝关节角度变化幅度较折叠型小,膝关节角度的变化是评定摆动效果的重要指标[4].黄海强起跳过程中各个瞬间摆动腿(左腿)膝关节的角度见表 1.

表 1 黄海强起跳过程中摆动腿 (左腿)膝关节角度 (°)

从表 1可以看出:黄海强摆动腿左膝关节角度变化的趋势,摆动腿离地瞬间呈较大值,在起跳腿着地瞬间呈减小趋势,一直到起跳腿最大缓冲瞬间为止,变化幅度明显,起跳腿 (右腿)离地瞬间摆动腿(左腿)膝关节角度平均值为 (73.39±7.46)°,最大值为 81.46°,最小值为 62.07°,说明黄海强采用的是折叠式摆腿方式.从运动生物力学原理分析,折叠式摆腿方式可以缩短摆动半径,使膝的移动和腿的前摆比屈腿式摆动方式更加快速.

2.2 起跳过程中两大腿夹角

摆动幅度影响摆动效果和起跳效果,在起跳缓冲阶段可以减轻运动员支持腿的承受负荷,在蹬伸阶段又在一定程度上提高起跳离地瞬间的垂直速度,摆动腿的摆动高度可以影响重心的高度 H1[5].优秀男子运动员如索托马约尔、朱建华在起跳离地瞬间,摆动腿明显超过水平面,并且持续到开始做杆上背弓动作.表 2为黄海强起跳过程中两大腿的夹角情况,由表 2可知,黄海强摆动腿离地瞬间两大腿夹角的平均值为 (96.60±3.83)°,比国内其他选手要高.说明黄海强最后一步步长比例较国内其他选手高,成功与失败试跳没有明显差异 (而国内选手变化幅度大),也说明国内其他选手在腾空阶段摆动腿积极、幅度大,而黄海强在缓冲阶段两大腿夹角变化幅度发生明显变化.对成功与失败试跳进行分析发现,在缓冲阶段,失败试跳两大腿夹角变化幅度较成功试跳小,并且两个特征点也存在较大差异.

表 2 黄海强起跳过程中两大腿夹角一览表 (°)

摆动腿的摆动高度影响离地瞬间身体重心的高度,离地瞬间两大腿夹角为 (101.20±2.12)°(朱建华离地瞬间两大腿夹角为 100°),摆动腿与水平面的夹角平均值为 0.82°,这个数字在离地后也有增大的趋势,说明黄海强摆动腿大腿摆至水平面以上,摆动腿摆动幅度效果比较好.

2.3 摆动腿角速度、双臂垂直速度运动学

在起跳过程中,摆动腿的大幅度快速摆动对提高起跳瞬间重心的高度及减小着地时的冲击力,加快身体重心前移和起跳腿的快速蹬伸有非常重要的作用.著名跳高运动员朱建华起跳离地瞬间摆动腿最大摆动角速度达 1 500 rad/s.两臂摆动对跳高起着积极作用,对国内外优秀跳高运动员的摆臂姿势分析发现,摆臂动作因习惯而定,摆臂可以产生一个向上的力,身体产生向下的作用力,这个力传给地面,地面就会对你产生向上的反作用力,起跳后身体产生的力和运动轨迹基本确定了.因此,摆臂动作在身体离地前有作用.黄海强各时相摆动腿角速度、最大角速度情况见表 3.

表 3 黄海强各时相摆动腿角速度、最大角速度一览表 rad/s

摆动腿在蹬伸阶段可以加大运动员对地面的垂直作用力,一般来说,摆动腿角速度越大,摆动腿对地面的垂直作用力也就越大.闫之朴研究认为[6],摆动腿角速度与摆动腿的水平角相关系数为 0.715,在 0.05水平上呈显著性相关,表明摆动腿角速度越大,摆动腿摆动的幅度和高度就越大,因此,加大摆动腿的摆动角速度能提高起跳结束瞬间摆动腿摆动的高度,从而有利于提高起跳结束瞬间身体重心的高度 H1.由表 3可以看出,黄海强最大角速度值为 1 043.20 rad/s,与朱建华的 1 500 rad/s相比还相差很大,失败试跳的最大角速度也显示比成功试跳的小.从各时相瞬间角速度分析发现,失败试跳最大缓冲瞬间角速度值比成功试跳小,而起跳腿离地瞬间角速度值比成功试跳大.生物力学原理认为,离地瞬间摆动腿的摆动角速度越大越好,通过提高摆动腿角速度可以减少起跳时间,加大摆动腿高度,也可以增加垂直作用力.

图 3 双臂、摆动腿、重心垂直速度曲线图

双臂的摆动对跳高有着积极的影响,当双臂向上加速摆动时,作用力的方向是向下的,这种力会通过起跳腿传到地面,加大了人体对地面的垂直作用力,地面给予人体的反作用力能够提高运动员腾起瞬间的垂直速度,因此可以用手臂向上的垂直速度来评定手臂的摆动效果.通过视频和图 3可知:黄海强两臂摆动最大垂直速度有显著性差异,并且最大速度出现时刻也存在差异,在起跳阶段双臂摆动在离地瞬间存在明显的先后,导致两臂最大速度出现的时刻存在间隔.双臂摆动垂直速度增加幅度在蹬伸阶段比摆动腿和质心垂直速度大,最大速度出现时刻也明显早于摆动腿与质心最大垂直速度的出现时刻.说明黄海强两臂摆动存在不同技术,导致两臂与摆动腿的摆动最大速度出现的时间存在间隔,这样不利于离地瞬间垂直速度的提高,影响起跳效果.

3 结 论

(1)黄海强起跳腿离地瞬间摆动腿 (左腿)膝关节角度平均值为 (73.39±7.46)°,最大值为81.46°,最小值为 62.07°,说明黄海强采用的是折叠式摆腿方式,效果比较好.

(2)黄海强摆动腿 (左腿)最大角速度值与朱建华相差比较大;失败试跳的最大角速度显示比成功试跳要小.因此,提高黄海强摆动腿的摆动速度有利于其起跳腿的瞪伸能力.

(3)黄海强具有比较大的发展潜力,要加强力量练习,加强小肌肉群训练,防止伤病的发生.

[1]毛旭江.我国女子优秀跳高运动员顾碧威、沈勤莉起跳技术的生物力学研究[D].金华:浙江师范大学体育与健康科学学院,2006.

[2]贾萨斯,戴佩纳.背越式跳高的生物力学分析[J].王学峰,译.山东体育科技,1989,11(1):51-54.

[3]邰崇禧,程丽平.江苏青少年男子背越式跳高运动员起跳摆动技术的运动学分析[J].北京体育大学学报,2006,29(1):144-145.

[4]吕乙林.对 2006年全国田径大奖赛中黄海强越过 2.28 m的技术分析[J].广州体育学院学报,2006,26(5):46-48.

[5]全国体育学院教材委员会.田径运动高级教程[M].北京:人民体育出版社,1994:401.

[6]闫之朴.跳高运动员尹学利起跳技术的三维运动学分析[J].山东体育科技,2003,25(1):12-15.