腾空时相质疑:世界优秀男子500m速滑运动员弯道技术的运动学探索

王立国,刘俊一

腾空时相质疑:世界优秀男子500m速滑运动员弯道技术的运动学探索

王立国,刘俊一

(东北师范大学体育学院,吉林长春130024)

采用运动生物力学方法,对世界最优秀短距离速度滑冰运动员弯道的跑滑技术进行了运动学个案分析,对目前争论的跑滑技术中出现腾空时相的核心问题进行了质疑和探索。结果:速度滑冰的跑滑技术出现明显的“跑动”迹象,个案解析中证实了下肢腾空的时相的存在;腾空时相技术的出现并不是跑滑技术的关键,跑滑技术蹬冰动作中,左右膝关节都主动性的不完全充分蹬伸,跑动蹬冰和双腿快速交替蹬冰才是该技术的核心,同时也是产生跑动迹象和下肢腾空时相的主要因素;结合髋膝关节角度变化的一致性分析表明,“跑动”迹象和下肢腾空时相主要是在左腿单支撑蹬冰结束到右腿单支撑蹬冰开始交替间,由左腿的不完全蹬伸配合右腿的髋膝快速前摆着冰引起的。提示在现代短距离速度滑冰技术中可能出现腾空时相,同时提供了判断和评定跑滑技术的核心技术关键,进而为我国运动员借鉴这种技术的提供运动学分析中的技术细节。

腾空时相;速度滑冰;弯道;运动学;质疑

近年来,500m男子速度滑冰的成绩不断提高,世界纪录已经突破35s,平均速度在13.5m/s以上。以日本运动员Joji KATO、NAGASHIMA Keiichiro、韩国运动员 MO Tae-Bum、Sang-Hwa LEE为代表的一些亚洲优秀男子运动员在500m滑行技术中形成了自身的特点,在技术上非常注重弯道滑行,在弯道采用一种接近于“跑”的跑滑技术,使他们在世界大赛中频频创造优异成绩,并逐渐取代欧美运动员的技术成为了世界公认的先进技术[1]。目前已有学者对弯道这种“跑滑”技术进行了相关的研究,特别是对弯道跑滑技术的“跑动”特征进行了探索,但是研究大多是定性的理论分析,客观实证数据不多。特别是没有对“跑滑”技术中最重要的“腾空时相”的跑动特征进行探索和分析的实证研究[2]。笔者选择2010年温哥华冬奥会亚军日本运动员Keiichiro NAGASHIMA、2010年温哥华冬奥会季军日本运动员Joji KATO、冬奥会第四名韩国运动员Kang-Seak LEE和2011年世界杯500m第2名Yuya OIKAWA以及2012年世界短距离速滑锦标赛1 000m冠军韩国运动员Kyou-Hyuk LEE五名男选手为研究对象,对其弯道跑动特征——腾空时相的相关技术动作进行运动学分析,目的是要准确地反映这种世界先进技术的特点和水平,揭示其先进技术的核心问题,以期为我国的速度滑冰运动训练提供借鉴。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取2010年12月4日-5日举行国际滑联世界杯长春站比赛期间,日本运动员Joji KATO、Keiichiro、Yuya OIKAWA以及韩国运动员Kang-Seak LEE、Kang-Seak LEE的500m滑跑中第一个弯道弧顶一个复步进行分析(表1)。

表1 受试运动员基本情况

1.2 研究方法

1.2.1 录像观察法 通过拍摄的录像反复观察5名被试在弯道跑滑过程中一个复步的技术动作;详细观看2010-2012年间世界速度滑冰锦标赛和奥运会男子500m比赛的电视转播和录像,并对部分运动员的弯道技术动作进行了分析和统计工作。对近年来男子500m速度滑冰弯道滑跑技术的发展现状有了一个基本的了解和认识。

1.2.2 摄像与解析法 在国际滑联世界杯男子500m比赛的现场,采用两台日本产JVC9800型摄像机从从正面和侧面同时进行同步、定点、定焦拍摄被试500m滑跑第一个弯道一个滑跑复步的全过程。摄像机高度为1.05m,拍摄距离20～30m,两台摄像机主光轴夹角约120°,拍摄速度为50幅/s,然后对拍摄的原始材料应用Ariel Dynamics运动解析系统解析,用数字滤波法进行平滑,截断频率为6,获得了被试身体重心和各关节的位移、各阶段时间和各关节角度等数据,还采集了身体重心轨迹及棍图等。

