跳远运动员起跳阶段起跳腿工作性质及重心运动特征研究

2015-12-30 01:01韩冰楠,李超

广州体育学院学报 2015年5期

韩冰楠1，李超2

(1.郑州大学体育学院,河南郑州450004；2.广州市禺山高级中学体育组，广东广州511400)

摘要：运用文献资料法、运动学测试法、对比分析法，对两组(14名)不同水平的跳远运动员起跳腿各关节工作性质及能力进行对比研究，并对起跳阶段运动员身体重心运动(时间、速度、空间)特征进行分析。研究显示：跳远起跳阶段髋关节工作为先等长收缩再离心收缩，不是缓冲外界负荷的主要关节；不同水平运动员膝、踝关节缓冲、蹬伸工作能力呈显著性差异，踝关节对提高重心垂直速度的贡献不显著；运动员水平越高蹬伸时间指数、水平速度转变率越高，重心轨迹曲线越平滑。

关键词：跳远；起跳腿；工作性质；重心运动；重心提升角

中图分类号：G823.3

收稿日期：2015-06-18

作者简介：韩冰楠(1978-)，女，汉族，副教授

研究方向：体育教学与训练

Research on the Features of Take-off Leg and Centre of Gravity of Elite Athletes in Long Jump

HAN Bing-nan1，LI Chao2

(1. physical education college of Zhengzhou University, Zhengzhou 450004,China；

2. Yushan Senior High School Of Guangzhoug, Guangzhou 511400,China)

Abstract：Using the methods of literature review, kinematics test and contrastive analysis, this paper analyzed the takeoff leg's capacity of working and the centre-of-gravity motion in different levels of long jumpers. The results showed that the nature of hip joint work was long contraction and eccentric contractions; hip joint was not the main joint in reducing the load; There showed significant difference between high-level and low-level jumpers in the eccentric capacity of Knee and ankle, and ankle had no significant on improving the center of gravity vertical speed; The Angle of gravity ascension had significant difference and correlation between Buffer stage and Pedal out stage; The higher level of athletes, the higher speed of kicking time index, the higher horizontal velocity changing rate, and the smoother track of centre gravity path.

Key words：Long jump, Take off leg, Nature of work, Centre-of-gravity motion, Focus ascension Angle

起跳阶段，起跳腿的工作能力及身体重心的运动特征，对跳远运动起跳效果产生的影响较大。20世纪60年代，欧美相关学者都开始重视运动员起跳腿工作性质的研究，研究认为运动员在高速助跑后至完成起跳的过程中，起跳腿的伸肌群完成的是超等长收缩。此外，1997年国际田联运动生物力学测试队在对雅典世界田径锦标赛跳远比赛的研究报告中，就涉及到运动员起跳前后身体重心的变化，研究认为身体重心的变化与成绩呈现一定相关性。然而，不同水平运动员起跳腿各关节的工作能力差异及其起跳腿工作能力与身体重心运动特征的相关性，有待深入研究。据此，本文运用运动学相关方法，对两组水平不同的运动员起跳过程中起跳腿的工作性质及身体重心运动特征行定量研究，以期为跳远起跳腿专项力量及起跳技术训练提供一定理论依据。

1研究对象与方法

1.1研究对象

本研究以优秀跳远运动员起跳阶段起跳腿工作性质及重心运动特征为研究对象。选取2014年全国田径锦标赛(1)全国青年田径锦标赛;(2)全国室内田径锦标赛成都站;(3)14名选手为测试对象。按照运动员的比赛成绩进行分组，A组为健将级运动员(7.8m以上)，B组为一级运动员(7.3m以上)。两组被试基本情况如表1。

表1　两组被试基本信息与成绩对比情况

注：*表示p<0.05，**表示p<0.01。(下同)

1.2研究方法

1.2.1文献资料法

查阅了自2003年至2013年国内外与肌肉工作、重心轨迹、跳远起跳环节相关核心期刊60余篇了解研究现状和前沿动态，并借鉴其他学科的相关研究成果，为本文研究提供了重要理论支持。

1.2.2运动学测试法

1.2.2.1录像拍摄

采用一台JVC9800录像机高速摄像机进行定点、定焦拍摄。拍摄频率为50帧/s，机高为1.1m，主光轴对准起跳板后侧0.7m处，垂直于运动员的运动平面，摄像机距离助跑道中心线为25m，并根据需要在赛后拍摄了比例尺。对运动员起跳腿踏板到离开瞬间范围进行拍摄，选取每名运动员的最好一次有效成绩作为解析对象。

