自由式滑雪空中技巧動(dòng)作技術(shù)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理探析

閆紅光,婁彥濤,吳松林

(沈陽(yáng)體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)系,遼寧沈陽(yáng) 110102)

自由式滑雪空中技巧動(dòng)作技術(shù)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理探析

閆紅光,婁彥濤,吳松林

(沈陽(yáng)體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)系,遼寧沈陽(yáng) 110102)

運(yùn)用觀察、攝像解析方法和理論分析等方法,在歸納總結(jié) 19屆、20屆冬奧會(huì)的技術(shù)攻關(guān)與服務(wù)中形成的技術(shù)反饋報(bào)告的基礎(chǔ)上,從理論層面上闡述了該運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目在助滑、出臺(tái)、空中及落地動(dòng)作階段的力學(xué)機(jī)制及動(dòng)作結(jié)構(gòu)規(guī)律的內(nèi)在制約關(guān)系,并給出動(dòng)作結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理論基礎(chǔ),為備戰(zhàn) 21屆冬奧會(huì)提升運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科技含量、高質(zhì)量地完成動(dòng)作提供理論支持和科技保障。

自由式滑雪空中技巧;動(dòng)作結(jié)構(gòu);力學(xué)原理

自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)是由助滑、出臺(tái)起跳、騰空翻轉(zhuǎn)和落地四部分組成,是體操翻騰技術(shù)和滑雪技術(shù)的完美結(jié)合。在動(dòng)作的完成過(guò)程中要求“穩(wěn)、難、準(zhǔn)、美”,因此是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)、具有很高的觀賞性和藝術(shù)表現(xiàn)力的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。由于動(dòng)作的難度和美感在運(yùn)動(dòng)員的比賽成績(jī)中占有非常重要的地位,因此我國(guó)自 80年代末 90年代初開(kāi)展空中技巧項(xiàng)目以來(lái),有關(guān)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的學(xué)者專(zhuān)家就介入了該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的技術(shù)攻關(guān)與服務(wù),并立項(xiàng)參與了 18、19和 20屆冬奧會(huì)的科技服務(wù)與攻關(guān),在技術(shù)攻關(guān)與服務(wù)中運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的基本理論對(duì)該項(xiàng)目的動(dòng)作結(jié)構(gòu)的內(nèi)在力學(xué)規(guī)律進(jìn)行研究探討,為該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)成績(jī)的快速提高、高質(zhì)量地完成動(dòng)作提供了科技保障,受到運(yùn)動(dòng)員和教練員的肯定和歡迎,促進(jìn)了該項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)事業(yè)的發(fā)展。在 20屆都靈冬奧會(huì)上,韓曉鵬曾先后憑借 bFdFF和 bLdFF兩個(gè)高難度動(dòng)作一舉獲得了 250. 77分的最高分,而難度系數(shù)為 4.425的 bFdFF無(wú)論從起跳、空中姿態(tài)還是落地都可以用完美來(lái)形容,2名裁判都給了落地分滿(mǎn)分,為此實(shí)現(xiàn)了中國(guó)在冬奧會(huì)歷史上男子項(xiàng)目金牌零的突破,實(shí)現(xiàn)了中國(guó)在冬奧會(huì)歷史上雪上項(xiàng)目金牌零的突破。為了保持該項(xiàng)目的領(lǐng)先地位,實(shí)現(xiàn) 21屆冬奧會(huì)的備戰(zhàn)目標(biāo),筆者從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)角度對(duì) 18、19和 20屆冬奧會(huì)的技術(shù)攻關(guān)與服務(wù)中形成的技術(shù)反饋報(bào)告進(jìn)行歸納總結(jié),并從理論上闡述該運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目動(dòng)作結(jié)構(gòu)的內(nèi)在力學(xué)規(guī)律,為提高 21屆冬奧會(huì)技術(shù)攻關(guān)與科技服務(wù)的水平,進(jìn)一步提升運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科技含量以及運(yùn)動(dòng)員高質(zhì)量地完成動(dòng)作提供保障,并形成自由式滑雪項(xiàng)目的理論基礎(chǔ)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

