藝術體操起跳技術運動學研究

龐亞俊

(洛陽理工學院體育教學部,河南洛陽 471023)

藝術體操起跳技術運動學研究

龐亞俊

(洛陽理工學院體育教學部,河南洛陽 471023)

起跳技術是藝術體操運動員獲得騰空高度的關鍵。利用運動學方法對起跳技術的下蹲和蹬離兩個階段的技術動作進行了力學分析;并采用錄像分析方法對5名受試者在做不同跳躍難度動作時,起跳技術的運動學參數進行了解析。結果顯示體重、蹬離角、蹬離垂直起跳時間、地面垂直作用力和髖、膝、踝3關節的控制和柔韌性等因素對藝術體操起跳技術有顯著影響。最后,提出提高藝術體操運動員起跳技術質量的幾點建議。

藝術體操;起跳技術;運動學分析;動力學

1 引言

本文采用運動學分析方法研究藝術體操起跳技術下蹲和蹬離階段的受力情況,并利用APAS(Ariel Performance Analysis System)系統采用錄像法對運動參數進行了分析,研究了影響起跳技術的關鍵因素,提出了提高起跳質量的技術方法。

2 藝術體操起跳技術運動力學分析

藝術體操的起跳動作可以分為下蹲和蹬離兩個階段。

圖1 起跳技術動作運動參數變化圖

如圖2(a)所示,當藝術體操運動員做下蹲動作時,只受重力G和地面對運動員支持垂直作用力F,根據牛頓運動學第二定律:其中,下蹲技術直接影響難度動作的完成情況。圖1是在美國APAS錄像解析系統中,對藝術體操運動員起跳動作進行分析得到的整個起跳階段運動員重心垂直加速度以及垂直力F隨時間變化曲線圖。其中圖1(a)的縱軸為重心垂直加速度,橫坐標時間長度(幀);圖1(b)的縱軸為垂直力,橫坐標時間長度(幀),abc曲線段為下蹲階段受力曲線,cde曲線段為蹬離階段的受力曲線。下面從運動學角度對這兩個階段的受力進行分析。

2.1 下蹲技術的運動力學分析

圖2 起跳技術受力分析圖

2.2 蹬離技術的運動力學分析

蹬離技術是指從藝術體操運動員做下蹲,人體重心下降到最低點開始到人體的雙腳離開地面瞬間的這一時段。在此過程中,各個關節依次伸展用力,雙腳發力蹬離地面,雙臂開始上揚,并迅速向左繞身體縱軸轉動,從腳與地面支點遠端游離環節的雙手開始轉體,便于運動員在騰空時能帶動整個身體旋轉,最終能高質量的完成難度動作。從運動學分析此時受力如圖2(b)所示。在蹬離階段,運動員的雙腳與地面接觸,有向右運動旋轉的用力趨勢,從而獲得地面對雙腳向左的摩擦力fu和向右的摩擦力矩Mfu,保證運動員在后面動作中獲得空中轉體的初始轉動能量。

2.3 起跳技術影響因素運動力學分析

從數學微積分意義上講,中垂直力F曲線與體重G線及坐標軸圍成的面積,即就是運動學中的沖量。因此,圖2(b)中陰影面積Sab和Sbc+Scd分別代表運動員失重和超重時的沖量值。根據運動學沖量守恒定律,即Sbc=Sab,也就是說超重過程中產生的沖量Ibcd并不全都用來作為運動員重心騰起的沖量,雖然從圖2(b)中的b點開始F已經大于體重G,但運動員的重心還在下降,因此這部分沖量只能用來克服重心下降產生的沖量。只有圖2(b)中的b點開始,才真正用來使運動員重心產生向上的加速度,直至下降過程終止于最低點即圖2(b)中的c點上。由上分析可知Scd所代表的沖量才是使運動員重心加速騰起的能量,也就是它使運動員重心速度在最低點從零加速到盡可能大的值。

