跨欄步擺動腿動作的生物力學分析

林松 王紹洪 梁珊珊

中圖分類號：G804? ?文獻標識：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特征與生物力學原理，本文借助文獻資料法、實際考察法等描述和概括了擺動腿技術動作，了解了跨欄步擺動腿動作的生物力學。跨欄步中擺動腿技術動作可分為：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方法，對于跨欄步而言，是否科學準確擺腿在很大程度上關系到跨欄步的標準程度與動作質量。運動員的擺腿動作應當嚴格按照生物力學原理，保證擺腿動作的科學性與規范性。

關鍵詞? 跨欄步? 擺動腿動作? 生物力學

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范性與科學性也直接關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律的認識逐漸加深，獲得的經驗也日趨豐富，同時也將運動員在完成跨欄步擺動腿技術動作時存在的一些問題給找了出來[1]。本文結合實際運動中表現出的相關問題，以生物力學原理為支撐，對全球著名跨欄運動員的基本信息資料進行整理分析，探討了跨欄步擺腿動作的技術特點，并對規范、科學的技術動作進行了論述。

一、研究目的

分析跨欄步擺動腿動作的生物力學。

二、研究方法

（一）文獻資料法。利用一系列網絡工具與各類學報對同本研究相關的文獻數據進行查閱。

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

三、結果與分析討論

（一）起跨腿著地階段擺動腿技術

當擺動腿和地面有一定距離后，需充分折疊并很快地進行前擺，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，讓起跨腿著地時產生的前蹬效應可以第一時間實現，隨后馬上進入緩沖狀態。在這一過程中，擺動腿盡量折疊前擺，和髖關節額狀軸比起來，擺動腿運動半徑有了進一步的減少，根據公式：，公式中的I表示轉動慣量，M表示擺動腿質量，r表示轉動半徑。由上述公式可知，如果r變小，那么擺動腿在折疊過程中產生的轉動慣量也會相應的降低，如果前擺角速度提升，導致出現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，有效促進了初跨效率的提升[2]。

在起跨腿緩沖狀態來臨之前，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的膝關節，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到最佳的跨角，從而確保運動員做出起跨動作后能夠達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

在這一階段，擺動腿還是一直保持膝關節的折疊，且向前上方擺動也需繼續提高速度，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，并繼續增大，把髖關節打開的夾角增大，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，且也會有一個轉動力矩形成，讓身體向上向后，從而引發“跳欄”現象的發生。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，重心達到平直運動軌跡。擺動腿折屈擺動讓伸膝肌群進一步拉伸，為起跨騰空狀態下更好的進行伸膝動作創造了條件，運動員的膝關節可以第一時間達到最佳的角度[2]。

（三）騰空階段擺動腿技術

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，當其騰空至稍高欄后，在大小腿聯動情況下所獲得的。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到一定高度后，大腿應以最快的速度制動-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，由此一個完整協調的“鞭打”動作就完成了，這樣做能夠幫助擺動腿最快的過欄，并為后續動作提供著地穩固支撐。擺動腿大小腿應在距離欄板前20-30cm處時就充分打開，并快速地進行下壓過欄。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，進而會導致諸多問題，如在欄上較長的停留、過欄后著地遠、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心，因為騰空狀態下的最高點一般是因為起跨距離的選擇而確定的，在進行擺動腿下壓的過程中，其踝和大小腿位置已經超過欄。另外，起跨動作完成后人體前傾，擺動腿下壓動作從本質上來講即是完成了向前向下的運動。如果擺動腿下壓狀態下，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

下欄動作，實質上是從人體重心拋物線抵達最高點時，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位置進行合理調整，進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下所產生的阻力，降低著地前蹬所需要的時間，盡快回復到最佳姿勢[3]。擺動腿加速著地支持實施的價值還表現為：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鍵性因素，具體算式為F=P+F=mg+ma。F值屬于固定不變的，F指的是身體質量與加速度的乘積，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，同時熟悉應用這一著地關鍵技術，真正提升擺動腿著地之后的穩定性，訓練蹬地力量。

同時，結合肌肉牽張反射的相關原理，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一步的增加。上述技術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，以更快的速度進入欄間跑的標準姿勢。如果擺動腿過欄之后著地狀態屬于被動支撐，很容易導致運動員身體重心投影點出現差異的情況，這樣一來會導致著地制動支撐進一步提高，增加了擺動腿著地之后的制動時間。與此同時，著地狀態下擺動腿各個肌群處于相對松弛的狀態，很可能出現屈髖屈膝的情況，運動員無法更好的對身體重心進行控制，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到第一步姿勢。

四、結論

當擺動腿與地面有一定距離后，應馬上把前擺充分折疊，等到起跨腿蹬伸結束，并將膝關節折屈保持，同時按照每位運動身體素質的不同，當擺到合理位置的時候需將擺動腿。

在騰空后，擺動腿應快速的由折屈轉為打開，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該是一個很快的，連貫的“鞭打”動作，且還必須要準確、完整，應著重指出，擺動腿足到欄前時下壓過欄動作就要立即開始進行。

熟練掌握擺動腿著地支撐技巧，不單單應當盡快轉變運動員的思想認識，扒地式著地也需要進行反復的訓練。在著地狀態下，應當要求運動員保持腿部肌群的緊張度，盡可能直腿進行支撐。

參考文獻：

[1]朱志強.上海部分優秀110米欄運動員跨欄步擺動腿技術的生物力學特征分析[D].上海體育學院.

[2]耿海軍.跨欄步階段軀干轉動慣量的生物力學研究[C].全國運動生物力學學術交流大會.

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

作者單位：? 天津市體育科學研究所