參與備戰(zhàn) 19屆、20屆、21屆冬季奧運(yùn)會(huì)自由式滑雪空中技巧國(guó)家隊(duì)所有運(yùn)動(dòng)員的參賽動(dòng)作。女子運(yùn)動(dòng)員兩周臺(tái)以 dff、bfdf動(dòng)作為主,三周臺(tái)以 blff、bfff動(dòng)作為主;男子參賽動(dòng)作均以三周臺(tái)為主,主要?jiǎng)幼魇?bdfff、bfdff、bldff、bfff。各運(yùn)動(dòng)員主攻動(dòng)作見(jiàn)表 1。

1.2 研究方法

1.2.1 現(xiàn)場(chǎng)觀察分析

在 19屆、20屆冬季奧運(yùn)會(huì)備戰(zhàn)期間課題組成員長(zhǎng)期隨隊(duì)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)并定期撰寫(xiě)技術(shù)反饋,在反饋的同時(shí)與教練員、裁判員、運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行交流、探討,分析內(nèi)在的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)規(guī)律。

表1 備戰(zhàn) 19、20、21屆冬奧會(huì)運(yùn)動(dòng)員及參賽動(dòng)作一覽

1.2.2 運(yùn)動(dòng)攝像分析方法

采用多臺(tái)攝像機(jī)對(duì)參賽選手的主攻動(dòng)作,進(jìn)行了正側(cè)面定點(diǎn)、正后方、落地及全程掃描跟蹤拍攝,反復(fù)觀看不同角度的掃描動(dòng)作錄像,并用 S IM I運(yùn)動(dòng)影像分析系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作連續(xù)圖片的采集打印,對(duì)動(dòng)作不同階段完成的時(shí)空特征進(jìn)行準(zhǔn)確的界定,并對(duì)定點(diǎn)影像資料進(jìn)行解析、獲取所需運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)。

1.2.3 理論分析法 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的基本理論對(duì)自由式滑雪空中技巧的動(dòng)作內(nèi)在力學(xué)機(jī)制、動(dòng)作的時(shí)空特征、動(dòng)作結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在規(guī)律運(yùn)動(dòng)進(jìn)行理論層面的闡述,并給出高質(zhì)量完成動(dòng)作的發(fā)展趨勢(shì)和運(yùn)動(dòng)員應(yīng)該具備的身體素質(zhì)發(fā)展方向。

2 結(jié)果與分析

2.1 自由式滑雪空中技巧動(dòng)作的結(jié)構(gòu)劃分

自由式滑雪空中技巧動(dòng)作由助滑、起跳、騰空和著陸四個(gè)部分組成。助滑階段由運(yùn)動(dòng)員在助滑坡上助滑開(kāi)始到進(jìn)入到過(guò)渡曲線時(shí)止;起跳階段指運(yùn)動(dòng)員開(kāi)始做準(zhǔn)備起跳動(dòng)作——即進(jìn)入跳臺(tái)過(guò)渡曲線至雙板尾離跳臺(tái)瞬時(shí);騰空階段指運(yùn)動(dòng)員雙板尾離跳臺(tái)瞬時(shí)至雪板落地前瞬時(shí);著陸階段指雪板落地前瞬時(shí)到運(yùn)動(dòng)員安全滑行到過(guò)渡區(qū)止。動(dòng)作過(guò)程如圖 1所示。圖 1是 2006年 12月韓曉鵬一次高水平的雪上bFdFF動(dòng)作。其中 a為助滑階段、b為起跳階段、c-g為騰空階段、h為著陸階段開(kāi)始。

圖1 自由式滑雪空中技巧冬季跳臺(tái)動(dòng)作組圖(韓曉鵬 bFdFF)