藝術體操起跳技術表現的質量是在于空中能準確、優美、高質量地完成動作,有利于下落時銜接好下一個動作。只有騰空高,運動員才有足夠的空中時間去完成和控制好各種空中難度動作,表現出高雅的空中造型。因此,蹬離起跳的目的是獲得騰起高度。由運動學可知,運動員重心在空中的運動軌跡是拋物線運,騰空高度H和最低點速度v0的關系是:

其中,α是蹬離角,是運動員重心與蹬離支點的連線和地面的夾角。由公式2可知,騰空高度H和最低點初始速度v0及蹬離角α成正比。由動量定理:

由于運動員達到下蹲最低點時向下速度為零,聯立公式2和3,

其中m為身體質量。公式4表明騰空高度H與蹬離的時間t、F和m相關。m越小騰起的速度越快、騰空高度值越大;F和t與H成正比,但由肌肉力學原理可知,被拉伸肌肉利用彈性能的能力和釋放延遲時間有關,拉伸后立即釋放可以更好獲得肌肉的彈性能。因此t的取值在0.13-0.15內為宜,而地面對運動員支持垂直作用力F越大越好。

3 結論與建議

3.1 結論

1)藝術體操運動員在做起跳動作時要大蹬離角、各關節角度迅速伸展、強肌肉爆發力、輕體重、短蹬離垂直起跳時間等,只有這樣才能獲得足夠大的地面支持力和騰空高度。

2)藝術體操運動員跳躍類難度動作接下一個過渡動作或者難度動作的時候,腿部緩沖技術差易引起髖關節受傷。

3)膝關節和踝關節影響藝術體操運動員起跳時美感和質量;髖關節的伸展可以增加落地時的沖量,增加地面對運動員垂直支持力,進而提高運動員騰空高度。

4)提高踝關節和髖關節的肌肉力量和柔韌性是提高起跳技術的根本。

5)從攝像分析資料來看,向下加速擺臂可增加身體的失重程度,提高運動員重心最低點處沖量的峰值。

3.2 建議

1)藝術體操運動員在做起跳類動作時,要樹立“起跳蹬離角大,腿部爆發力強,騰空高”的目標,而不應該追求起跳的遠度。

2)藝術體操運動員要控制體重,并加強腿部的爆發力、柔韌性和力量等專項素質訓練,從而克服空中動作急促而缺乏舒展優美。

3)狠抓起跳時的技術動作質量,細摳每個起跳技術細節、銜接技術和動作姿態。

4)加強髖關節和踝關節的肌肉力量和柔韌性訓練。

[1]韓靜,李世明,部義峰.不同蹬地角立定跳遠的運動學和動力學對比研究[J].天津體育學院學報,2008,23(4):352-355.

[2]馬勇占,方愛蓮.對我國優秀跳遠運動員起跳技術的運動學比較研究[J].中國體育科技,2001,27(2):22-24.

[3]楊永輝.優秀女子跳高運動員起跳技術運動學指標對比分析[J].山東師范大學學報,2004,19(4):119-120.

Research on Take-off Technique of Calisthenics Gymnastics Based on Kinematics Analysis

Pang Yajun
(Department of Physical Education,Luoyang Institute of Science and Technology,Luoyang,471023,Henan,China)

Take - off Technique is the key factor for calisthenics gymnastics athlete to get well bounce altitude. The stress characteristics of squatting movement and driving - off movement is analyzed by kinematics method. And kinematics parameters of five PE students’take - off technique of different difficulty jumping movements are researched by video analysis method. The results show some factors ,such as weight ,take - off angles ,take - off time ,back - ground force ,the control ability and flexibility of hip ,knee and angle - bone ,can significantly influence calisthenics gymnastics athlete’s take - off technique of . Finally,some suggestions are put forward to improve the quality of calisthenics gymnastics athlete’s take - off technique.

calisthenics gymnastics;take-off technique;Kinematics analysis;Dynamics

G804.62

A

1672-1365(2010)02-0067-02

2009-09-06;

2009-11-25

河南省社會科學聯合會項目(SKL-2009-2404)。

龐亞俊(1976-),女,河南洛陽人,碩士,講師,研究方向:體育教育訓練學。