人體4自由度模型與華爾茲舞技術(shù)的動力學(xué)分析

唐遠(yuǎn)志

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系，湖北 十堰 442002）

人體4自由度模型與華爾茲舞技術(shù)的動力學(xué)分析

唐遠(yuǎn)志

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系，湖北 十堰 442002）

以人體4自由度模型為基礎(chǔ)，結(jié)合動力學(xué)原理分析身體姿勢、反身動作、擺蕩動作、升降動作技術(shù)。

華爾茲；人體4自由度模型；動力學(xué)

如果把人體看成質(zhì)點(diǎn)系，那么從力學(xué)角度講，華爾茲舞蹈就是質(zhì)點(diǎn)系在力系作用下的運(yùn)動，摩登舞蹈技巧應(yīng)符合動力學(xué)原理，只有遵從力學(xué)原理的舞姿才能自然優(yōu)美，否則產(chǎn)生不悅之感。以往的摩登舞蹈研究很少涉及動力學(xué)問題，為了提高華爾茲舞蹈的水平，為中高層次的舞者提供理論支持，以提高他們的技術(shù)水平，本文首先建立人體4自由度模型，結(jié)合動力學(xué)原理對身體姿勢、反身動作、擺蕩動作、升降動作技術(shù)進(jìn)行分析研究。

1 人體4自由度模型

人體質(zhì)量可分解如圖所示幾大質(zhì)點(diǎn)：上身、胯部、大腿、小腿，質(zhì)點(diǎn)之間由彈簧阻尼裝置聯(lián)接?？璨渴侵鲃蛹渌鶠閺膭蛹?，其驅(qū)動力支撐腿提供的。跳舞時胯部首先運(yùn)動，然后帶動上身和大腿，大腿帶動小腿。人體4自由度模型對摩登舞技術(shù)分析理解有很大幫助，對許多疑難問題可以進(jìn)行合理的解釋。（圖1）

2 身體姿勢

身體姿勢貫穿整個跳舞過程中，這里敘述一下起舞前的身體姿勢，由人體4自由度系統(tǒng)模型可知上身是一個整體，但如何實(shí)現(xiàn)的，下面將進(jìn)行分析。

根據(jù)材料學(xué)中體積不變原理，縱向拉伸時橫向產(chǎn)生擠壓，反過來橫向產(chǎn)生擠壓會產(chǎn)生縱向拉伸。當(dāng)舞者骨骼縱向拉伸，肌肉橫向則收緊，反過來肌肉收緊產(chǎn)生骨骼延伸，兩種情況兼而有之。身體收緊會使圍繞身體中軸線的轉(zhuǎn)動慣量最小，身體轉(zhuǎn)動時就不需消耗過大的體能，另外身體迎風(fēng)面積縮小也減少空氣阻力，使身體處于靈活、輕捷、柔韌、有活力狀態(tài)。身體的延伸不是直線的，而是上身從中線形成向后伸展的弧線。

男士舞者頸部往后挺，背部肌肉處于收縮狀態(tài)，胸部、上背肌肉處于壓縮狀態(tài)，形成穩(wěn)定的三角形。身體弧線后傾也平衡了懸伸的手臂質(zhì)量，保證了身體重心通過腳掌中部，單純的挺直是不對的也是僵化的。

女士身體背部肌肉收縮，胸部、上背肌肉處于壓縮狀態(tài)（圖2），打開胸腰，從胯部起產(chǎn)生柔和向上的弓形弧線，此弧度將她的腰與臀部帶向男士的胯部，且上身從中線形成向略偏左展的弧度。女士的臀部必須向上且向前凸出，與男士的腹部接觸。這里注意的是，女士造型時其重心要在腳掌中心，在無外力作用下仍保持平衡，否則會失重或?qū)⒅亓D(zhuǎn)嫁給男士，影響舞蹈的發(fā)揮。

3 反身動作

反身動作是摩登茲舞最重要的動作之一，也是完成轉(zhuǎn)動作最基本的要求。反身動作被定義為身體相對側(cè)的轉(zhuǎn)動，從腳踝開始，經(jīng)過臀部到肩膀，朝著移動腳轉(zhuǎn)動90°，或把正在前進(jìn)或后退的腳與相反一側(cè)的上身（肩、腰）一同向動力腳一側(cè)方向移（轉(zhuǎn)）動。

反身動作旋轉(zhuǎn)前身體應(yīng)處于延伸、收緊狀態(tài)，頭部及上身端直，讓身體的轉(zhuǎn)動慣量最小，這樣所需轉(zhuǎn)動力矩小。反身動作的轉(zhuǎn)動動能是由站立狀態(tài)的勢能轉(zhuǎn)變而來。以華爾茲左轉(zhuǎn)步為例，反身同時左腳小步邁出、左腳全腳觸地、右腳腳尖觸地、屈膝。這里屈膝降低重心高度以釋放勢能，一部分勢能變成轉(zhuǎn)動動能，其余轉(zhuǎn)變?yōu)橥炔考∪獾膹椥阅?，以備下擺蕩動作使用。反身動作可以說是為擺蕩動作的前提準(zhǔn)備，包括能量準(zhǔn)備、體位準(zhǔn)備。

