论文部分内容阅读
摘 要: 主要通过运动生物力学分析,揭示了我国优秀运动员杜伟完成的技巧直体后空翻2周 转体720°的运动学规律与技术特点,为我国运动员改进和发展该类型动作提供了理论依据 和技术参考。
关键词:技巧;后手翻;起跳;直体空翻2周转体720°;运动学分析
中图分类号:G832.114文献标识码:A文章编 号:1007-3612(2009)05-0141-04
A Kinematic Analysis on Du Wei’s Double Back Somersault Layoutwith Double Twist inAcrobatic Gymnastics
LIN Yue1, YANG Xue-hong1, YAO Xia-wen2
(1. School of Physical Education, Jimei University, Xiamen361021, Fujian China;2 Beijing Sport University, Beijing100084, China)
Abstract: By sport biomechanical analysis, the paper reveals the kinematic rulesand technical characteristics of Chinese elite acrobatic gymnast Du Wei’s doub le back somersault layout with double twist, and provide theoretical evidence an d technical reference for Chinese gymnasts’ improving and developing movement o f this type.
Key words: acrobatic gymnastics; back handspring; take off; double backsomersault layout with double twist; kinematic analysis
自由体操是我国男子体操各项目中相对落后的项目。远的不说,自2000年悉尼奥运会以来, 我国在两届奥运会和多次世界体操锦标赛男子自由体操决赛中由于竞争实力较弱,始终与该 项 目冠军无缘。其中在2003年世锦赛和2004年雅典奥运会中我国没有运动员进入自由体操单项 决赛。在2005年世界各单项排名中我国运动员没有一人进入自由体操前八名。这与我国在世 界体操中的强国地位是不相称的,应该尽快改变这种现状,加强这个项目的训练和研究。
技巧难度及其连接动作是自由体操的核心内容,我国在这方面与世界先进水平还有不少 差距,但在某些技巧难度上我国运动员还是有一定的实力。例如,杨威、李小鹏等运动员早 在1999年天津世界体操锦标赛中就完成过直体后空翻2周转体720°的高难动作,这个动作是 在1991年欧锦赛上苏联运动员谢尔博创造的。
目前在我国国内和世界上能完成这个动作的运动员为数不多,我国年轻的运动员杜伟就是其 中之一。在2006年新修改的国际体操规则难度表中该动作列为F组动作,在自由体操成套动 作中使用该动作难度分可加0.6分。该动作还有较大的发展潜力,在掌握该动作的基础上可 以发展直体后空翻2周转体900°、1 080°。
本文的主要目的是通过运动生物力学分析揭示杜伟完成的技巧直体后空翻2周转体720°运 动学规律和技术拓点,为我国运动员改进和发展该类型动作提供理论依据和技术参考。对于 提高我国男子自由体操技术水平有一定的促进作用。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象杜伟是贵州籍国家体操集训队队员,是我国年轻的后起之秀。在2006年无锡全国体操锦 标赛上获得跳马冠军,自由体操第三名。
1.2 研究方法
1.2.1 文献资料法 阅读有关文献资料10余篇,了解我国男子自由体操发展情况及研究现状,至目前为止还 未见到对该动作的定量研究论文。