1.2.2.2测试数据解析

选择运动员最佳的一次试跳动作影片，利用美国的APAS录像解析系统，采用日本松井秀治模型对影片进行数字化解析，将运动学原始数据进行四阶巴特澳兹数字滤波法平滑，截止频率为8HZ，滤出所需研究指标。

1.2.3数理统计法

运用Spss19.0统计软件，对被试的测量数据进行统计分析。采用独立样本T检验对两组测试对象的相关指标进行差异性对比分析，对测试对象相关指标与成绩、腾起角的关系运用Bivariate相关分析。

2结果与分析

2.1髋关节工作性质分析

对起跳阶段两组运动员起跳腿髋关节角度变化进行分析，结果表明：两组不同水平运动员，髋关节均未表现出明显的缓冲迹象(详见图1)。起跳过程，两组运动员髋关节均一直在增大，未出现明显缩小阶段。髋关节先等长收缩再离心收缩，没有明显的缓冲迹象。

图1　起跳阶段髋关节角度变化

起跳阶段，起跳腿髋关节角度未出现明显缩小，反而一直在增大。本文进一步研究髋关节蹬伸角速度与离地瞬间重心水平速度、垂直速度变化的相关性。结果表明：髋关节角速度与重心水平速度、垂直速度变化均呈显著性相关关系(详见表2)。根据运动解剖学相关理论，人体四肢由近心端至远心端，各关节肌肉的生理横断面呈逐渐减小趋势。当克服大阻力时，构成运动链的各关节的肌肉需要同时用力，大关节的肌肉生理横截面大，产生肌力矩也相对较大。人体在运动过程中克服阻力矩从而使动作产生角加速度，再依据髋关节、膝关节、踝关节的大小依次表现出先后顺序。因此起跳阶段，髋关节虽然不参与缓冲，但是髋关节先于膝、踝关节开始蹬伸工作，对提升人体重心、引领膝踝关节运动具有较大作用。因此，在日常训练中，不能忽视髋关节离心工作肌群的快速收缩力量训练。

表2　髋关节蹬伸角速度与

2.2膝、踝关节工作性质分析

将被试起跳腿关节(膝、踝)的缓冲幅度、蹬伸角速度，分别与缓冲、蹬伸阶段的身体重心速度变化(水平、垂直)进行相关性分析(详见表3)。踝关节缓冲幅度、蹬伸角速度均与重心(缓冲阶段、蹬伸阶段)的垂直速度变化相关性不显著，与重心(缓冲阶段、蹬伸阶段)的水平速度变化呈高度显著性相关关系；膝关节缓冲幅度、蹬伸角速度与重心的水平、垂直速度变化均呈显著性相关关系。说明膝关节“超等长”工作对重心水平、垂直方向运动特征均有影响；踝关节对重心水平方向运动特征影响较大，但是对重心垂直方向运动特性影响不显著。因此，应该注重膝关节“超等长”能力、踝关节水平方向工作能力的训练。

表3　缓冲幅度及蹬伸角速度与缓冲、

两组测试对象膝、踝关节缓冲幅度对比分析，均具有统计学意义(详见表4)。踝关节蹬伸角速度变化组间的差异性高度显著(P<0.01)，且A组膝关节缓冲幅度小于B组，踝关节缓冲幅度大于B组，膝踝关节蹬伸角速度均大于B组。膝踝关节缓冲幅度、蹬伸角速度较能反映各组运动员膝关节“超等长”收缩能力。B组运动员应该注重膝踝关节超等长能力及其踝关节柔韧性的训练。

表4　两组测试对象膝、踝关节缓冲幅度、蹬伸角速度对比分析

2.3重心运动特征分析

2.3.1时间特征

跳远起跳腿从踏板到离开踏板瞬间所用时间为起跳时间。可细分为缓冲时段(即起跳脚落地瞬间到膝关节角度最小时刻)、转化时段(即膝关节角度最小时刻到身体重心移至支撑垂直面时刻)、蹬伸时段(即身体重心移至支撑垂直面时刻到支撑脚离地瞬间)。1999年禹小明提出蹬伸时间指数的概念，同时把蹬伸时间指数定义为：蹬伸时间指数(T总)=[转化时间(T2)+蹬伸时间(T3)]/缓冲时间(T1)[1]。蹬伸时间指数能够较全面的描述起跳阶段重心运动的时间特征，且较能反应运动员起跳质量。

