滕海滨双杠屈体后空翻2周下运动学分析

2011-03-06姚侠文

中国体育科技 2011年3期

李伟，李吉，姚侠文

双杠屈体后空翻2周下多少年来一直是绝大多数国内、外优秀运动员在双杠比赛中使用的下法动作，它在国际体操规则中属高难度的D组下法动作，符合双杠比赛中必须使用D组以上下法动作的特殊要求。

2000年以来，除了极少数运动员在双杠比赛中完成过团身后空翻2周转体360°下以及团身或屈体前空翻2周或转体180°下等动作以外，基本上都使用了屈体后空翻2周下。由于使用的运动员较多，使用这个下法动作的时间较长，因此，该动作的完成质量不断提高，现在比的不是能不能完成这个下法动作，而是比这个下法动作完成的质量高不高，能不能落地站稳。

滕海滨完成的双杠屈体后空翻2周下是在他的体操生涯中的顶峰时期完成的，动作质量高，落地前有挺身动作，落地也站得很稳。本研究通过文献资料调研、视频观察及运动学研究方法揭示了滕海滨完成的双杠屈体后空翻2周下的技术特点和运动学规律，为我国年轻运动员发展和改进此动作提供理论依据和可供参考的技术参数。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

滕海滨，北京人，1985年出生，身高1.58m，体重47.5kg，国家体操集训队运动员，参加过2004年第28届奥运会和2010年第42届世界体操锦标赛，是中国男子体操队的主力运动员，鞍马和双杠是他的强项，夺得过2004年第28届奥运会中国体操队惟一的一块鞍马金牌。在2010年第42届世界体操锦标赛双杠单项决赛中获得亚军，并在2010年第16届广州亚运会上获得体操个人全能冠军。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料调研

查阅了有关双杠方面的文献资料，对双杠的发展历史和研究现状有了一定的了解。

1.2.2 视频观察

通过视频观看了2004年第28届奥运会、2008年第29届奥运会以及从2005—2010年第38、39、40、41、42届世界体操锦标赛双杠单项决赛，基本上了解了近几年双杠的发展趋势。特别对滕海滨完成的双杠屈体后空翻2周下反复进行了观看，较为细微的分析了滕海滨完成双杠屈体后空翻2周下的技术特点。

1.2.3 运动学研究

在2004年全国体操比赛现场用一台日本JVC9800型摄像机从双杠的正侧面方向定点拍摄了滕海滨完成的双杠屈体后空翻2周下的动作过程。摄像机主光轴高度为2.0m，拍摄远度为20m，拍摄速度为50fps。对拍摄的原始材料通过美国ARIL运动生物力学高速解析系统采用系统人体模型21个关节点解析了120幅13 000多个数据，用数字滤波法进行平滑截断频率为6。根据研究需要采集了身体重心和各关节水平位移、垂直位移、水平速度、垂直速度、合速度及各关节角度等数据，还采集了身体重心轨迹及特征画面与棍图等。

2 研究结果与分析

屈体后空翻2周下是由手倒立支撑前摆来连接的，实际上该动作是由两部分构成：一是从手倒立开始，经过支撑前摆至两手推离杠；二是从两手推离杠后经过屈体后空翻2周下至落地结束为止。

2.1 支撑前摆技术

该阶段技术由手倒立开始，经过支撑前摆至两手推离杠的运动过程，这是完成好屈体后空翻2周下非常关键的准备性动作。它的重心移动轨迹是由手倒立开始略带孤行的下落，经过两手支点垂直面最低点后又略带弧形向上升，直至两手推离杠为止。

该阶段技术由手倒立开始，要求身体尽量伸直，肩角172°，髋角165°，膝角183°，重心运动速度较小，为0.12m/s（表1、图1、图2）。身体尽量伸直是为了增加重力位能以便获得较大的动能和运动速度。

当身体由手倒立开始下落时，两脚向后离开两手支点垂直位置，同时肩关节也略有后移，大约向后移动了0.05m左右，使身体重心离开两手支点的垂直面以便使身体获得绕支点的初始旋转力矩，能够加快人体绕支点的运动速度。

当人体离开支点下落后，髋关节逐渐增大，身体挺直，肩关节逐渐向前移，肩角减小，使身体重心开始绕肩关节运动轴做旋转运动。当人体下落到肩水平位置时，髋角增大到221°，肩角减小到74°，身体重心速度也明显加快，达到2.56m/s（表1、图3、图4），肩关节位置略有前倾，超过手支点约为0.12m左右。

