散打動作技術的運動生物力學分析

黎 榮

（東莞理工學院體育系，廣東 東莞 523800）

散打是一項用身體特定部位作為進攻或防守武器的搏擊性運動。縱觀其動作技術特點，散打中任一技術動作都是在肩、軀干、腰、髖、膝、裸各關節(jié)的充分配合下完成的，要求將各關節(jié)的分力聚集一點作用于目標。散打動作技術主要有拳法、腿法、摔法。拳法主要包括直拳、擺拳、勾拳、劈拳、扣拳、鞭拳、彈拳七種，是以直、擺、勾、為主體；腿法主要有前蹬腿、側踹退、橫鞭腿、后擺腿、下劈腿、掃腿六種，是以前蹬腿、鞭腿、側踹腿為主體；散打中的摔法主要有夾摔、抱纏摔、接腿摔、等三種[1]。拳法的特點在于進攻路線短、沖力大、速度快、發(fā)力狠、動作突然、防不慎防、躲避困難、而且易于應用身體的力量。腿法的特點進攻路線長、打擊力大、是遠距離進攻最有效的武器。摔法的特點是速度快、發(fā)力突然，是貼身搏擊的銳利武器。

1 對散打動作技術肌群工作特征分析

肌肉是人體運動的發(fā)動機，是產(chǎn)生力的器官。散打動作技術的肌群力學特征主要通過參與工作的肌肉作用類型、肌肉功率、肌肉功、肌肉的發(fā)力順序四方面表現(xiàn)出來。

1.1 參與工作的肌群及其特點

散打中的每一動作技術都是全身性的運動，都要求身體各部位的肌群協(xié)調(diào)、充分的配合使機體能量經(jīng)濟化和動作效果最優(yōu)化。從體育解刨學的角度上講，其動作設計與人體的上肢、軀干、和下肢等關節(jié)的肌肉的工作特征緊密相連。下面以散打中最常用的右手摜拳為例、對參與摜拳動作關節(jié)的運動及肌肉工作的特點進行分析：右手摜拳的動作要求右腿輕微下潛繼而快速蹬地并向內(nèi)扣，髖關節(jié)伸展內(nèi)旋，軀干向左回旋，同時肩胛骨前伸，肩關節(jié)前屈，肘關節(jié)伸的同時伴隨前臂內(nèi)旋，右拳向外、向前、向里橫摜，力達拳面。做摜拳動作時，右腿輕微下潛右后快速蹬地并向內(nèi)扣動作是由髁關和膝關節(jié)完成，參與的肌群為小腿三頭肌、脛骨后肌、股四頭肌等，是肌肉在近固定時做超等長收縮完成的。髖關節(jié)伸展內(nèi)旋動作主要是臀大肌、大收肌、股二頭肌、半肌腱和半膜肌、臀中肌和臀小肌前部及闊筋膜張肌等肌群在近固定時做向心工作完成的。軀干左回旋動作是由左側腹內(nèi)斜肌和右側腹外斜肌在下固定時做向心工作完成。在手臂擺動過程中，上肢帶的肩胛骨做前伸運動，主要是由前鋸肌和胸小肌在近固定時做離心工作完成的；肩關節(jié)前屈主要是由胸大肌、三角肌前部肌纖維做等長工作完成；肘關節(jié)伸的同時伴隨前臂內(nèi)旋動作，肘關節(jié)伸主要是由肱三頭肌和肘肌在近固定時做向心工作完成的；前臂內(nèi)旋是旋前原肌、旋前方肌在近固定時做向心工作完成。

由以上分析得知，各關節(jié)肌肉的收縮形式有離心收縮、超等長收縮、等長收縮等收縮形式。在各種收縮形式中，產(chǎn)生肌力的大小順序為：超等長收縮>離心收縮>等長收縮>向心收縮[2]。顯而易見，超等長收縮產(chǎn)生的肌力最大。之所以這種收縮能產(chǎn)生更大的力量是由于肌肉彈性體產(chǎn)生的張力變化和肌牽張反射。從運動生物力學的角度說，人體肌肉包括肌腱是一種黏彈性物質(zhì)，其在收到迅速牽拉伸長時，能夠產(chǎn)生強大的彈性回縮力，黏性物質(zhì)如果緩慢被拉伸，或者拉伸后在停頓一段時間就會出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，其彈性回縮力就會大大降低。所以在散打動作中，盡可能的使肌肉做超等長收縮，使其產(chǎn)生更大的肌力。如在直拳、摜拳、勾拳時，在啟動階段使蹬地腿有意識的小幅度下潛或身體小幅度的轉動使肌肉先做離心收縮，繼而快速蹬地、轉髖、送肩使肌肉做向心收縮，從而增大肌力。在做鞭腿動作時同樣使進攻腿下潛，繼而快速蹬地，肌肉做超等長收縮，使進攻腿產(chǎn)生了更大的肌力，通過發(fā)作用力于地面，從而增加了進攻腿的啟動速度。但應注意腿的下潛動作及蹬地發(fā)力到動作完成整個過程是快速、連貫一致的，否則會出現(xiàn)肌肉的松弛現(xiàn)象。

