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太极拳中腰胯的力学(中)

2015-11-30顾杰王万宾郭振兴

少林与太极 2015年7期
关键词:弓步内力外力

顾杰 王万宾 郭振兴

(接上期)

十七、圆裆的力学效果

髋关节向两侧撑开提供了一个预应力。以杨式太极拳“云手”中的大马步(图39)为例,将两髋关节向两侧方向微撑,也就是由盆骨向两髋各加一个等量却反向的水平力。这个水平力是内力,只能在假想的隔离体图中才能看出。(图40)。图中右腿上部有一个盆骨给右腿上端的作用力。同时,右腿上端有一个大小相等,方向相反的力作用于盆骨。再来看右腿的隔离体图,右腿在水平向平衡,所以脚下一定有一个摩擦力与上端的力抗衡。在盆骨上有左右两力平衡,所以力可以通过盆骨传递。再看左腿,上端有盆骨对上端的水平力,脚下就有地面对脚的摩擦力。如果把腿和盆骨作为一个整体来分析,则内力不体现出来。这样在图39中,就只有脚底的两个摩擦力。这一对摩擦力给大马步加了一个预应力,使功架稳定而富有弹性,类似于建筑学上预应力的应用。比如制作钢筋混泥土楼板,在浇灌混凝土时对钢筋进行拉拔,使其产生预应力。这个预应力用于压缩混凝土,使楼板本身的强度大增。在太极拳中的预应力具有类似功效,有预应力的功架有内劲,抗干扰能力强,功架稳定,发力潜力大。

由图40中部的盆骨的隔离图可见,内力通过盆骨传递于两大腿之间,也即裆部。裆的弧度关乎力的传递。从力学角度分析,圆裆比尖裆和平裆都能更好地传递力。尖裆时两大腿的夹角比较小(图42);平裆时两小腿的夹角比较小(图44);圆裆时两大小腿在直线上(符合四点同面,膝仅在该面内弯曲),两腿的夹角取中间值(图43)。我们来作力学分析。当一个外力作用于杆件的节点时,该力由杆件的轴力和剪力来承担(图41)。外力按杆件倾角分解成沿杆件的轴力和垂直于杆件的剪力。图42~44是各种裆的示意图,上半段粗线是大腿,下半段粗线是小腿。大腿上面的箭头是髋力在髋关节处的分解图,小腿下的箭头是摩擦力在脚底处的分解图。假定水平髋力在三种情况下都一样,水平摩擦力必定与髋力相等。尖裆图42大腿的剪力比圆裆图43大腿的剪力大;尖裆图42小腿的轴力比圆裆图43小腿的轴力大;可见尖裆的力学性能比圆裆的力学性能差。平裆图44大腿的轴力比圆裆图43大腿的轴力大;平裆图44小腿的剪比圆裆图43小腿的剪力大;可见平裆的力学性能也比圆裆的力学性能差。圆裆的构成条件是四点同面,从该面作视图看,大小腿在同一平面上,是条直线。因此圆裆大小腿的轴力、剪力的大小一样,取尖裆和平裆的中间值。这中间值比尖裆和平裆的值都小,可见四点同面是个关键。

尖裆和平裆的膝盖处都有侧向曲折(见上期图24),这不利于力的传递,也可能是引起膝关损伤的主要原因。

上述结论对其他功架和运步也适用。

十八、圆裆的力学和几何效果

圆裆在力学上是将髋关节向两侧撑,同时两脚底就有向内的摩擦力。撑髋和撑脚同时发生。下盘功架是一张名符其实的已经预拉的弓。是脚底的外(摩擦)力使髋处有内(撑)力。而且这内力遍布两小腿、两大腿,和两大腿间的胯。这内力连续不断,充满功架。可以用很大的力撑,也可以用很小的力撑。大力撑和小力撑对裆部的几何形状的影响不明显。所以圆裆的“圆”字应该是一个动词,说“撑”裆更符合其力学效应。撑力要适中,不能没有,也不能太过。没有内力,功架稀松,一推就倒。内力太大,不但会增加内耗,而且会顾此失彼,如果两脚只顾对撑,何以御敌。

