杨亚红跳马侧手翻转体90°直体后空翻转体720°运动学分析*

苏美华陈 平

（1.漳州师范学院体育系 漳州 363000 2.吕梁学院体育系 吕梁 033000）

杨亚红跳马侧手翻转体90°直体后空翻转体720°运动学分析*

苏美华1陈 平2

（1.漳州师范学院体育系 漳州 363000 2.吕梁学院体育系 吕梁 033000）

通过采用运动学等研究方法，揭示我国女子优秀体操运动员杨亚红完成的侧手翻转体90°直体后空翻转体720°的高难度动作的运动学规律和技术特点，发展此类动作对提高我国女子跳马技术水平有重要的现实意义。

竞技体操；女子；跳马；侧手翻转体90°直体后空翻转体720°；运动学

1 前言

我国的女子跳马一直以来就是女子竞技体操的落后项目，1996年以前在世界体操三大赛中一直与奖牌无缘，近几年有些起色，但始终未取得突破性的进展，整体实力与世界跳马强国相比还有相当大的差距。比如1999年天津世界体操锦标赛上，我国没有运动员进入女子跳马单项决赛。2000年奥运会我国女子夺得团体第三名，总分与团体第一名罗马尼亚、第二名俄罗斯非常接近，分别输0.6分和0.395分。而跳马一项就输罗马尼亚0.388分，输俄罗斯0.532分。如果跳马团体总分上去了，我国女队就能夺得团体第二名。以上充分说明女子跳马已经严重阻碍我国女队向世界团体冠军冲击，也就是说，如果跳马成绩上去了，我国女子体操离世界团体冠军就不远了。

当前女子跳马发展趋势主要集中在三种类型动作上，即前手翻类、踺子类及跳转180度类。从第34届世界体操锦标赛与2000年奥运会的跳马单项决赛可以看出，参加第34届世界体操锦标赛女子跳马决赛的八名运动员中，就有六名运动员跳跳转180度类的动作，而参加2000年奥运会女子跳马决赛的八名运动员中，有五名运动员跳此类动作，占两次单项总人数的 35.48%，仅次于踺子类动作，这说明这类动作将有很大的发展前景。

因此要想提高我国女子跳马的整体水平，就必须应世界发展潮流，大力加强侧手翻类动作（女子原为跳转180度类动作）。北京体操队杨亚红，首次采用了侧手翻直体侧空翻转体630度（直体笠松360度）动作。并且在第九届全运会上获得了女子跳马第一名的优异成绩。此后，她在湖北仙桃国际体操邀请赛上，做了难度更大的侧手翻转体 90°直体后空翻转体720°。目前为止，还没有人用三维影像分析技术研究过女子侧手翻直体后空翻转体类动作。因此，研究该动作的技术规律和技术特点，分析该动作的运动学参数，对进一步改进和普及该动作，提高完成该动作的成功率和我国女子跳马技术水平有着重要的现实意义。

2 研究方法

2.1 研究对象

杨亚红，国家体操集训队队员，身高1.38m，体重31kg。

2.2 研究方法

2.2.1 文献资料调研

为论证本课题的研究价值及国内外研究现状，于中国期刊网﹑中国体操网﹑万方数据库进行了资料检索，查阅了近十年的国内核心期刊，阅读了有关文献资料十余篇。目前还没有人用三维影像分析技术研究过女子侧手翻转体 90°直体后空翻转体720°动作。

2.2.2 录像分析

2004年10月10日，在湖北仙桃国际体操邀请赛上，用两台JVC GR-DVL9800摄像机拍摄了杨亚红跳马比赛的全套动作。其中一台摄像机主光轴正对着跳马正侧面，一台放置于跑道外右侧前方，两台摄像机主光轴夹角120°，如图1所示。

2.2.3 图象解析

用ARIEL运动解析软件裁剪出杨亚红侧手翻转体90°直体后空翻转体720°的完整动作。采用扎齐奥尔斯基人体模型。进行数字化分析时，分别计算膝关节角，即踝关节转动中心与膝关节转动中心的连线和膝关节转动中心与髋关节转动中心的连线之间的夹角；髋关节角，即膝关节转动中心与髋关节转动中心的连线和髋关节转动中心与肩关节转动中心的连线之间的夹角；肩关节角，即髋关节转动中心与肩关节转动中心的连线和肩关节转动中心与肘关节转动中心的连线之间的夹角。上板角，即上板瞬间重心和双脚着力点连线与水平面后夹角；蹬离角，即蹬离瞬间重心和双脚着力点连线与水平面前夹角。撑马角：左手撑马瞬间重心和手着力点连线与马水平面后夹角；推离角：右手离马瞬间重心和手着力点连线与马水平面后夹角。设跳马最高边缘中点为原点；.从外向内为X方向；从右向左为Y方向；从下向上为Z方向。