1.2 肌肉工作的功率分析

散打中進攻腿或拳對目標擊打效果的優(yōu)劣往往取決于完成動作過程中肌肉功率的大小。肌肉的功率（P）等于肌肉收縮力（T）與肌肉收縮速度（v）的乘積，即根據(jù)希爾方程T-V曲線[3]

圖1 希爾方程T-V 曲線

肌肉的功率值由該T-v曲線圖可以得到，肌力隨著肌肉收縮速度的減小而逐漸增大，當肌肉收縮的速度減慢至零時，肌力最大。在圖1上每一點的功率等于以該點和坐標原點為兩對角頂點的矩形面積，由圖知肌肉的功率存在一個最大值，當肌肉收縮速度達到V0時肌肉的收縮速度與肌力的乘積最大，即爆發(fā)力P=TV最大，所以散打拳法和腿法技術中要想發(fā)揮出最大爆發(fā)力必須擁有適宜的力量和速度。事實上，有學者已研究表明，肌肉功率的內(nèi)部結構還有另外一個很重要的因素——肌力的梯度[4]。在肌肉功率計算公式中，肌肉力量T是一個變量，如果力T是受力點位置的函數(shù)T（r）。但是，如果力T是時間的函數(shù)T（t）時，那么上面的功率計算公式就變?yōu)?/p>

綜上所述，我們在平時的散打擊打訓練中，不僅要在短時間內(nèi)完成動作外，還應在擊打過程中使肢體和相應關節(jié)的肌肉放松，直到擊打肢體剛接觸目標的瞬間增加關節(jié)的肌肉力量，使肌肉梯度增大，從而發(fā)揮出最大功率，使打擊效果最優(yōu)化。

1.3 肌肉工作的肌肉功分析

肌力的系統(tǒng)是在肌肉力影響下由關節(jié)連接的骨組成的，一個擊打動作的所表現(xiàn)出的速度意味著加速度、力、肌肉收縮。我們知道較大的力能產(chǎn)生較大的加速度，而較大的肌肉收縮產(chǎn)生較大的力，但是，較大的肌肉力是位于近身體中心的，而在散打運動中我們希望建立在攻擊的手和腳上的速度，所以問題是如何諧調(diào)肌肉來順序的運動發(fā)力。所以，在擊打動作中只考慮肌肉力是無法達到目的，因為從許多串聯(lián)的肌肉中獲得的瞬時力總和其意義不大。只有考慮擊打過程中的整個肌肉功才是更有用的，因為它們直接與系統(tǒng)的動能變化緊密相連。基本原理是肌肉功等于肌肉力乘以肌肉縮短的距離，這種功改變了系統(tǒng)的動能。這種情況下，改變的是身體環(huán)節(jié)的速度或角速度，因此我們的目的要協(xié)調(diào)肌肉收縮，使功最大化，從而使最遠端環(huán)節(jié)的末端效應器的最大速度。由希爾方程知，肌肉的收縮力隨著肌肉收縮速度的增加而減小，收縮速度為0時，肌力最大。這意味著在相鄰環(huán)節(jié)之間的相對運動應該在角速度為0時開始，既在此時開始激活肌肉，肌肉一開始激活就有力使一個環(huán)節(jié)相對于它的臨近環(huán)節(jié)加速，在肌肉激活到最大之前跟著發(fā)生運動，節(jié)節(jié)加速傳遞，從而使末端擊打動能最大化。所以散打運動在完成擊打動作時要求上下肢、腰、髖、軀干協(xié)調(diào)配合，通過蹬地、轉髖，合腰將進攻腿或拳作用于擊打部位，原因是通過髖關節(jié)和軀干的轉動所做的功可以使拳或腳的速度最大化[8]，許多短的肌肉產(chǎn)生相鄰椎骨之間的轉動，這些肌肉只能縮短很小的量。但是他們的巨大數(shù)量可以做大量的功，許多淺層的軀干肌跨過一個以上的椎間關節(jié)，因為他們離開椎骨轉動軸有一段距離，加上它們同樣可以縮短相當大的量，所以它們可以產(chǎn)生相當大的力矩，髖關節(jié)相對于腳的轉動可以發(fā)展力矩和角位移。所有這些動作都可以產(chǎn)生肌肉功并可傳遞到肩帶，作為動能表現(xiàn)出來。

