第16屆亞運會100 m跑男、女運動員起跑反應時的差異研究

羅江南，謝洪昌

反應是指人對某一刺激做出回應所需要的最短時間，對運動員反應時間要求最為嚴格的莫過于短跑項目的起跑反應[10]。短跑的起跑反應時是指引起表露于外的反應開始動作所需要的時間，即從刺激到反應之間的時距[3]。對于某一刺激做出反應的時間可分為單純反應時間與復雜反應時間。單純反應時間的刺激與反應都是相當單純的，即針對單一的刺激引起的最簡單的反應所用的時間。100m賽跑時，運動員聽到槍聲再蹬腿起跑的時間是一種典型的單純反應時間[11]。在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，起跑反應時的判定是從運動員聽到發(fā)令槍聲到起跑動作施加于起跑器的壓力達到設定的閾值所需的時間，這個時間也就是官方所公布的起跑反應時。人的反應可能有微乎其微的毫秒差異，這種差別對一般人關系不大，但對運動員的獲勝卻至關重要。國際田聯(lián)所認定的短跑起跑反應時的極限是100 ms，這是生理學研究所證明的人的最為單純的一種本能的條件反射[10]。在起跑反應時的極限上，國際田聯(lián)并沒有對男、女運動員做出區(qū)別對待。由于性別差異，田徑運動的所有項目下面都是再分設男、女單項，這是考慮到男、女在性別上的固定差異。在運動員起跑反應時上，男、女運動員是否存在顯著的性別差異?如果存在顯著的性別差異，那么，造成男、女運動員起跑反應時顯著性別差異的原因是什么?在男、女運動員起跑反應時存在顯著性別差異的情況下，如何在國際田聯(lián)100 ms的起跑反應時極限標準下保證男、女運動員在起跑反應時限上的公平性?為了回答這些問題，我們以第16屆廣州亞運會田徑100 m跑預賽56名男、女運動員起跑后蹬時間的壓力曲線為研究對象，分析不同性別的運動員起跑反應時之間是否存在顯著性差異以及形成因素，為加快我國短跑運動迅速趕上國際先進水平提供理論依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以第16屆廣州亞運會田徑100 m跑預賽時56名男、女運動員起跑后蹬時間的壓力曲線為研究對象。由于短跑運動員可以參加個人賽中的多輪比賽，為了保證數(shù)據(jù)的獨立性，所以，采用的數(shù)據(jù)是運動員參加預賽時的數(shù)據(jù)。其中，男運動員31人，女運動員25人。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料調(diào)研

對目前國內(nèi)、外短跑運動員起跑反應時的研究情況進行資料調(diào)研與評述。

1.2.2 電子起跑監(jiān)測記錄

用Fairplay電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)對運動員起跑反應時進行監(jiān)測、記錄，并將獲得的起跑后蹬時間的壓力曲線圖分成男、女兩組進行比較分析。

1.2.3 邏輯推理

采用運動技術和生物力學結(jié)合方法，對影響反應時間的因素進行邏輯推理和分析。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行分析處理，顯著性水平為P＜0.05，非常顯著性水平為P＜0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 起跑后蹬時間的壓力曲線中時間段的劃分

