我国男子跳马运动员杨威子后手翻运动轨迹的特征

我国男子跳马运动员杨威子后手翻运动轨迹的特征

1研究对象和方法1.1中国男性体操队杨伟是湖北省国家体育协会的成员。他是2000年荫尼奥运会和2004年亚洲奥运会的主力中国男体育队的主力。2000年代，男子跳马比赛中的第一名跳马者是世界一级的。1.2学习方法1.2.1观察法观察1999-2005年期间奥运会、世锦赛、世界杯及全国体操比赛男子跳马决赛的电视录像与现场比赛。1.2.2摄像机与比选2002年8月在中国北京首钢体育馆举行的李宁杯国际体操精英挑战赛上,拍摄了我国运动员杨威在男子跳马决赛中完成的踺子后手翻屈体后空翻2周动作的全过程。现场用两台日本产JVC9800型号的摄像机,拍摄速度为50幅/s,两机高度为3m,A机位于跳马左侧正侧方,B机位于跑道外左侧前方,两机主光轴互成60°。比赛前固定框架并进行了拍摄,比赛时移开框架再对运动员完成的动作进行定点同步拍摄(图1)。对拍摄到的原始材料,通过美国ARIL运动生物力学高速解析系统进行三维解析,采用系统人体模型:21个关节点,解析1套共170多幅动作画面,获得16000多个数据,用数字滤波法进行平滑,截断频率为6,解析系统见图2。2结果与分析2.1一般运动特征2.1.1空气压验时间从踺子踏跳开始,各阶段时间分配与比例如下(表1),踏跳时间为0.12s,占8.45%;第一腾空时间为0.12s,占8.45%;推手时间为0.18s,占12.68%,第二腾空时间为1.00s,占70.42%,看来踏跳、第一腾空、推手时间都比较短,第二腾空时间比较长,占总时间的3/4,这是现代跳马的一大特点,因为主要难度动作都在第二腾空完成的,需要较长的腾空时间。2.1.2阶段内部分纱线从图3可以看出杨威完成的跳马踺子后手翻屈体后空翻2周身体重心轨迹走向,AB段为踏跳阶段过渡曲线;BC段为第一腾空阶段抛物线,逐渐上升;CD段为推手阶段过渡曲线;DEF段为第二腾空抛物线,先弧形上升,到最高点后又弧形下降。归结起来,除助跑和踺子上板外,身体重心轨迹走向由2段腾空抛物线和2段过渡曲线组成。2.1.3落地在2.2000m/s间重心水平速度相对稳定杨威助跑趋步结束之后,经过跳跳和推手两次制动,重心水平速度逐渐下降,两脚踏板瞬间为5.00m/s,离板瞬间为4.25m/s,两手触马瞬间为3.82m/s,离马瞬间为3.21m/s,进入第二腾空重心水平速度相对稳定,在2.00～3.00m/s之间,落地瞬间重心水平速度为2.00m/s。2.2个阶段组成杨威完成的跳马踺子后手翻屈体后空翻2周由8个阶段组成,即助跑、趋步、踺子上板、踺子跳跳、第一腾空、推手、第二腾空和落地。由于拍摄条件限制本文重点分析踺子踏跳以后的5个阶段。2.2.1踏跳反应和无线形貌变化踺子推手后从两脚踏上板至两脚蹬离板的运动过程为踺子踏跳阶段。踺子推手后两脚要积极主动向后下方踏板,既不能向里贯腿,又不能过份向外踹腿,踏上板瞬间,前脚掌触板,踝角为71°,膝角为151°,髋角156°(表3)。两脚踏在重心投影线后面,形成一定的制动踏跳,踏板角不能过大也不能过小,否则对整个踏跳阶段技术造成不利影响,根据杨威自身特点,他的踏板角为64°,说明杨威踺子推手比较有力。在两脚向后踏板的同时上体立起位置较高,两臂前举,肩角为120°,这就为整个向后的踏跳过程创造为有利的翻转条件。两脚踏上板后先经过短暂的缓冲,其目的有二点,一是拉长腿部肌肉,为快速有力的蹬腿创造肌肉工作条件;二是为蹬腿创造更有利的时机,因为蹬腿过早对身体向后翻转不利。