圆裆在几何上是要让两腿的“四点同面”。每一条腿上部有髋,中部有膝,下部有脚。将髋、膝盖、脚跟、脚尖想象成点。在几何理论中,髋、脚跟、脚尖三点总能构成一个平面。“四点同面”是说膝要在这个平面内。膝不在这个平面内时,膝部就有侧向折曲,裆就会尖或平。我们将四点同面时的功架定义为圆裆。这么说圆裆的“圆”字也是一个名词。这个要求适合于任何功架。

总的来说,做圆裆要注意两点:几何上要四点同面,力学上要适当撑髋。检验外形要看两腿是否四点同面,检验内力可以沿两脚方向推功架看看其抗干扰能力如何。

十九、肩宽步的力学

肩宽步即开立步(图87是肩宽步的下盘功架),两脚距离一肩宽,大小腿自然伸直(不要坚挺),两膝微屈,重心居中,两髋同高,也就是胯保持水平,上体中正。

将腿简化为连接脚跟和髋的杆件,将胯简化为连接两髋的杆件,下盘功架如图45所示。两脚与地面相连,连接的方式是正压力和摩擦力。正压力为零时称之为失根,摩擦力达到最大值时(摩擦力最大值等于正压力乘以摩擦系数)称之为打滑。胯和两腿的上端通过髋关节相连,力学上的连接的方式是内力。见图40,胯对大腿上端有一个内力,而大腿上端对胯有一个大小相等方向相反的内力。将下盘功架看作一个整体时,内力并不显示出来。人体的重力通过功架传给地面。如果有一个水平外力推肩宽步(图45),将在功架内产生内力。图46是肩宽步的侧视图,水平外力穿出纸面,用圈中之点来表示。图45和图46系统的外力平衡分析和内力分布分析颇为复杂,本文从略。

图47的肩宽步中上体有一个扭转,是个扭架。同样有一个水平外力作用于扭架上(图48)。图49是扭架侧视图,假设水平外力作用于左髋上。由于两髋在侧向错位,水平外力引起额外的扭转内力,造成身体紧张,不易放松。

显然,扭架的力学性能比较差,是一个错误的姿势,在实践中也很少见。因为扭架在没有外力时有自我扭动,会引起内力,不易放松; 在有外力时还会引起附加内力,对攻防效果不利。正确的肩宽步在没有外力时中正安舒,在有外力时力学结构合理。为什么呢?比较图46和图49,扭架的两髋有错位,而正确肩宽步的两髋在同一个平面内。确切地说这个结论是:胯腿同面。即两腿(的简化杆)和胯(两髋)在同一平面内。假定已经做到了腿的四点同面。腿上部的髋和下部的脚应该在此平面内。胯腿同面也可以理解为两髋两脚四点同面。这个结论具有普遍适用性,也是其它功架的基础。

二十、宽弓步的力学

图50是宽弓步的下盘功架:两脚横向距离一肩宽,前后一步长;前脚尖指向正前方,后脚尖指向45度方向;前腿弓,膝不过脚尖,后腿自然伸直(不要坚挺),膝微屈;重心在两脚之间靠近前脚处(图55、57);后髋略高于前髋,也就是胯相对于水平面有一个微小的倾角,上体中正,可以略为前倾;两腿“髋膝跟尖”四点同面。在图51的模型中两腿简化为杆件,胯是连接两腿上端的一根杆件。设有一个水平力作用于前髋。图52是模型的视向图,视向垂直于两脚的连线。图53是胯腿同面架。图54是扭架。宽弓步扭架在没有外力时下盘有自我扭动,已有的扭动引起内力,不放松; 在有水平外力时更引起有附加的内力。同面架(图53)在没有外力时中正安舒,在有外力时力学结构合理,所以同面架是宽弓步的基本功架。

