我國(guó)男子跳馬運(yùn)動(dòng)員楊威子后手翻運(yùn)動(dòng)軌跡的特征

我國(guó)男子跳馬運(yùn)動(dòng)員楊威子后手翻運(yùn)動(dòng)軌跡的特征

1研究對(duì)象和方法1.1中國(guó)男性體操隊(duì)楊偉是湖北省國(guó)家體育協(xié)會(huì)的成員。他是2000年蔭尼奧運(yùn)會(huì)和2004年亞洲奧運(yùn)會(huì)的主力中國(guó)男體育隊(duì)的主力。2000年代，男子跳馬比賽中的第一名跳馬者是世界一級(jí)的。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1觀察法觀察1999-2005年期間奧運(yùn)會(huì)、世錦賽、世界杯及全國(guó)體操比賽男子跳馬決賽的電視錄像與現(xiàn)場(chǎng)比賽。1.2.2攝像機(jī)與比選2002年8月在中國(guó)北京首鋼體育館舉行的李寧杯國(guó)際體操精英挑戰(zhàn)賽上,拍攝了我國(guó)運(yùn)動(dòng)員楊威在男子跳馬決賽中完成的踺子后手翻屈體后空翻2周動(dòng)作的全過(guò)程?，F(xiàn)場(chǎng)用兩臺(tái)日本產(chǎn)JVC9800型號(hào)的攝像機(jī),拍攝速度為50幅/s,兩機(jī)高度為3m,A機(jī)位于跳馬左側(cè)正側(cè)方,B機(jī)位于跑道外左側(cè)前方,兩機(jī)主光軸互成60°。比賽前固定框架并進(jìn)行了拍攝,比賽時(shí)移開(kāi)框架再對(duì)運(yùn)動(dòng)員完成的動(dòng)作進(jìn)行定點(diǎn)同步拍攝(圖1)。對(duì)拍攝到的原始材料,通過(guò)美國(guó)ARIL運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)高速解析系統(tǒng)進(jìn)行三維解析,采用系統(tǒng)人體模型:21個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn),解析1套共170多幅動(dòng)作畫(huà)面,獲得16000多個(gè)數(shù)據(jù),用數(shù)字濾波法進(jìn)行平滑,截?cái)囝l率為6,解析系統(tǒng)見(jiàn)圖2。2結(jié)果與分析2.1一般運(yùn)動(dòng)特征2.1.1空氣壓驗(yàn)時(shí)間從踺子踏跳開(kāi)始,各階段時(shí)間分配與比例如下(表1),踏跳時(shí)間為0.12s,占8.45%;第一騰空時(shí)間為0.12s,占8.45%;推手時(shí)間為0.18s,占12.68%,第二騰空時(shí)間為1.00s,占70.42%,看來(lái)踏跳、第一騰空、推手時(shí)間都比較短,第二騰空時(shí)間比較長(zhǎng),占總時(shí)間的3/4,這是現(xiàn)代跳馬的一大特點(diǎn),因?yàn)橹饕y度動(dòng)作都在第二騰空完成的,需要較長(zhǎng)的騰空時(shí)間。2.1.2階段內(nèi)部分紗線從圖3可以看出楊威完成的跳馬踺子后手翻屈體后空翻2周身體重心軌跡走向,AB段為踏跳階段過(guò)渡曲線;BC段為第一騰空階段拋物線,逐漸上升;CD段為推手階段過(guò)渡曲線;DEF段為第二騰空拋物線,先弧形上升,到最高點(diǎn)后又弧形下降。歸結(jié)起來(lái),除助跑和踺子上板外,身體重心軌跡走向由2段騰空拋物線和2段過(guò)渡曲線組成。2.1.3落地在2.2000m/s間重心水平速度相對(duì)穩(wěn)定楊威助跑趨步結(jié)束之后,經(jīng)過(guò)跳跳和推手兩次制動(dòng),重心水平速度逐漸下降,兩腳踏板瞬間為5.00m/s,離板瞬間為4.25m/s,兩手觸馬瞬間為3.82m/s,離馬瞬間為3.21m/s,進(jìn)入第二騰空重心水平速度相對(duì)穩(wěn)定,在2.00～3.00m/s之間,落地瞬間重心水平速度為2.00m/s。