浅谈跨栏步摆动腿动作的生物力学分析

程　宇　张定勇　于艳翔

摘要：本文依据跨栏步中摆动腿动作应遵循的生物力学原理，借鉴世界优秀跨栏运动员的摆动腿技术动作加以分析研究。在此基础上，对摆动腿技术动作进行了描述和概括，提出了摆动腿在整个跨栏步中合理性、经济性、实效性的动作规格。

关键词：跨栏步；摆动腿；生物力学

一、 前言

跨栏步技术既表现了跨栏跑的项目特点，又是决定跨栏跑技术和成绩优劣的关键环节。多年来，人们在实践中逐步认识跨栏步的运动规律，获取了一定的经验，也发现了运动员在完成跨栏步中摆动腿技术动作存在一些问题。如整个跨栏步中摆动腿运动路线；膝关节折叠及打开时机；下栏着地支撑等问题，即在跨栏步中摆动腿技术不能体现合理性、经济性、实效性。本文试图针对上述问题，依据生物力学原理，借鉴世界优秀跨栏选手有关资料及本人多年教学与训练研究，就跨栏步中摆动腿技术力学机制及正确技术予以阐述。

二、 分析与讨论

良好的跨栏步技术应体现出起跨速度快，起跨时重心高，起跨角度适宜，人体重心空中运动轨迹“平直”且接近栏顶，空中滞留时间短，下栏快速、支撑平稳、水平速度损失小，能顺利转入栏间跑，摆动腿参与跨栏步动作的全过程。因此，其技术必须符合上述跨栏步技术规格的要求。

1. 起跨腿着地阶段摆动腿技术

摆动腿蹬离地面后即应充分折叠并快速前摆，使摆动腿重心尽快靠近身体重心垂线，以减小因未折叠（或折叠不充分）将产生的较大重力，尽早结束起跨腿着地时的前蹬效应，而迅速转入缓冲阶段。同时摆动腿在这个阶段充分折叠前摆，相对于髋关节额状轴，大大缩短了摆动腿的转动半径。

在起跨腿缓冲阶段的前段，摆动腿应快速积极前摆，而不应强调向上摆。前摆的效果，一方面使身体重心迅速前移，同时又牵引起跨腿向前移动（相对于起跨点）。特别有意义的是，使处在缓冲阶段的起跨腿膝关节在缓冲中同步快速前移，使起跨腿小腿在缓冲阶段就获得与地面构成的较小夹角（小腿角）。这样做的结果，能为起跨腿起跨蹬伸时取得较小的起跨角，进而获得起跨后人体重心在空中的“平直”运动轨迹。另一方面，能获得更大的起跨水平速度

2. 起跨腿蹬伸至起跨离地瞬间摆动腿技术

在此阶段，摆动腿仍应始终折叠膝关节继续加速向前上方摆动。其意义：（1）保持并继续增大摆动腿向前上方摆动的角速度，增大髋关节打开的夹角，使身体重心大幅度前移，缩短身体腾空后飞行的距离。同时又使起跨时保持身体高重心位置，减小了身体重心的起伏波动差。（2）如果摆动腿直腿摆动攻栏，不仅摆动速度慢（摆动腿摆动力矩增大），而且还将形成一个使身体向上向后的转动力矩，亦即造成“跳栏”。摆动腿折屈摆动有利于上体前倾攻栏；有利于攻栏时保持较小起跨角；有利于取得腾空后身体重心较“平直”的运动轨迹。（3）摆动腿折屈摆动，伸膝肌群被拉长，为起跨腾空后快速有力完成伸膝动作创造了有利条件，可快速及大角度打开膝关节。