2.2 自由式滑雪空中技巧動(dòng)作的結(jié)構(gòu)的內(nèi)在力學(xué)規(guī)律探討

2.2.1 助滑階段的生物力學(xué)原理

觀察國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的助滑距離可以發(fā)現(xiàn):自由式滑雪空中技巧動(dòng)作運(yùn)動(dòng)員會(huì)根據(jù)不同的跳臺(tái)高度、不同的雪質(zhì)、不同的風(fēng)向風(fēng)速、不同的室外溫度選擇不同的助滑高度,探究原因是上述諸多因素會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的出臺(tái)速度產(chǎn)生影響,而只有助滑高度可進(jìn)行人為控制,運(yùn)動(dòng)員會(huì)通過(guò)助滑高度的改變彌補(bǔ)其他因素對(duì)出臺(tái)速度產(chǎn)生的影響,保證在完成空中動(dòng)作時(shí)需要的合適出臺(tái)速度。例如在氣溫較高、雪質(zhì)較粘時(shí)運(yùn)動(dòng)員的助滑高度應(yīng)適當(dāng)增加或進(jìn)行打蠟減少雪板和地面的摩擦。因此運(yùn)動(dòng)員應(yīng)在平時(shí)的訓(xùn)練中注意積累該方面的經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行速度的測(cè)試,并根據(jù)當(dāng)時(shí)的場(chǎng)地及環(huán)境條件選擇合理的助滑高度。

2.2.2 起跳階段生物力學(xué)原理

自由式滑雪空中技巧的起跳動(dòng)作是在特定的弧形跳臺(tái)上進(jìn)行的,規(guī)則對(duì)起跳出臺(tái)瞬時(shí)的動(dòng)作要求是:運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)跳臺(tái)之前瞬間,身體必須充分伸展,雙臂須引導(dǎo)運(yùn)動(dòng),無(wú)論什么動(dòng)作都要以髖、膝關(guān)節(jié)伸直,兩臂適當(dāng)上擺,身體縱軸要與臺(tái)端點(diǎn)切線垂直的姿態(tài)出臺(tái),在保證這種出臺(tái)姿勢(shì)之后再去完成各種類(lèi)型和難度的動(dòng)作。標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)見(jiàn)圖 2。此時(shí)反作用力基本通過(guò)人體重心,重力使人體產(chǎn)生向后旋轉(zhuǎn)力矩。

圖2 符合規(guī)則要求的起跳出臺(tái)瞬時(shí)動(dòng)作

2.2.2.1 伸髖、伸膝的生物力學(xué)原理 事實(shí)上起跳出臺(tái)瞬時(shí)動(dòng)作結(jié)束,就意味著人體獲得外動(dòng)力過(guò)程的結(jié)束,出臺(tái)瞬時(shí)能否為后續(xù)的空中動(dòng)作創(chuàng)設(shè)適宜的時(shí)空條件,是空中動(dòng)作得以完成的保證,因此出臺(tái)動(dòng)作至關(guān)重要。運(yùn)動(dòng)員在出臺(tái)瞬時(shí)如果伸膝不充分,在導(dǎo)致上體后仰的同時(shí)還會(huì)減小對(duì)臺(tái)面的作用力,使臺(tái)面產(chǎn)生的反作用力減小的同時(shí),臺(tái)面的反作用力在身體重心上方通過(guò)并遠(yuǎn)離身體 (圖 3)。地面反作用力的減小,將導(dǎo)致拋射角度小,重心拋物線軌跡相對(duì)低緩,騰空時(shí)間相對(duì)縮短;另外出臺(tái)瞬時(shí)獲得的翻轉(zhuǎn)動(dòng)量矩增加,使人體繞橫軸的翻轉(zhuǎn)速度加快,會(huì)導(dǎo)致空中動(dòng)作界限不清,從動(dòng)作完成的結(jié)果看,運(yùn)動(dòng)員在相對(duì)短的時(shí)間完成動(dòng)作,將影響動(dòng)作的完成質(zhì)量和動(dòng)作的美感而被扣分。所以出臺(tái)瞬間要求身體充分伸展,髖、膝關(guān)節(jié)伸直,使人體獲得合理的拋物線,且滿(mǎn)足動(dòng)作的美度要求。