1.2.3 数理统计法 在研究过程中采用Excel软件对所需数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 被试弯道复步不同动作阶段时相特征

对5名被试弯道一个复步的图片进行解析,并对弯道技术动作中各个阶段进行时相时间的统计与计算(表2)。

从表2的数据统计表明:5名被试的平均弯道复步时间为0.72s,通过被试复步总时间与各个技术动作时相时间之间的计算,被试Joji KATO、Keiichiro NAGASHIMA和Kyou-Hyuk LEE的弯道复步中出现了腾空时相,分别为0.06s、0.08s和0.04s,其他2名被试没有出现统计学意义上的腾空时相。

2.2 被试的蹬冰角度变化结果统计

通过对拍摄图片的解析以及对解析数据的统计学分析,分别统计了5名被试一个复步中各个技术动作时相的蹬冰角度的变化(表3)。

表3 不同技术动作时相蹬冰角度与时刻一览表(单位:°)

2.3 被试髋、膝关节变化结果统计

通过对拍摄图片的解析以及对解析数据的统计学分析,分别统计了5名被试在弯道一个复步过程中髋关节、膝关节和躯干在各个技术动作时相角度的变化情况(表4)。

表4 不同技术动作时相关节角度一览表(单位:°)

3 分析与讨论

弯道滑行技术是速度滑冰技术动作重要环节之一[3,4],一直是科学研究争论的焦点问题。弯道滑行技术的主要目的是利用离心力作用,用最短时间、最短距离通过弯道滑行,在保持运动员直道滑行速度的同时尽量提高滑行速度[5]。对于速滑500m项目来说,弯道滑行是高水平运动员取得比赛胜利的核心技术环节,也是最容易出现失误的技术环节。以往研究也表明速度滑冰500m比赛弯道滑行成绩与比赛成绩密切相关,越是高水平运动员之间的竞争其关系越密切[6]。因此,如何提高弯道技术动作的质量、提高弯道滑跑速度,一直是科研人员重点关注的课题。

3.1 跑滑技术中的“跑动”特征与腾空时相

目前以亚洲日韩选手为代表的一批优秀速度滑冰运动员比赛中利用弯道跑滑技术,屡屡创造优异的运动成绩。这种跑滑技术的特点是低姿势、高频率、快节奏,采用最高效的下肢蹬冰距离以接近于“跑”的方式完成弯道的滑进[8]。目前,对这种跑滑技术的核心争论点是跑动的特征和腾空的迹象。以往对速度滑冰技术无论针对直道还是弯道的运动学分析上,前提都是建立在滑行技术的基础上,强调的是延长蹬冰距离、提高蹬冰效率,而弯道跑滑技术不强调蹬冰距离,而主要突出动作频率、蹬冰效率和跑动滑行。另外,跑滑技术中运动员的下肢是否出现了同时离开冰面的时刻,即出现瞬时的腾空状态没有得到科学证实,一直是跑滑技术中质疑的关键问题。表2显示5名运动员中Joji KATO、Keiichiro NAGASHIMA和Kyou-Hyuk LEE三人的弯道复步中出现了明显的腾空时相。虽然目前的研究还只是局限在小样本的研究范围内,但是也可以在一定层面上说明跑滑技术的跑动特征和腾空时相的可能性。因此,本研究认为这种跑滑技术以跑滑代替滑行,更加注重弯道的加速性,更加注重高频率,更加注重下肢蹬冰的实效性。特别是左右腿交替蹬冰的时刻,既然有跑动的迹象,就可能产生腾空的时刻。