缓冲最主要的表现是踝角膝角减小,踝角由71°减小到62°,全脚掌着板,膝角由151°减小到139°。与此同时具有弹性的踏跳板在人体重力的作用下被动下沉储备了弹性势能。当身体重心移动到快接近脚支点位置时,快速有力的蹬直两腿,直至脚尖离板,整个踏跳时间(包括短暂缓冲时间和快速蹬腿时间)为0.12s,在蹬腿的同时两臂向后上方挥摆,上体抬起,身体后屈,髋角增大,摆臂时手的运动速度最大达到17.3m/s,由于快速有力的蹬腿,身体重心水平速度明显减小,垂直速度明显增加(表3、表4),水平速度由5.00m/s减小到4.25m/s;垂直速度由0.29m/s增加到3.4m/s,说明踏跳阶段是人体获得向上垂直速度的主要动力。蹬离板瞬间两腿充分蹬直,直至脚尖离板,踝角增加到148°,膝角增加到170°,髋角增加到210°,身体后屈,稍抬头,两臂上举,肩角增加到164°(表4)。这时身体重心已越过脚支点,蹬离角为77°,这样垂直分力通过身体重心前面,获得了身体向后翻转的旋转力矩。2.2.2第一第一高空两脚蹬离板后两手向后撑马的运动过程为第一腾空阶段,或叫后手翻阶段。从第一腾空动作结构来看,很像技巧中的后手翻,所不同的是技巧后手翻的蹬腿与撑手在同一个水平面上,而跳马后手翻撑手位置高于蹬腿的位置(男子马高1.35m,踏跳板高0.20m)。分析第一腾空技术有以下几个特点:1)第一腾空是在重心抛物线轨迹逐渐上升过程中完成的,从图3的重心轨迹图完全可以看出这一点,这说明由踏跳获得的垂直速度在第一腾空的运行过程中仍然起主导作用。2)两脚蹬离板后两臂继续后摆,积极主动撑马,腾空时间极短,大约为0.12s,腾空过高过长容易损失水平速度。3)两脚蹬离板后身体向后翻转要快,使身体尽量翻转到必要的高度。身体向后翻转速度,一是通过踏跳获得初始的翻转力矩,二是离板后上体后屈,同时在上体的带动下加速下肢的摆腿速度,从材料看髋角有增加的趋势,脚的运动速度也明显增加,由离板时的6.62m/s增加到撑马时的16.5m/s,说明下肢的翻转速度明显加快,这样整个身体的翻转速度就加快了。2.2.3撑马并在情况下的推离马运动特点两手向后撑马瞬间,先由手指触马缓冲至手掌撑马,腕角为129°,两臂微屈,肘角115°,肩角为145°,髋角较大为228°,身体呈反弓形。髋关节高于肩关节0.32m,身体重心高于肩水平线0.14m,高于马平面0.51m,撑马角为38°。两手撑马的位置在马前端至马中部的区域内,撑手点与踏跳点的水平距离为1.37m,以上数据(表5),反映了杨威完成该动作所具备的撑马位置与撑马姿态。身体位置高一些,身体形成反弓,肩关节、肘关节、腕关节适当缓冲,拉长肌肉,对于完成下面的推手顶角动作创造了有利的肌肉工作条件。两手撑马之后经短暂缓冲,最多0.02s时间,立即迅猛有力的推手顶肩,肩角、肘角、腕角增大(表5、表6),直至手指离马。肩角由撑马时的145°增加到离马时的160°,肘角由115°增加到134°,腕角由129°增加到172°,以上三个关节角度增加幅度越大,推手顶肩的工作距离就越长,推手效果就越好。不过推手顶肩要有爆发力,推手时间不能过长,杨威整个推手时间约为0.18s。在推手顶肩的同时要加速摆腿和屈髋,身体由反弓形变直,重心升高0.62m,髋角减小,由撑马时的228°减小到离马时的157°(表5、表6)。脚的运动速度明显加大,由撑马时的16.75m/s增大到20.00m/s,到快推离马时,速度有所减慢,减小到14.57m/s,说明推离马前脚有所制动,根据力学原理能增加推手顶肩的垂直作用力。