對跳遠項目進行技術分析,一直是運動生物力學科研工作者研究的重點。本文通過搜集有關運動生物力學在跳遠技術中應用的相關研究資料,進一步了解了當前跳遠技術中有關生物力學應用情況的狀況,從而為今后的相關研究提供依據。
1 對象與研究方法
1.1 研究對象
運動生物力學在跳遠技術中研究現狀。
1.2 研究方法
1.2.1 文獻資料法 運用 CNKI 中國知網檢索系統,以"跳遠技術分析"為主題進行檢索,并對這些文獻進行了整理分析。
1.2.2 對比分析法 對同一研究主題的不同方法及結論進行對比分析,從而找出異同。
1.2.3 邏輯分析法 通過文獻的閱讀,對文獻進行分類和思考,并提出相關問題。
2 結果與分析
2.1 運動生物力學在跳遠技術中的主要研究內容
傳統意義上,人們根據跳遠項目的自身特點,將整個跳遠過程分為助跑、起跳、騰空和落地 4 個階段,因此,目前對于跳遠技術進行生物力學分析也多是從以上 4個部分入手,主要采用運動生物力學的手段進行定量的分析。
2.2 運動生物力學對跳遠助跑技術的研究
2.2.1 助跑速度 20 世紀 50 年代,有的研究者開始研究助跑速度和距離的關系。最初的研究結果表明二者之間并無顯著性相關,如早在 1949 年柳金就曾指出,絕對速度較為重要,但是隨著成績提高,作用在減弱,之后的許多研究也證實了柳金的結論。也有與柳金等持相反觀點的,我國學者王清(1985 年)在研究大量國內跳遠數據的基礎上,得出我國跳遠運動員助跑最后 9m 與成績呈高度相關。一方認為二者關系不大,另一方則認為二者關系顯著,從目前的研究看來,雙方矛盾的最終落腳點是:絕對速度和起跳速度轉化的有效性,如何在保證有效騰空高度的前提下盡量減少水平方向的速度損失,這也是今后教練和科研工作者研究的重點。
2.2.2 助跑后兩步步長 20世紀70年代以前,國內外專家普遍贊同跳遠助跑倒數第 2 步步長要大于最后 1 步 10cm~40cm.
現今,有的研究人員研究優秀運動員時,發現這種情況確實截然相反。針對這一變化,楊敬峨在跳遠助跑最后兩步步長的變化一文,以及 何仲濤在跳遠助跑最后兩步步長的探討一文中分別對產生這一變化的原因及該變化的技術原理進行了詳細說明。隨著跳遠技術、訓練方法及現代科技的不斷進步,近年來,關于助跑后 2 步步長大小又有了新的觀點?,F在有的研究員發現倒數第 2 步大于最后 1 步。研究者雖然采用相同的研究方法,但由于前后 2 次研究采用不同的受試對象,運動員技術風格不同也會造成研究結果不同。
2.3 運動生物力學對跳遠起跳技術的研究
2.3.1 跳遠起跳階段運動學分析
(1)起跳速度及速度損失率。跳遠起跳速度包括水平速度和垂直速度??偨Y目前關于起跳速度與跳遠成績之間關系的研究,我們可將其分成 3 種觀點。對于起跳瞬間水平速度與跳遠成績間的的關系,美國詹姆斯等(1988 年)諸多學者曾研究指明,踏板速度與水平速度成正相關,之后許多國內外學者的研究也印證了詹姆斯的觀點。
有的人認為垂直速度更為重要。例如,趙國雄通過對比鮑斯頓、比蒙、埃米楊等世界優秀跳遠運動員起跳時的水平速度和垂直速度,發現雖然鮑斯頓水平速度高于后兩位選手,但由于垂直速度較低,因而跳得遠度便低于后 2 位。隨著研究的不斷深入,當前國內外學者對于起跳時的水平速度和垂直速度哪個對跳遠成績影響較大已經達成共識,盡可能提高兩者速度。與鮑勃的低于 10%、詹姆斯的 10.7%~19.8% 以及阿拉斯基的越大越好不同,目前我國學者普遍認為水平速度損失率在 10%~15%之間比較合適。
