原地团身后空翻的力学原理与教学方法的研究

2019-12-24段成超王君北京体育大学北京100084

文体用品与科技 2019年8期

关键词：团身后空翻反作用力

□段成超王君（北京体育大学北京 100084）

学习原地团身后空翻需要练习者和指导者具备一定的专业理论知识储备和技能才能达到理想的效果。本文从力学角度对原地团身后空翻的动作过程，进行详细分析，并对教学与训练中常见的错误与纠正方法进行归纳总结，从而更好的为练习者提供训练思路和理论支撑。

1、动作过程

根据动作的过程，将原地团身后空翻划分为三个部分：准备部分、基本部分、结束部分。

1.1、准备部分

由两臂伸直上举紧靠两耳掌心相对开始，两腿伸直靠拢，两腿间隔不要过大，含胸、提背、梗头、下巴微收、眼看正前方，随后屈膝半蹲同时两臂由上举经体前向后下方摆至身体两侧，上体绷直，继续保持立腰、梗头状态。

1.2、基本部分

准备部分结束时的姿态就是基本部分开始的姿势。两腿充分蹬地，（重心稍后移）两臂迅速上摆，上升至接近身体重心最高点时，迅速团身双手抱膝，绕身体重心横轴翻转360°，当完成翻转动作后，要及时举臂、展体、放腿，为进入结束部分落地站稳做好准备。

1.3、结束部分

经过短时间的腾空后，就进入了结束部分。此时当练习者的身体伸展两脚接触地面瞬间，前脚掌慢慢过渡到全脚掌，同时踝、膝、髋关节应协调屈曲做好缓冲，最后成双脚站立成两臂上举的结束姿势。

2、原地团身后空翻的力学分析

原地团身后空翻的重心运动轨迹是一条抛物线，所以要求腾空高度越高越好。而原地团身后空翻的重心抛物线高度主要来源于两个方面：一个是双脚蹬地时地面的支撑反作用力的垂直分力，另一个是两臂迅速向前上方摆动所产生的附加摆动反作用力。因此，人体重心的提高是充分蹬地与两臂迅速摆动共同作用的效果。

所有的翻转动作都是双脚蹬地时肌肉收缩所产生的支撑反作用力的结果。人体蹬地时会在地面产生一个大小相等、方向相反的力作用于人体，这个就是支撑反作用力。根据支撑反作用力的效果，又将支撑反作用力分为静态支撑反作用力和动态支撑反作用力。静态支撑反作用力是人体处于静止状态站在地面或器械上时，地面或器械对人体产生一个与自身体重相等、方向相反且在同一条直线上的反作用力，两个力平衡，人体处于相对静止状态。动态支撑反作用力是人体在地面或器械上做向上或向下的加速运动时，地面或器械对人体产生的反作用力，其力在量值上等于人体重力与惯性力之和。而原地团身后空翻明显属于动态支撑反作用力的作用效果。当人体蹬地时，如果支撑反作用力的方向在人体总重心的前面通过，则运动员就会获得向后翻转。

根据原地团身后空翻的动作过程，现将动作分解为三个部分：准备部分、基本部分和结束部分。每个动作环节都涉及了不同的力学原理，从整体和局部的角度，基于力学知识对动作的各个环节做出更科学、合理的解释，根据力学原理的不同选择合适的练习方法，为以后的训练与教学打下坚实的理论基础。

2.1、准备部分涉及的力学原理

准备阶段要求练习者两臂上举、含胸、提背、梗头、身体紧绷。主要是增大肌肉收缩产生的张力，减少肌肉与关节的被动阻力，能以正确的发力部位完成动作。两臂上举可固定肩带、胸廓有利于充分发挥上肢和躯干肌群的力量；含胸主要是调整呼吸对肌肉的影响，原地团身后空翻要求练习者瞬间短吸一口气保持瞬间屏息（提气）将胸廓固定然后憋气，此外憋气还可以紧腰使四肢关节和躯干处于更好发力状态，在原地团身后空翻的蹬地和双臂快速用力上摆阶段都需要练习者憋气；提背可以帮助固定胸廓使人体总重心升高；头部在运动时会产生状态反射，它能加强同侧肌群的紧张度，减弱异侧肌群的紧张度，团身时梗头可以使背伸肌紧张度提高，有利于躯干固定，同时屈髋和屈膝肌群收缩可以避免相向运动，有利于团身；含胸、立腰、提背、梗头都是为身体紧绷做铺垫的，就是瞬间固定人体躯干的骨骼、肌肉和内脏，使躯干相对成为一体，以保证力的顺利传递。在原地团身后空翻中的准备阶段，身体紧绷对完成空翻动作是十分重要的。