3 结果与分析

跳马动作由助跑﹑上板﹑踏跳﹑第1腾空﹑推手﹑第2腾空等7个阶段组成。由于拍摄条件的限制，本文重点研究踏跳（触板瞬间-离板瞬间）﹑第1腾空（离板瞬间-撑马瞬间）﹑推手﹑第2腾空（推离马瞬间-落地瞬间）4个关键的技术环节。其身体重心轨迹图，如图2所示。

图2 杨亚红完成整个动作身体重心轨迹图

3.1 踏跳技术分析

踏跳技术主要是使身体获得向上的腾空高度和向前翻转速度。它是将身体向前水平速度转化为向上垂直速度的重要转换器，是运动员腾越器械以及加快身体翻转的一个不可缺少的动力。踏跳阶段是从两脚触板至离板的运动过程。踏跳技术完成的好坏首先与前面的助跑和上板技术完成的好坏有直接关系，尤其是与助跑﹑上板技术完成的好坏有直接关系。据测算，杨亚红上板过程最大的瞬时速度为7.63m/s,这个速度能基本保证该动作的完成，但要进一步提高动作质量，还要增加助跑速度和上板速度。下面从两脚触板瞬间、踏跳过程和离板瞬间三个方面来分析踏跳技术。

3.1.1 两脚触板瞬间

两脚触板瞬间，身体重心位于两脚后面，上板角为58.8°。两肩位于肩水平部位，肩关节为 98°，下肢各关节处于弯曲状态，髋角为 117°，膝角为 151°，踝角为101°（具体数据见表1）。从表中数据可以看出，上板角小于90°，下肢各关节保持一定的弯曲度，这就为制动性踏跳创造了条件。

表1 踏跳阶段有关运动学参数

3.1.2 踏跳过程

踏跳过程是一个动态过程，两脚触板后，身体重心向前移动的过程中要快速有力地蹬腿，髋角、膝角、踝角呈增大趋势。杨亚红的踏跳时间短促，为0.08s。根据动量定理，在时间一定的情况下，只有增加踏跳时的作用力，使踏板形变和反弹，才能最大限度地增加动量，动量越大，获得的垂直速度越大，踏跳效果就越好。从表1可知，离板时重心水平速度明显减小，垂直速度明显增加，水平速度(Y方向)由6.68m/s减小到4.43 m/s，垂直速度（Z方向）由 0.24 m/s增加到 3.69 m/s。这是踏跳过程最明显的一个技术特点。在蹬腿的同时，两臂前伸，肩角增大，上体前倾角也随之增大。

3.1.3 两脚离板瞬间

两脚离板瞬间身体重心向前水平位移距离为0.43m，向上垂直距离为0.15m。两腿充分伸直，直至脚尖离板，髋角167°，膝角167°，踝角104°。两臂处于肩水平位置，肩角增大到133°。最明显的一个特点是身体重心已越过脚支点垂线，蹬离角为 88°，使踏跳获得的垂直分力不通过身体重心，形成了绕横轴向前翻转的动力。

3.2 第1腾空阶段技术分析

两脚离板至左手撑马的运动过程为第1腾空阶段。本阶段主要任务是积极主动撑马，加快身体绕横轴的翻转速度和绕纵轴的转体速度。主要特征分析如下：

（1）从重心在空中移动的轨迹曲线和腾空时间来看，身体重心在第1腾空过程中是持续在上升的（见图2）。

（2）腾空时间相对较短，重心垂直速度损失较少。杨亚红的第1腾空飞行时间极短，为0.08s（见表2）。根据公式（t为第1腾空时间，VY为离板时重心的垂直速度， VY′为触马时的垂直速度），不难看出，t越小，即越早撑马，则第1腾空过程中的垂直速度损耗就越小。杨亚红触马时的垂直速度为 3.61m/s,垂直速度较大，对完成推手和第2腾空是很有利的。

（3）快速摆腿，身体的翻转速度加快。第 1腾空的抛物线是由离板时重心得腾起角决定的，在空中人体内力不能改变重心抛物线轨迹，但是肌肉内力可以改变人体在空中的姿态，改变人体沿横轴翻转的速度。杨亚红离板后，左髋角无明显变化，而右髋角一直增大，由144°增大到162°。主要是由侧手翻的运动结构导致的，由于左侧面领先右侧面，又作为身体绕纵轴转体的作用支点，因此右侧面需要比左面更大的速度。在髋角增大的同时踝关节速度加大，腕关节速度减小，踝关节平均速度由3.70m/s增大到8.56m/s，腕关节由7.60m/s减小到3.00m/s。（见表2）根据力学原理，上肢运动速度的减小有利于加快下肢的运动速度。这样，使身体翻转得到必要的高度和较理想的撑马姿势，为下阶段的推手和第2腾空身体的转体创造了条件。

