周施雄双杠后上转体180°成倒立的运动学分析

郭恩次

【摘要】：双杠后上转体180°成倒立动作已成为世界各国名将争夺双杠金牌的有力武器。本文对奥运会冠军周施雄的双杠后上转体180°成倒立动作进行了运动生物力学分析。揭示了我国优秀运动员周施雄完成该动作的运动学规律和技术特点，从而为该动作的教学和训练提供依据。

用先进的三维摄像解析方法在体育比赛现场获取运动员动作技术运动学参数进行分析将成为动作技术诊断的主要方法。

【关键词】：周施雄；转体180°；运动学分析

1 前言

双杠后上转体180°是双杠E组动作中的一个代表性难度动作，它不仅具备一定的难度，而且具有较高的连接价值。有不少运动员在双杠的比赛中使用了该动作，但要完成好该动作不是容易的事情。为了更好的掌握该动作，改进和提高该动作的质量，从定性和定量两个方面去研究该动作是十分必要的。通过查阅有关双杠的文献，了解了双杠的发展历史与研究现状，还未见到对双杠后上转体180°成倒立的定量研究论文。

周施雄是第十二届全运会男子体操全能冠军、男子双杠冠军。本文通过对周施雄的后上转体180°成倒立技術进行影片拍摄与解析，就后上转体下摆阶段、后上转体上摆阶段、腾空转体三个阶段进行定量分析，寻找有助于提高该技术的合理因素及内在联系，为进一步完善该动作提供参考数据及理论依据。

2 研究方法

用三维摄像解析法。在2012年全国体操冠军赛比赛现场，用两台高速摄影机（频率为100帧/秒 ）从不同角度（两机夹角约90°）拍摄了周施雄预决赛的全过程。选取周施雄预赛中成功完成的双杠后上转体180°动作，采用星高钛解析系统对拍摄的录像进行解析。运用低通数字滤波法对原始数据进行平滑处理，截断频率为6赫兹。

3 研究结果与分析

为了便于分析周施雄的后上转体180°动作，把该动作划分为后上转体下摆阶段、后上转体上摆阶段、腾空转体三个阶段。

3.1后上转体下摆阶段分析

本阶段是从手倒立开始身体下摆经过杠后水平部位至杠下垂直部位的运动过程。该阶段需要获得尽可能大的转动动能，并使身体各环节处于最合理的位置，为快速有力上摆动作创造条件。身体下摆之前尽量提高身体重心位置，周施雄身体重心至握杠点的垂直距离为 0.9m，身体伸直，肩关节顶开，左右肩角为179°， 左右髋角为176°。后上转体180° 对运动员肩关节柔韧性要求很高， 周施雄倒立下摆瞬间肩角能达到179°， 说明周施雄肩关节柔韧性非常好， 这也是完成好该动作的基本条件之一。

当身体下摆至杠后水平面时，左右肩角减小最为明显为65.2°和65.8°， 左右髋角为135.8°和137.7°， 左右膝角为172°和173°， 重心合速度增加到2.94 m/s，这时人体获得的重力矩最大。身体越过杠后水平面之后继续下摆，肩关节开始下沉，肩角逐渐加大。至杠下垂直部位时，身体重心与握杠点的垂直距离为0.86m，左右肩角增大到84°和89°。由于兜腿原因，左右髋角减小最为明显为33.4°和33.8°，左右膝角为176°和175°。该阶段周施雄有明显的向下沉肩角的动作，目的是为了增加杠子向下的作用力，使杠子向下形变，当身体向上运动时可以利用杠子的弹性势能更好的完成后面的动作。由于重力作用身体至杠下垂直面时，重心合速度最大，为3.93 m/s。从下摆瞬间到重心合速度最大总共用了0.79s，说明周施雄有足够的时间为后面环节打好基础。

3.2 后上转体上摆阶段分析

本阶段是从杠下垂直面经过杠前水平面至右手撒杠瞬间的运动过程。该阶段主要是为了减小阻力矩，尽量保持较大的速度向上运动以及利用内力作功，为腾空转体创造良好的条件。

当身体重心至杠前水平面时， 为了完成兜腿，两脚的运动速度明显增加，最大达到12.62m/s。左右髋角分别增大到115.2°和118.6°。在两腿加速上摆的同时肩关节一定要压住梗头不要抬肩抬头， 否则会影响向后上方的摆腿速度， 这时肩的运动速度比较小，只有2.47m/s 。身体重心合速度虽然比杠下垂直面合速度3.93m/s慢一点，但仍保持较快的速度向上运动，达到3.38 m/s，其中向上的垂直速度起主要作用。

当身体超过杠前水平面继续上摆时， 从远侧端开始身体向左转动。右手撒杠瞬间，左肩角增大到113.2°， 由于身体向左转体右肩角76.5°。左右髋角分别增大到152.4°和153.5°，左右膝角有所减小为172°和173°。撒手之前两脚有所制动，两脚运动速度减小到3.79m/s。相反肩的运动速度又开始增加，放手时肩的运动速度增加到3.15m/s。说明制动腿的同时两臂有压杠动作，离杠瞬间重心离杠的水平距离为0.82m，与杠水平面夹角为13.6°。根据整个动作的质量分析，说明周施雄身体处于这样的位置和角度上开始转体是比较合理的。

3.3腾空转体阶段分析

本阶段从右手撒杠瞬间经过右手支撑转体180°至左手握杠回复到手倒立位置的运动过程。该阶段主要是尽可能保持重心速度，争取更多的腾空时间，为继续完成转体提供良好的时空条件。

右手撒杠后大部分身体重心都落在左臂上。转体过程要加固髋关节，身体充分伸直。离杠时刻由于重心垂直速度远远大于水平速度， 因此离杠后身体重心抛物线轨迹几乎直线上升.此时肩角，髋角明显缩小，左右肩角为106°和71°，左右髋角为143°和145°，说明周施雄收缩肩关节，屈髋关节以减小转动惯量，转动惯量越小人体转动角速度越大，越有利于转体，这是他完成该动作的一大特点。从右手撒杠至回复到手倒立位置，纵轴转体角速度为5.85 rad/s 身体重心至手倒立位置时， 身体重心位置最高为0.99 m，左右肩角为176°和175°，左右髋角为175°和176°，膝关节角为174°和175°。

4 结论

通过以上测试结果的分析得到以下结论：

后上转体下摆阶段周施雄能够在获得最大重力矩的情况下，使身体各个环节处于最佳位置； 后上转体上摆阶段在克服重力的作用下能够尽可能降低动能的损耗，使速度发挥到最大化；离杠瞬间重心离杠的水平距离为0.82m，与杠水平面夹角为13.6°，周施雄身体处于这样的位置和角度上开始转体是比较合理的；在腾空转体阶段周施雄能收缩肩关节，屈髋关节以减小转动惯量，增大转动角速度，较好的完成了转体动作。

参考文献：

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