1.2.2 观察法 观看了2004年奥运会,2005年和2006年世界体操锦标男子自由体操单项决赛的电视转播。还 在比赛现场观看了2004-2006年4次全国体操锦标赛男子自由体操单项决赛,对男子自由 体操发展现状与发展趋势有了一个基本认识。
1.2.3 运动学研究法 本文运用生物力学三维摄像与解析等方法对杜伟完成的技巧直体后空翻2周转体720°的 全过程进行了研究,研究步骤与方法如下:
1.2.3.1 动作的采集2006年12月在国家体操队训练馆内自由体操训练场地上,用两台日本产sony摄像机拍摄 了杜伟完成的技巧踺子后手翻直体后空翻2周转体720°的全过程,A机位于人体运动的正侧 面,B机位于人体运动方向的背面,两机主轴夹角为90°,拍摄频率为每秒50幅,比例尺采 用peek框架进行三维立体标定,利用外同步对动作进行同步处理。
1.2.3.2 动作的解析 对所采集的图像进行整理解析,选用扎齐奥尔斯基人体模型,利用SIMI MOTION软件进行 解析。对解析所获得数据采用低通滤波进行平滑,截断频率为8 Hz,
2 结果与分析
直体后空翻2周转体720°由踺子后手翻连接的。本文的研究范围是从后手翻(又叫小翻) 蹬离地开始至直体后空翻2周转体720°落地结束的运动过程。重点是研究直体后空翻2周转 体720°,顺带对后手翻的技术做一简要的分析。
从后手翻蹬离地至直体后空翻2周转体720°身体重心运动轨迹来看(图1),后手翻部分身 体 重心轨迹比较低比较直,没有明显的起伏。变化比较大的是起跳后的挖空抛物线轨迹,先是 逐渐弧形的向上运动,到最高点后又逐渐弧形向下运动,两边的抛物线轨迹基本均衡,这是 技巧空翻重心抛物线轨迹的一个基本特点。
从身体重心水平速度和垂直速度变化来看(图2),水平速度最大的部位和时间是在后手翻 蹬离地的瞬间,约为5.04 m/s。然后逐渐减小直至落地,减小到1.05 m/s。身体重心垂直速 度最大的在空翻蹬离地的瞬间,约为5.25 m/s,蹬离地后垂直速度逐渐减小,到了重心抛物 线最高点后垂直速度又逐渐增大,直至落地瞬间,为3.65 m/s。
后手翻是所有高难空翻动作的连接动作。下面按动作顺序,先简要分析一下后手翻, 再重点分析直体后空翻2周转体720°。
2.1 后手翻技术分析 本文所分析的后手翻是从两脚蹬离地经过推手至两脚着地的运动过程(图3～图6)。后 手翻的运动过程要经过4个运动瞬间和两个小小的腾空和推手阶段。4个运动瞬 间是指两脚蹬离地瞬间、两手撑地瞬间、推离地瞬间、两脚着地瞬间(表1)。两个腾空 和推手阶段是指推手前腾空、推手后腾空,推手阶段是从两手撑地瞬间至两手推离地瞬间。 后手翻的运动过程虽然有两个小小的腾空,但身体重心轨迹基本上是平直的没有多大起伏。 重心水平速度起主导作用,远远大于重心垂直速度(图2)。
2.1.1 两脚蹬离地瞬间技术特点蹬离地瞬间后手翻开始的重心水平速度最大,达到5.04 m/s,除了前面的助跑、趋步和 踺子推手获得大部分水平速度之外,就是蹬离地时也获得一定的水平速度。后手翻的主要任 务之一就是保持较大的重心水平速度更有利于后面空翻转体动作的完成。
蹬离地瞬间两腿未蹬直,左右膝角分别为139°和131°。髋角较大,左右髋角分别为155° 和163°(表1、图3)。向后摆臂速度较大,手的运动速度达到16.47 m/s,肩角相应增大 ,左右肩角分别为171°和162°,整个身体的蹬地角不大不小,为67°(表1)。蹬地角过 大,腾空过高,水平速度损失过大;蹬地角过小不利于后面的撑手和推高地的动作。
两脚蹬离地后至两手撑地之间,身体有一个小小的腾空阶段,腾空时间极短 为0.12 s,为了 尽量保持较大的水平速度身体重心上下移动的幅度非常小,约为3 cm左右。两手撑地至两脚 蹬离地的水平距离为0.61 m,撑地的远近要根据运动员的身高来定,身体高一点,水平距离 就远一点,相反就近一点。杜伟的身高为1.52 m。
2.1.2 推手阶段技术特点推手阶段是从两手向后撑地瞬间到两 手推离地瞬间的运动过程(图4、图5)。
两手撑地瞬间仍保持较大的重心水平速度,为5.04 m/s,说明前面的蹬离地技术做得不错 ,两手撑地时手的位置最远,撑地角较小为56°,身体成反弓形,左右髋角分别为207°和218°,(表1,图4)为推手时屈髋储备了肌肉收缩能量。两臂略有弯曲,左右肘角分别为142°和154°(表1),两手手腕稍有内旋。