2.2個(gè)階段組成楊威完成的跳馬踺子后手翻屈體后空翻2周由8個(gè)階段組成,即助跑、趨步、踺子上板、踺子跳跳、第一騰空、推手、第二騰空和落地。由于拍攝條件限制本文重點(diǎn)分析踺子踏跳以后的5個(gè)階段。2.2.1踏跳反應(yīng)和無(wú)線形貌變化踺子推手后從兩腳踏上板至兩腳蹬離板的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為踺子踏跳階段。踺子推手后兩腳要積極主動(dòng)向后下方踏板,既不能向里貫腿,又不能過(guò)份向外踹腿,踏上板瞬間,前腳掌觸板,踝角為71°,膝角為151°,髖角156°(表3)。兩腳踏在重心投影線后面,形成一定的制動(dòng)踏跳,踏板角不能過(guò)大也不能過(guò)小,否則對(duì)整個(gè)踏跳階段技術(shù)造成不利影響,根據(jù)楊威自身特點(diǎn),他的踏板角為64°,說(shuō)明楊威踺子推手比較有力。在兩腳向后踏板的同時(shí)上體立起位置較高,兩臂前舉,肩角為120°,這就為整個(gè)向后的踏跳過(guò)程創(chuàng)造為有利的翻轉(zhuǎn)條件。兩腳踏上板后先經(jīng)過(guò)短暫的緩沖,其目的有二點(diǎn),一是拉長(zhǎng)腿部肌肉,為快速有力的蹬腿創(chuàng)造肌肉工作條件;二是為蹬腿創(chuàng)造更有利的時(shí)機(jī),因?yàn)榈磐冗^(guò)早對(duì)身體向后翻轉(zhuǎn)不利。緩沖最主要的表現(xiàn)是踝角膝角減小,踝角由71°減小到62°,全腳掌著板,膝角由151°減小到139°。與此同時(shí)具有彈性的踏跳板在人體重力的作用下被動(dòng)下沉儲(chǔ)備了彈性勢(shì)能。當(dāng)身體重心移動(dòng)到快接近腳支點(diǎn)位置時(shí),快速有力的蹬直兩腿,直至腳尖離板,整個(gè)踏跳時(shí)間(包括短暫緩沖時(shí)間和快速蹬腿時(shí)間)為0.12s,在蹬腿的同時(shí)兩臂向后上方揮擺,上體抬起,身體后屈,髖角增大,擺臂時(shí)手的運(yùn)動(dòng)速度最大達(dá)到17.3m/s,由于快速有力的蹬腿,身體重心水平速度明顯減小,垂直速度明顯增加(表3、表4),水平速度由5.00m/s減小到4.25m/s;垂直速度由0.29m/s增加到3.4m/s,說(shuō)明踏跳階段是人體獲得向上垂直速度的主要?jiǎng)恿?。蹬離板瞬間兩腿充分蹬直,直至腳尖離板,踝角增加到148°,膝角增加到170°,髖角增加到210°,身體后屈,稍抬頭,兩臂上舉,肩角增加到164°(表4)。這時(shí)身體重心已越過(guò)腳支點(diǎn),蹬離角為77°,這樣垂直分力通過(guò)身體重心前面,獲得了身體向后翻轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力矩。2.2.2第一第一高空兩腳蹬離板后兩手向后撐馬的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為第一騰空階段,或叫后手翻階段。從第一騰空動(dòng)作結(jié)構(gòu)來(lái)看,很像技巧中的后手翻,所不同的是技巧后手翻的蹬腿與撐手在同一個(gè)水平面上,而跳馬后手翻撐手位置高于蹬腿的位置(男子馬高1.35m,踏跳板高0.20m)。分析第一騰空技術(shù)有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)第一騰空是在重心拋物線軌跡逐漸上升過(guò)程中完成的,從圖3的重心軌跡圖完全可以看出這一點(diǎn),這說(shuō)明由踏跳獲得的垂直速度在第一騰空的運(yùn)行過(guò)程中仍然起主導(dǎo)作用。