推手顶肩的制动性不如踏跳力量那么大,但也有一定的制动作用,要损失部分重心水平速度,由撑马时的3.82m/s减小到离马时的3.21m/s,由于杨威的推手效果较好,重心垂直速度略有增加,由撑马时的3.12m/s增加到离马睦的3.19m/s。两手推离马瞬间,身体较直,处于倒立位置,重心高于马1.13m,推离角约为87°,根据力学原理推离角越接支撑点垂直位置,推手效果越好。2.2.4第二时期二第二阶段动作将达到2周的速度和速度平衡从两手离马后至两脚着地瞬间的运动过程为第二腾空阶段。本阶段是评定动作难度价值与动作质量的主要标志。第二腾空阶段的重心抛物线轨迹是逐渐上升的,至最高点后在重力的作用下,又逐渐弧形下落,由于推离马时重心水平速度与重心垂直速度相差不大,重心抛物线轨迹的腾起角为45°左右。运动员在第二腾空要完成屈体2周的动作必须具备以下的基本条件。根据材料(表7),杨威第二腾空时间为1.00s,落地远度(从推离点至落地点)为2.84m,重心抛物线最高点与地面高度为2.95m,比离马时的重心高度(2.48)上升了0.47m。除了以上基本条件外,空中的翻转速度也是至关重要的。空中的翻转动力主要是通过屈髋抱腿,改变身体绕横轴半径来加速身体的翻转。杨威空中屈髋的最小角度为60°左右,整个第二腾空阶段身体翻转角度为14.31rad/s,其中前2周的平均角速度为13.66rad/s,第2周的旋转角速度大于第1周,分别为15.71rad/s和12.08rad/s,这是因为完成第1周时有一个抱腿过程,而第2周是在抱腿的过程中完成的,横轴半径短翻转速度自然就快一些。从材料计算,第1周是重心抛物线最高点前后完成的,第2周是在重心抛物线下降的过程完成的,第2周完成时重心离地面高度约为1.13m,然后撒手伸髋准备落地。2.2.5杨威落地前后重心水平和垂直速度比较从两脚着地经缓冲至直立站稳为落地阶段。杨威落地时向前移动了一步,然后退回原地站稳,下面只分析他落地瞬间的技术。完成屈体后空翻2周,要想落地站稳是很不容易的,特别是男子跳马,因为翻转2周后没有多少伸展身体的空间,身体的翻转速度较大,加上跳马落地前的重心水平速度和垂直速度一般都比较大,所以站稳是比较困难的。杨威在2002年世界体操锦标赛跳马决赛时完成该动作落地比较稳,获得跳马第3名,这次在李宁杯国际体操邀请赛跳马决赛中落地也站得比较稳,只移动了一步。杨威落地一瞬间,脚在重心后面(面向马),落地角为61°,髋角为95°,膝角为127°,踝角为40°,上体前倾角为78°,从以上数据看(表8),杨威是在身体伸展不充分的情况下落地,因此落地时髋角、膝角、踝角都比较小,特别是上体前倾角比较大,达到78°,上体基本上呈水平位置,这是造成杨威落地时向前一步的重要原因之一,落地后髋角、膝角、踝角继续减小,延长落地时间,有利于减小冲击力,避免受伤。各关节弯曲缓冲的时间大约0.12-0.14s,然后伸直下肢各关节,直立站稳,两臂侧上举,完成落地动作。3撑马、下发挥技术1)踺子推手后两脚向后下方积极踏板,前脚掌触板,踏跳角为64°,经短暂缓冲后快速有力的蹬直腿,直至脚尖离板,蹬腿同时两臂后摆上体抬起,离板时身体后屈,髋角增大到210°,蹬离角为77°。2)蹬离板后向后摆臂快、撑马快、身体翻转快,腾空时间短,为0.12s,上体继续后屈,髋角继续加大,同时两腿运动速度也明显加快,脚的运动速度达到16.75m/s。3)两手撑马瞬间,身体重心高于肩水平线,撑马角为38°,经短暂缓冲后快速有力顶肩推手,肩角