两手撑地后肘关节角度略有减小,然后快速有力顶肩推手,尽量推直两臂,直至手指离地, 左右肘角分别增加到168°和166°,推手时间为0.14 s,推手同时迅速屈髋,髋关节明显 减小,两手离地时左右髋角分别减小到135°和122°(表1,图5),脚的运动速度有所减小 ,为11.64 m/s,说明两手离地前腿有所制动,不是无限制屈髋,由于推手的制动作用,重 心水平速度有所减小,由5.04 m/s减小到4.15 m/s,但重心上升的高度不大,只有3 cm,推 离角比撑马角大,为79°。
两手推离后两脚积极主动向后下方接触地面,同时上体主动立肩,腾空时间越短越好,杜伟 腾空时间为0.06 s,脚着地与手的水平距离为0.44 m,脚落地时身体重心下降了3 cm。
2.2 直体后空翻2周转体720°技术分析 按照动作结构,该动作由起跳阶段,腾空阶段和落地阶段组成,本文重点分析前两个 阶段。落地阶段只分析到落地瞬间。2.2.1 起跳阶段 起跳阶段是从两脚着地至两脚蹬离地面的运动过程。它是完成该动作的关键技术环节 ,是身体重心水平速度转化为垂直速度,获得腾空高度的主要动力。
两脚着地瞬间,下肢略为弯曲,前脚掌先着地,左右踝角分别为99°和96°,膝角为150 °(表2),上体略为前倾,两臂前下举,左右肩角分别为125°和131°。两脚落在身体 重心投影线后面,着地角为64°,为下面的制动起跳创造了有利条件(表2,图6)。
两脚着地后膝角和踝角先缓冲弯曲,拉长下肢肌肉为蹬腿创造肌肉收缩的工作条件。膝角减 小到135°左右,踝角减小到86°左右,立即快速有力的充分蹬直两腿,直至脚尖离地。 下肢 各关节均为增大趋势,踝角增大到135°,膝角增大到156°,左右髋角增大到161°和157° (表2,图7)。整个起跳时间很短,为0.12 s。根据动量定理,作用时间一定的条件下蹬腿 的作用 力越大获得的支撑反作用越大,起跳效果越好。在蹬腿的同时两臂继续向上摆,离地时两臂 充分摆至上举,肩角拉开,左右肩角增大到152°和131°。身体伸直挺开稍有一点抬头( 表2,图7),离地时身体重心已越过脚的支点,起跳角为84°,这样既保证人体获得较大的 向上 垂直速度外,还能使人体获得一定的翻转力短。除了重心水平速度和惯性力矩之外,这也是 人体获得向后翻转的动力之一。
起跳过程还有一个突出的运动学特点,就是重心的水平速度明显减小,垂直速度明显增加。 重心水平速度由着地时的3.62 m/s减小到离地时的2.39 m/s;垂直速度由着地时的0.64m/s增 加到离地时的5.25 m/s(表2)。这种水平速度和垂直速度的转化是起跳阶段的特殊效应,转 化的垂直速度越大,人体获得的腾空越高,越有利于完成高难空翻转体动作。
2.2.2 腾空阶段 腾空阶段是从两脚蹬离地后经过腾空转体至两脚落地瞬间的运动过程(图6～图8)。直体后 空翻2周转体720°主要在本阶段完成,是评定动作质量和动作技术的重要阶段。
身体重心轨迹是以腾空抛物线的形式运行的,根据计算腾空抛物线腾起角为65°,离地后重 心轨迹按照65°的腾起角逐渐弧形上升,重心垂直速度也逐渐减小,到最高点后垂直速度几 乎接近零,然后再逐渐下降,在重力作用下垂直速度又逐渐增加,至两脚落地为止,为3.65m/s。重心腾空最高点至地面的高度为2.61 m,落地远度为1.83 m,最高点至蹬离脚水平距 离为0.94 m,至落地脚的水平距离为0.89 m,说明重心最高点至蹬离点和落地点的水平距离 差不多,基本上处于中间位置,这是技巧空翻腾空抛物线的基本特点。离地瞬间至重心最高 点上升的绝对高度为1.21 m,脚离地至脚落地瞬间的腾空时间为1.02 s(表3)。腾空高度、 腾空远度和腾空时间是完成该动作的基本条件,杜伟所获得的以上数据可供参考。
