跨欄步擺動腿動作的生物力學(xué)分析

林松 王紹洪 梁珊珊

中圖分類號：G804? ?文獻(xiàn)標(biāo)識：A? ? ?文章編號：1009-9328（2020）03-102-02

摘? 要? 為了研究跨欄運動中擺腿動作的技術(shù)特征與生物力學(xué)原理，本文借助文獻(xiàn)資料法、實際考察法等描述和概括了擺動腿技術(shù)動作，了解了跨欄步擺動腿動作的生物力學(xué)。跨欄步中擺動腿技術(shù)動作可分為：起跨著地緩沖、起跨腿蹬伸起跨、人體騰空和擺動腿過欄著地支撐四個階段，各階段均十分重要，缺一不可。跨欄步擺腿動作屬于跨欄運動中重要的技術(shù)方法，對于跨欄步而言，是否科學(xué)準(zhǔn)確擺腿在很大程度上關(guān)系到跨欄步的標(biāo)準(zhǔn)程度與動作質(zhì)量。運動員的擺腿動作應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照生物力學(xué)原理，保證擺腿動作的科學(xué)性與規(guī)范性。

關(guān)鍵詞? 跨欄步? 擺動腿動作? 生物力學(xué)

跨欄步不但凸顯了跨欄這一運動項目的特征，同時在擺腿動作過程中的規(guī)范性與科學(xué)性也直接關(guān)系到運動員最終的成績。多年來，通過諸多實踐，人們對跨欄步運動規(guī)律的認(rèn)識逐漸加深，獲得的經(jīng)驗也日趨豐富，同時也將運動員在完成跨欄步擺動腿技術(shù)動作時存在的一些問題給找了出來[1]。本文結(jié)合實際運動中表現(xiàn)出的相關(guān)問題，以生物力學(xué)原理為支撐，對全球著名跨欄運動員的基本信息資料進(jìn)行整理分析，探討了跨欄步擺腿動作的技術(shù)特點，并對規(guī)范、科學(xué)的技術(shù)動作進(jìn)行了論述。

一、研究目的

分析跨欄步擺動腿動作的生物力學(xué)。

二、研究方法

（一）文獻(xiàn)資料法。利用一系列網(wǎng)絡(luò)工具與各類學(xué)報對同本研究相關(guān)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱。

（二）實際考察法。借助對運動會短距離跨欄項目的比賽進(jìn)行觀察，分析運動員動作。

三、結(jié)果與分析討論

（一）起跨腿著地階段擺動腿技術(shù)

當(dāng)擺動腿和地面有一定距離后，需充分折疊并很快地進(jìn)行前擺，讓擺動腿重心與身體重心垂線之間的距離縮短，有效降低了因為折疊不充分造成的重力矩，讓起跨腿著地時產(chǎn)生的前蹬效應(yīng)可以第一時間實現(xiàn)，隨后馬上進(jìn)入緩沖狀態(tài)。在這一過程中，擺動腿盡量折疊前擺，和髖關(guān)節(jié)額狀軸比起來，擺動腿運動半徑有了進(jìn)一步的減少，根據(jù)公式：，公式中的I表示轉(zhuǎn)動慣量，M表示擺動腿質(zhì)量，r表示轉(zhuǎn)動半徑。由上述公式可知，如果r變小，那么擺動腿在折疊過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量也會相應(yīng)的降低，如果前擺角速度提升，導(dǎo)致出現(xiàn)更多角動量造成起跨動作對地面的蹬伸力提高，將更多的支撐力反饋給身體，有效促進(jìn)了初跨效率的提升[2]。

在起跨腿緩沖狀態(tài)來臨之前，擺動腿需要第一時間完成前擺動作。前擺的效果既快速的前移身體重心，也對起跨腿起到了一定的牽引作用，使之向前移動。這樣做的主要目的是為了讓還沒有處于緩沖狀態(tài)的膝關(guān)節(jié)，在實際緩沖階段能夠第一時間同步前移，同時也可以確保起跨腿與地面之間形成更小的夾角。這樣一來能夠讓起跨腿在做出瞪伸動作時達(dá)到最佳的跨角，從而確保運動員做出起跨動作后能夠達(dá)到更加平直的運動軌跡。與此同時，按照VOX=VO.COSa的公式，公式中VO.COSa表示起跑時的初速度，OX表示起跨時水平速度，a表示起跨角，如果V的值增加，a的起跨水平速度能夠確保最大。