隨著科學技術的高度發(fā)展，自從電子起跑器問世后，大型運動會都是采用電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)來判定運動員的起跑反應時。它通過安裝在運動員起跑器上的電子起跑監(jiān)測器，對運動員起跑后蹬的時間-壓力進行測量，以運動員起跑動作施加于起跑器的壓力達到設定閾值的時間，從而間接推斷運動員起跑反應時是否超限，來判定運動員起跑犯規(guī)的情況。第16屆廣州亞運會采用的 Fairplay電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)所設定壓力閾值男為40 kg，女為35 kg。運動員在蹬踏起跑器到雙腳離開起跑器這一過程當中，會在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中形成一個起跑后蹬的時間-壓力曲線（圖1）。由于每個運動員從開始對起跑器施壓到雙腳離開起跑器這一過程當中，對起跑器所施加的壓力以及所形成的壓力曲線的線形是不同的，從中可以反映出影響運動員起跑反應時的各種因素。根據(jù)起跑反應過程中時間及蹬力的變化情況，可以將起跑后蹬時間的壓力曲線分成不同的時間段：1）橫坐標0到壓力曲線的翹起位置就是運動員的實際起跑反應時間，即運動員從聽到槍聲到開始蹬起跑器所用的時間，是運動員對槍聲真正做出反應的時間；2）橫坐標0到壓力曲線的壓力閾值①位置就是在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中運動員的R（起跑反應時）。電子監(jiān)測系統(tǒng)中的起跑反應時與通常我們所熟知的起跑反應時概念是有區(qū)別的，它不是運動員聽到槍聲到開始蹬地的時距，而是運動員聽到槍聲到蹬力達到設定閾值的所用時間。電子監(jiān)測系統(tǒng)中的起跑反應時要比實際起跑反應時間略大，包括實際起跑反應時間和蹬力達到閾值時間兩個部分；3）橫坐標壓力曲線的實際起跑反應時間的位置到壓力閾值①位置的這段時間是運動員蹬力達到閾值時間，是起跑反應時與實際起跑反應時間的差值；4）橫坐標壓力曲線的實際起跑反應時間的位置到運動員的蹬力達到第1個峰值②的這段時間是運動員達到第1蹬力峰值時間。

圖1 運動員起跑后蹬時間的壓力曲線示意圖

2.2 男、女運動員起跑反應時3個時間段的對比

2.2.1 起跑反應時的對比

從表1可知，在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，運動員的起跑反應時，男運動員比女運動員所需時間要短，兩者具有顯著性差異（P＜0.05）。這說明，在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，第16屆廣州亞運會田徑100 m跑男、女運動員之間，起跑反應時存在著顯著的性別差異。據(jù)Brown等人的研究顯示，2008年北京奧運會的短跑以及2004年奧運會100/ 110 m欄短跑比賽中，男、女運動員的起跑反應時均存在顯著的性別差異[12]。董勝利等人研究顯示，第8屆全運會決賽階段田徑短跑比賽當中，男子110 m欄與女子100 m欄預賽起跑反應時也呈顯著性差異[1]。與本研究的結(jié)果相同。2.2.2 實際起跑反應時間的對比

表1 起跑反應時平均值對比一覽表 （ms）

從男、女運動員實際起跑反應時間來看（表2），男運動員是116.97 ms，女運動員是119.96 ms，兩者沒有顯著性差異（P＞0.05）。這說明，在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，第16屆廣州亞運會田徑100 m跑男、女運動員之間，實際起跑反應時間不存在顯著的性別差異。據(jù)張力為等人的研究顯示，男、女大學生之間的視簡單反應時無顯著性差異[10]。傅士華研究顯示，優(yōu)秀男、女運動員之間的聲簡單反應時無顯著性差異[2]。許實德研究顯示，男、女運動員之間聲、光簡單反應時均無顯著性差異[8]，這與本研究的結(jié)果相符。生理學的研究表明，耳朵聽到槍聲，經(jīng)過大腦再到運動器官發(fā)生動作，大約需要0.12s的時間[11]。這與本研究的統(tǒng)計結(jié)果相一致。Mero和 Komi的研究表明，芬蘭國家級男子短跑運動員在起跑時從槍信號到10％蹬力產(chǎn)生時的平均反應時間為119 ms[15]。通過樣本統(tǒng)計，第16屆廣州亞運會田徑100m跑男運動員從槍信號到10％蹬力產(chǎn)生時的平均反應時間為123.5 ms，如果扣除槍聲從喇叭傳到運動員耳朵所需的3 ms[14]，時間為120.5 ms，與芬蘭國家級男子短跑運動員反應時的數(shù)據(jù)十分接近。

表2 實際起跑反應時間平均值對比一覽表 （ms）

2.2.3 蹬力達到閾值時間的對比

從表3可知，在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，男運動員的壓力閾值是40 kg，女運動員是35 kg，男運動員要比女運動員高5 kg，但從運動員的蹬力達到閾值時間來看，男運動員是34.25 ms，女運動員是46.92 ms，男運動員卻比女運動員所需時間要短，兩者具有顯著性差異（P＜0.05）。這說明，在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，第16屆廣州亞運會田徑100 m跑男、女運動員之間，蹬力達到閾值時間存在顯著的性別差異。