圖3 不符合規(guī)則要求的起跳出臺(tái)瞬時(shí)動(dòng)作

2.2.2.2 擺臂技術(shù)生物力學(xué)原理 從能量守恒的角度出發(fā),運(yùn)動(dòng)員為完成動(dòng)作所需的能量主要由助滑起點(diǎn)的高低來(lái)決定。然而在實(shí)際完成動(dòng)作時(shí),影響這種能量變化的因素又是多方面的,諸如風(fēng)速、摩擦等因素?！皫П凼健睌[臂技術(shù)通過(guò)合理的擺臂以及身體其他部位各動(dòng)作環(huán)節(jié)匹配合理,動(dòng)作協(xié)調(diào)、自然,手臂加速揮擺產(chǎn)生的慣性力,能增大起跳的力量(圖 2),使運(yùn)動(dòng)員在垂直起跳速度相對(duì)不足的情況下,獲得額外的垂直速度,進(jìn)而獲得較大的拋射角度,使身體騰得更高,有利于增加滯空時(shí)間獲得足夠的騰空時(shí)間,以更好地完成空中技巧動(dòng)作。所以運(yùn)動(dòng)員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)擺臂的重要性。

以 dF類(lèi)動(dòng)作開(kāi)始的動(dòng)作組合是第一周人體要完成繞橫軸約 270°(360°減助滑區(qū)曲線 90°)繞縱軸 720°的空翻轉(zhuǎn)體動(dòng)作,既橫軸一周配縱軸兩周的空中動(dòng)作,要求繞縱軸具有較快的轉(zhuǎn)速,因此該動(dòng)作起跳技術(shù)應(yīng)為單臂式擺動(dòng)。因?yàn)閱伪凼綌[動(dòng)使人體單側(cè)肢體產(chǎn)生加速度,導(dǎo)致地面對(duì)人體的反力不通過(guò)人體質(zhì)心,人體獲得了初始的繞人體縱軸的動(dòng)量矩,再疊加上的質(zhì)量分布不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng),人體獲得較大的初始動(dòng)量矩,能提高繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。因此建議 dF類(lèi)動(dòng)作在起跳時(shí)采用單臂式擺動(dòng)技術(shù)起跳,以增加繞人體縱軸初始動(dòng)量矩,增加人體繞縱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,并且上體要前跟,減小繞橫軸的翻轉(zhuǎn),使 dF階段結(jié)束在合理的時(shí)向。

2.2.2.3 出臺(tái)速度的分布與動(dòng)作質(zhì)量的關(guān)系 適宜的出臺(tái)速度是空中動(dòng)作得以完成的保證。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)分析,空中技巧動(dòng)作的騰空階段由兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成,一個(gè)是人體的拋物運(yùn)動(dòng),一個(gè)是人體的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。人體拋物運(yùn)動(dòng)的時(shí)空存在及人體出臺(tái)瞬時(shí)獲得的動(dòng)量矩,構(gòu)成人體在騰空階段完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作的條件。實(shí)踐證明,騰空階段完成動(dòng)作的條件及翻騰動(dòng)作的技術(shù)水平?jīng)Q定著騰空階段的動(dòng)作質(zhì)量。事實(shí)上起跳出臺(tái)瞬時(shí)動(dòng)作結(jié)束,就意味著人體獲得外動(dòng)力過(guò)程的結(jié)束,出臺(tái)瞬時(shí)能否為后續(xù)的空中動(dòng)作創(chuàng)設(shè)適宜的時(shí)空條件,決定后續(xù)動(dòng)作的質(zhì)量,因此出臺(tái)動(dòng)作至關(guān)重要,是空中動(dòng)作得以完成的保證。根據(jù)反饋數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果,二周臺(tái)速度大小分布范圍 11～13m/s,速度角度分布范圍為 61～69°;三周臺(tái)速度大小為 13～15m/s,角度為 67～71°。不論二周還是三周,速度和角度偏大的動(dòng)作完成的質(zhì)量相對(duì)較好。