当身体由肩水平位置下降到手支点的垂直位置时髋角逐渐减小，由221°减小到173°，肩关节又向后回到了垂直位置，身体重心运动速度有所减小，为1.47m/s（表1、图5），两腿过手支点垂直位置后两腿要迅速向前上方摆腿，脚的运动速度明显增加，达到14m/s左右，在两腿向前向上方摆腿的同时髋角继续减小，肩关节继续后移，超过手支点垂直位置（图6），以保持身体上摆过程的平衡。

表1 滕海滨双杠支撑前摆有关参数一览表

当身体继续绕肩关节上摆到髋关节接近肩关节上体处于肩水平位置时，两手要及时快速有力的向右下方推离两杠，特别是右手推右杠更用力一些，使身体腾空后能够落在双杠的左侧垫子上，两手离杠时身体重心离杠子的垂直高度约为0.71m，髋角减小到100°，肩关节略为后倾，距离手支点水平距离约为0.20m。身体的运动速度明显减加，达到了3.16m/s，即重心垂直速度明显大于向后的水平速度，其中垂直速度起主要作用为3.10m/s，这是两手向下推离杠的结果（表1）。特别要强调的是，两手推离杠对肩关节不能过分后倾，肩角不能过小，否则会影响两手推杠的效果。

2.2 屈体后空翻2周下技术

屈体后空翻2周下是从两手推离杠开始经过屈体后空翻2周至两脚落地缓冲后站立的运动过程。身体重心抛物线的运动轨迹腾起角约72°，先向后向侧向上弧形运动，到了最高点后重心垂直速度接近0，为0.07m/s（表2），然后在重力作用下继续向下弧形运动直至两脚触垫子为止。这时身体重心与手支点的水平距离约为0.33m，与最高点的水平距离约为0.26m。从两手推离杠至两脚着地整个腾空时间约为0.88s，重心抛物线的最高点与杠子的垂直高度为1.07m，以上数据是滕海滨完成好屈体后空翻2周下的必要条件。

表2 滕海滨双杠屈体后空翻2周下有关参数一览表

图10 滕海滨双杠落地缓冲重心轨迹及棍图

屈体后空翻2周下的技术并不是很复杂，其主要任务是在有限的时间、空间内加快身体的翻转速度，做好落地前的准备动作，以达到落地缓冲和站稳的目的。

两手推离杠后在身体重心上升的过程中迅速低头屈髋抱腿，上体翻转约1/4周时两手抱上腿，髋角减小到72°（表2、图7）；当身体上升到最高点后两手屈臂抱腿更紧，髋角减小到48°（表2、图8）。由于髋角迅速减小，缩短了身体绕横轴半径，根据动量矩守恒定理，身体绕横轴半径减小就能加快身体的翻转角速度。当身体向后翻转约1周左右时，两手开始离开腿，这时身体重心仍高于杠水平面0.57m，然后迅速伸髋抬头，增大身体绕横轴半径。根据力学原理，这样能减小身体的旋转角速度，有利于做好落地站稳动作。滕海滨落地前有明显的伸髋动作是他落地站稳的原因之一，他伸髋幅度达到103°。伸髋动作是提高动作质量和落地站稳的重要技术环节之一。伸髋之后马上屈髋伸直腿主动接触垫子，使两腿落在身体重心抛物线轨迹的延长线上，做好下阶段的落地缓冲动作。落地前尽量伸直腿接触垫子是为了增加落地后两腿的缓冲时间和空间，这是落地技术的运动学规律之一。

当上体翻转6/4周多一点时两脚着垫，髋角减小到94°，膝角减小到158°，重心水平速度比较小为0.38m/s，而重心垂直速度比较大，为3.94m/s（表2），只有通过垫子和两腿有力的弯曲缓冲来减小人体重力对地面的冲击力，从而减小重心垂直速度。为此，落地后两腿要迅速有力的弯曲踝关节、膝关节、髋关节延长落地的缓冲时间和空间，为落地站稳创造更有利的条件。落地后下蹲不能太低，否则就会造成落地失败。滕海滨两腿弯曲缓冲后重心下降了0.15m，髋角减小到65°，膝角减小到122°用了0.08s时间立即蹬伸两腿站立，两臂由下举上摆至侧上举。重心的水平速度和垂直速度都减小到最低范围，分别为0.23m/s和0.77m/s（表2、图9、图10）。这样就能使人体重心稳定在两脚的支撑面范围内，达到落地站稳的目的。

根据粗略计算，从两手离杠至两脚触垫子身体绕横轴翻转角速度为11.30rad/s，其中从两手抱腿至两手离开腿身体绕横轴翻转角速度为13.09rad/s。说明身体向后翻转时抱腿越紧屈髋越小，身体绕横轴的翻转速度就越快。这是空中翻转的主要技术特点。