表3 蹬力達到閾值時間平均值對比一覽表 （ms）

2.3 男、女運動員起跑反應時存在顯著性差異的原因

2.3.1 男、女運動員在反應動作時間上的顯著性差異

目前，大部分反應時間的測試都包括了反應動作，要求受測試者對信號做出相應的動作。反應時的測量值是從刺激開始到反應結(jié)束之間的時間長短，它比真正要測量的實際反應時間長。反應時的測量值（總反應時 TRt）等于刺激出現(xiàn)到反應開始之間的時間間隔（實際反應時間Rt）和肌肉完成按壓反應鍵的反應動作時間（運動時 M t）之和，即：TRt=Rt+M t[9]。因此，動作速度的快慢就會影響反應時間的測試結(jié)果。例如，健康成年女性與男性相比較，當他們快速舉起手來直接打擊他們面對的泡沫球時，女性的反應時間明顯就比男性長[13]。翁錫全等人的研究顯示，運動員從開始做出反應到按壓后停止信號刺激的時間，即反應動作時間，男性運動員快于女性運動員，其原因可能與男性運動員的快肌纖維較發(fā)達，因而快速移動的素質(zhì)更強有關[6]。

在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，運動員的起跑反應時是一個測量值，它由實際起跑反應時間和蹬力達到閾值時間（反應動作時間）兩個時間段組成。實際起跑反應時間能真正反映出運動員起跑反應速度的快慢，是判斷運動員起跑反應速度快慢的重要指標。運動員對槍聲信號應答的快慢會直接影響運動員的實際起跑反應時間。運動員的實際起跑反應時間是在運動員做起跑反應動作之前的生理延遲時間，是信號在神經(jīng)中的傳導時間，與運動員的技術動作以及后蹬力量無關。蹬力達到閾值時間雖然包含在運動員的起跑反應時當中，但它與起跑反應時之間為不相關關系[9]，它不是運動員對槍聲信號應答時間，而是運動員起跑反應動作的一部分，是運動員的反應動作時間，反應動作的快慢會直接影響運動員起跑反應時。由上述研究結(jié)果可知，組成起跑反應時的兩個時間段當中，男、女運動員的實際起跑反應時間沒有顯著性差異，而運動員的蹬力達到閾值時間（反應動作時間）具有顯著性差異，這是造成男、女運動員起跑反應時具有顯著性差異的重要原因。

2.3.2 男、女運動員在力量及爆發(fā)力上的顯著性差異

從表4可知，男運動員達到第1個蹬力峰值的時間是66.9 ms，女運動員達到第1個蹬力峰值的時間是 84.8 ms。男運動員比女運動員能更快地達到自己的第1個蹬力峰值，且兩者之間具顯著性差異（P＜0.05）。從男、女運動員第1個蹬力峰值來看，男運動員的第1個蹬力峰值是96.6 kg，女運動員的第1個蹬力峰值是62.1 kg，女運動員第1個蹬力峰值為男運動員的65％，男運動員的力量明顯比女運動員要強，兩者之間存在著非常顯著性差異（P＜0.01）。此結(jié)果也符合女子的肌肉絕對力量僅為男子的60％～80％的生理特點[4]。

運動員達到第1蹬力峰值時間以及第1蹬力峰值的情況，反映的是運動員爆發(fā)力的大小。爆發(fā)力是速度力量的表現(xiàn)形式，是力量與時間結(jié)合在一起的能力，它的特點是肌肉收縮前纖維預先被拉長，造成肌肉拉伸預應力，使肌肉增大收縮幅度的同時提高收縮速率，從而增大肌張力時間梯度[7]。因此，爆發(fā)力應用力的時間梯度加以評定，即爆發(fā)力是指機體在克服一定阻力的條件下，在極短時間內(nèi)發(fā)揮出最大的肌張力，是一種力量的加速度。它的主要指標為爆發(fā)力指數(shù)=達到的力值（△F）/達到力值所需時間（△T）[5]。