表2 第1腾空的运动学参数

3.3 推手技术分析

从双手触马至双手同时推离马的运动过程为推手阶段。下面从撑马身体位置、推手过程和推离马身体位置三个方面来分析推手技术。

3.3.1 撑马瞬间身体位置

杨亚红双手撑在离马前端 0.90m到 1.15m的区域内（注：马长1.20m，马宽0.95m，高1.25m），此区域向下倾斜，有点坡度，有利于快速撑马和增加推手的力度。两手撑马瞬间身体重心略高于肩水平位置，撑马角为 29.5°，肩角为121°，髋角为139°。（见表3）从理论上说，撑马时身体位置越高越有利于推手动作的发挥和身体的翻转。杨亚红的脚的位置较高，但髋关节和重心位置还不是很高，身体重心位置还有待提高。

3.3.2 推手过程

杨亚红在完成踏跳动作后，在迅速摆腿的同时从头肩开始迅速转体 90°，实际上是在蹬离板瞬间已经开始转体，在0.16到0.20秒腾空之内积极主动撑马，第一只手撑马时肘关节微屈肘关节角度为170°左右，这时身体位置高于肩水平。紧接着第二只手向侧下方迅猛有力顶肩推手，两手依次撑马，但间隔时间极短，整个推手时间较前手翻类动作长一些，推手总时间大约为0.12s。两手依次推离马，推离角为 87.4°，身体基本上在垂直位置上完成推手动作，因为在垂直部位推手是最有利的时机。推手顶肩越有力越充分，获得的支撑反作用力就越大，推手的效果就越好。在推手顶肩的同时制动腿。根据动量传递原理，身体一部分动量减少必然导致其它部位动量增加。由于腿的速度的减少，就必然导致身体其它部位（如上体、腰）运动速度的增加。这样能有效的增加推手后上体的翻转速度，即推手后迅速立肩，从而增加动力支撑反作用力，获得较好的推手效果和腾空高度。

3.3.3 推离马瞬间

杨亚红推离马瞬间身体处于倒立部位，从撑马到推离马，身体重心向前移动0.48m，向上移动了0.36m。但身体伸直不够，离马时髋关节的角度仍然很大，为159°，而且肩关节有点后撤，这样身体重心不能接近手支点的垂线位置，致使推离角较小，对身体向前翻转的速度会造成不良的影响，特别是完成侧手翻转体90°直体后空翻转体720°这样的高难度动作。

表3 推手阶段有关的运动学参数。

3.4 第2腾空技术分析

第2腾空是评判跳马动作质量和价值的主要依据，也是前面各动作阶段的综合结果。通过第2腾空分析，可以说明前面动作阶段存在的问题，因为第2腾空的垂直速度，水平速度、垂直位移、水平位移和腾空时间等是由离马瞬间的运动状态决定的。杨亚红侧手翻转体90°直体后空翻转体720°动作的第2腾空技术主要有如下特征：

⑴第2腾空动作空间和时间特征。第2腾空的高度决定着滞空的时间，是完成侧手翻转体90°直体后空翻转体720°动作的必备条件之一，其最大高度H是由离马时重心高度H1和绝对上升高度H2组成。H1时由离马时的身体姿势决定的。绝对上升高度H2时由离马瞬间重心的垂直速度决定的。杨亚红离马时的重心高度为0.44m。第2腾空时间为1.00s，身体绝对上升高度为1.42m。（由表 4可见），杨亚红在第2腾空中重心上升的绝对高度较高，这为完成高质量空中动作左了充分的准备。

⑵开始转体的时间和转动动力。根据杨亚红的动作图像和有关参数分析，杨亚红开始转体时间在推马后 0.08s左右。转体动力一是推离马时，身体略有转动，获得了支撑情况下的初始转体力矩；二是腾空后两臂向胸腹前屈抱，减小纵轴的转动惯量，从而加快转体角速度。转体开始后，肩角和肘角迅速减小，转体到180°到360°时肩角和肘角达到最小值。此时，是两臂屈抱的最紧的时候，这样就缩短了身体沿纵轴转动的半径，有利于减小转动惯量，加快绕纵轴转体的角速度。为了保持身体在空中的转体速度，杨亚红在转体的过程中身体始终保持比较直，两腿并得比较紧，姿态控制较好，膝角保持在135°到164°之间，髋关节角度基本上保持在155°到165°的之间，只是在落地前髋角稍有减小，直至落地。说明在转体的过程中没有弯腿和屈髋的现象。在落地前为了减小绕纵轴的旋转速度，为做好落地动作创造条件，到转体540°时，两臂开始打开，肘角和肩角随之增大。