2)兩腳蹬離板后兩臂繼續(xù)后擺,積極主動(dòng)撐馬,騰空時(shí)間極短,大約為0.12s,騰空過(guò)高過(guò)長(zhǎng)容易損失水平速度。3)兩腳蹬離板后身體向后翻轉(zhuǎn)要快,使身體盡量翻轉(zhuǎn)到必要的高度。身體向后翻轉(zhuǎn)速度,一是通過(guò)踏跳獲得初始的翻轉(zhuǎn)力矩,二是離板后上體后屈,同時(shí)在上體的帶動(dòng)下加速下肢的擺腿速度,從材料看髖角有增加的趨勢(shì),腳的運(yùn)動(dòng)速度也明顯增加,由離板時(shí)的6.62m/s增加到撐馬時(shí)的16.5m/s,說(shuō)明下肢的翻轉(zhuǎn)速度明顯加快,這樣整個(gè)身體的翻轉(zhuǎn)速度就加快了。2.2.3撐馬并在情況下的推離馬運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)兩手向后撐馬瞬間,先由手指觸馬緩沖至手掌撐馬,腕角為129°,兩臂微屈,肘角115°,肩角為145°,髖角較大為228°,身體呈反弓形。髖關(guān)節(jié)高于肩關(guān)節(jié)0.32m,身體重心高于肩水平線0.14m,高于馬平面0.51m,撐馬角為38°。兩手撐馬的位置在馬前端至馬中部的區(qū)域內(nèi),撐手點(diǎn)與踏跳點(diǎn)的水平距離為1.37m,以上數(shù)據(jù)(表5),反映了楊威完成該動(dòng)作所具備的撐馬位置與撐馬姿態(tài)。身體位置高一些,身體形成反弓,肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)適當(dāng)緩沖,拉長(zhǎng)肌肉,對(duì)于完成下面的推手頂角動(dòng)作創(chuàng)造了有利的肌肉工作條件。兩手撐馬之后經(jīng)短暫緩沖,最多0.02s時(shí)間,立即迅猛有力的推手頂肩,肩角、肘角、腕角增大(表5、表6),直至手指離馬。肩角由撐馬時(shí)的145°增加到離馬時(shí)的160°,肘角由115°增加到134°,腕角由129°增加到172°,以上三個(gè)關(guān)節(jié)角度增加幅度越大,推手頂肩的工作距離就越長(zhǎng),推手效果就越好。不過(guò)推手頂肩要有爆發(fā)力,推手時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng),楊威整個(gè)推手時(shí)間約為0.18s。在推手頂肩的同時(shí)要加速擺腿和屈髖,身體由反弓形變直,重心升高0.62m,髖角減小,由撐馬時(shí)的228°減小到離馬時(shí)的157°(表5、表6)。腳的運(yùn)動(dòng)速度明顯加大,由撐馬時(shí)的16.75m/s增大到20.00m/s,到快推離馬時(shí),速度有所減慢,減小到14.57m/s,說(shuō)明推離馬前腳有所制動(dòng),根據(jù)力學(xué)原理能增加推手頂肩的垂直作用力。推手頂肩的制動(dòng)性不如踏跳力量那么大,但也有一定的制動(dòng)作用,要損失部分重心水平速度,由撐馬時(shí)的3.82m/s減小到離馬時(shí)的3.21m/s,由于楊威的推手效果較好,重心垂直速度略有增加,由撐馬時(shí)的3.12m/s增加到離馬睦的3.19m/s。兩手推離馬瞬間,身體較直,處于倒立位置,重心高于馬1.13m,推離角約為87°,根據(jù)力學(xué)原理推離角越接支撐點(diǎn)垂直位置,推手效果越好。2.2.4第二時(shí)期二第二階段動(dòng)作將達(dá)到2周的速度和速度平衡從兩手離馬后至兩腳著地瞬間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為第二騰空階段。本階段是評(píng)定動(dòng)作難度價(jià)值與動(dòng)作質(zhì)量的主要標(biāo)志。