3.2 跑滑技术的蹬冰角度分析

在速度滑冰的技术动作分析中,通常把运动员滑行过程中小腿与冰面的夹角称作蹬冰角,蹬冰角度可以有效的反映运动员腿部的技术动作以及蹬冰的效果[11]。被试运动员左腿从复步开始着冰到其蹬冰结束的角度范围在34.07°±2.5～35.89°±1.2°之间,右腿的蹬冰角度在 32.31°±2.1°～49.20°±3.1°之间,从左右腿蹬冰角度的变化分析,在整个复步的时相中右腿的平均蹬冰角度都略大于左腿,但是最小的蹬冰角度出现在右腿蹬伸的瞬间。这与以往的研究[3]结论有一定的差异。但是赵春华等人的研究被试样本中有欧美运动员,而欧美运动员的弯道技术与韩日运动员的技术有明显的差别。本研究认为对不同特点的技术动作进行运动学分析没有典型性意义。本研究中的5名运动员左腿最小蹬冰角度都出现在左腿单脚支撑蹬冰结束时,即右脚着冰的时刻,说明这一瞬间左腿达到了蹬伸的极限角度,同时也可以认为在高速的弯道滑行中,为了保证单脚支撑阶段快速向下一个技术环节过渡,这个阶段技术动作的核心是身体重心的平稳并瞬间变换。为了确保身体重心能够由左腿的单腿支撑蹬冰瞬间平稳的过渡,必须保证左腿在结束单腿支撑瞬间的蹬冰效果,因此最有效的左腿蹬冰产生在身体重心即将失去平衡的瞬间,导致蹬冰角度的偏小,同时要求蹬冰的快速实效,这也是被试的弯道跑滑技术的特点之一。

3.3 关节角度的变化规律与跑滑技术特征的分析

蹬冰腿膝关节的角度变化,能够客观反映速度滑冰弯道技术中蹬冰和支撑的状况及实效,能够深刻解释弯道跑滑技术的细节[13]。从运动员膝关节角度变化趋势看,运动员支撑蹬冰的左腿为了保证右腿向左前方迅速交叉压步、有意识地积极主动地提高频率、加快蹬冰速度,积极完成蹬冰,导致蹬冰腿膝关节没有充分伸展,进而结合以上分析,在左腿蹬冰结束和右腿着冰开始的瞬间出现跑动迹象。蹬冰腿膝关节角度变化的特征也正说明了跑滑技术的特点,反之,跑滑技术的高频率、向前性、跑动性等特征,导致弯道滑跑过程中左右蹬冰腿没有完全蹬伸,同时也体现出左右腿在整个跑滑复步中膝关节的变换规律和特征。

从髋关节角度变化趋势可以看出,左髋关节角度在左腿单腿支撑蹬冰时刻开始时刻,髋关节角度缩减到最小,为了左腿蹬冰动作做准备;之后随着蹬冰动作的不断伸展,左髋关节角度不断增加达到最大值,之后随着左腿的收腿动作左髋关节角度逐渐减小,直至下一个弯道复步开始。与左髋关节角度比较,右髋关节的角度变化比较大,在右腿离冰开始左腿单支撑蹬冰阶段,右髋关节角度逐渐减小,直至左腿单支撑蹬冰结束时,右髋关节达到一个最小值。按照以往技术动作分析,之后右腿的应该由收腿的最高点逐渐伸展着冰,右腿髋关节逐渐增加,直至右腿单支撑蹬冰开始达到最大值。但是在对被试的弯道跑滑技术特点的分析发现,这一过程的时间特征非常之短,只有0.06s。被试髋关节的角度变化在一定程度上体现出跑滑技术出现腾空跑动迹象特征。但是这种腾空时相产生的主要原因并不是确实的需要身体的腾空,而是左腿单支撑蹬冰时相快速向右腿单支撑蹬冰时相过渡过程中,由于左腿没有全面蹬伸而右腿快速前摆并远离身体重心着冰的技术特征导致的。本研究发现有的被试没有出现腾空时相,而是出现第二个双支撑蹬冰时相,且持续时间也极短,表明双支撑时相也并不是跑滑技术的核心,跑动特征才是导致瞬间第二双支撑时相的主要因素,研究证实了以上的结论。

4 结论

本研究通过运动生物力学方法对具有代表性的世界最优秀5名短距离速度滑冰运动员的弯道跑滑技术进行了运动学分析,特别是针对跑滑技术中出现的腾空时相的问题提出质疑和核心技术环节上的探索。结果:速度滑冰的跑滑技术出现明显的跑动迹象,个案解析中证实了下肢腾空时相的存在;腾空时相技术的出现并不是跑滑技术的关键,跑滑技术蹬冰动作中,左右膝关节都主动性的不完全充分蹬伸,跑动蹬冰和双腿快速交替蹬冰才是该技术的核心,同时也是产生跑动迹象和下肢腾空时相的主要因素;结合髋膝关节角度变化表明,“跑动”迹象和下肢腾空时相主要是在左腿单支撑蹬冰结束到右腿单支撑蹬冰开始交替间,由左腿的不完全蹬伸配合右腿的髋膝快速前摆着冰引起的。提示在现代短距离速度滑冰技术中可能出现腾空时相,同时提供了判断和评定跑滑技术的核心技术关键,进而为我国运动员借鉴这种技术提供参考。

[1]刘俊一,隋 力.我国优秀速度滑冰女运动员专项身体素质结构特征统计分析[J].天津体育学院学报,2009,24(2):177-180.