2.2.3 騰空階段生物力學(xué)原理

2.2.3.1 騰空階段轉(zhuǎn)體動(dòng)作的生物力學(xué)原理 所謂空翻轉(zhuǎn)體動(dòng)作是指人體在繞額狀軸翻動(dòng)的同時(shí)還繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的復(fù)合翻轉(zhuǎn)動(dòng)作?？罩屑记梢?guī)則規(guī)定,運(yùn)動(dòng)員在空中完成動(dòng)作時(shí)要有動(dòng)作間的規(guī)定界限。具體要求是:在出臺(tái)瞬間不能有明顯的轉(zhuǎn)體動(dòng)作,一個(gè)橫軸翻轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)要能判明運(yùn)動(dòng)員已經(jīng)完成了什么動(dòng)作,然后才能進(jìn)入下一個(gè)動(dòng)作的翻轉(zhuǎn)。規(guī)則規(guī)定,橫軸翻轉(zhuǎn)至頭向上,身體縱軸呈垂直位時(shí)的前后 30°范圍開(kāi)始的轉(zhuǎn)體動(dòng)作視為合乎要求,在此范圍之外開(kāi)始的轉(zhuǎn)體動(dòng)作視為技術(shù)錯(cuò)誤;頭向上身體呈垂直位時(shí)的后 30°之前結(jié)束的轉(zhuǎn)體動(dòng)作視為合乎要求,否則視為技術(shù)錯(cuò)誤[7]。如圖 4所示:

圖4 運(yùn)動(dòng)員騰空相鄰動(dòng)作裁判得分要求

在一個(gè)動(dòng)作組合完成后,運(yùn)動(dòng)員如果處于圖 4的 a到 c的位置之間,視為合乎要求的動(dòng)作,相應(yīng)的該動(dòng)作將得到高分,否則將被扣分。由于參賽動(dòng)作的空中技術(shù)多分為 F、dF類(lèi)組合,在空中動(dòng)作中人體繞橫軸與縱軸周數(shù)的匹配不同,因此在完成空中動(dòng)作時(shí)要改變?nèi)梭w繞橫軸與縱軸的速度。人體在空中總動(dòng)量矩近似守衡,所以運(yùn)動(dòng)員必須通過(guò)身體質(zhì)量的分布改變達(dá)到動(dòng)量矩的重新分配,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人體繞橫軸與縱軸速度的重新分配。動(dòng)量矩重新分配的原則應(yīng)根據(jù)動(dòng)量矩守衡原理:I1W1=I2W2,(I為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,W為人體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度)根據(jù)公式可知,無(wú)論人體是繞橫軸翻轉(zhuǎn),還是繞縱軸旋轉(zhuǎn),均可通過(guò)改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量達(dá)到改變轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的目的。如果要增加轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量減小身體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的減小通過(guò)身體質(zhì)量分布的改變來(lái)實(shí)現(xiàn),轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的減小來(lái)實(shí)現(xiàn),反之應(yīng)增加身體轉(zhuǎn)動(dòng)半徑。運(yùn)動(dòng)員通常通過(guò)上臂的擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)大量的圖片分析可以看到,運(yùn)動(dòng)員在完成 dF類(lèi)動(dòng)作時(shí),均在出臺(tái)瞬時(shí)有早轉(zhuǎn)現(xiàn)象,出臺(tái)時(shí)右腳的雪板比左腳的略靠前。為了避免早轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生,應(yīng)從提高運(yùn)動(dòng)員空中轉(zhuǎn)體能力入手,因此應(yīng)該增加身體力量的訓(xùn)練,增加手臂的回轉(zhuǎn)速度,增加核心區(qū)域的力量訓(xùn)練,減少軀體的彎曲,達(dá)到提高身體繞縱軸的轉(zhuǎn)體速度。