第二騰空階段的重心拋物線軌跡是逐漸上升的,至最高點(diǎn)后在重力的作用下,又逐漸弧形下落,由于推離馬時(shí)重心水平速度與重心垂直速度相差不大,重心拋物線軌跡的騰起角為45°左右。運(yùn)動(dòng)員在第二騰空要完成屈體2周的動(dòng)作必須具備以下的基本條件。根據(jù)材料(表7),楊威第二騰空時(shí)間為1.00s,落地遠(yuǎn)度(從推離點(diǎn)至落地點(diǎn))為2.84m,重心拋物線最高點(diǎn)與地面高度為2.95m,比離馬時(shí)的重心高度(2.48)上升了0.47m。除了以上基本條件外,空中的翻轉(zhuǎn)速度也是至關(guān)重要的。空中的翻轉(zhuǎn)動(dòng)力主要是通過(guò)屈髖抱腿,改變身體繞橫軸半徑來(lái)加速身體的翻轉(zhuǎn)。楊威空中屈髖的最小角度為60°左右,整個(gè)第二騰空階段身體翻轉(zhuǎn)角度為14.31rad/s,其中前2周的平均角速度為13.66rad/s,第2周的旋轉(zhuǎn)角速度大于第1周,分別為15.71rad/s和12.08rad/s,這是因?yàn)橥瓿傻?周時(shí)有一個(gè)抱腿過(guò)程,而第2周是在抱腿的過(guò)程中完成的,橫軸半徑短翻轉(zhuǎn)速度自然就快一些。從材料計(jì)算,第1周是重心拋物線最高點(diǎn)前后完成的,第2周是在重心拋物線下降的過(guò)程完成的,第2周完成時(shí)重心離地面高度約為1.13m,然后撒手伸髖準(zhǔn)備落地。2.2.5楊威落地前后重心水平和垂直速度比較從兩腳著地經(jīng)緩沖至直立站穩(wěn)為落地階段。楊威落地時(shí)向前移動(dòng)了一步,然后退回原地站穩(wěn),下面只分析他落地瞬間的技術(shù)。完成屈體后空翻2周,要想落地站穩(wěn)是很不容易的,特別是男子跳馬,因?yàn)榉D(zhuǎn)2周后沒(méi)有多少伸展身體的空間,身體的翻轉(zhuǎn)速度較大,加上跳馬落地前的重心水平速度和垂直速度一般都比較大,所以站穩(wěn)是比較困難的。楊威在2002年世界體操錦標(biāo)賽跳馬決賽時(shí)完成該動(dòng)作落地比較穩(wěn),獲得跳馬第3名,這次在李寧杯國(guó)際體操邀請(qǐng)賽跳馬決賽中落地也站得比較穩(wěn),只移動(dòng)了一步。楊威落地一瞬間,腳在重心后面(面向馬),落地角為61°,髖角為95°,膝角為127°,踝角為40°,上體前傾角為78°,從以上數(shù)據(jù)看(表8),楊威是在身體伸展不充分的情況下落地,因此落地時(shí)髖角、膝角、踝角都比較小,特別是上體前傾角比較大,達(dá)到78°,上體基本上呈水平位置,這是造成楊威落地時(shí)向前一步的重要原因之一,落地后髖角、膝角、踝角繼續(xù)減小,延長(zhǎng)落地時(shí)間,有利于減小沖擊力,避免受傷。各關(guān)節(jié)彎曲緩沖的時(shí)間大約0.12-0.14s,然后伸直下肢各關(guān)節(jié),直立站穩(wěn),兩臂側(cè)上舉,完成落地動(dòng)作。3撐馬、下發(fā)揮技術(shù)1)踺子推手后兩腳向后下方積極踏板,前腳掌觸板,踏跳角為64°,經(jīng)短暫緩沖后快速有力的蹬直腿,直至腳尖離板,蹬腿同時(shí)兩臂后擺上體抬起,離板時(shí)身體后屈,髖角增大到210°,蹬離角為77°。2)蹬離板后向后擺臂快、撐馬快、身體翻轉(zhuǎn)快,騰空時(shí)間短,為0.12s,上體繼續(xù)后屈,髖角繼續(xù)加大,同時(shí)兩腿運(yùn)動(dòng)速度也明顯加快,腳的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到16.75m/s。3)兩手撐馬瞬間,身體重心高于肩水平線,撐馬角為38°,經(jīng)短暫緩沖后快速有力頂肩推手,肩角