该动作难度价值比较大的原因是因为该动作在腾空过程中既要绕横轴直体翻转2周,同时还 要绕纵轴转体720°,它的难度也就体现在这里,所以目前掌握此动作的人还比较少,直体2周翻转速度的来源有以下的几个方面:第一是前面的助跑、趋步和后手翻过程中获得的 重心水平速度;第二个是起跳过程获得的惯性力矩和翻转力矩;第三个是腾空过程中刚开始 有一 个微小的屈髋,然后两臂由上举向重心轴靠近,落地前髋角再次减小,以上动作使绕横轴的 身体半径缩短,根据动量矩定理,能加快身体的翻转速度。根据图像观察和测算,身体绕横 轴翻转不到2周大约只有1又3/4周,翻转速度为10.78 rad/s。
身体绕纵轴转体和绕横轴翻转是同步实行的。转体是从离地一瞬间就开始向左转体。转体动 力有以下几点:1) 头肩带动,主动发力;2) 两臂向胸腹前屈抱,减小纵轴的旋转半径,以 便加快转体速度;3) 离地后有一个微小的屈髋动作,转体时可以利用伸髋,伸直身体减小 纵轴半径,也可以加快身体转体速度;4) 在转体过程中身体伸直、梗头、两腿拼拢对加快 和维持转体速度至关重要。身体最直的时候髋角保持170°左右。
身体翻转周数与转体度数是如何同步的呢?根据慢动作图像和静止动作图像的反复观察和比 较,两者之间的同步关系如下:翻转1/4周转体90°;翻转1/2周转体270°;翻转3/4周转体3 60°;翻转1周转体540°;翻转1又1/4周转体630°;翻转1周半转体720°。720°平均转体 角速度大约为12.82 rad/s,比横轴翻转角速度稍为快一点,为了保证落地的稳定性和成功 率,除屈髋两脚主动接触地面外,当身体转过450°之后两臂开始向外伸开,以加大纵轴转 体半径,减小旋转角速度,有利于做好落地动作。
2.2.3 落地阶段落地阶段是从两脚着地经下肢各关节弯曲缓冲 至站立为止。本文重点分析落地瞬间技术。
落地的稳定性主要取决腾空阶段完成的动作质量,要求落地前身体比较伸展,不论是横 轴翻转速度还是纵轴转体速度都要尽量减到最小,其次是落地的身体位置和落地缓冲技术也 是非常重要的。落地瞬间两脚向后下方伸,几乎伸直腿去接触地面,用前脚掌触地,膝关节 比较直,左右踝角为86°和92°,左右膝角为147°和151°,这样落地后膝关节和踝关节就 有弯曲缓冲的余地,落地角为65°(表4,图8),落地角过大过小都不利于制动落地时的水 平力矩和垂直力矩,造成身体后倒或前倒。落地后膝角、踝角和髋角均呈减小的趋势,缓冲 的时间越长对地面的冲击力越小,既避免人体受伤,又容易站稳。当膝角减小到54°左右 ,重心下降0.18 m时立即停止下蹲,迅速伸直下肢各关节至站立为止。
3 结 论
杜伟完成的直体后空翻2周转体720°动作是成功的,结论如下:
1) 后手翻是完成直体后空翻2周转体720°的连接动作,身体重心轨迹的移动保持平直状态 ,重心上下起伏在3 cm左右,重心水平速度保持5 m/s左右。推手要快速有力,推手时间为0 .14 s,推手后腾空时间要短为0.06 s,同时屈髋两脚积极主动向后下方伸腿同时立上体。2) 直体后空翻2周转体720°起跳阶段主要技术特点:前脚掌着地,两腿比较直,膝角为150 °,着地后踝角膝角稍有弯曲缓冲后快速有力蹬直腿直至脚尖离地,同时两臂上摆至上举位 置,左右肩角增加到152°和139°,起跳时间为0.12 s,起跳角为84°。
3) 直体后空翻2周转体720°腾空阶段主要技术特点:重心抛物线轨迹按照65°的方向逐 渐向上,垂直速度呈减小趋势,至最高点垂直速度接近零,然后重心轨迹又弧形下降。重心 最高点至地面的垂直高度为2.61 m,腾空时间为1.02 s,腾空远度为1.83 m。离地后立即转 体,转体动力主要靠头肩带动,两臂向胸腹前屈抱以及伸髋和保持直体状态。转体角速度为12.82 rad/s。翻转角速度为10.78 rad/s。
4) 直体后空翻2周转体720°落地阶段主要技术特点:几乎伸直腿接触地面,左右膝角为140°和151°,前脚掌先着地,落地角为65°,然后经过下肢各关节弯曲缓冲后立即蹬直腿 至站立为止。
参考文献:
[1] 俞继英,张健.竞技体操高级教程[M].北京:人民体育出版社,2000.
[2] 郑吾真,陆保钟.竞技体操训练学[M].北京:北京体育大学出版社,1990.
[3] 高健.李月久自由体操高难度动作的设计与训练[J].中国体育科技,1982(27):7-11.
