基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)的柔道背負(fù)投技術(shù)轉(zhuǎn)體動(dòng)作探究

陳毓華

柔道是體育項(xiàng)目中技術(shù)性和觀賞性都極強(qiáng)的項(xiàng)目，其最大的特點(diǎn)是將力量與技術(shù)融為一體。而背負(fù)投技術(shù)柔道訓(xùn)練中必不可少的手段，因?yàn)閾碛袠O強(qiáng)的提升技術(shù)能力的效率，備受柔道運(yùn)動(dòng)員的青睞，并成為運(yùn)動(dòng)員克敵制勝的重要手段。因此，對(duì)于柔道教練來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員背負(fù)投動(dòng)作的訓(xùn)練是至關(guān)重要的，在進(jìn)行訓(xùn)練節(jié)奏的整體控制的同時(shí)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)員身體素質(zhì)和心理狀況制定合理的訓(xùn)練方案，以獲得最佳的訓(xùn)練成績(jī)。運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)的某些規(guī)律在體育訓(xùn)練中起著至關(guān)重要的作用，本文將從運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)的角度分析柔道背負(fù)投技術(shù)轉(zhuǎn)體動(dòng)作的要領(lǐng)。

柔道運(yùn)動(dòng)既是競(jìng)技體育更具備極高的觀賞性，主要表現(xiàn)在投技方面，而背負(fù)投是柔道技術(shù)取得成功的重要手段，也是柔道訓(xùn)練效率提升的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于柔道背負(fù)投動(dòng)作參數(shù)的研究，多數(shù)研究者已經(jīng)給出了相關(guān)的結(jié)論，觀點(diǎn)認(rèn)為在整個(gè)背負(fù)投的動(dòng)作體系中，下肢動(dòng)作是其核心基礎(chǔ)，但也有一部分研究者認(rèn)為，背負(fù)投動(dòng)作的關(guān)鍵在于頭頸部，以此為基點(diǎn)進(jìn)行分析和研究。但筆者認(rèn)為，無(wú)論是頭頸運(yùn)動(dòng)軌跡還是下肢動(dòng)作，都是離不開轉(zhuǎn)體動(dòng)作，因?yàn)檐|干是轉(zhuǎn)體動(dòng)作的軸心，在加速轉(zhuǎn)動(dòng)中與上下肢配合。本文將基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)的趨勢(shì)對(duì)背負(fù)投技術(shù)轉(zhuǎn)體動(dòng)作進(jìn)行研究。

1 柔道背負(fù)投技術(shù)轉(zhuǎn)體動(dòng)作

背負(fù)投技術(shù)的要點(diǎn)就是以肩膀?yàn)楹诵模没⌒芜\(yùn)動(dòng)的姿勢(shì)促使對(duì)方能夠向前方或者側(cè)前方傾斜，導(dǎo)致其身體失衡后摔倒背部落地。首先要具備極快的速度，要結(jié)合柔道運(yùn)動(dòng)員自身重心偏低的特點(diǎn)，將超前牽引的玄妙蘊(yùn)藏在手臂中，隨之將臀部力量聚集向上，完成相反的兩個(gè)動(dòng)作，選手的速度越快，成功率就越高;其次，需要超高的靈敏度，哪怕是在該技術(shù)的應(yīng)用中運(yùn)動(dòng)員的目標(biāo)和明確，但無(wú)論意圖和動(dòng)作都需要極大的隱蔽性，要想實(shí)現(xiàn)欺騙對(duì)手的目標(biāo)就要配合其他的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，有效提升成功率;最后，需要極大的力量，運(yùn)動(dòng)員在應(yīng)用背負(fù)投技術(shù)時(shí)候身體恰好在對(duì)方身體的下半部，因此在具體的攻擊動(dòng)作中腳必須緊蹬地面，對(duì)手會(huì)基于重心不穩(wěn)而失去整個(gè)身體的平衡，加之要迅速將對(duì)手拉拽摔倒，整體上會(huì)耗費(fèi)運(yùn)動(dòng)員很多力量。完成柔道背負(fù)投轉(zhuǎn)體技術(shù)動(dòng)作一般分為6個(gè)步驟，如圖1所示。