肌肉功原理就要求我們在進行擊打動作訓練及實戰(zhàn)中充分利用蹬地、轉髖、合腰的力，使肌肉充分做有用功，使得末端擊打部位的動能最大化。在散打教學訓練中注重腿部、髖部、腰部的力量練習。

1.4 肌肉工作的順序原則

人體四肢由近端至遠端，各關節(jié)所配備的肌肉由強變?nèi)酰\動中當需要克服大阻力或需要表現(xiàn)出較高的動作速度時，肢體各關節(jié)的肌肉雖然都同時用力，但各關節(jié)產(chǎn)生的力不同，大關節(jié)產(chǎn)生的力最大，中關節(jié)次之，小關節(jié)最小。對于肌肉工作順序原理問題，我國學者早有研究，有學者對跆拳道橫踢動作研究時得出后橫踢肌肉的發(fā)力順序首先是髂腰肌、股直肌、縫匠肌、闊筋膜張肌完成主動收縮，在完成屈髖動作的同時，臀中肌，臀小肌完成右大腿的旋內(nèi)動作，其次，股四頭肌收縮完成伸膝動作的同時在小腿三頭肌的作用下完成裸關節(jié)的伸屈動作[9]；有研究表明鞭腿打擊動作的活動順序為髖關節(jié)－膝關節(jié)－髖關節(jié)－膝關節(jié)－踝關節(jié)[10]。充分說明了關節(jié)活動順序由大關節(jié)到小關節(jié)的原理。因此，在散打動作中，要增加出拳或踢腿的速度和力量就必須的利用肌肉大小關節(jié)發(fā)力的順序，主動加強大關節(jié)用力，再帶動中關節(jié)運動，最后帶動小關節(jié)關節(jié)運動。

2 散打動作技術特征的力學分析

散打進攻時打擊力量的大小、方向以及擊打點是評價動作效果好壞的較為重要的生物力學依據(jù)之一。下面我們從力學原理方面進行分析。在散打動作中拳法和腿法屬于進攻動作，主要以擊打有效部位為主，可稱為擊打性動作。

上式表明：在擊打過程中，擊打肢體接觸擊打目標的時間內(nèi)，其動量的改變量等于這段時間內(nèi)作用于擊打目標合力的沖量，所以要增大擊打肢體對目標的擊打合力的沖量，就得增加擊打肢體接觸目標時間段內(nèi)的動量改變量。

上式為用沖量表述的擊打肢體動量定理的積分形式，在擊打肢體擊打目標的過程中，沖量是隨時間變化的，因而合力的沖量等于各分力的沖量之和，而每一個分力的沖量都可以表示為平均力與時間的乘積，因此上式可表示為：=mv-mv0（v為擊打肢體離開擊打目標的速度，v0為擊打肢體接觸擊打目標的速度，其中p=mv），于是得知，規(guī)定擊打肢體離開擊打目標的速度方向為正方向，于是可知v為正值，v0為擊打肢體剛接觸擊打目標時的速度，由于與離開目標時的速度方向相反，因此v0為負值，既上式可表示為：。

上式表明：要增加擊打肢體對擊打目標的平均力度，就得增加肢體的質(zhì)量和打擊速度，肢體的質(zhì)量隨著運動狀態(tài)的變化而發(fā)生相應變化，不易于控制，并且產(chǎn)生的效果并不大，因此最有效的方法是增大v0和v，減小t-t0,既盡量的增加擊打肢體剛接觸和離開擊打目標的速度,縮短擊打肢體和擊打目標之間接觸的時間。對于v和t,我們可以使在擊打肢體接觸擊打目標時快出快收，以縮短擊打肢體和擊打目標接觸的時間t，增加擊打肢體離開擊打目標的速度v，但如何增大擊打肢體剛接觸擊打目標的速度v0，這是值得我們探討的問題。