通常情况下外力不一定作用于胯腿平面内。以杨式太极拳的“搂膝拗步”(图1)为例,图55是拗弓步的模型。左腿前弓,髋膝跟尖同面,简化为杆件;右腿自然伸直,膝微屈,髋膝跟尖同面,也简化为杆件;按照图中坐标,右掌向东推出,胸向东,胸被简化为一个平面,该平面法线的方向就是胸的方向。下盘基本功架是胯腿同面架,即左腿杆件,胯杆件,右腿杆件在同一平面内。这时胯在两脚连线的垂直平面内。如果腰椎全部放松,胸的方向应该和胯同向,即垂直于两脚连线的方向。但是定式时胸应向东,因此胸对地面有一个转动。这样,胸在转向正东时需要转腰椎和转胯两者结合。究竟腰转多少,胯转多少呢?需要用图55拗步定式的模型,令构架的内力分布取最小值,而通过力学运算得出腰和胯的转动角度。这个运算很复杂,需要一系列的参数和公式,是一项全新的课题。因此,本文仅作一些定性分析。搂膝拗步定式的胸要转向正东,所以腰和胯都要左转。腰的左转由腰椎完成(可能胸椎也辅助参与),胯的转动则使下盘形成扭架(图55右边的图)。在实际习练中,腰胯转度的分配是自然形成的。只要两脚站好位置,胸转向正东,让腰和胯“放松”,以自动调节各自的旋转度。“放松”的目的是让内力分布达到最小。常说定式时胯法线指向东南方向,胸法线指向正东。这是经验之谈,取一个能说得上口的数。这就是说,胯取东南向时,而腰(胸相对于胯)还有一个45度的转角。

这是没有外力时的功架,主旨是最大程度的“放松”,在腰转胯扭到位时的放松,即最小内力。当有水平外力时,该水平外力将改变内力的分布。由此可见拗弓步微扭架是最佳功架。

我们再来看一个典型例子:24式太极拳“揽雀尾”中的左顺弓步掤(图56)。图57是顺弓步的模型。左腿前弓,髋膝跟尖同面,简化为杆件;右腿自然伸直,膝微屈,髋膝跟尖同面,简化为杆件。顺步掤时,胸法线向东偏南15度,左臂向正东掤出,胸却不完全向东。这是顺步和拗步的不同之处,因为顺步时顺肩在前,所以胸微偏15度。下盘基本功架是胯腿同面架,即左腿杆件、胯杆件、右腿杆件在同一平面内,这时胯在两脚连线的垂直平面内。如果腰椎全部放松,胸的方向会和胯同向。但是,定式时要求胸向东偏南15度,所以腰和胯都要左转。腰的左转由腰椎完成(可能胸椎也辅助参与),胯的转动则使下盘形成扭架(图57右边的图)。两脚站好位置,胸转向东偏南15度,让腰和胯“放松”以自动调节各自的旋转度。“放松”的目的是让内力分布达到最小。可以说这时胯在南偏东40度方向,胸向东偏南15度方向。这就是说胯取南偏东40度方向,而腰(胸相对于胯)有35度的转角。这里胯的方向不太直观,所以通常干脆不提胯的方向。和拗步比,顺步下盘的扭度要小一点。

这是没有外力时的功架,主旨是最大程度的“放松”,在腰转胯扭到位时的放松,即最小内力。当有水平外力时,该外力将改变内力的分布。由此可见顺弓步微扭架是最佳功架。

我们再来看一个典型例子:杨式太极拳的“单鞭”(图58)。两脚横向距离一拳宽,前后一步长,前脚尖指正前方,后脚尖指向60度方向;图59是顺窄弓步的模型。前腿弓,膝不过脚尖,后腿自然伸直,膝微屈;重心在两脚间,近前脚;后髋略高于前髋,也就是胯相对于水平面有一个微小的倾角;上体中正,可以略为前倾;两腿已做到“髋膝跟尖”四点同面;所以将两腿简化为杆件,胯是连接两腿上端的一根杆件。顺步左掌推向正东,胸法线向南偏东30度。胸偏离东向60度,这是顺步的灵活功能。下盘基本功架是胯腿同面架,即左腿杆件、胯杆件、右腿杆件在同一平面内,。这时胯在两脚连线的垂直平面内。如果腰椎全部放松,胸的方向会和胯同向,这个方向大约是南偏东15度。但是,定式时要求胸向南偏东30度,所以腰和胯都要左转。腰的左转由腰椎完成,胯的转动则使下盘成扭架(图59右边的图)。15度是个很小的角度,分配给胯的转动更小,说不上口。 所以通常只提胸的方向,不提胯的方向。和左掤顺宽弓步比,单鞭顺窄弓步下盘的扭度非常小。所以单鞭顺窄弓步下盘几乎就是胯腿同面架。

前面三个例子都是先从平面架开始,再由转胸而引起下盘功架的扭转。而杨式太极拳中的“打虎式”、“弯弓射虎”等却是先摆好扭架,再由转胸引起腰和胯的扭转,最终由胯转使定式时成为平面架。详细讨论从略。

其它的功架,如坐步、虚步可类推。

(未完待续)

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