步驟1：攻守開始階段，攻守雙方面對(duì)面以自然的姿勢(shì)站立，攻方利用左手將守方右手腕上方衣袖抓住。

步驟2：攻方掄起左手的同時(shí)內(nèi)旋左腕，向自己的斜上方拉守方的右臂;向?qū)κ值挠夷_前方上步自己的右腳，微曲膝關(guān)節(jié)并下移身體重心。

步驟3：攻方繼續(xù)將守方的右臂拉向自身方向，并用膝關(guān)節(jié)夾住守方的右臂;以右腳作為支撐，同時(shí)膝關(guān)節(jié)彎曲，身體呈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，從之前的對(duì)向位變成同向位。

步驟4：攻方的上半身與守方緊靠，同時(shí)膝關(guān)節(jié)彎曲;將守方的右臂拉向自身的左腹部，并進(jìn)行膝關(guān)節(jié)的用力蹬伸。

步驟5：攻方盡力前傾軀體，最大限度下降重心。

步驟6：伴隨攻方快速下移重心，守方越過攻方的頭部而觸地。

2 轉(zhuǎn)動(dòng)理論

2.1 定點(diǎn)和非定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)

柔道運(yùn)動(dòng)員自身的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、轉(zhuǎn)軸以及質(zhì)心距離等，是構(gòu)成動(dòng)量矩的關(guān)鍵因素。因?yàn)槿梭w本身剛體的不規(guī)則性，所以，任何環(huán)節(jié)的質(zhì)量和形狀都是不同的，身體轉(zhuǎn)動(dòng)的慣量差距也是很大的。如果基于研究運(yùn)動(dòng)員自身的動(dòng)作狀況，一般身體的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)包括上半部和下半部，下半部就是以腳作為身體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，而且必須把該動(dòng)作視為定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，上半部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸是與守方接觸的那只手，這就是所謂的非定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.2 動(dòng)量矩守恒

針對(duì)攻守雙方的作用力，最重要的點(diǎn)為上半部肢體，縱觀理論方面的解釋，動(dòng)量可以持續(xù)性傳遞的前提和基礎(chǔ)，就是力方向和力臂的平衡狀態(tài)，讓動(dòng)量矩守恒的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，但在具體的操作過程中，守方因?yàn)橐晃兜貙?duì)抗形成摩擦，就極易引發(fā)動(dòng)量矩受損的問題。在旋轉(zhuǎn)自身的軀干的時(shí)候，倘若發(fā)生停頓或者腳部剝離的現(xiàn)象，那動(dòng)量矩就會(huì)表現(xiàn)極低的可持續(xù)性。

3 采取的方式

本研究選擇12名男生作為測(cè)試者，將其劃分為均為6個(gè)人的A、B兩個(gè)小組。A組的成員訓(xùn)練年限都在八年以上，B組為五年以下的訓(xùn)練年限。實(shí)驗(yàn)方式為每一個(gè)測(cè)試者都要全部完成四次的背負(fù)投，其中守方參與背負(fù)投動(dòng)作有三次，針對(duì)守方的規(guī)定無(wú)需運(yùn)用守勢(shì)，只有一次是利用訓(xùn)練器進(jìn)行該技術(shù)動(dòng)作的練習(xí)。在守方進(jìn)行背負(fù)投技術(shù)動(dòng)作的時(shí)候，必須利用高速攝像設(shè)備進(jìn)行拍攝，可以將完成度最高的一項(xiàng)視作重要的研究對(duì)象。并且在進(jìn)行訓(xùn)練期間，獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)信息是通過背負(fù)投力學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)。而在柔道的常規(guī)訓(xùn)練中使用S型拉力傳感器，具有極高的精度。該研究的數(shù)據(jù)處理，在對(duì)背負(fù)投動(dòng)作視頻進(jìn)行解析時(shí)，可以借助視訊的方式獲得相關(guān)的動(dòng)作數(shù)據(jù)，并通過解析數(shù)據(jù)繪制二維及三維數(shù)據(jù)圖。