2.2.3.2 騰空階段速度的分布規(guī)律 根據(jù)大量的測(cè)量結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)無(wú)論是哪類(lèi)動(dòng)作,騰空階段的速度在水平方向上和垂直方向上均呈現(xiàn)有規(guī)律的變化,見(jiàn)表 2,其變化趨勢(shì)如圖5、6所示。圖 5、6是韓曉鵬在做 dFFF動(dòng)作時(shí)空中飛行時(shí)的速度——時(shí)間曲線。其他動(dòng)作如 FdFF、dFF、FdF、LdFF、LTF等速度——時(shí)間圖形均有此特征。通過(guò)圖 5可知,運(yùn)動(dòng)員在空中飛行時(shí)水平速度為非勻速過(guò)程,速度的變化在一定的區(qū)間內(nèi)波動(dòng),同時(shí)垂直速度的變化也是一非勻變速的過(guò)程,觀察垂直速度與水平速度的變化,在無(wú)風(fēng)的水池比賽中速度與人體的方位有密切的關(guān)系,測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表 2。這說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡近似為拋物線,但有自身的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,合速度在最高點(diǎn)出現(xiàn)最小值。在身體縱軸與大地垂直軸的角度成近 45°有趨勢(shì)性的變化發(fā)生。

表2 韓曉鵬 dFFF空中身體縱軸與大地垂直軸的夾角與速度的關(guān)系

圖5 人體重心VX、VY——時(shí)間曲線

圖6 人體重心合速度——時(shí)間曲線

2.2.4 運(yùn)動(dòng)員安全著陸時(shí)人體受沖擊力探討

落地穩(wěn)定性是決定勝負(fù)的十分重要的動(dòng)作組成部分,穩(wěn)定的著陸技術(shù)是運(yùn)動(dòng)員成功完成動(dòng)作的標(biāo)志,也是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練追求的最高目標(biāo)。但運(yùn)動(dòng)員在完成難度動(dòng)作時(shí)其成功率多半在 50%～70%的水平,優(yōu)秀選手可達(dá)到 80%左右的水平。影響運(yùn)動(dòng)員成功著陸的因素很多,如果從動(dòng)作結(jié)構(gòu)逆向循序找原因,其順序是:著陸動(dòng)作本身——準(zhǔn)備著陸動(dòng)作——空中翻轉(zhuǎn)——起跳出臺(tái)——助滑上臺(tái)——出發(fā)點(diǎn)的選擇助滑為運(yùn)動(dòng)員提供適宜的出臺(tái)速度,空中動(dòng)作的完成需要出臺(tái)速度提供時(shí)空保證,因此出臺(tái)速度是非常重要的因素?？罩腥绻^(guò)早完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)過(guò)度,在著陸瞬間會(huì)產(chǎn)生臀部或背部著陸而影響成績(jī);如果出臺(tái)速度和空中翻轉(zhuǎn)速度不夠,會(huì)導(dǎo)致落地時(shí)上體過(guò)分前傾,剩余的動(dòng)量矩會(huì)導(dǎo)致上體向前速度過(guò)大。適宜的出臺(tái)速度可以為運(yùn)動(dòng)員提供適宜的落地時(shí)的體位角,減小人體剩余動(dòng)量矩,并使重力矩、反作用力力矩的總和最小,使下肢的關(guān)節(jié)角度易于控制,達(dá)到平穩(wěn)著陸順利滑出的效果。反之會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)的體位角過(guò)大或過(guò)小 (體位角是人體的軀干與著陸坡面的垂線的夾角),人體剩余動(dòng)量矩增加,且 bF類(lèi)動(dòng)作落地時(shí)身體仍在轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)運(yùn)動(dòng)員要想平穩(wěn)著陸需要由重力矩及下肢的肌肉力矩來(lái)克服人體剩余動(dòng)量矩。尤其是當(dāng)落地時(shí)人體的軀干與著陸坡面的垂線的夾角較大時(shí),要通過(guò)髖膝關(guān)節(jié)的屈伸來(lái)調(diào)控重心的位置使其落在著陸坡面的垂線的上方。所以運(yùn)動(dòng)員的下肢肌群的抗沖擊能力、制動(dòng)髖、膝肌群快速收縮力,對(duì)落地穩(wěn)定性的實(shí)現(xiàn)是有重要意義的。通過(guò)對(duì)成功動(dòng)作的沖擊力計(jì)算,三周臺(tái)的分布范圍為體重的 6～7倍,為正常人體能承受的安全范圍。