[4] 姚明旭.从踺子小翻的技术演变谈基本技术与发展难新的关系[J].安徽体育科技,19 83(1):24-26.
关键词:技巧;后手翻;起跳;直体空翻2周转体720°;运动学分析
中图分类号:G832.114文献标识码:A文章编 号:1007-3612(2009)05-0141-04
A Kinematic Analysis on Du Wei’s Double Back Somersault Layoutwith Double Twist inAcrobatic Gymnastics
LIN Yue1, YANG Xue-hong1, YAO Xia-wen2
(1. School of Physical Education, Jimei University, Xiamen361021, Fujian China;2 Beijing Sport University, Beijing100084, China)
Abstract: By sport biomechanical analysis, the paper reveals the kinematic rulesand technical characteristics of Chinese elite acrobatic gymnast Du Wei’s doub le back somersault layout with double twist, and provide theoretical evidence an d technical reference for Chinese gymnasts’ improving and developing movement o f this type.
Key words: acrobatic gymnastics; back handspring; take off; double backsomersault layout with double twist; kinematic analysis
自由体操是我国男子体操各项目中相对落后的项目。远的不说,自2000年悉尼奥运会以来, 我国在两届奥运会和多次世界体操锦标赛男子自由体操决赛中由于竞争实力较弱,始终与该 项 目冠军无缘。其中在2003年世锦赛和2004年雅典奥运会中我国没有运动员进入自由体操单项 决赛。在2005年世界各单项排名中我国运动员没有一人进入自由体操前八名。这与我国在世 界体操中的强国地位是不相称的,应该尽快改变这种现状,加强这个项目的训练和研究。
技巧难度及其连接动作是自由体操的核心内容,我国在这方面与世界先进水平还有不少 差距,但在某些技巧难度上我国运动员还是有一定的实力。例如,杨威、李小鹏等运动员早 在1999年天津世界体操锦标赛中就完成过直体后空翻2周转体720°的高难动作,这个动作是 在1991年欧锦赛上苏联运动员谢尔博创造的。
目前在我国国内和世界上能完成这个动作的运动员为数不多,我国年轻的运动员杜伟就是其 中之一。在2006年新修改的国际体操规则难度表中该动作列为F组动作,在自由体操成套动 作中使用该动作难度分可加0.6分。该动作还有较大的发展潜力,在掌握该动作的基础上可 以发展直体后空翻2周转体900°、1 080°。
本文的主要目的是通过运动生物力学分析揭示杜伟完成的技巧直体后空翻2周转体720°运 动学规律和技术拓点,为我国运动员改进和发展该类型动作提供理论依据和技术参考。对于 提高我国男子自由体操技术水平有一定的促进作用。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象杜伟是贵州籍国家体操集训队队员,是我国年轻的后起之秀。在2006年无锡全国体操锦 标赛上获得跳马冠军,自由体操第三名。
1.2 研究方法
1.2.1 文献资料法 阅读有关文献资料10余篇,了解我国男子自由体操发展情况及研究现状,至目前为止还 未见到对该动作的定量研究论文。
1.2.2 观察法 观看了2004年奥运会,2005年和2006年世界体操锦标男子自由体操单项决赛的电视转播。还 在比赛现场观看了2004-2006年4次全国体操锦标赛男子自由体操单项决赛,对男子自由 体操发展现状与发展趋势有了一个基本认识。