4 結(jié)果分析

4.1 基本參數(shù)

4.1.1 時(shí)間參數(shù)

對(duì)于柔道技術(shù)的生物力學(xué)，目前深度研究的文獻(xiàn)少之甚少，縱觀現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料，大外刈總時(shí)間為0.83s，內(nèi)股總時(shí)間1.01s;本研究檢測(cè)到的總的背負(fù)投時(shí)間為：A組1.48s、B組1.65s。可能的因素表現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，背負(fù)投技術(shù)堪稱是徹底翻轉(zhuǎn)守方身體的絕殺招法。不僅需要較大的動(dòng)作幅度，更需要很大的力道，所以需要較長(zhǎng)的加速時(shí)間;第二，本研究設(shè)定的起勢(shì)的計(jì)算是從攻方接觸守方的衣物開始，而其他文獻(xiàn)計(jì)算的方式是從上步開始。A、B兩組背負(fù)投動(dòng)作所用的時(shí)間長(zhǎng)度如圖2所示。

通過對(duì)圖2的兩個(gè)組不同步驟所用的時(shí)間長(zhǎng)有的各個(gè)階段所用時(shí)長(zhǎng)的分析，可以看出，起勢(shì)時(shí)間較長(zhǎng)的是A組，但改組轉(zhuǎn)體和背摔用時(shí)較短，而B組則是快速發(fā)力，完成背摔的動(dòng)作快速有力，造成這樣差距的原因多半是身體素質(zhì)和動(dòng)作技術(shù)熟練的程度不同造成的。從拍攝的視頻分析，如果運(yùn)動(dòng)員在P3階段用時(shí)少，那么在P4時(shí)用時(shí)也會(huì)很少。因?yàn)槠茐氖胤缴眢w平衡的前提是完成從轉(zhuǎn)體到守方腳離地的動(dòng)作，攻方牽拉守方右臂的角度是斜向下45°的角度，只有如此才會(huì)有好的效果，同時(shí)攻方要緊貼守方，只有重心迅速下降，才能確保P3步驟用時(shí)更少，也就能以最快的速度完成背摔的過程。這是一個(gè)連鎖的快速反應(yīng)步驟。

4.1.2 質(zhì)心垂直距離

研究數(shù)據(jù)顯示，P1和P2步驟里兩個(gè)組都用時(shí)0.78s;可以說(shuō)明A、B組在該時(shí)間節(jié)點(diǎn)上沒有顯示明顯的質(zhì)心垂直高度的差別;區(qū)別則是出現(xiàn)在P3和P4步驟，B組在該階段用時(shí)較長(zhǎng)，而質(zhì)心垂直高度卻大幅下降。在背負(fù)投動(dòng)作最后的環(huán)節(jié)里，攻方提拉上肢且蹬伸下肢，迅速下移重心，促使守方隨著攻方的重心下移而失去身體平衡。這種迫使守方身體失衡的動(dòng)作，B組更注重降低重心的幅度，而A組更傾向下降重心的速度。

4.2 重心水平速度

（1）研究結(jié)果顯示，從P2開始重心速度已經(jīng)是負(fù)數(shù)，主要是因?yàn)樯眢w轉(zhuǎn)向;從數(shù)值分析，P3守方腳離地的時(shí)候是A組速度最大的時(shí)候，此刻是最后階段的投技發(fā)力，也是爆發(fā)轉(zhuǎn)體和蹬伸力度的時(shí)刻，而B組速度的最大值出現(xiàn)在P2的轉(zhuǎn)體時(shí)刻，但蹬伸時(shí)刻卻減慢了速度。背負(fù)投這個(gè)動(dòng)作在爆發(fā)時(shí)刻肯定為轉(zhuǎn)體+蹬伸的階段，而像轉(zhuǎn)體+蹬伸這樣的運(yùn)動(dòng)技術(shù)也應(yīng)用在其他體育項(xiàng)目上，例如鏈球的拋球動(dòng)作、摔跤的投技動(dòng)作等，都體現(xiàn)了爆發(fā)力。其中加速是借助轉(zhuǎn)體產(chǎn)生的極大的轉(zhuǎn)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)，蹬伸是肢體利用環(huán)節(jié)制動(dòng)傳遞動(dòng)量，轉(zhuǎn)體時(shí)刻體現(xiàn)速度最大化，而蹬伸卻減慢速度，體現(xiàn)出不連貫的制動(dòng)過程損耗了動(dòng)量，沒有達(dá)到傳遞的最大化。

