我國女子自由式滑雪空中技巧隊(duì)三周臺騰空高度與落地沖擊力的關(guān)系

婁彥濤,閆紅光,吳松林

(沈陽體育學(xué)院運(yùn)動人體科學(xué)系,遼寧沈陽 110102)

我國女子自由式滑雪空中技巧隊(duì)三周臺騰空高度與落地沖擊力的關(guān)系

婁彥濤,閆紅光,吳松林

(沈陽體育學(xué)院運(yùn)動人體科學(xué)系,遼寧沈陽 110102)

為提高我國女子自由式滑雪空中技巧隊(duì)動作的整體水平,通過運(yùn)動學(xué)的定點(diǎn)解析、動力學(xué)的足底壓力鞋墊和測力平臺同步比較和理論分析等方法,研究女子三周臺騰空高度和落地沖擊力之間的關(guān)系。旨在分析女子運(yùn)動員在正確技術(shù)下完成三周臺動作落地時的沖擊力是否能造成人體受傷。為備戰(zhàn) 21屆冬奧會,降低女子運(yùn)動員和教練員的心理負(fù)擔(dān)提供理論支持和科技保障。

自由式滑雪空中技巧;騰空高度;落地沖擊力

目前,隨著科學(xué)訓(xùn)練和女子運(yùn)動員整體實(shí)力的提升,自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目女子金牌之爭逐漸演變?yōu)槿芘_之爭。因?yàn)樵诙瑠W會比賽中,要想獲得高分的前提條件是動作的難度系數(shù)要高。我國女子當(dāng)家明星李妮娜是目前世界上二周臺最高選手,她的主打動作 FDF和 DFF完成質(zhì)量絕對是世界一流的。但是在 2006年第 20屆都靈冬奧會上之所以沒拿到金牌,主要原因則為不能上三周臺導(dǎo)致難度系數(shù)較低所致。目前我國能做三周臺動作的女子運(yùn)動員有郭心心、徐夢桃、趙姍姍和代爽飛四人,其中徐夢桃和趙姍姍分別在訓(xùn)練時做三周臺動作時受傷。三周臺在完成動作時騰空高度相對于二周臺要高,所以落地時對人體的沖擊力也較二周臺大,很容易使運(yùn)動員受傷,這使很多女子運(yùn)動員對上三周臺具有一定的恐懼心理。由此,很有必要通過實(shí)驗(yàn)的方法來檢測出女子運(yùn)動員三周臺騰空高度和落地時所受沖擊力的數(shù)值,本文通過定點(diǎn)解析,得出大量平臺、一周臺和二周臺騰空高度和落地沖擊力單位體重均力的數(shù)值分布區(qū)間,運(yùn)用SPSS數(shù)理統(tǒng)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的曲線擬合和回歸,通過線性回歸方程推算出三周臺的騰空高度和落地沖擊力的數(shù)值分布范圍,檢驗(yàn)運(yùn)動員所受沖擊力的負(fù)荷是否達(dá)到人體所承受沖擊力的極限負(fù)荷。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取國家女子自由式滑雪空中技巧二隊(duì)運(yùn)動員 6人,研究對象基本情況見表 1。

表1 研究對象情況表(平均數(shù) ±標(biāo)準(zhǔn)差)

1.2 研究方法

1.2.1 運(yùn)動學(xué)定點(diǎn)拍攝 使用日本索尼攝像機(jī),采樣頻率為 50Hz/s,在內(nèi)蒙古阿爾山和長春蓮花山滑雪現(xiàn)場進(jìn)行多次現(xiàn)場定點(diǎn)拍攝,運(yùn)用美國APAS圖像解析系統(tǒng)進(jìn)行圖像解析,來獲得一周臺和二周臺騰空的絕對高度數(shù)據(jù)。

絕對高度L是指運(yùn)動員在空中的最高點(diǎn)到落地點(diǎn)的距離,是根據(jù)運(yùn)動學(xué)圖像解析求得運(yùn)動員在空中最高點(diǎn)到臺上沿的距離L1和出臺上沿到落地點(diǎn)的距離 L2,故絕對高度