在散打擊打動作中，大多數(shù)動作實質(zhì)上是繞相應軸的轉動，如以鞭腿為例，由角速度與線速度的關系v=ωr2知，只要提高腿轉動的角速度ω，就可以增大腳接觸目標的速度v0。由轉動定律∑M=Iα 得知，轉動體繞固定軸轉動時，轉動體的轉動慣量（I）與角加速度（α）之積等于轉動體所受的合外力矩（∑M）。因此要提高鞭腿進攻的角加速度，增加角速度ω，就必須增大肌力矩∑M，縮小轉動慣量I。所以在腳剛接觸擊打目標時應加強各肌肉關節(jié)的用力，增大肌力矩，并在不同的動作階段合理的應用進攻腿的屈與伸，改變轉動慣量的大小，才能提高角速度ω，才能真正實現(xiàn)提高進攻效果的目的。

另外，由動量矩定理∑Mt=I2ω2-I1ω1得知當動量矩的大小一定時，轉動體所受的沖量矩∑Mt在數(shù)值上等于轉動體的轉動慣量（I）與轉動速度（ω）之積的改變量。從動量矩定理可以看出，在肌力矩一定時，肢體在某一時刻以不同的姿勢轉動時，其擊打效果顯然是不同的。也就是說，進攻腿從蹬地動作開始到擊打動作結束，大腿相對髖關節(jié)從加速彎曲過渡到快速制動過程中，小腿如何折疊，有如何伸展，對進攻腿的動量矩變化都起著重要的作用。由此可見，動量矩變化量的大小對進攻腿擺動速度的影響是非常重要的，因此在訓練中，把握動作的連貫性，注重動作的實效性，在確保自身穩(wěn)度的前提下，盡量增大進攻腿的動量矩增量。散打運動其動作大多涉及到肢體的轉動,上述分析對其它散打動作同樣也適用,如根據(jù)動量定理和轉動定律原理，直拳動作在出拳時蹬地，擰腰，轉髖，并使拳配合旋轉，以增大直拳剛接觸目標時的速度和角速度，增加打擊力度。摜拳在擺動過程中以肘關節(jié)角度大小的改變來調(diào)整肢體相對于肩關節(jié)軸的轉動半徑，以達到擺動肢體相對于肩關節(jié)的轉動慣量，從而獲得較好的打擊效果的目的。

3 結論與建議

（1）散打動作技術中肌肉的收縮形式有離心收縮、超等長收縮、等長收縮，向心收縮，但超等長收縮能產(chǎn)生最大的肌力。因此在平時的技術動作訓練中盡量使關節(jié)肌肉做等長收縮，如在做鞭腿、直拳、擺拳、勾拳動作時在啟動階段身體下潛，繼而快速蹬地，使肌肉做超等長收縮，從而產(chǎn)生了更大的肌力，增加了進攻的啟動速度。但應注意下潛動作及蹬地發(fā)力到動作完成整個過程是快速、連貫一致的，否則會出現(xiàn)肌肉的松弛現(xiàn)象。（2）爆發(fā)力和肌肉梯度共同影響著影響散打技術動作的擊打力度和效果，肌肉梯度越大，爆發(fā)力越強，擊打效果越好。因此在我們完成每一散打動作時不僅要在短時間內(nèi)完成動作，還應在擊打過程中使肢體和相應關節(jié)的肌肉放松，直到擊打肢體剛接觸目標的瞬間增加關節(jié)的肌肉力量，使肌肉梯度增大，從而發(fā)揮出最大功率。另一方面，在平時的散打訓練中應加強爆發(fā)力的練習。（3）肌肉一開始激活就有力使一個環(huán)節(jié)相對于它的臨近環(huán)節(jié)加速，在肌肉激活到最大之前跟著發(fā)生運動，節(jié)節(jié)加速傳遞，使末端擊打動能最大，這是肌肉功傳遞原理。因此在完成散打動作時使大關節(jié)肌肉先發(fā)力帶動小關節(jié)肌肉發(fā)力，既主動加強大關節(jié)用力，再帶動中關節(jié)運動，最后帶動小關節(jié)關節(jié)運動，同時各關節(jié)應協(xié)調(diào)一致，緊密配合。因此，在散打教學訓練中應注重腿部、髖部、腰部肩部的力量練習和各關節(jié)的協(xié)調(diào)性練習。（4）對于轉動性散打動作，肌力矩越大，轉動慣量越小，角速度越大，在完成散打轉動類動作時在接觸擊打目標時應加強各肌肉關節(jié)的用力，增大肌力矩，并在不同的動作階段合理的應用進攻腿的屈與伸，改變轉動慣量的大小，提高角速度，從而提高擊打力度和進攻效果。

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