2.2、基本部分涉及的力学原理

基本部分又可以分为三个过程，蹬地摆臂、空中翻转、准备落地。

（1）蹬地摆臂阶段。

蹬地充分和摆臂迅速可以使人体重心提高，起跳过程中两臂和上体沿着顺时针方向快速摆动，这时上体和两臂有动量矩Jω，（J人体转动惯量、ω角速度）这也是人体在空中翻转的能量之一。由于转动惯量等于人体质量（m）和其质心距离转动轴平方的乘积J=mr2，因此动量矩的大小取决于半径和角速度。此外在双臂加速上摆和制动过程中也会产生一个额外的作用力，有助于提高身体重心的高度，这个力就是摆动反作用力。当人体静止站在地面，双臂加速向前上方摆动与制动时，人体的双脚会稍微离开地面，说明臂的摆动反作用力已经超过了人的自身体重。在原地团身后空翻中臂的摆动反作用力由两个矛盾方面构成，即快速摆动和快速制动。

两臂由上举开始向下摆，臂产生向下的加速度，因此会产生向上的惯性力，使人体支撑反作用力减小，同时屈膝、半蹲、髋关节的屈都会使支撑反作用力下降，这一阶段是为提重心做准备。两臂加速上摆，会产生较大的向上加速度，这时臂向下的惯性力引起支撑反作用力急剧增大，这也就出现了附加的支撑反作用力。这时配合踝、膝、髋等关节的伸展，重心迅速提高，身体也获得向上的加速度，因此臂的摆动反作用力在起跳过程中具有显著作用。当双臂上摆至头上时应立即制动，实行速度重新调配。此时双臂速度减慢，通过力的传递作用，上肢速度的减慢，会使下肢速度增加，配合踝、膝、髋等关节的收缩，转动半径的减小，加快了翻转速度。

（2）空中翻转阶段。

蹬地结束后进入腾空，身体绕重心横轴翻转，此时没有外力矩作用于人体，因此符合动量矩守恒。动量矩守恒是动量矩定理的特殊情况，指转动的物体在没有受到新的外力矩下，它的动量矩（转动惯量和角速度的乘积）保持不变。在人体进入腾空，必须通过改变局部或整体的转动惯量（双臂的摆动、人体半径等）来加快或减慢翻转的角速度，进行速度调配，从而保证动作顺利完成。因此在双脚蹬离地瞬间，要强调梗头、屈膝、屈髋、双手抱紧小腿等缩短半径的方法来加快翻转。

（3）准备落地阶段。

翻转结束就进入了准备落地阶段，准备落地环节是完成翻转动作后着地站稳的重要环节，空中准备落地动作是（围绕身体重心的转动惯量和角速度的控制和调节技术）影响落地站稳的关键。当练习者完成翻转动作之后，要及时的举臂、展体、展髋、放腿，使翻转半径增大，减小翻转角速度，便于在翻转速度较小的情况下稳定落地。

2.3、结束部分涉及的力学原理

准备落地阶段后，经短暂的下落，就进入了结束部分。落地技术的好坏是由整个技术动作所决定的。当身体下落，两脚接触地面瞬间应由前脚掌过渡到全脚掌，同时踝、膝、髋关节屈曲，缓冲人体下落时带来的巨大冲击力，实际上缓冲过程就是延长作用力的时间，减少冲击力。

3、常见错误及纠正方法

3.1、常见错误

上述对原地团身后空翻各阶段涉及的力学原理进行解析，旨在为动作涉及的力学知识和常见错误提供科学、合理的解释，从而加深练习者对正确技术动作的训练思路。原地团身后空翻作为一个较难的技术，各环节的衔接与配合都会对整个完成质量产生重要影响，根据出现错误的频率和严重性分为以下几点：

3.2、纠正方法

在学习原地团身后空翻之前，老师可以通过图形介绍、观看视频、动作示范等方法对练习者进行预先讲解，帮助练习者在头脑中建立正确的动作表象，除此之外还可以进行心理疏通克服练习者的恐惧心理。

根据原地团身后空翻的三个部分，有针对性的对训练中各阶段出现的问题进行纠正。在准备部分要时刻提醒练习者保持含胸、提背、梗头、身体紧绷，若练习者对含胸、提背、梗头概念不清楚可以先进行含胸、提背、梗头的进阶训练；基本部分是完成动作的核心，蹬地摆臂要充分，双臂制动要及时，身体腾空时要迅速双手抱膝，准备落地时要伸展身体；结束部分落地要积极缓冲，站立要稳。