1.2.2 足底壓力分布測試 采用比利時生產(chǎn)的足底壓力分布測試系統(tǒng) (Foot scan inso le system),采樣頻率為 500Hz/s,測量時長 8s。每只壓力鞋墊裝有 199個壓力傳感器,可以記錄足底不同部位的壓力、壓強(qiáng)等相關(guān)數(shù)據(jù) (圖 1)。數(shù)據(jù)通過foot scan insole 2.40分析軟件進(jìn)行處理。提取在整個測試中的測量數(shù)據(jù),在整個動作中,分別找出左右腳受到的最大壓力數(shù)值 (以合成結(jié)果最大值為依據(jù))。

圖 1 足底壓力測試系統(tǒng)

1.2.3 三維測力平臺 采用中國合肥智能研究所榮事達(dá)科源三維測力平臺系統(tǒng)一臺,其有效測試區(qū)域?yàn)殚L度 600mm×600mm的面積范圍,抗過載能力達(dá) 200%,采樣時間 10s,采樣頻率 1000Hz/s(圖 2)。

圖 2 三維測力平臺測試系統(tǒng)

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)前,將測力鞋墊平整地放置到鞋中,為了使運(yùn)動員適應(yīng)鞋墊,首先安裝好鞋墊不帶雪板試跳,進(jìn)行熱身練習(xí)。適應(yīng)后進(jìn)行正常動作試跳,運(yùn)動員聽到口令后,以正常訓(xùn)練的要求來完成動作,操作人員掌握遙控器,在運(yùn)動員將要出臺時打開鞋墊測試系統(tǒng),分別在測試平臺、一周臺、二周臺上做動作,要求每個動作做三次。每次以動作成功完成為采用標(biāo)準(zhǔn)。每次實(shí)驗(yàn)后測力鞋墊數(shù)據(jù)從儲存卡中轉(zhuǎn)存到筆記本電腦中進(jìn)行數(shù)據(jù)保存 (圖 3、圖 4)。

2 結(jié)果與分析

2.1 合壓力及單位體重均力的計(jì)算

合壓力是指整個人體的左右腳最大壓力之和,即左右腳的最大壓力求和 (以合成結(jié)果最大值為依據(jù))。單位體重均力是指人體單位體重的壓力,即人體合壓力除以人體體重所得的數(shù)值。目的是為了把體重不同運(yùn)動員的指標(biāo)放在一起進(jìn)行比較,以便消除體重的影響,計(jì)算出人體單位體重的力。

2.2 測試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)

由于在運(yùn)動員完成動作中存在騰空高度的差異及動作過程的差異,因此運(yùn)動員在落地時受到的沖擊力不是一個固定不變的常數(shù),則是以一定的區(qū)間分布,因此引用了幾個范圍:①騰空高度范圍,即人體整個動作中絕對高度的最小值與最大值的取值范圍。②落地沖擊力范圍,即人體整個動作中合沖擊力的最小值與最大值的取值范圍。③單位體重平均沖擊力,即人體單位體重所受合沖擊力的平均值。

2.3 測試結(jié)果

2.3.1 騰空高度和落地沖擊力之間的關(guān)系研究 由表 2數(shù)據(jù)可以看出,自由式女子運(yùn)動員在做平臺、一周臺和二周臺動作落地時,其絕對高度和單位體重均力數(shù)值基本呈正增加。所以可以運(yùn)用 SPSS統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用軟件的曲線擬合和回歸建立曲線回歸方程。因?yàn)檫@里的自變量絕對高度和因變量壓力并不是完全呈正相關(guān),所以,在曲線擬合的模型選擇中分別進(jìn)行了復(fù)合模型、增長模型、指數(shù)模型和二元線性回歸模型四種進(jìn)行擬合。從擬合結(jié)果得出,復(fù)合模型、增長模型和指數(shù)模型里的相關(guān)系數(shù) R和估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)誤均相同,其均方根、標(biāo)準(zhǔn)誤和標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)等數(shù)據(jù)均變化不大。但是以上這些數(shù)據(jù)指標(biāo)與二元線性回歸模型變化均較大,且二元線性回歸模型的標(biāo)準(zhǔn)誤和均方都很大,即說明它的精確度不如前三個模型。故選用復(fù)合模型進(jìn)行曲線的擬合和回歸 (表 3)。

