我國男子跳馬運動員楊威子后手翻運動軌跡的特征

我國男子跳馬運動員楊威子后手翻運動軌跡的特征

1研究對象和方法1.1中國男性體操隊楊偉是湖北省國家體育協(xié)會的成員。他是2000年蔭尼奧運會和2004年亞洲奧運會的主力中國男體育隊的主力。2000年代，男子跳馬比賽中的第一名跳馬者是世界一級的。1.2學習方法1.2.1觀察法觀察1999-2005年期間奧運會、世錦賽、世界杯及全國體操比賽男子跳馬決賽的電視錄像與現(xiàn)場比賽。1.2.2攝像機與比選2002年8月在中國北京首鋼體育館舉行的李寧杯國際體操精英挑戰(zhàn)賽上,拍攝了我國運動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周動作的全過程?，F(xiàn)場用兩臺日本產(chǎn)JVC9800型號的攝像機,拍攝速度為50幅/s,兩機高度為3m,A機位于跳馬左側(cè)正側(cè)方,B機位于跑道外左側(cè)前方,兩機主光軸互成60°。比賽前固定框架并進行了拍攝,比賽時移開框架再對運動員完成的動作進行定點同步拍攝(圖1)。對拍攝到的原始材料,通過美國ARIL運動生物力學高速解析系統(tǒng)進行三維解析,采用系統(tǒng)人體模型:21個關節(jié)點,解析1套共170多幅動作畫面,獲得16000多個數(shù)據(jù),用數(shù)字濾波法進行平滑,截斷頻率為6,解析系統(tǒng)見圖2。2結(jié)果與分析2.1一般運動特征2.1.1空氣壓驗時間從踺子踏跳開始,各階段時間分配與比例如下(表1),踏跳時間為0.12s,占8.45%;第一騰空時間為0.12s,占8.45%;推手時間為0.18s,占12.68%,第二騰空時間為1.00s,占70.42%,看來踏跳、第一騰空、推手時間都比較短,第二騰空時間比較長,占總時間的3/4,這是現(xiàn)代跳馬的一大特點,因為主要難度動作都在第二騰空完成的,需要較長的騰空時間。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段為推手階段過渡曲線;DEF段為第二騰空拋物線,先弧形上升,到最高點后又弧形下降。歸結(jié)起來,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段過渡曲線組成。2.1.3落地在2.2000m/s間重心水平速度相對穩(wěn)定楊威助跑趨步結(jié)束之后,經(jīng)過跳跳和推手兩次制動,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,進入第二騰空重心水平速度相對穩(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分析踺子踏跳以后的5個階段。2.2.1踏跳反應和無線形貌變化踺子推手后從兩腳踏上板至兩腳蹬離板的運動過程為踺子踏跳階段。踺子推手后兩腳要積極主動向后下方踏板,既不能向里貫腿,又不能過份向外踹腿,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,形成一定的制動踏跳,踏板角不能過大也不能過小,否則對整個踏跳階段技術造成不利影響,根據(jù)楊威自身特點,他的踏板角為64°,說明楊威踺子推手比較有力。在兩腳向后踏板的同時上體立起位置較高,兩臂前舉,肩角為120°,這就為整個向后的踏跳過程創(chuàng)造為有利的翻轉(zhuǎn)條件。兩腳踏上板后先經(jīng)過短暫的緩沖,其目的有二點,一是拉長腿部肌肉,為快速有力的蹬腿創(chuàng)造肌肉工作條件;二是為蹬腿創(chuàng)造更有利的時機,因為蹬腿過早對身體向后翻轉(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°。與此同時具有彈性的踏跳板在人體重力的作用下被動下沉儲備了彈性勢能。當身體重心移動到快接近腳支點位置時,快速有力的蹬直兩腿,直至腳尖離板,整個踏跳時間(包括短暫緩沖時間和快速蹬腿時間)為0.12s,在蹬腿的同時兩臂向后上方揮擺,上體抬起,身體后屈,髖角增大,擺臂時手的運動速度最大達到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,說明踏跳階段是人體獲得向上垂直速度的主要動力。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)。這時身體重心已越過腳支點,蹬離角為77°,這樣垂直分力通過身體重心前面,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動過程為第一騰空階段,或叫后手翻階段。從第一騰空動作結(jié)構(gòu)來看,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)。分析第一騰空技術有以下幾個特點:1)第一騰空是在重心拋物線軌跡逐漸上升過程中完成的,從圖3的重心軌跡圖完全可以看出這一點,這說明由踏跳獲得的垂直速度在第一騰空的運行過程中仍然起主導作用。2)兩腳蹬離板后兩臂繼續(xù)后擺,積極主動撐馬,騰空時間極短,大約為0.12s,騰空過高過長容易損失水平速度。