（2）分析整體動(dòng)作，攻守雙方的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和質(zhì)心速度可以通過重心和速度矢量體現(xiàn)出來(lái)。因?yàn)楸池?fù)投技術(shù)雙方都是以上肢作為接觸，剛體的形態(tài)的變化和轉(zhuǎn)動(dòng)更容易通過水平速度展現(xiàn)出來(lái)。DavidH觀點(diǎn)認(rèn)為，水平位轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量與重心水平速度兩者是正向關(guān)系，攻方向前牽動(dòng)守方身體實(shí)施平衡力的破壞，正體現(xiàn)了水平轉(zhuǎn)動(dòng)量的趨勢(shì)。

（3）最大的水平速度出現(xiàn)在A組的P3階段，這個(gè)時(shí)期對(duì)應(yīng)的身體扭轉(zhuǎn)的角度為166°，身體沒有真正轉(zhuǎn)到180°，但與開始比較攻守雙方的交叉角度變化比較明顯，攻方左手已經(jīng)把對(duì)方牽拉到貼近自己身體的位置，彼此右側(cè)身體貼近的幅度越大，就越能減小攻方的抗阻力，從而就會(huì)形成更大的轉(zhuǎn)體幅度，也會(huì)增加重心水平速度。B組的轉(zhuǎn)體時(shí)刻速度最大化，在數(shù)據(jù)上相似于A組蹬伸時(shí)候的速度，之后階段速度變慢，在轉(zhuǎn)體后雙方身體靠緊的程度差于A組，攻方的左腹部與守方的右臂間呈現(xiàn)很大夾角，守方?jīng)]有過大傾斜度，造成背摔時(shí)候的很大阻力，喪失了重心水平速度。

4.3 轉(zhuǎn)體動(dòng)作軀干扭轉(zhuǎn)實(shí)際角度

通常情況下，柔道運(yùn)動(dòng)員軀干扭轉(zhuǎn)角度都是以初始狀態(tài)的水平位置進(jìn)行定義，因此，運(yùn)動(dòng)員的起始水平和髖連線之間的夾角，就是所說(shuō)的扭轉(zhuǎn)角。詳細(xì)情況如表1所示。

通過表1可以看出，A組運(yùn)動(dòng)員在P1到P2步驟對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)體幅度比B組更明顯，動(dòng)作速度也較快。P1、P2步驟是轉(zhuǎn)體階段，而運(yùn)動(dòng)員背摔與蹬伸步驟是在P3、P4時(shí)段進(jìn)行。A組運(yùn)動(dòng)員的轉(zhuǎn)體動(dòng)作完成后，身體恰好置于正的位置狀態(tài)，此刻的軀干扭轉(zhuǎn)角度為152度，該情況下攻守雙方呈現(xiàn)較大的重疊面積數(shù)值，更有助于運(yùn)動(dòng)員身體著力。B組運(yùn)動(dòng)員在P2步驟的轉(zhuǎn)體階段，身體扭轉(zhuǎn)角度為130～161度時(shí)，完全處于蹬伸的狀態(tài)。