1.2.3 运动学研究法 本文运用生物力学三维摄像与解析等方法对杜伟完成的技巧直体后空翻2周转体720°的 全过程进行了研究,研究步骤与方法如下:
1.2.3.1 动作的采集2006年12月在国家体操队训练馆内自由体操训练场地上,用两台日本产sony摄像机拍摄 了杜伟完成的技巧踺子后手翻直体后空翻2周转体720°的全过程,A机位于人体运动的正侧 面,B机位于人体运动方向的背面,两机主轴夹角为90°,拍摄频率为每秒50幅,比例尺采 用peek框架进行三维立体标定,利用外同步对动作进行同步处理。
1.2.3.2 动作的解析 对所采集的图像进行整理解析,选用扎齐奥尔斯基人体模型,利用SIMI MOTION软件进行 解析。对解析所获得数据采用低通滤波进行平滑,截断频率为8 Hz,
2 结果与分析
直体后空翻2周转体720°由踺子后手翻连接的。本文的研究范围是从后手翻(又叫小翻) 蹬离地开始至直体后空翻2周转体720°落地结束的运动过程。重点是研究直体后空翻2周转 体720°,顺带对后手翻的技术做一简要的分析。
从后手翻蹬离地至直体后空翻2周转体720°身体重心运动轨迹来看(图1),后手翻部分身 体 重心轨迹比较低比较直,没有明显的起伏。变化比较大的是起跳后的挖空抛物线轨迹,先是 逐渐弧形的向上运动,到最高点后又逐渐弧形向下运动,两边的抛物线轨迹基本均衡,这是 技巧空翻重心抛物线轨迹的一个基本特点。
从身体重心水平速度和垂直速度变化来看(图2),水平速度最大的部位和时间是在后手翻 蹬离地的瞬间,约为5.04 m/s。然后逐渐减小直至落地,减小到1.05 m/s。身体重心垂直速 度最大的在空翻蹬离地的瞬间,约为5.25 m/s,蹬离地后垂直速度逐渐减小,到了重心抛物 线最高点后垂直速度又逐渐增大,直至落地瞬间,为3.65 m/s。
后手翻是所有高难空翻动作的连接动作。下面按动作顺序,先简要分析一下后手翻, 再重点分析直体后空翻2周转体720°。
2.1 后手翻技术分析 本文所分析的后手翻是从两脚蹬离地经过推手至两脚着地的运动过程(图3～图6)。后 手翻的运动过程要经过4个运动瞬间和两个小小的腾空和推手阶段。4个运动瞬 间是指两脚蹬离地瞬间、两手撑地瞬间、推离地瞬间、两脚着地瞬间(表1)。两个腾空 和推手阶段是指推手前腾空、推手后腾空,推手阶段是从两手撑地瞬间至两手推离地瞬间。 后手翻的运动过程虽然有两个小小的腾空,但身体重心轨迹基本上是平直的没有多大起伏。 重心水平速度起主导作用,远远大于重心垂直速度(图2)。
2.1.1 两脚蹬离地瞬间技术特点蹬离地瞬间后手翻开始的重心水平速度最大,达到5.04 m/s,除了前面的助跑、趋步和 踺子推手获得大部分水平速度之外,就是蹬离地时也获得一定的水平速度。后手翻的主要任 务之一就是保持较大的重心水平速度更有利于后面空翻转体动作的完成。
蹬离地瞬间两腿未蹬直,左右膝角分别为139°和131°。髋角较大,左右髋角分别为155° 和163°(表1、图3)。向后摆臂速度较大,手的运动速度达到16.47 m/s,肩角相应增大 ,左右肩角分别为171°和162°,整个身体的蹬地角不大不小,为67°(表1)。蹬地角过 大,腾空过高,水平速度损失过大;蹬地角过小不利于后面的撑手和推高地的动作。
两脚蹬离地后至两手撑地之间,身体有一个小小的腾空阶段,腾空时间极短 为0.12 s,为了 尽量保持较大的水平速度身体重心上下移动的幅度非常小,约为3 cm左右。两手撑地至两脚 蹬离地的水平距离为0.61 m,撑地的远近要根据运动员的身高来定,身体高一点,水平距离 就远一点,相反就近一点。杜伟的身高为1.52 m。
2.1.2 推手阶段技术特点推手阶段是从两手向后撑地瞬间到两 手推离地瞬间的运动过程(图4、图5)。
两手撑地瞬间仍保持较大的重心水平速度,为5.04 m/s,说明前面的蹬离地技术做得不错 ,两手撑地时手的位置最远,撑地角较小为56°,身体成反弓形,左右髋角分别为207°和218°,(表1,图4)为推手时屈髋储备了肌肉收缩能量。两臂略有弯曲,左右肘角分别为142°和154°(表1),两手手腕稍有内旋。