（二）起跨腿蹬伸至起跨離地瞬間擺動腿技術(shù)

在這一階段，擺動腿還是一直保持膝關(guān)節(jié)的折疊，且向前上方擺動也需繼續(xù)提高速度，之所以要這樣做主要是為了：首先，將擺動腿向前上方擺動的角速度保持，并繼續(xù)增大，把髖關(guān)節(jié)打開的夾角增大，大幅前移身體重心，將身體騰空后飛行距離縮短。其次，讓起跨時身體高重心位置得以保持，避免身體中心出現(xiàn)較大的起伏波動差。若攻欄時選擇擺動腿直腿擺動，則既會減緩擺動速度，且也會有一個轉(zhuǎn)動力矩形成，讓身體向上向后，從而引發(fā)“跳欄”現(xiàn)象的發(fā)生。擺動腿折屈擺動可以輔助運動員前傾攻欄，同時跨角處于較小的角度，身體最后騰空時，重心達(dá)到平直運動軌跡。擺動腿折屈擺動讓伸膝肌群進(jìn)一步拉伸，為起跨騰空狀態(tài)下更好的進(jìn)行伸膝動作創(chuàng)造了條件，運動員的膝關(guān)節(jié)可以第一時間達(dá)到最佳的角度[2]。

（三）騰空階段擺動腿技術(shù)

在用力蹬地瞬間，人體會在力的作用下離開地面，在迅速擺動腿的大小腿的同時，進(jìn)行伸腿運動。在擺動過程中，前擺打開的動量是由腿曲折所提供的，大腿在擺動的過程中，當(dāng)其騰空至稍高欄后，在大小腿聯(lián)動情況下所獲得的。所以，在理解打開擺動腿大小腿時，不能將其叫做或理解成蹬小腿運動，在擺動腿折屈快速前上擺達(dá)到一定高度后，大腿應(yīng)以最快的速度制動-小腿則在慣性的影響下做伸膝伸踝擺—大腿在這個時候則馬上下壓，由此一個完整協(xié)調(diào)的“鞭打”動作就完成了，這樣做能夠幫助擺動腿最快的過欄，并為后續(xù)動作提供著地穩(wěn)固支撐。擺動腿大小腿應(yīng)在距離欄板前20-30cm處時就充分打開，并快速地進(jìn)行下壓過欄。若下壓動作的完成是在擺動腿的踝或小腿已過欄后才開始，則為時已晚，進(jìn)而會導(dǎo)致諸多問題，如在欄上較長的停留、過欄后著地遠(yuǎn)、著地角不大以及桌地后制動明顯與身體中心下降顯著等。或許有人會有這樣的疑慮，如果在欄前就進(jìn)行下壓擺動腿會不會碰欄或者不能順利過欄，其實完全不必有這樣的擔(dān)心，因為騰空狀態(tài)下的最高點一般是因為起跨距離的選擇而確定的，在進(jìn)行擺動腿下壓的過程中，其踝和大小腿位置已經(jīng)超過欄。另外，起跨動作完成后人體前傾，擺動腿下壓動作從本質(zhì)上來講即是完成了向前向下的運動。如果擺動腿下壓狀態(tài)下，水平速度可以讓擺動腿順利過欄。

（四）擺動腿過欄著地支撐技術(shù)

