艺术体操起跳技术运动学研究

庞亚俊

(洛阳理工学院体育教学部,河南洛阳 471023)

艺术体操起跳技术运动学研究

庞亚俊

(洛阳理工学院体育教学部,河南洛阳 471023)

起跳技术是艺术体操运动员获得腾空高度的关键。利用运动学方法对起跳技术的下蹲和蹬离两个阶段的技术动作进行了力学分析;并采用录像分析方法对5名受试者在做不同跳跃难度动作时,起跳技术的运动学参数进行了解析。结果显示体重、蹬离角、蹬离垂直起跳时间、地面垂直作用力和髋、膝、踝3关节的控制和柔韧性等因素对艺术体操起跳技术有显著影响。最后,提出提高艺术体操运动员起跳技术质量的几点建议。

艺术体操;起跳技术;运动学分析;动力学

1 引言

本文采用运动学分析方法研究艺术体操起跳技术下蹲和蹬离阶段的受力情况,并利用APAS(Ariel Performance Analysis System)系统采用录像法对运动参数进行了分析,研究了影响起跳技术的关键因素,提出了提高起跳质量的技术方法。

2 艺术体操起跳技术运动力学分析

艺术体操的起跳动作可以分为下蹲和蹬离两个阶段。

图1 起跳技术动作运动参数变化图

如图2(a)所示,当艺术体操运动员做下蹲动作时,只受重力G和地面对运动员支持垂直作用力F,根据牛顿运动学第二定律:其中,下蹲技术直接影响难度动作的完成情况。图1是在美国APAS录像解析系统中,对艺术体操运动员起跳动作进行分析得到的整个起跳阶段运动员重心垂直加速度以及垂直力F随时间变化曲线图。其中图1(a)的纵轴为重心垂直加速度,横坐标时间长度(帧);图1(b)的纵轴为垂直力,横坐标时间长度(帧),abc曲线段为下蹲阶段受力曲线,cde曲线段为蹬离阶段的受力曲线。下面从运动学角度对这两个阶段的受力进行分析。

2.1 下蹲技术的运动力学分析

图2 起跳技术受力分析图

2.2 蹬离技术的运动力学分析

蹬离技术是指从艺术体操运动员做下蹲,人体重心下降到最低点开始到人体的双脚离开地面瞬间的这一时段。在此过程中,各个关节依次伸展用力,双脚发力蹬离地面,双臂开始上扬,并迅速向左绕身体纵轴转动,从脚与地面支点远端游离环节的双手开始转体,便于运动员在腾空时能带动整个身体旋转,最终能高质量的完成难度动作。从运动学分析此时受力如图2(b)所示。在蹬离阶段,运动员的双脚与地面接触,有向右运动旋转的用力趋势,从而获得地面对双脚向左的摩擦力fu和向右的摩擦力矩Mfu,保证运动员在后面动作中获得空中转体的初始转动能量。

2.3 起跳技术影响因素运动力学分析

从数学微积分意义上讲,中垂直力F曲线与体重G线及坐标轴围成的面积,即就是运动学中的冲量。因此,图2(b)中阴影面积Sab和Sbc+Scd分别代表运动员失重和超重时的冲量值。根据运动学冲量守恒定律,即Sbc=Sab,也就是说超重过程中产生的冲量Ibcd并不全都用来作为运动员重心腾起的冲量,虽然从图2(b)中的b点开始F已经大于体重G,但运动员的重心还在下降,因此这部分冲量只能用来克服重心下降产生的冲量。只有图2(b)中的b点开始,才真正用来使运动员重心产生向上的加速度,直至下降过程终止于最低点即图2(b)中的c点上。由上分析可知Scd所代表的冲量才是使运动员重心加速腾起的能量,也就是它使运动员重心速度在最低点从零加速到尽可能大的值。