3. 腾空阶段摆动腿技术

当起跨腿蹬离地面，人体进入腾空阶段瞬间，摆动腿大小腿应迅速打开（伸膝）同时完成伸踝动作。摆动腿小腿前摆打开的力量来自摆动腿折屈摆动时储备的动量，即摆动腿大腿摆至稍高于栏后制动传递至小腿而获得的。因此摆动腿大小腿的打开，不能理解为（或做成）主动前踢（或蹬）小腿动作。摆动腿折屈快速前上摆至一定高度后大腿积极制动——小腿因惯性伸膝伸踝摆出——随即大腿主动快速下压过栏，构成一个完整、协调的“鞭打”动作，并一气呵成，将十分有利于摆动腿快速过栏和着地稳固支撑后续动作。

摆动腿大小腿充分打开应在栏板前完成，并立即做主动下压过栏动作。在这个动作阶段，应特别强调的是，摆动腿必须在栏前（未过栏）就要开始做下压过栏动作，如果摆动腿小腿已过栏才下压，时机已晚了，将造成栏上滞留时间长，过栏后着地点远、着地角小、着地后明显制动及身体重心大幅度下降等一系列弊端。有人担心，栏前就下压摆动腿，是否会过不了栏或撞栏，这种担心是不必要的。因为适宜的起跨距离和起跨角，决定了人体腾空抛物线最高点在栏前（跨栏步栏前与栏后的距离比约为３:２），摆动腿在栏前开始做下压动作时其踝与小腿均高于栏；同时，由于起跨后，人体己获得较大的前移水平速度，摆动腿在栏前下压实际上是一个向前向下的运动轨迹，在摆动腿下压过程中，人体所获得前移水平速度已使摆动腿在下压的同时前移过栏了。

4. 摆动腿过栏着地支撑技术

正确的摆动腿过栏着地技术应是：过栏着地速度快，着地角大（与地面），着地点靠近身体重心投影点，支撑稳固，重心较高。

下栏动作实际是从身体重心抛物线达到最高点后，人体就开始自然下落，在无其他外力作用下，运动员积极下压摆动腿虽然不能改变身体总重心运动速度和运动轨迹，但能调整身体各环节重心的相对位置，以使摆动腿尽早着地，获得较大的着地角，使着地点靠近身体重心投影点，从而减小足着地时所产生的阻力（国外优秀运动员足着地时的制动阻力为30公斤，我国运动员为60公斤），减少着地前蹬时间，取得迅速转入栏间跑第一步的有利姿势。摆动腿加速着地支撑还有一个积极意义：人体在地面加速运动时，将获得动力支撑反作用力，这个力的大小由人体重力（Ｐ）和惯性力（Ｆ）决定，表达式为Ｆ=Ｐ＋Ｆ=ｍｇ＋ｍａ。Ｐ值是固定的，Ｆ是身体某环节的质量乘以其加速度（a），增大动力支撑反作用力，就是要增加某环节的a值。摆动腿加速着地，将有效地增大对地面的作用力而获得较大的动力支撑反作用力。因此要有强烈的摆动腿加速着地支撑意识和扒地式着地的技术动作，这将使摆动腿着地后有较好的稳定性、较大的蹬地力量和较快的蹬地速度。

三、 结论

（1）摆动腿蹬离地面后，即应充分折叠前摆，直至起跨腿蹬伸起跨都应保持膝关节折屈并依据运动员个体差异，在摆至合理位置时，制动摆动腿大腿。

（2）腾空后，摆动腿由折屈到打开要快，膝角尽量大，摆动腿由折屈到打开至快速下压应是一个快速、连贯、准确、完整的“鞭打”动作，应强调摆动腿接近栏板时即开始做下压过栏动作。

（3）摆动腿过栏着地应有强烈的加速完成的意识和扒地式着地技术，着地时保持伸髋，伸膝肌群的紧张度，直腿着地支撑。

参考文献：

[1]袁庆成.人体运动分析[M].北京:人民体育出版社,1981.

[2]时学黄,等.运动生物力学译文集[M].北京:清华大学出版社,1985.

（海军蚌埠士官学校军体教研室）