除受上述技術(shù)因素影響之外,場(chǎng)地及天氣 (風(fēng)向、風(fēng)速)、以及教練員指揮上等非技術(shù)因素也并直接決定著陸的成功率。

3 動(dòng)作結(jié)構(gòu)的優(yōu)化探討

自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)最終的評(píng)分原則為出臺(tái)動(dòng)作20%,空中動(dòng)作 50%,著陸 30%。裁判員根據(jù) FIS自由式滑雪裁判手冊(cè) 6004款確立的標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立評(píng)定運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)表現(xiàn),每跳的分?jǐn)?shù)乘以難度系數(shù)決定該跳的總分。運(yùn)動(dòng)員兩次跳躍的最終得分由每跳總分相加決定。因此最終以運(yùn)動(dòng)員穩(wěn)定的著陸動(dòng)作宣告動(dòng)作的成功。所以自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的目標(biāo)要求運(yùn)動(dòng)員完成事先選定的動(dòng)作,空中動(dòng)作要求完成得高飄舒展,著陸時(shí)要求無(wú)手臂、臀及背部觸雪并平穩(wěn)滑下著陸坡。級(jí)別較高的運(yùn)動(dòng)員往往在落地穩(wěn)定性上出問(wèn)題,這就是影響運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目指標(biāo)的因素,這一因素和落地動(dòng)作的具體情況有關(guān)。對(duì)后空翻的空中動(dòng)作,如果是落地前傾失穩(wěn),說(shuō)明空翻速度不夠;如果落地是手在體后觸雪或臀觸雪則說(shuō)明空翻轉(zhuǎn)動(dòng)速度較快。影響空翻轉(zhuǎn)速的因素在起跳,影響起跳空翻速度的因素有立腰穩(wěn)度、擺臂、腿蹬伸強(qiáng)度、滑行速度等因素。在諸多因素中要施加生物力學(xué)因素來(lái)減少影響因素。如起跳時(shí)對(duì)頸頭、立腰、伸膝、屈踝等動(dòng)作的對(duì)抗肌群進(jìn)行同時(shí)施力控制,使這些運(yùn)動(dòng)偶角度不變就可減少控制因素,使控制變得簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn);滑行速度可用助滑高度來(lái)控制,可使控制因素變?yōu)橹挥袛[臂和腿蹬伸強(qiáng)度。出臺(tái)起跳腿蹬伸時(shí)有展髖動(dòng)作會(huì)增大后空翻轉(zhuǎn)速,蹬伸時(shí)有收髖動(dòng)作會(huì)減少后空翻轉(zhuǎn)速。這是因?yàn)檎贵y能增加支撐力的力臂從而增加支撐力對(duì)人體重心的力矩,使后空翻轉(zhuǎn)速加快,反之減慢。因此出臺(tái)動(dòng)作至關(guān)重要,出臺(tái)動(dòng)作的質(zhì)量關(guān)系到后續(xù)動(dòng)作的成功與否。這樣就給出了運(yùn)動(dòng)技術(shù)的生物力學(xué)原理,同時(shí)也給出了技術(shù)優(yōu)化的方法。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

1)出臺(tái)動(dòng)作至關(guān)重要,出臺(tái)動(dòng)作的質(zhì)量關(guān)系到后續(xù)動(dòng)作的成功與否。

2)出臺(tái)動(dòng)作的速度是整套動(dòng)作成功的關(guān)鍵,二周臺(tái)速度大小分布范圍 11～13m/s,速度角度分布范圍為 61～69°;三周臺(tái)速度大小為 13～15m/s,角度為 67～71°。不論二周還是三周,速度和角度偏大時(shí)動(dòng)作完成的質(zhì)量相對(duì)較好。