下欄動作，實質(zhì)上是從人體重心拋物線抵達(dá)最高點時，人體漸漸自由落下，再沒有其他外力的干擾下，運動員應(yīng)盡力地擺動腿，雖然這一做法難以將身體總重心運動速度及軌跡予以改變，然而能夠把人體重心相關(guān)位置進(jìn)行合理調(diào)整，進(jìn)而確保擺動腿能夠迅速著地，獲取最大限度的著地角，這樣一來就會讓著地點和身體重心的投影線更加接近，從而更好的掌握著地狀態(tài)下所產(chǎn)生的阻力，降低著地前蹬所需要的時間，盡快回復(fù)到最佳姿勢[3]。擺動腿加速著地支持實施的價值還表現(xiàn)為：在地面加速運動時，人體將獲取動力支撐反作用力，人體重力與慣性力是決定這一力大小的關(guān)鍵性因素，具體算式為F=P+F=mg+ma。F值屬于固定不變的，F(xiàn)指的是身體質(zhì)量與加速度的乘積，提高動力。擺動腿在加速著地的過程中能夠提高對地面產(chǎn)生的作用力，從而得到更加充足的反作用力來支撐運動員進(jìn)行下一步動作。因此必須要充分意識到擺動腿加速著地的作用，同時熟悉應(yīng)用這一著地關(guān)鍵技術(shù)，真正提升擺動腿著地之后的穩(wěn)定性，訓(xùn)練蹬地力量。

同時，結(jié)合肌肉牽張反射的相關(guān)原理，擺動腿如果擁有更快的著地速度，運動員肌肉收縮速度也會顯著提升，擺動腿伸肌群完成支撐動作的效率也有進(jìn)一步的增加。上述技術(shù)方法不但有助于提高屈踝伸膝肌群力量和速度，不會對擺動腿著地之后的具體位置產(chǎn)生影響，同時還能夠幫助運動員更好的控制著地之后的阻力與反作用力，以更快的速度進(jìn)入欄間跑的標(biāo)準(zhǔn)姿勢。如果擺動腿過欄之后著地狀態(tài)屬于被動支撐，很容易導(dǎo)致運動員身體重心投影點出現(xiàn)差異的情況，這樣一來會導(dǎo)致著地制動支撐進(jìn)一步提高，增加了擺動腿著地之后的制動時間。與此同時，著地狀態(tài)下擺動腿各個肌群處于相對松弛的狀態(tài)，很可能出現(xiàn)屈髖屈膝的情況，運動員無法更好的對身體重心進(jìn)行控制，從而影響到著地之后的再次起跑速度，或者存在身體肌群暫時停頓的問題。最后，欄上起跨腿以及擺動腿之間的交互動作和擺動腿著地支撐狀態(tài)下起跨腿高抬膝朝著前方的提拉，它們都屬于兩腿之間的相向運動，同時具有一致性。擺動腿第一時間下壓過欄，起跨腿隨后緊跟;擺動腿著地迅速穩(wěn)固支撐，可以確保過欄之后第一時間身體向前，讓運動員可以以更短的時間回復(fù)到第一步姿勢。

四、結(jié)論

當(dāng)擺動腿與地面有一定距離后，應(yīng)馬上把前擺充分折疊，等到起跨腿蹬伸結(jié)束，并將膝關(guān)節(jié)折屈保持，同時按照每位運動身體素質(zhì)的不同，當(dāng)擺到合理位置的時候需將擺動腿。

在騰空后，擺動腿應(yīng)快速的由折屈轉(zhuǎn)為打開，盡可能保持大的膝腳，擺動腿從折屈到打開再到快速下壓應(yīng)該是一個很快的，連貫的“鞭打”動作，且還必須要準(zhǔn)確、完整，應(yīng)著重指出，擺動腿足到欄前時下壓過欄動作就要立即開始進(jìn)行。

熟練掌握擺動腿著地支撐技巧，不單單應(yīng)當(dāng)盡快轉(zhuǎn)變運動員的思想認(rèn)識，扒地式著地也需要進(jìn)行反復(fù)的訓(xùn)練。在著地狀態(tài)下，應(yīng)當(dāng)要求運動員保持腿部肌群的緊張度，盡可能直腿進(jìn)行支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱志強(qiáng).上海部分優(yōu)秀110米欄運動員跨欄步擺動腿技術(shù)的生物力學(xué)特征分析[D].上海體育學(xué)院.

[2]耿海軍.跨欄步階段軀干轉(zhuǎn)動慣量的生物力學(xué)研究[C].全國運動生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會.

[3]何利軍.在跨欄跑運動中如何運用擺動腿技術(shù)來完成好跨欄步[J].吉林畫報·新視界，2010，000（011）：53-54.

作者單位：? 天津市體育科學(xué)研究所