表4 達到第1蹬力峰值時間及第1蹬力峰值的平均值比較一覽表

根據(jù)上述公式，以運動員的第1蹬力峰值為△F，運動員的達到第1蹬力峰值時間為△T，通過計算，男運動員爆發(fā)力指數(shù)是1.44 kg/ms，女運動員爆發(fā)力指數(shù)是 0.73 kg/ms，女運動員的爆發(fā)力指數(shù)只是男運動員的50.7％，明顯小于男運動員。此結(jié)果符合女子爆發(fā)力約為男子的42％～54％的生理特點[4]。在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，男運動員設定的壓力閾值是40 kg，女運動員是35 kg，男運動員比女運動員高5 kg；但從壓力閾值占第1蹬力峰值的比重來看，女運動員是56.3％，男運動員是41.4％，女運動員的明顯大于男運動員。因此，在達到閾值時間上，女運動員是46.92 ms，明顯多于男運動員的34.25 ms。

綜上所述，男、女運動員在力量以及爆發(fā)力的顯著性差異直接影響著運動員蹬力達到閾值時間（反應動作時間），從而最終造成男、女運動員起跑反應時具有顯著性差異。

2.4 男、女運動員合理的壓力閾值

由于男、女運動員在力量和爆發(fā)力上的顯著性差異，電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)在設定壓力閾值的時候應當要充分考慮到男、女運動員在性別上顯著差異。首先，第16屆廣州亞運會采用的Fairplay電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)所設定壓力閾值男為40 kg，女為35 kg。從壓力閾值占第1蹬力峰值的比重來看，男運動員是41.4％，女運動員是56.3％，男運動員的明顯小于女運動員，女運動員所設定的35 kg的壓力閾值標準相對男運動員偏高；其次，男運動員爆發(fā)力指數(shù)是1.44 kg/ms，女運動員爆發(fā)力指數(shù)是0.73 kg/ms，女運動員的爆發(fā)力明顯小于男運動員。因此，在達到閾值的時間上，女運動員的46.92 ms明顯多于男運動員的34.25 ms。在第16屆廣州亞運會100m跑預賽當中，男運動員共有3人次起跑反應時超限犯規(guī)，而女運動員沒有起跑反應時超限犯規(guī)。電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)所設定壓力閾值沒有充分考慮到男、女運動員在力量以及爆發(fā)力上的顯著性差異是造成男運動員犯規(guī)的數(shù)量明顯比女運動員多的一個重要原因。

為了競賽的公平原則，保證男、女運動員蹬力達到閾值時間的基本一致，女運動員的壓力閾值標準應下調(diào)。首先，通過爆發(fā)力指數(shù)來計算：女運動員爆發(fā)力指數(shù)是0.73 kg/ms，以男運動員達到40 kg閾值的平均時間34.25 ms為△T，根據(jù)公式△F=爆發(fā)力指數(shù)×△T，在相同時間△T里，女運動員達到壓力閾值△F是25.1 kg；其次，通過壓力閾值占第1蹬力峰值的比重來計算：女運動員的第1蹬力峰值是62.1 kg，壓力閾值占第1蹬力峰值的比重是56.3％，按男運動員壓力閾值占第1蹬力峰值的41.4％比重來計算，女運動員的壓力閾值是25.7 kg。綜上所述，電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中女運動員合理起跑的壓力閾值應設定為25 kg。

2.5 電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中合理的起跑反應時限

國際田聯(lián)所認定的反應時間的極限是100 ms，這是生理學研究所證明的人的最為單純的一種本能的條件反射。實驗證明，條件反射的時間也就是100 ms。例如，人聽到一聲巨烈爆炸的轟響后會不假思索地收縮肌肉或做出逃跑的動作，這就是一種條件反射，這個本能的反應時間大約100 ms，但不會低于100 ms。根據(jù)這種本能的條件反射時間，體育比賽中把搶跑的時間定義為從發(fā)令槍響到腳蹬起跑踏板快于（低于）100 ms。因為，幾乎沒有人能達到100 ms的起跑時間，而一般人的反應時間也不過是介于200 ms～300 ms之間。訓練有素和天生反應快的運動員的反應時間也介于100 ms～200 ms之間。所以，如果從發(fā)令槍響到運動員的腳蹬起跑器的時間少于100 ms的話，就判定為搶跑[11]。