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,一是通過踏跳獲得初始的翻轉(zhuǎn)力矩,二是離板后上體后屈,同時在上體的帶動下加速下肢的擺腿速度,從材料看髖角有增加的趨勢,腳的運動速度也明顯增加,由離板時的6.62m/s增加到撐馬時的16.5m/s,說明下肢的翻轉(zhuǎn)速度明顯加快,這樣整個身體的翻轉(zhuǎn)速度就加快了。2.2.3撐馬并在情況下的推離馬運動特點兩手向后撐馬瞬間,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。髖關節(jié)高于肩關節(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),撐手點與踏跳點的水平距離為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,肩關節(jié)、肘關節(jié)、腕關節(jié)適當緩沖,拉長肌肉,對于完成下面的推手頂角動作創(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。肩角由撐馬時的145°增加到離馬時的160°,肘角由115°增加到134°,腕角由129°增加到172°,以上三個關節(jié)角度增加幅度越大,推手頂肩的工作距離就越長,推手效果就越好。不過推手頂肩要有爆發(fā)力,推手時間不能過長,楊威整個推手時間約為0.18s。在推手頂肩的同時要加速擺腿和屈髖,身體由反弓形變直,重心升高0.62m,髖角減小,由撐馬時的228°減小到離馬時的157°(表5、表6)。腳的運動速度明顯加大,由撐馬時的16.75m/s增大到20.00m/s,到快推離馬時,速度有所減慢,減小到14.57m/s,說明推離馬前腳有所制動,根據(jù)力學原理能增加推手頂肩的垂直作用力。推手頂肩的制動性不如踏跳力量那么大,但也有一定的制動作用,要損失部分重心水平速度,由撐馬時的3.82m/s減小到離馬時的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)力學原理推離角越接支撐點垂直位置,推手效果越好。2.2.4第二時期二第二階段動作將達到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動過程為第二騰空階段。本階段是評定動作難度價值與動作質(zhì)量的主要標志。第二騰空階段的重心拋物線軌跡是逐漸上升的,至最高點后在重力的作用下,又逐漸弧形下落,由于推離馬時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。運動員在第二騰空要完成屈體2周的動作必須具備以下的基本條件。根據(jù)材料(表7),楊威第二騰空時間為1.00s,落地遠度(從推離點至落地點)為2.84m,重心拋物線最高點與地面高度為2.95m,比離馬時的重心高度(2.48)上升了0.47m。除了以上基本條件外,空中的翻轉(zhuǎn)速度也是至關重要的?？罩械姆D(zhuǎn)動力主要是通過屈髖抱腿,改變身體繞橫軸半徑來加速身體的翻轉(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,這是因為完成第1周時有一個抱腿過程,而第2周是在抱腿的過程中完成的,橫軸半徑短翻轉(zhuǎn)速度自然就快一些。從材料計算,第1周是重心拋物線最高點前后完成的,第2周是在重心拋物線下降的過程完成的,第2周完成時重心離地面高度約為1.13m,然后撒手伸髖準備落地。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。楊威落地時向前移動了一步,然后退回原地站穩(wěn),下面只分析他落地瞬間的技術。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,因為翻轉(zhuǎn)2周后沒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年世界體操錦標賽跳馬決賽時完成該動作落地比較穩(wěn),獲得跳馬第3名,這次在李寧杯國際體操邀請賽跳馬決賽中落地也站得比較穩(wěn),只移動了一步。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,因此落地時髖角、膝角、踝角都比較小,特別是上體前傾角比較大,達到78°,上體基本上呈水平位置,這是造成楊威落地時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,延長落地時間,有利于減小沖擊力,避免受傷。各關節(jié)彎曲緩沖的時間大約0.12-0.14s,然后伸直下肢各關節(jié),直立站穩(wěn),兩臂側(cè)上舉,完成落地動作。3撐馬、下發(fā)揮技術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,蹬腿同時兩臂后擺上體抬起,離板時身體后屈,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,騰空時間短,為0.12s,上體繼續(xù)后屈,髖角繼續(xù)加大,同時兩腿運動速度也明顯加快,腳的運動速度達到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