3)“帶臂式”擺臂方式,能增加人體與跳臺(tái)臺(tái)面之間的相互作用,從而使人體進(jìn)入騰空狀態(tài)時(shí)具備相應(yīng)量的動(dòng)量矩;單臂式擺動(dòng)使人體得較 (大的初始動(dòng)量矩;人體進(jìn)入騰空狀態(tài)后的翻轉(zhuǎn)形式和翻轉(zhuǎn)速度變化將通過(guò)肢體運(yùn)動(dòng)改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及完成總動(dòng)量矩對(duì)不同軸的交換來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4)運(yùn)動(dòng)員空中動(dòng)作的水平和垂直速度呈規(guī)律性的波動(dòng),合速度總體分布呈拋物線形,但受水平和垂直速度波動(dòng)的影響。

5)落地穩(wěn)定性受出臺(tái)和空中動(dòng)作的制約,在轉(zhuǎn)體到位成功著陸時(shí)人體受到的沖擊力約是人體的 6～8倍,因此女子運(yùn)動(dòng)員有能力完成 3周臺(tái)動(dòng)作。

4.2 建議

1)建議增加髖、膝關(guān)節(jié)伸肌力量的訓(xùn)練,增加手臂的回轉(zhuǎn)速度的訓(xùn)練,增加核心力量的訓(xùn)練,以減少軀體的彎曲,達(dá)到提高身體繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。

2)建議 dF類(lèi)動(dòng)作在起跳時(shí)采用單臂式擺動(dòng)技術(shù)起跳。3)建議增加下肢肌群的抗沖擊能力、制動(dòng)髖、膝肌群快速收縮力的訓(xùn)練,并在落地瞬間適度地屈髖,以減小地面的沖擊力,這對(duì)提高落地穩(wěn)定性具有重要意義。

[1]閆紅光.自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員歐曉濤、邱森 bdFFF動(dòng)作的時(shí)空特征分析[J].沈陽(yáng)體育學(xué)院學(xué)報(bào),2005(2):49-51.

[2]孫立平.1998年全國(guó)自由式滑雪空中技術(shù)水池賽 bdF動(dòng)作完成情況分析[J].冰雪運(yùn)動(dòng),1999(4):41.

[3]郝慶威等.季曉鷗自由式滑雪空中技巧 bLFF水池動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究[J].沈陽(yáng)體育學(xué)院學(xué)報(bào),2003(4):18-33.

[4]張永和,王永濤.淺談自由式滑雪空中技巧起跳環(huán)節(jié)中的擺臂技術(shù)[J].冰雪運(yùn)動(dòng),2001(2):22.

[5]運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].北京:人民體育出版社,2000:271.

[6]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.

Analysis on SportsM echan ics Principle of Freestyle Skiing Aerials

YAN Hongguang,LOU Yantao,WU Songlin
(D ept.of Hum an Sports Science,Shenyang Sport U niversity,Shenyang110102,L iaoning,China)

The authors of this paper used the m ethods of observation,photograph analysis and theoretical analysis,in the summ ary of the19th and20th W inter O lympic of technologies and services in the form of technical feedback the basis of the report,not only on the structure of the m echanicalm echanism and m oves the relationship betw een the law of the internal constraints in the elaborated stage of helping slides,releasing,airborne and the landing m ovem ent,but also gived action to opt im ize the structure of the theoretical basis for preparing for the21stW inter O lympics sports training to enhance the scientific and technological content,high-quality completion of action to provide theoretical support and technical safeguard.

freestyle skiing aerials;action structure;m echanics principle

G863.12

A

1004-0560(2010)01-00012-05

2009-12-06;

2010-02-26

國(guó)家體育總局奧運(yùn)攻關(guān)課題:國(guó)家隊(duì)自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員出臺(tái)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(hào)為07135。

閆紅光(1963-),女,教授,碩士,主要研究方向?yàn)槿梭w運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析與肌肉工作性質(zhì)的評(píng)價(jià)。

責(zé)任編輯:喬艷春

?體育人文社會(huì)學(xué)