根據(jù)國際田聯(lián)關于起跑反應時限的規(guī)定，人的起跑反應時間極限是100 ms。這個反應極限是指發(fā)令槍響到運動員的腳蹬起跑器的時間，即電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中運動員的實際起跑反應時間，這當中不包括運動員的蹬力達到閾值時間。目前所使用的電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)，起跑反應時的判定是從運動員聽到發(fā)令槍聲到起跑動作施加于起跑器的壓力達到設定的閾值所需的時間，這個時間也就是官方所公布的起跑反應時。這個起跑反應時當中包括了運動員的實際反應時間和蹬力達到閾值時間。第16屆廣州亞運會100m跑預賽當中，男、女運動員的起跑反應時分別是151.22 ms和 166.88 ms，明顯多于100 ms，以國際田聯(lián)起跑反應時限100 ms的規(guī)則來判定電子監(jiān)測系統(tǒng)中運動員的反應時，顯然過低。合理的起跑反應時限應該是在國際田聯(lián)起跑反應時限100 ms基礎上加上運動員蹬力達到閾值所用時間。以第16屆廣州亞運會100m跑預賽為例，男、女運動員蹬力分別達到40 kg、25 kg的壓力閾值所用時間是34.25 ms，加上國際田聯(lián)起跑反應時限的100 ms，電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中合理的起跑反應時限應該是134.25 ms。

3 結(jié)論

1.男、女運動員起跑反應時具有顯著性差異，男運動員比女運動員短；

2.蹬力達到閾值時間（反應動作時間）是造成男、女運動員起跑反應時具有顯著性差異的重要原因；

3.力量、爆發(fā)力是造成男、女運動員蹬力達到閾值時間（反應動作時間）顯著性差異的重要因素；

4.相對于男運動員40 kg壓力閾值，女運動員合理的壓力閾值是25 kg；

5.電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，合理的起跑反應時限應該是在國際田聯(lián)起跑反應時限100 ms基礎上加上運動員蹬力達到閾值所用時間。

[1]董勝利，李強.對我國短跑運動員起跑反應速度的研究[J].武漢體育學院學報，2000，34（1）：89-91.

[2]傅士華.優(yōu)秀運動員簡單運動反應時的測試分析[J].成都體育學院學報，1987，13（2）：57-62.

[3]李岳兵，陳紅華.不同年齡組別短跑運動員起跑反應時的對比研究[J].吉林體育學院學報，2009，25（3）：31-32.

[4]李志勇.運動訓練學[M].濟南：山東大學出版社，2001：302.

[5]宋雅偉.爆發(fā)力概念及其訓練的初步探討[J].南京體育學院學報（社會科學版），1997，11（2）：50-54.

[6]翁錫全，徐國琴.2003年全國青少年網(wǎng)球集訓隊運動員身體機能調(diào)查[J].廣州體育學院學報，2004，24（3）：51-53.

[7]吳忠貫.爆發(fā)力的定義[J].北京體育大學學報，1993，16（2）：50-51.

[8]許實德.我國優(yōu)秀蹼泳運動員神經(jīng)類型個性特征的研究[J].廣州體育學院學報，1991，11（2）：30-36.

[9]袁盡州.反應時測量方法有效性的研究[J].體育科學，2001，21 （5）：90-92.

[10]張力為，毛志雄.競技運動與反應時[J].西安體育學院學報， 1993，10（12）：55-60.

[11]張?zhí)锟?分秒之爭[J].生命世界，2008，（8）：50-53.

[12]BROWN.On gender differences in the reaction time of sp rinters [J].Med Sci Sports Exerc，2008，（40）：1142-1148.

[13]L IPPSDB.Reaction time of adults[J].Submitted Am Soc Biomech，2009，（4）：156-158.

[14]MA TTHEW T.G.PA IN，ANGELA-H IBBS.Sp rint starts and the minimum audi-tory reaction time[J].J Sport Sci，2007，25 （1）：79-86.

[15]M ERO A，KOM I.Reaction time of Finnish male sp rinters[J]. PV.Eur J Appl Physiol，1990，（61）：73-80.