山东省优秀游泳运动员蹲踞式出发技术生物力学分析

2016-01-12贾刚张翠刘博

山东体育学院学报 2015年4期

贾刚++张翠++刘博

摘要：对3名山东省优秀游泳运动员蹲踞式出发技术进行分析。从运动学指标蹬离时间、腾空时间、膝关节角度、重心高度、蹬离角等运动学参数发现优秀游泳运动员蹲踞式出发蹬离时间较长，建议通过专项爆发力进行训练加以提高。预备阶段后腿膝关节角度偏小，建议增大后腿膝关节角度，以便更好地利用臀大肌及下肢肌群的力量，提高出发速度。入水角度虽偏小，但是能获得较大水平速度，建议注意入水方式，减小入水阻力。利用Kistler专用起跳三维测力台进行动力学数据测试，发现运动员分别存在双腿蹬离发力顺序不佳，前脚第一峰值缺失，前脚前后方向蹬力较小等问题，建议运动员优化发力顺序，增加前脚前后方向蹬力，优化空中姿势，提高水平方向的初速度。

关键词：游泳；蹲踞式出发技术；运动学；动力学

中图分类号：G861.1文献标识码：A文章编号：1006-2076（2015）04-0064-04

出发是游泳比赛的重要一环，随着游泳出发技术的发展，蹲踞式出发技术已受到越来越多教练员、运动员的重视。目前，蹲踞式出发已成为世界级运动员普遍采用的出发技术方式。蹲踞式出发与抓台式和摆臂式出发技术相比具有身体的稳定性好、水平速度快、出发时间较短的优点，特别适合短距离自由泳[1]。当今对游泳出发技术的研究重点是蹲踞式出发的运动学和动力学两个生物力学因素，前人对游泳出发技术运动学方面研究较多，但动力学方面很少，本研究拟综合运用运动学、动力学方法对游泳蹲踞式技术进行研究分析，探寻它的特点和规律，拟为教练员训练计划的安排、训练手段的选取提供一定的理论依据。

1研究对象和研究方法

1.1研究对象

选取山东省队男子优秀健将级自由泳运动员3人进行测试，详细资料见表1。

1.2研究方法

1.2.1文献资料

通过阅读有关游泳出发技术的研究论文、书籍资料，对前人的研究进行概括、总结，了解游泳出发技术发展的趋势和动态，研究了游泳不同出发技术的运动特征及相关研究方法，为进一步研究提供科学依据。

1.2.2实验设计

采用两台Sony1000E摄像机，拍摄频率50 Hz，快门速度1/1 000 s。一台安置在出发台前1 m处（垂直距离），主光轴与出发台前沿平面成水平，此摄像机主要拍摄运动员测力台上动作。另一台摄像机在出发台10 m水线处，主光轴与泳道垂直，此相机主要拍摄运动员空中飞行动作轨迹。使用APAS运动生物力学视频解析软件对录像进行三维分析，分析指标包括运动能员身体重心、各关节角度、运动轨迹及速度等。采用瑞士Kistler专用起跳三维测力台进行动力学数据测试，采集频率1 000 Hz。在试跳之前运动员进行10 min的热身，正式测试之前可以试跳几次，采用自己平时最习惯的出发动作，运动员每人蹲踞式出发技术跳5次，取3次最好的成绩进行解析。运动员每次出发后尽量以自由泳全力游到15 m处。

2研究结果

2.1蹲踞式出发技术的运动学指标

本研究将蹲踞式出发动作分为预备阶段、离台阶段、腾空阶段、入水阶段共四个阶段进行研究[2]。运动学方面选取了重心高度、蹬离时间、入水距离、膝关节角度、离台角和入水角等多个运动学指标进行研究。