表2 騰空高度與落地沖擊力的關(guān)系表

表3 復(fù)合模型

表4 ANOVA

表5 系數(shù)

R表示相關(guān)系數(shù),其絕對值越接近 1,其相關(guān)性越顯著。擬合成曲線見圖 5。

然后再進(jìn)行回歸得到回歸方程為指數(shù)函數(shù):Y=c×bxlny=lnc+xlnb(其中系數(shù) b=1.069,c=27.938)。

再依據(jù)定點(diǎn)解析出的三周臺絕對騰空高度最小取值范圍為 13.59M,最大絕對高度為 15.71M。計(jì)算如下:

圖5 騰空高度與單位體重壓力曲線擬合

由計(jì)算結(jié)果得出三周臺落地時運(yùn)動員所受沖擊力的單位體重均力為 69.183～79.707N/kg。再把沖擊力的單位轉(zhuǎn)換成千克力,轉(zhuǎn)換后三周臺的單位體重均力大約是人體體重的 7.06～8.13倍。

2.3.2 測力鞋墊和測力平臺力值之間的關(guān)系研究 通過以上計(jì)算可以得出女子自由式滑雪空中技巧三周臺落地時運(yùn)動員測力鞋墊所受的單位體重均力大約是人體體重的 7.06

～8.13倍,因?yàn)樵诖隧?xiàng)目中,運(yùn)動員在落地過程中是由滑雪板直接和著陸坡向接觸的,運(yùn)動員在落地時所受的外界沖擊力來自著陸坡。所以,我們有必要對來自外界的沖擊力—測力平臺上的沖擊力和測力鞋墊的沖擊力進(jìn)行研究比較。以實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動員穿測力鞋墊跳到測力平臺上兩者數(shù)據(jù)比較見表 6。實(shí)驗(yàn)測量的動力學(xué)數(shù)據(jù)由三維測力平臺以 EXCEL顯示,足底壓力數(shù)據(jù)通過 foo t scan inso le 2.40分析軟件進(jìn)行處理。

表6 足底壓力鞋墊和測力平臺數(shù)據(jù)關(guān)系表(壓力單位:N)

由表3可知,人體落地過程中,鞋墊最大壓力 (1624.87±102.32)N,平臺最大壓力 (1202.34±77.21)N,足底壓力鞋墊數(shù)據(jù)為測力平臺數(shù)據(jù)的 1.35倍。因?yàn)槿梭w在下落著地過程中,由于鞋底的緩沖作用,導(dǎo)致人體的壓力、壓力變化率、緩沖時間等存在差異性的變化,即鞋墊的最大壓力大于平臺。

通過相關(guān)文獻(xiàn)資料和近兩年來的近千例實(shí)驗(yàn),可知在人體受到?jīng)_擊力作用時,健康的青年可以承受的安全載荷約為人體體重的 15～16倍。閆紅光、張檣在《體育運(yùn)動中一定高度自由下落人體受沖擊力的實(shí)驗(yàn)值與理論值比較分析》中運(yùn)用能量守恒和動量定理,對一定高度自由下落人體受沖擊力的實(shí)驗(yàn)值與理論值比較分析得出:人體在一定高度下無緩沖落地所受的沖擊力最大可達(dá)人體體重的 15.58倍,即人體受到的沖擊載荷在小于人體體重的 16倍以下是不容易受到損傷的。

結(jié)合表 2和以上研究結(jié)果可以得出,運(yùn)動員穿著壓力鞋墊在完成 3周臺的動作時,所受到?jīng)_沖擊載荷大約是人體體重的 7.06～8.13倍,轉(zhuǎn)化為測力平臺時所受的沖擊力為5.22～6.02倍,沒有超出人體所能承受的正常載荷,故可得出,女子自由式滑雪空中技巧在以合理的技術(shù)完成三周臺動作落地時,人體的下肢是安全的。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