[2]De Koning JJ,Foster C,Lampen J,et al.Experimental evaluation of the power balance model of speed skating[J].J Appl Physiol,2005,98:227-233.

[3]赵春花,陈民盛.优秀速滑运动员弯道蹬冰技术的运动学分析[J].中国体育科技,2006,42(3):122-124.

[4]Van Ingen Schenau G J,De Boer RW,De Groot G.On the Technique of Speed Skating[J].Sport Biomech,1987,3:419-431.

[5]陈民盛,冯维斗,曾 伟.从蹬冰腿关节角度的变化看两种蹬冰技术的差异性[J].冰雪运动,2001(2):1-2.

[6]VAN INGEN SCHENAU GJ,DE GROOT G,DE BOER RW.The Control of Speed in Elite Speed Skaters[J].Biomech,1985,18:91-96.

[7]Hettinga FJ,De Koning JJ,Schmidt LJI,et al.Optimal pacing strategy:from theoretical modelling to reality in 1500-m speed skating[J].British Journal of Sports Medicine,2011,45(1):30-35.

[8]李凤丽,邹晓峰,程湘南.世界优秀速滑运动员弯道蹬冰技术的时间特征分析[J].天津体育学院学报,2006,21(4):355-256.

[9]De Koning JJ,Bakker FC,De Groot G,et al.Longitudinal development of young talented speed skaters:physiological and anthropometric aspects[J].JAppl Physiol,1994,77:2311-17.

[10]鲁家琪.我国男子500m速度滑冰优秀运动员疾跑技术的运动学研究[J].体育科学,2001,25(4):51-57.

[11]VAN INGEN SCHENAU GJ.The Influence of Air Friction in Speed Skating[J].Biomech,1982,15:449-458.

[12]陈民盛.覃晓红.从对蹬冰加速理论的质疑点看克莱普冰刀的设计构想[J].天津体育学院学报,2003,18(2):30-32.

[13]Muhlbauer T,Panzer S,Naundorf F,et al.Pacing and Success for the Sprint in Ice Speed Skating[J].Deutsche Zeitschrift Fur Sportmedizin,2009,60(1):12-16.

[14]De Koning JJ,de Groot G,van Ingen Schenau GJ.A power equation for the sprint in speed skating.J Biomech,1992,25:573-580.

Hang Time:Kinematics Exploration of Turning Technology of the World Elite 500 Meters Speed Skaters

WANG Liguo,LIU Junyi
(Physical Education School,Northeast Normal University,Changchun 130024,Jilin,China)

The authors used biomechanics to make a kinematic case analysis on the running slide technology of the most excellent short distance speed skating athletes,and questioned and explored the key problem of hang time in the short distance speed skating technology.The results show that the running slide technology of the speed skating appears the sign of running,and the personal case shows leg jumping;in the skating technique,both knees are not completely fully straightened,which is also the cause to make sign of running and jumping;by analyzing the angle changing of the hip and knee,when it ends at left leg skating and right leg begins to skate,there are the signs of“running”and jumping which are caused by left leg incompletely straightened matched with hip and knee the right leg fast moving forward to the ice.So this paper can remind us there may be jumping time in the modern short distance speed skating technology,and also provide judgement and assessment to the core skill in this technology,which provides the key skill and point for learning this kind of advanced skating technology.

Hang Time;speed skating;curve;kinematic;exploration

G861.1

A

1004-0560(2013)03-0121-04

2013-04-12;

2013-05-16

2010年国家体育总局体育哲学社会科学研究项目(1582SS10136);2008年吉林省教育厅十一五规划课题(0805063)。

王立国(1963-),男,副教授,博士,主要研究方向为体育教育训练学。

责任编辑:郭长寿