艺术体操起跳技术表现的质量是在于空中能准确、优美、高质量地完成动作,有利于下落时衔接好下一个动作。只有腾空高,运动员才有足够的空中时间去完成和控制好各种空中难度动作,表现出高雅的空中造型。因此,蹬离起跳的目的是获得腾起高度。由运动学可知,运动员重心在空中的运动轨迹是抛物线运,腾空高度H和最低点速度v0的关系是:

其中,α是蹬离角,是运动员重心与蹬离支点的连线和地面的夹角。由公式2可知,腾空高度H和最低点初始速度v0及蹬离角α成正比。由动量定理:

由于运动员达到下蹲最低点时向下速度为零,联立公式2和3,

其中m为身体质量。公式4表明腾空高度H与蹬离的时间t、F和m相关。m越小腾起的速度越快、腾空高度值越大;F和t与H成正比,但由肌肉力学原理可知,被拉伸肌肉利用弹性能的能力和释放延迟时间有关,拉伸后立即释放可以更好获得肌肉的弹性能。因此t的取值在0.13-0.15内为宜,而地面对运动员支持垂直作用力F越大越好。

3 结论与建议

3.1 结论

1)艺术体操运动员在做起跳动作时要大蹬离角、各关节角度迅速伸展、强肌肉爆发力、轻体重、短蹬离垂直起跳时间等,只有这样才能获得足够大的地面支持力和腾空高度。

2)艺术体操运动员跳跃类难度动作接下一个过渡动作或者难度动作的时候,腿部缓冲技术差易引起髋关节受伤。

3)膝关节和踝关节影响艺术体操运动员起跳时美感和质量;髋关节的伸展可以增加落地时的冲量,增加地面对运动员垂直支持力,进而提高运动员腾空高度。

4)提高踝关节和髋关节的肌肉力量和柔韧性是提高起跳技术的根本。

5)从摄像分析资料来看,向下加速摆臂可增加身体的失重程度,提高运动员重心最低点处冲量的峰值。

3.2 建议

1)艺术体操运动员在做起跳类动作时,要树立“起跳蹬离角大,腿部爆发力强,腾空高”的目标,而不应该追求起跳的远度。

2)艺术体操运动员要控制体重,并加强腿部的爆发力、柔韧性和力量等专项素质训练,从而克服空中动作急促而缺乏舒展优美。

3)狠抓起跳时的技术动作质量,细抠每个起跳技术细节、衔接技术和动作姿态。

4)加强髋关节和踝关节的肌肉力量和柔韧性训练。

[1]韩静,李世明,部义峰.不同蹬地角立定跳远的运动学和动力学对比研究[J].天津体育学院学报,2008,23(4):352-355.

[2]马勇占,方爱莲.对我国优秀跳远运动员起跳技术的运动学比较研究[J].中国体育科技,2001,27(2):22-24.

[3]杨永辉.优秀女子跳高运动员起跳技术运动学指标对比分析[J].山东师范大学学报,2004,19(4):119-120.

Research on Take-off Technique of Calisthenics Gymnastics Based on Kinematics Analysis

Pang Yajun
(Department of Physical Education,Luoyang Institute of Science and Technology,Luoyang,471023,Henan,China)

Take - off Technique is the key factor for calisthenics gymnastics athlete to get well bounce altitude. The stress characteristics of squatting movement and driving - off movement is analyzed by kinematics method. And kinematics parameters of five PE students’take - off technique of different difficulty jumping movements are researched by video analysis method. The results show some factors ,such as weight ,take - off angles ,take - off time ,back - ground force ,the control ability and flexibility of hip ,knee and angle - bone ,can significantly influence calisthenics gymnastics athlete’s take - off technique of . Finally,some suggestions are put forward to improve the quality of calisthenics gymnastics athlete’s take - off technique.

calisthenics gymnastics;take-off technique;Kinematics analysis;Dynamics

G804.62

A

1672-1365(2010)02-0067-02

2009-09-06;

2009-11-25

河南省社会科学联合会项目(SKL-2009-2404)。

庞亚俊(1976-),女,河南洛阳人,硕士,讲师,研究方向:体育教育训练学。