如表3所示，运动员两脚间距离为0.60、0.58、0.58 m，重心高度为0.56、0.62、0.58 m，重心投影点到台前沿距离为0.20、0.26、0.20 m。运动员陈×重心位置靠后，即重心的投影点离出发台前沿较远，与前人研究一致[6]，可以保证起跳前身体的稳定性，同时促进前臂和下肢蹬力的充分发挥。运动员王××和运动员张××重心投影点离前沿距离较近。

如表4所示，运动员前腿膝关节的角度为138、122、134度，后腿膝关节角度为66、58、74度，离台角为33、36、25度。运动员陈×后腿膝关节角度偏小，张××离台角小。本研究针对山东队运动员的问题选取了3个入水角，分别是手入水角：运动员手触水时手臂与水面的夹角。腰入水角：运动员腰入水时腰与水面的夹角。小腿入水角：运动员即将完全入水时小腿与水面的夹角。运动员王××和陈×手入水到小腿入水角度依次增加，张××先增加再减小。

2.2蹲踞式出发技术动力学指标

从图1三维受力曲线和表5可以看出，运动员前脚左右方向蹬力最大值为0.11、0.14、0.14倍体重，前后方向蹬力为0.25、0.18、0.22倍体重，上下方向为1.04、1.16、1.06倍体重；后脚左右方向蹬力为0.09、0.12、0.04倍体重，前后方向蹬力平均为0.18、0.12、0.21倍体重，上下方向平均为0.81、1.10、1.02倍体重。3名运动员前脚波峰的数值在前后、上下方向上都要稍大于后脚波峰的数值。运动员王××和运动员张××前后脚蹬力均呈双波峰结构，且每个双峰后面峰要高于前面峰，蹬力曲线的波形陡峭；两个波峰间距离较大。运动员陈×前脚呈单峰结构。

3讨论

我们主要通过研究游泳运动员蹲踞式出发技术的出发时间、身体稳定性、蹬离角度、入水角度等运动学指标，反映运动员的出发技术。通过全程的三维测力探究运动员在整个出发过程的用力情况，从运动学与动力学两方面对运动员进行评价分析，发现其存在问题。

3.1各阶段时间指标分析

出发离台时间由神经反应时间和蹬离时间组成。神经反应时间为运动员听到发令到身体开始有所反应的时间，从电子信号仪发出信号到测力台出现数据；蹬离时间为身体开始反应到身体离台的时间，测力台出现数据到数据消失。从表2中可以看出运动员神经平均反应时间为0.22 s，它是由运动员的先天因素决定的，3名运动员与世界优秀运动员出发时间是相近的[3]。蹬离时间与优秀运动员相比有差异，蹬离时间与运动员肌肉反应速度有很大关系，建议通过肌肉爆发力的训练加以提高。

3.2预备阶段身体稳定性

一般来讲重心越低身体的稳定性就越大，本次试验得出运动员在使用蹲踞式这项技术时平均的重心高度比之前的研究高一些，但符合出发技术特征，利于身体快速起动。运动员王××和运动员张××重心投影点离前沿距离较近，容易犯规，且不利于后腿发力。建议在今后的训练中应适当让身体重心靠后，以保证身体的稳定性与下肢力量的充分发挥，这样才能使这项技术发挥得更加完善。

3.3蹬离台前前后腿膝关节角度

研究发现运动员离台前前腿膝关节的角度为138、122、134度，运动员王××与运动员张××前腿膝关节角度与国外优秀运动员膝关节角度相似[7]，运动员陈×角度偏小，但在正常范围。该膝关节角度使腿的位置和身体重心靠前，起跳前有较好的预拉伸，滞台时间较短，起动较快，所以运动员陈×反应时间最快，但蹬离时间长是受到了前腿膝关节角度偏小的影响。后腿膝关节角度为66、58、74度，数值偏小，虽然不利于利用肌肉的弹性势能，但是运动员可以降低身体的姿势，出发的蹬力方向更加接近离台的水平方向，增加从预备到身体的腾空衔接时推力水平分量，建议增大后腿膝关节角度，可以更好地利用臀大肌及下肢肌群的力量，增加蹬力，提高出发速度。