两手撑地后肘关节角度略有减小,然后快速有力顶肩推手,尽量推直两臂,直至手指离地, 左右肘角分别增加到168°和166°,推手时间为0.14 s,推手同时迅速屈髋,髋关节明显 减小,两手离地时左右髋角分别减小到135°和122°(表1,图5),脚的运动速度有所减小 ,为11.64 m/s,说明两手离地前腿有所制动,不是无限制屈髋,由于推手的制动作用,重 心水平速度有所减小,由5.04 m/s减小到4.15 m/s,但重心上升的高度不大,只有3 cm,推 离角比撑马角大,为79°。
两手推离后两脚积极主动向后下方接触地面,同时上体主动立肩,腾空时间越短越好,杜伟 腾空时间为0.06 s,脚着地与手的水平距离为0.44 m,脚落地时身体重心下降了3 cm。
2.2 直体后空翻2周转体720°技术分析 按照动作结构,该动作由起跳阶段,腾空阶段和落地阶段组成,本文重点分析前两个 阶段。落地阶段只分析到落地瞬间。2.2.1 起跳阶段 起跳阶段是从两脚着地至两脚蹬离地面的运动过程。它是完成该动作的关键技术环节 ,是身体重心水平速度转化为垂直速度,获得腾空高度的主要动力。
两脚着地瞬间,下肢略为弯曲,前脚掌先着地,左右踝角分别为99°和96°,膝角为150 °(表2),上体略为前倾,两臂前下举,左右肩角分别为125°和131°。两脚落在身体 重心投影线后面,着地角为64°,为下面的制动起跳创造了有利条件(表2,图6)。
两脚着地后膝角和踝角先缓冲弯曲,拉长下肢肌肉为蹬腿创造肌肉收缩的工作条件。膝角减 小到135°左右,踝角减小到86°左右,立即快速有力的充分蹬直两腿,直至脚尖离地。 下肢 各关节均为增大趋势,踝角增大到135°,膝角增大到156°,左右髋角增大到161°和157° (表2,图7)。整个起跳时间很短,为0.12 s。根据动量定理,作用时间一定的条件下蹬腿 的作用 力越大获得的支撑反作用越大,起跳效果越好。在蹬腿的同时两臂继续向上摆,离地时两臂 充分摆至上举,肩角拉开,左右肩角增大到152°和131°。身体伸直挺开稍有一点抬头( 表2,图7),离地时身体重心已越过脚的支点,起跳角为84°,这样既保证人体获得较大的 向上 垂直速度外,还能使人体获得一定的翻转力短。除了重心水平速度和惯性力矩之外,这也是 人体获得向后翻转的动力之一。
起跳过程还有一个突出的运动学特点,就是重心的水平速度明显减小,垂直速度明显增加。 重心水平速度由着地时的3.62 m/s减小到离地时的2.39 m/s;垂直速度由着地时的0.64m/s增 加到离地时的5.25 m/s(表2)。这种水平速度和垂直速度的转化是起跳阶段的特殊效应,转 化的垂直速度越大,人体获得的腾空越高,越有利于完成高难空翻转体动作。
2.2.2 腾空阶段 腾空阶段是从两脚蹬离地后经过腾空转体至两脚落地瞬间的运动过程(图6～图8)。直体后 空翻2周转体720°主要在本阶段完成,是评定动作质量和动作技术的重要阶段。
身体重心轨迹是以腾空抛物线的形式运行的,根据计算腾空抛物线腾起角为65°,离地后重 心轨迹按照65°的腾起角逐渐弧形上升,重心垂直速度也逐渐减小,到最高点后垂直速度几 乎接近零,然后再逐渐下降,在重力作用下垂直速度又逐渐增加,至两脚落地为止,为3.65m/s。重心腾空最高点至地面的高度为2.61 m,落地远度为1.83 m,最高点至蹬离脚水平距 离为0.94 m,至落地脚的水平距离为0.89 m,说明重心最高点至蹬离点和落地点的水平距离 差不多,基本上处于中间位置,这是技巧空翻腾空抛物线的基本特点。离地瞬间至重心最高 点上升的绝对高度为1.21 m,脚离地至脚落地瞬间的腾空时间为1.02 s(表3)。腾空高度、 腾空远度和腾空时间是完成该动作的基本条件,杜伟所获得的以上数据可供参考。
该动作难度价值比较大的原因是因为该动作在腾空过程中既要绕横轴直体翻转2周,同时还 要绕纵轴转体720°,它的难度也就体现在这里,所以目前掌握此动作的人还比较少,直体2周翻转速度的来源有以下的几个方面:第一是前面的助跑、趋步和后手翻过程中获得的 重心水平速度;第二个是起跳过程获得的惯性力矩和翻转力矩;第三个是腾空过程中刚开始 有一 个微小的屈髋,然后两臂由上举向重心轴靠近,落地前髋角再次减小,以上动作使绕横轴的 身体半径缩短,根据动量矩定理,能加快身体的翻转速度。根据图像观察和测算,身体绕横 轴翻转不到2周大约只有1又3/4周,翻转速度为10.78 rad/s。