4.4 右膝關(guān)節(jié)視角

膝關(guān)節(jié)角度的運(yùn)作方向?yàn)轫槙r(shí)針，右膝蓋為稍低的位置。0.15秒后，運(yùn)動(dòng)員開展自然彎曲兩膝，以助于質(zhì)心垂直高度的降低，實(shí)現(xiàn)動(dòng)量最大化。在背負(fù)投技術(shù)動(dòng)作應(yīng)用階段，運(yùn)動(dòng)員會(huì)隨著上升質(zhì)心，確保進(jìn)攻方舉高守方讓其離墊。同時(shí)利用膝蓋的彎曲促使守方落地，適合逆轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)向守方持續(xù)運(yùn)動(dòng)，充分發(fā)揮背負(fù)投動(dòng)作非連續(xù)性的特征。在運(yùn)動(dòng)員蹬踏的環(huán)節(jié)里，膝關(guān)節(jié)會(huì)發(fā)揮重要的作用，腿部的屈伸都可以利用膝關(guān)節(jié)完成，也利用地面造成的反作用力實(shí)現(xiàn)軀干扭轉(zhuǎn)發(fā)力任務(wù)。某種程度上講，膝關(guān)節(jié)對(duì)蹬伸動(dòng)作效率有很大影響，尤其是柔道項(xiàng)目，主要是通過蹬伸提升軸轉(zhuǎn)動(dòng)平均速度，形成膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)彼此扭動(dòng)，帶動(dòng)多環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。

4.5 質(zhì)心軌跡

從上面的三維立體圖更清晰地表現(xiàn)出整個(gè)身體在各個(gè)時(shí)間段的位置，把質(zhì)心軌跡明確展示出來(lái)，更方便認(rèn)知主體動(dòng)作結(jié)構(gòu)。兩個(gè)軌跡圖中對(duì)各個(gè)點(diǎn)的時(shí)間進(jìn)行表示，每?jī)牲c(diǎn)之間實(shí)際是相同的持續(xù)時(shí)間。縱觀整體的軌跡圖，表現(xiàn)相似的弧線，但A、B的時(shí)間分配有別于單位時(shí)間形成的位移。都是在轉(zhuǎn)體時(shí)候產(chǎn)生制動(dòng)，但B組前期的時(shí)間很短，時(shí)段位移有長(zhǎng)有短;而A組各個(gè)點(diǎn)為均勻的分布。A組呈現(xiàn)相對(duì)連貫的軌跡，而B組的變速極為頻繁。但變速的不連貫會(huì)影響動(dòng)量矩的傳遞。從攻方的角度分析，下體的轉(zhuǎn)體蹬踏可以視為剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成的動(dòng)量從軀干向上肢轉(zhuǎn)移，這就是質(zhì)點(diǎn)系針對(duì)某個(gè)固定點(diǎn)動(dòng)量矩。因?yàn)楣シ缴现牧α繝縿?dòng)對(duì)方質(zhì)心發(fā)生位移，體現(xiàn)出某個(gè)固定點(diǎn)針對(duì)質(zhì)心的動(dòng)量矩，倘若攻方力量處于適合的角度，促使守方的轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以視為質(zhì)點(diǎn)系針對(duì)軸的動(dòng)量矩。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過本文上述的研究可以得出幾點(diǎn)結(jié)論，背負(fù)投技術(shù)的轉(zhuǎn)體動(dòng)作包含了諸多方面的因素，比如動(dòng)量傳遞和力矩等，因此研究和分析應(yīng)該圍繞剛體定軸運(yùn)動(dòng)和量矩展開，對(duì)守方的動(dòng)量傳遞數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)估，真正了解攻守方在不同情況下的動(dòng)量傳遞。所以，在運(yùn)用量矩和剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的理論中，必須考慮守方動(dòng)量信息傳遞的狀態(tài)，以運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)規(guī)律為背負(fù)投技術(shù)轉(zhuǎn)體動(dòng)作的立足點(diǎn)，切實(shí)掌握攻守雙方在不同狀態(tài)下動(dòng)量的傳遞現(xiàn)象，并進(jìn)行全面的判斷，力求在極短的時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)作，取得技擊的勝利。

（作者單位：湛江市體育學(xué)校（湛江市體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校））