吴三大提出过“书法之源源于自然”的论断。实践中，他从凿石和弹棉花中感悟出书法的节奏和韵律，从观云卷云舒琢磨到字体的灵动和变化，从民族舞蹈中寻觅到字体的造型和变异。因此，他的作品极具节奏感和韵律感，从他落款的三大的“大”字，可以看出横平不平，捺划采用藏族舞蹈中“巴喳嗨”的动作造型，让书法呈现舞美感。

表5是测试对象起跳环节蹬伸时间指数与成绩的相关分析，结果表明：运动员跳远成绩与蹬伸时间指数呈高度显著性相关关系(P<0.01)。

表5　测试对象起跳腿蹬伸时间指数与成绩的相关分析

表6表明，两组测试对象蹬伸时间指数存在高度显著性差异(P<0.01)，且A组(水平高)大于B组(水平相对较低)。在起跳时间一定的情况下，运动员起跳腿各关节工作能力越强，缓冲时间相对缩短，提前进入转化、蹬伸阶段，蹬伸时间指数相对变大，起跳质量得到提升。

表6　两组测试对象起跳腿蹬伸时间指数对比分析

2.3.2速度特征

运动员起跳离地瞬间的垂直速度和水平速度的大小决定了其自身的腾起初速度和腾起角。为了更准确地反映运动员起跳过程中技术的完善程度，引入丁伟水平速度转变率指标。水平速度转变率={起跳腾起时相的垂直速度大小-起跳腿蹬伸作用所产生速度的垂直部分-肌肉回弹速度(近似于着地时相重心向下的垂直速度)}/水平速度损失量[2]。定义中所涉及到的起跳腿蹬伸所产生的速度可用动量定理获得，即ft=mv，力值f可运用美国田径教练员马肯.茨所独创的方法求得，即f=mvθ/1.91n[3](m是运动员的身体质量；v是运动员的助跑速度；θ是运动员的起跳腾起角度；n是运动员从着地至离地所拍摄的图像的幅数)，以上公式可以获得定义中所涉及的起跳腿蹬伸所产生的速度。腾起角度θ可由腾起时相的垂直分速度与水平分速度推出，依据“v蹬垂直=v蹬sinθ”可推出蹬伸所产生速度的垂直分速度。肌肉回弹速度、起跳腾起时相的垂直速度、水平速度损失量等指标可从解析数据中简单推导获取。

表7是被试跳远成绩与水平速度转变率相关性分析。结果表明：成绩与水平速度转变率呈高度相关关系(P<0.01)。

表7　成绩与水平速度转变率相关性分析

对两组测试对象起跳阶段水平速度转变率进行比较分析(如表8)，结果表明，两组被试水平速度转变率差异性显著(P<0.05)。运动员水平越高，水平速度转变率的值越大，水平速度向垂直速度的转换效率越高。

表8　两组测试对象水平速度转变率对比分析

2.3.3空间特征

起跳环节，运动员身体重心踏板时最低，随后呈不断上升趋势，其轨迹大致呈现出一条单向性上升曲线[1]。为便于对重心提升角深入研究，将重心提升角分为缓冲阶段重心提升角(α角)和蹬伸阶段重心提升角(β角)。前者是着地时相身体重心位置与缓冲结束时相重心位置的连线与水平线所成的夹角，即α角；后者是缓冲结束时相重心的位置与腾起时相重心的位置的连线和水平线所成的夹角，即β角。对缓冲阶段和蹬伸阶段重心提升角度的关系进行研究，结果表明：缓冲提升角与蹬伸提升角呈显著性相关关系(详见表9)。

表9　缓冲阶段与蹬伸阶段重心提升角的关系描述分析(°)

表10　缓冲阶段与蹬伸阶段

对两组被试进行各阶段重心提升角对比分析(如表11)，结果表明：两组测试对象缓冲阶段的重心提升角、蹬伸阶段重心提升角均具有显著性差异(P<0.05)，且A组运动员蹬伸、缓冲阶段重心提升角均大于B组。说明A组运动员的缓冲、蹬伸能力均强于B组。两组运动员蹬伸、缓冲阶段重心提升角之差差异性高度显著(P<0.01)，但是B组运动员蹬伸、缓冲阶段重心提升角之差却大于A组，说明A组运动员重心轨迹曲线较B组平滑，起跳阶段重心轨迹曲线越平滑起跳效果越好。建议加强B组运动员起跳腿超等长能力(缓冲、蹬伸能力)的训练，尤其起跳腿膝关节缓冲能力的训练。