3.4入水阶段各入水角变化

从表4看出，运动员张××的入水角与前人研究世界优秀出发运动员入水角相比稍小[8]，分析可能是因为其腾空不够，不利于运动员身体充分伸展的完成入水动作。然而入水角度偏小，却能使运动员获得较大的水平入水速度，建议运动员注意入水姿势，减小入水阻力。从水下录像及从入水过程中角度变化来看，运动员王××和陈×手入水到小腿入水角度依次增加，入水过程中运动员塌腰，建议加强腰腹肌和背肌的协调用力；运动员张××手入水到小腿入水角度先增加再减小，说明腰入水前，身体后倒腰腹部支撑力度不够，入水后期腿部放松过早，增加面积从而增加入水阻力。[JP]

3.5离台时前后脚蹬力曲线变化

蹲踞式出发技术的身体姿势不需要用身体的前倾来提高离台加速度[4]，但却利用腿部蹬伸的力量，在缩短整个出发时间的同时调整蹬离角度，增加蹬力的利用率。蹲踞式出发的关键就是脚在出发台的用力大小和方向，蹬离出发台时两腿可以分别用力，便于运动员蹬台时双腿发力叠加且出发更迅速[9]。研究结果表明，运动员王××在蹬台过程中，前脚先蹬离，这样不利于身体重心迅速向前上方移动，超过出发台前沿，后脚蹬离时发力不顺畅，先经过了一个小平台，再骤然发力，虽然蹬力曲线的波形陡峭，说明获得了较大的快速发力，但是发力不顺影响了峰值；两个波峰间距离较长，说明双腿蹬离发力过于分散，不利于后面动作的快速起跳。运动员张××前后脚蹬力均呈双波峰结构，且每个双峰后面峰要高于前面峰，说明发运动员有两次加速蹬伸的过程，但是前脚第一波峰的数值太小，说明在起动阶段，前脚参与发力较少，但是其双脚配合发力优于运动员王××；运动员陈×前后脚上下方向蹬力最大，水平方向蹬力最小，其能获得的上下方向加速度就越大，腾空越高，这在腾空重心高度的数据上也有所显示，但是蹲踞式出发技术主要是为了让身体重心获得较大水平速度，腾空过高会延长起跳时间，减少水平速度，建议运动员陈×在保持增加前脚前后方向蹬力大小的同时，提高水平方向蹬力，也可以优化空中姿势，提高水平方向的初速度。

4研究结论与建议

4.1运动员王××

预备阶段重心投影点离台前沿距离较近，后腿膝关节角度偏小，蹬离过程中，前后脚两个用力波峰间距离较长，双腿发力过于分散。手入水到小腿入水角度依次增加，入水过程中塌腰，建议加强腰腹肌和背肌的协调用力。

4.2运动员陈×

前后腿膝关节角度偏小，增大了蹬离时间，建议增大后腿膝关节角度，前后脚上下方向蹬力最大，水平方向蹬力最小，其重心腾空较高，减小了水平速度，建议提高水平方向蹬力，优化空中姿势。

4.3运动员张××

出发蹬离时前脚第一波峰的数值太小，建议加强前脚发力；手入水角偏小，手入水到小腿入水角度先增加再减小，腰腹部支撑力量不够，入水后期腿部放松过早，建议增加腰腹及下肢力量训练。

参考文献：

[1]张铭，王琰.游泳出发技术研究综述[J]. 2003，29（5）：64-66.

[2]王伯超.游泳蹲踞式与抓台式出发技术运动学特征的比较研究[J].广州体育学院学报，1999，19（1）：110-113.

[3]林洪，李汀.游泳技术监测系统的研究与应用[J].体育科学，2000（2）.

[4]张铭，等.3种游泳出发技术的运动学分析[J].中国体育科技，2003，39（12）：27-32.