1)通過平臺、一周臺和二周臺動作落地沖擊力曲線,算出女子運(yùn)動員三周臺落地時測力鞋墊所受沖擊力大約是人體體重的 7.06～8.13倍,測力平臺所受的沖擊力為 5.22～6.02倍。

2)當(dāng)足底壓力鞋墊和測力平臺同步測量時,足底壓力鞋墊數(shù)據(jù)為測力平臺數(shù)據(jù)的 1.35倍。

3)女子自由式滑雪空中技巧在以合理的技術(shù)完成三周臺動作落地人體下肢是安全的。

3.2 建議

女子自由式滑雪空中技巧運(yùn)動員在以后的訓(xùn)練中,只要以合理的出臺技術(shù)和空中動作去完成三周臺動作,其落地時是不會造成損傷的。教練員和運(yùn)動員在以后的訓(xùn)練中可以克服這種恐懼心理。

[1]自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目備戰(zhàn)第 20屆冬奧會科技攻關(guān)服務(wù)內(nèi)部技術(shù)反饋報(bào)告[R].

[2]戈炳珠.自由式滑雪空中技巧探究 [M].北京:人民體育出版社,2003.

[3]王 姣,戈炳珠.備戰(zhàn)溫哥華冬奧會中外女子空中技巧重點(diǎn)選手實(shí)力比較研究[J].沈陽體育學(xué)院學(xué)報(bào),2008(8):9-11.

[4]李妮娜,戈炳珠,劉伶燕,等.我國自由式滑雪空中技巧女隊(duì)備戰(zhàn)第 21屆冬奧會形勢與對策[J].沈陽體育學(xué)院學(xué)報(bào),2008(4):18-19.

[5]馬 毅,鄭 凱,常 波,等.自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目備戰(zhàn)2006年冬奧會綜合攻關(guān)研究[J].體育科學(xué),2007(2):5.

[6]自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目備戰(zhàn)第 21屆冬奧會科技攻關(guān)服務(wù)內(nèi)部技術(shù)反饋報(bào)告[R].

[7]閆紅光,張 檣.體育運(yùn)動中一定高度自由下落人體受沖擊力的實(shí)驗(yàn)值與理論值比較分析[J].沈陽體育學(xué)院學(xué)報(bào),2006,25(4):52-54.

Relation ship Between Triple Platform Vacated Height and Landing Impact of Chinese Women’s Freestyle Aerials Team

LOU Yan tao,YAN Hongguang,WU Songlin
(Department of Hum an Sports Science,Shenyang Sport University,Shenyang 110102,Liaoning,China)

In order to enhance the action overall level of movement of Chinese women’s freestyle aerials team,the authors of this article use the simultaneous comparison and theoretical analysis methods to kinematics of fixed-point analysis,sole pressure shoe pad of dynamics and measuring platform,and study the relationship between Chinese w om en’s freestyle aerials team triple platform vacated height and landing impact.Aiming for the purpose of analyzing under the correct of W om en’s movements technology,the impact to complete triple platform movement time landing cause the hum an body to be in juredor not,which prov ides the theory support and the technical safeguard to debase the fem ale athletes and trainers’psycho logical burden for 21Winter Olympic Games.

freestyle aerials;vacated height;landing impact

G863.12

A

1004-0560(2010)02-0015-03

2010-02-16;

2010-03-26

國家體育總局奧運(yùn)攻關(guān)課題《國家隊(duì)自由式滑雪空中技巧運(yùn)動員出臺技術(shù)、下肢肌肉力量與落地穩(wěn)定性關(guān)系的研究》,項(xiàng)目編號為07135。

婁彥濤 (1979-),男,助教,碩士,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動生物力學(xué)。

責(zé)任編輯:喬艷春

?體育人文社會學(xué)