⑶第2腾空转体角速度特征。在第2腾空动作过程中，其转体速度是随肩、肘角度的增减而变化。转体0°到180°时，角速度为15.58rad/s，由180°转到360°时角速度为16.60rad/s。当转体到360°到540°时，平均角速度变为 14.42rad/s，可见平均角速度较小，原因是从离马时双臂由上举位到胸前屈抱有个过程，身体绕纵轴转动惯量较大。因此，转动速度慢一些。从360°到720°时，转动速度角度增加较大，主要是利用了前面的转动惯性，另外，也由于她的缩身紧度加强。在转体540°时手臂开始离开身体准备着地，纵轴转体半径加大，所以，最后180°的转体角速度变小。第2腾空过程中，身体利用离马瞬间获得的绕额状轴旋转的动量距，直体向前翻转了两周。初始翻转角速度比较快，中间翻转角速度减慢，结束阶段又加快，这是受转体因素的影响。转体角速度由慢到快，然后又减慢。从横轴翻转角速度与纵轴角速度比较，显然横轴翻转角速度远远小于纵轴转体角速度。因此加快第2腾空的转体速度是完成该动作的主要矛盾。

表4 第2腾空有关的运动学参数

4 结论

经过分析论证，杨亚红完成的侧手翻转体 90°直体后空翻转体720°的技术是成功的。结论如下：

（1）上板瞬间两臂摆至肩水平部位，上板角为58.8°。然后经过0.08s的快速有力的蹬跳，充分蹬直腿，垂直速度明显增加，离板时两臂前伸，上体前倾，重心越过脚支点垂线，上体前倾，重心越过脚支点垂线，蹬离角为 88°。两臂位置不一样，左手略低于前水平位置，右手略高于前水平位置，上体略有转体动作。

（2）离板时左手积极主动撑马，第一腾空时间较短，为0.08s。它减小了垂直速度的损失。在重心抛物线上升过程中要加速摆腿，同时转体 90°，形成左手撑马的侧撑姿势。

（3）推手迅速有力，推手时间为 0.12s。推手过程两手顺势向下“扒马”肩角继续增大，推离前有制动双腿的动作。双手离马时，身体基本处于倒立部位，推离角为 87.4°。

（4）杨亚红第2腾空重心最高点距地面为2.67m，腾空时间为1.00s。推离马后，然后经过0.08s发动转体，转体的动力主要靠腾空后两臂向胸腹前屈抱，减小纵轴的转动惯量，从而加快转体角速度。屈抱越紧转速越快。落地前身开两臂减缓转速，准备落地，杨亚红转体角速度比绕横轴翻转的角速度快，分别为15.45 rad/s和9.53 rad/s。

1 徐元玉，姚侠文，纪中秋等.李小鹏、陆斌跳马前手翻直体前空翻转体 900°的运动学分析[J].中国体育科技,2004.40（4）:73-77

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3 姚侠文，李吉，李翠玲，等.刑傲伟跳马侧手翻直体侧空翻转体 810°的运动学分析[J].北京体育大学学报,2004.27（3）：402-404

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8 金跃峰.女子跳马前手翻直体前空翻转体 180°运动学分析.北京体育大学硕士论文，1996

9 运动生物力学编写组.运动生物力学[M].北京：高等教育出版社.

Kinematic analysis of Yang Hong’s vault cartwheel flip body 90 ° the backflip swivel 720 °

SU Meihua, etal.
(P.E.department, Zhang zhou normal university, Zhangzhou, Fujian, 363000, China)

This paper points out the law and technical characteristics of Yang Ya-hong's handspring sideway with 1/4 turn and salto backward stretched with twist 2/1 in horse vaulting by the method of kinematic analysis.It is significant to research this kind of motion which can promote the level of the woman horse vaulting technique in our country.

Gymnastics; Horse vaulting; Handspring sideway with 1/4 turn and salto backward stretched with twist 2/1; Kinematics

漳州师范学院2011年杰青资助项目，编号：SJ1112。

苏美华（1983-），女，福建泉州人，博士，讲师，研究方向：运动生理与体育健康促进。