(2)著板角、蹬地角、騰起角。以往的研究認為著板角較大時,起跳時身體的制動減小,因此水平速度的損失也較小。
而國內學者許彤則在跳遠踏跳的運動生物力學研究綜述一文中表明,著板角僅僅代表了當時身體重心的位置,其在其他方面的作用還有待研究。國內學者楊洪勛認為跳遠運動中最佳的蹬地為 70.21°;目前教科書中規定的最佳蹬地角為 70°~78°;其中世界優秀運動員為 75°左右。一直以來,騰起角最佳角度都是國內外學者研究的熱點。早在 1979 年波波 夫在經過大量的調查后指出,騰起角應在 20°~22°之間;詹姆斯認為最佳騰起角度為 18.7°~22.8°;我國學者楊洪勛(1990)利用數學方法算得最佳騰起角度為 19.79°;目前普遍接受的最佳騰起角度為 18°~24°。
(3)擺動腿的擺動技術。跳遠起跳瞬間,擺動腿的擺動作用對整個跳遠成績有著極大的貢獻率。對于擺動貢獻率,美國艾利爾博士的研究結果為 15~25%;前蘇聯科研人員認為在 40% 左右;而目前公認的擺動腿貢獻率為 25% 左右。
2.3.2 跳遠起跳階段動力學分析 調查發現,隨著測力臺、測力儀等現代科技產品的出現,目前關于起跳階段的動力學研究也逐漸深入。動力學研究主要是利用三維測力臺,通過對起跳時地面的支撐反作用力進行研究并建立踏跳力-時間,來了解踏跳瞬間的用力狀況。例如,章碧玉(圖 1)通過對 10 名優秀跳遠運動員進行測力分析,發現支撐能力越強,跳遠成績越好。劉述芝從垂直方向反作用力、水平方向反作用力和測方向反作用力 3 個角度對跳遠運動員起跳受力情況進行分析。所得結論除了進一步驗證了之前章碧玉等學者的研究,還建議運動員在踏板瞬間膝關伸肌群應積極主動向心收縮。
2.3.3 跳遠起跳階段肌肉學分析 首先是肌肉的解剖結構的分析。之后研究者利用高速攝影機配合測力臺采集數據,采用建立肌肉數學模型的方式進行力學分析。
國內王寶成(1987)對起跳時參與運動的下肢肌肉名稱、收縮方式、收縮順序以及工作特點進行了較為詳細的理論解析。隨著肌電儀運用的普及,當前研究逐漸側重通過分析積分肌電和均方根振幅來分析參與工作的肌肉狀態。
2.4 運動生物力學對騰空和落地技術的研究
傳統田徑理論認為,跳遠運動員在騰空后便做平拋運動,期間無論是身體重心高度還是速度都不會再有改變。而隨著挺身勢和走步式技術的出現,研究者逐漸否認了這一結論,因為在挺身勢和走步式技術中,當騰空后雙臂和雙腿都會有一定的擺動,這便產生了慣性力及慣性力矩,進而使運動速度產生動態變化。李治孝在跳遠運動空中技術分析中,采用動力學方程對騰空過程中身體擺動對跳遠成績的促進作用進行了數據推導,同時利用加速傳感器測試系統對推論進行了驗證?;?動態拋物線理論",目前普遍認為三步半走步式技術是最為優越的空中技術。
從查閱到的資料來看,研究的側重點主要是對"折刀式"和"滑坐式"兩種落地技術的落地距離(觸沙瞬間落地最近點到身體重心投影點的水平距離)大小對比分析,目前關于落地技術的生物力學研究相對較少。
3 結 論
起跳階段的技術分析是整個跳遠技術研究中的熱點及核心;當前對跳遠技術的生物力學研究,在運動學及動力學方面的較多,而肌肉學方面的相對欠缺;落地技術是整個跳遠技術過程的重要環節之一,而目前有關跳遠落地技術的生物力學研究相對較少;部分研究是以某一時期的優秀運動員為研究對象,得出結論可能缺乏普適性。
參考文獻:
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