身体绕纵轴转体和绕横轴翻转是同步实行的。转体是从离地一瞬间就开始向左转体。转体动 力有以下几点:1) 头肩带动,主动发力;2) 两臂向胸腹前屈抱,减小纵轴的旋转半径,以 便加快转体速度;3) 离地后有一个微小的屈髋动作,转体时可以利用伸髋,伸直身体减小 纵轴半径,也可以加快身体转体速度;4) 在转体过程中身体伸直、梗头、两腿拼拢对加快 和维持转体速度至关重要。身体最直的时候髋角保持170°左右。
身体翻转周数与转体度数是如何同步的呢?根据慢动作图像和静止动作图像的反复观察和比 较,两者之间的同步关系如下:翻转1/4周转体90°;翻转1/2周转体270°;翻转3/4周转体3 60°;翻转1周转体540°;翻转1又1/4周转体630°;翻转1周半转体720°。720°平均转体 角速度大约为12.82 rad/s,比横轴翻转角速度稍为快一点,为了保证落地的稳定性和成功 率,除屈髋两脚主动接触地面外,当身体转过450°之后两臂开始向外伸开,以加大纵轴转 体半径,减小旋转角速度,有利于做好落地动作。
2.2.3 落地阶段落地阶段是从两脚着地经下肢各关节弯曲缓冲 至站立为止。本文重点分析落地瞬间技术。
落地的稳定性主要取决腾空阶段完成的动作质量,要求落地前身体比较伸展,不论是横 轴翻转速度还是纵轴转体速度都要尽量减到最小,其次是落地的身体位置和落地缓冲技术也 是非常重要的。落地瞬间两脚向后下方伸,几乎伸直腿去接触地面,用前脚掌触地,膝关节 比较直,左右踝角为86°和92°,左右膝角为147°和151°,这样落地后膝关节和踝关节就 有弯曲缓冲的余地,落地角为65°(表4,图8),落地角过大过小都不利于制动落地时的水 平力矩和垂直力矩,造成身体后倒或前倒。落地后膝角、踝角和髋角均呈减小的趋势,缓冲 的时间越长对地面的冲击力越小,既避免人体受伤,又容易站稳。当膝角减小到54°左右 ,重心下降0.18 m时立即停止下蹲,迅速伸直下肢各关节至站立为止。
3 结 论
杜伟完成的直体后空翻2周转体720°动作是成功的,结论如下:
1) 后手翻是完成直体后空翻2周转体720°的连接动作,身体重心轨迹的移动保持平直状态 ,重心上下起伏在3 cm左右,重心水平速度保持5 m/s左右。推手要快速有力,推手时间为0 .14 s,推手后腾空时间要短为0.06 s,同时屈髋两脚积极主动向后下方伸腿同时立上体。2) 直体后空翻2周转体720°起跳阶段主要技术特点:前脚掌着地,两腿比较直,膝角为150 °,着地后踝角膝角稍有弯曲缓冲后快速有力蹬直腿直至脚尖离地,同时两臂上摆至上举位 置,左右肩角增加到152°和139°,起跳时间为0.12 s,起跳角为84°。
3) 直体后空翻2周转体720°腾空阶段主要技术特点:重心抛物线轨迹按照65°的方向逐 渐向上,垂直速度呈减小趋势,至最高点垂直速度接近零,然后重心轨迹又弧形下降。重心 最高点至地面的垂直高度为2.61 m,腾空时间为1.02 s,腾空远度为1.83 m。离地后立即转 体,转体动力主要靠头肩带动,两臂向胸腹前屈抱以及伸髋和保持直体状态。转体角速度为12.82 rad/s。翻转角速度为10.78 rad/s。
4) 直体后空翻2周转体720°落地阶段主要技术特点:几乎伸直腿接触地面,左右膝角为140°和151°,前脚掌先着地,落地角为65°,然后经过下肢各关节弯曲缓冲后立即蹬直腿 至站立为止。
参考文献:
[1] 俞继英,张健.竞技体操高级教程[M].北京:人民体育出版社,2000.
[2] 郑吾真,陆保钟.竞技体操训练学[M].北京:北京体育大学出版社,1990.
[3] 高健.李月久自由体操高难度动作的设计与训练[J].中国体育科技,1982(27):7-11.
[4] 姚明旭.从踺子小翻的技术演变谈基本技术与发展难新的关系[J].安徽体育科技,19 83(1):24-26.