加強(qiáng)體能訓(xùn)練增加肌肉比例，提高肌肉剛度可以儲存更多的彈性能。

4 擺蕩動作

擺蕩是指舞者在身體上升做斜向或橫向移動時，像倒鐘擺似地把身體擺動起來。

4.1 受力分析

以華爾茲右轉(zhuǎn)步為例，擺蕩前支撐腿屈膝，擺蕩時右腳蹬地，右腳從滿腳到腳尖，跨部帶動左腿橫向擺蕩，左腳內(nèi)側(cè)輕微擦地作為輔助支撐。左腳到位后，右腿內(nèi)側(cè)輕微擦地向左腿并攏，將身體重心轉(zhuǎn)到左腳。（圖3）

根據(jù)力學(xué)原理的突變力會產(chǎn)生剛性沖擊，右腳從滿腳到腳尖是個由面到點(diǎn)的過程，逐漸完成的，避免了剛性沖擊，提高了平穩(wěn)性，做到不留痕跡。擺蕩時，各力作用方向、大小、作用點(diǎn)隨時間變化，且在不同時段出現(xiàn)而非貫穿始終，如摩擦力、地面反沖力。處理力介入、退出時的平穩(wěn)性好壞可反映出舞者水平高低。推廣到一般，跳摩登時出去的腳和收回的腳都不離開地板，在地板上擦。向前或橫向出去的腳尖擦地，向后收回的腳腳跟擦地。

4.2 功能分析

擺蕩前支撐腿屈膝，積蓄肌肉彈性能，蹬地后彈性能變成動能，升起后動能轉(zhuǎn)變成勢能。這里存在三次能量轉(zhuǎn)換，彈性能→動能→勢能。要動作優(yōu)美協(xié)調(diào)，能量轉(zhuǎn)換一定要徹底，不可提前終止。在擺蕩到最高點(diǎn)時，動能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽?，動能趨于零，身體有一瞬間的停頓，此時，上體拔起，整個身體應(yīng)充分得以展示。華爾茲右轉(zhuǎn)步為三步，但移動兩個步距，前一個步距要小，后一個步距要大。前步距小的目的是減少移動功耗，增加彈性能，這樣下一步距才能大，具有爆發(fā)力。

擺蕩過程身體傾斜。作為主動件的胯部直接受到來自支撐腿源動力F，身體的其余部分包括腿腳和上半身，都是從動件。作為主動件，胯部自然突出，上身隨動則傾斜。身體傾斜呈半流線型，空氣阻力小。傾斜動作反映出身體是一個質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)，另外反映出舞者是在大氣層內(nèi)跳舞，具有風(fēng)吹柳葉的藝術(shù)效果，從而增加舞蹈運(yùn)行中身體的表現(xiàn)力。（圖4）

5 升降動作

上升運(yùn)動時，應(yīng)先腳跟逐漸離地到腳尖承力，逐漸伸直膝蓋，整個身體上挺，使上升動作達(dá)到理想的高度。腳尖立起，將動能完全轉(zhuǎn)變成勢能。上升速度應(yīng)從零起始，增速、減速、零速。

下降運(yùn)動時，則應(yīng)用膝蓋放松的技術(shù)，讓膝蓋、踝關(guān)節(jié)同時彎屈，承重腳從腳尖到全腳，以腳跟的落地為止。肌肉看成彈簧，彈性剛度隨位移增加的，下降速度也應(yīng)從零起始，增速、減速、零速。

松膝將勢能轉(zhuǎn)變?yōu)橥炔考∪獾膹椥阅?，以備下一個動作使用。承重腳滿腳觸地、移動腳尖觸地，其意義是將能量儲存在承重腿上而不能浪費(fèi)在移動腿上。

身體立起、松膝過程是將動能轉(zhuǎn)變成勢能在轉(zhuǎn)變成彈性能，這里完成了兩次能量的轉(zhuǎn)換，上升時動能轉(zhuǎn)化為勢能，下降時勢能轉(zhuǎn)化為彈性能。每種能量轉(zhuǎn)化應(yīng)徹底后才能進(jìn)行下一個動作，能量轉(zhuǎn)化的最大化使選手顯得有力度、速度。

在一小節(jié)三拍的舞步，第一拍出步時應(yīng)屈膝降重心。從最低點(diǎn)起步，第一拍的后半拍開始上升，整個第二拍身體應(yīng)繼續(xù)上升，到了第三拍上半拍時升至最高點(diǎn)，然后第三下半拍時又下降。

舞蹈過程是個用最小的能量完成動作，要提倡節(jié)能。舞場經(jīng)?？吹接械奈枵哌^分用力跳舞并沒有帶來美感，就是沒有利用好能源舞蹈效率低。

6 結(jié)束語

6.1 華爾茲舞蹈就是質(zhì)點(diǎn)系在多種力作用下的運(yùn)動，而各力作用方向、大小、作用點(diǎn)隨時間變化的除重力外其均力在不同階段出現(xiàn)而不是貫穿始終，其運(yùn)動規(guī)律復(fù)雜多變。處理好力介入、退出時的平穩(wěn)過渡是舞者面臨的重要問題。

6.2 人體可分解為幾大部分：上身、胯部、大腿、小腿幾大部分。運(yùn)動時胯部是主動件其他均為從動件。

6.3 舞蹈過程存在三種能量的轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換一定要徹底才能動作優(yōu)美協(xié)調(diào)，不可提前終止或滯后。

6.4 加強(qiáng)體能訓(xùn)練增加肌肉比例、提高肌肉剛度可以儲存更多的彈性能。舞蹈過程是個用最小的能量完成最大的運(yùn)動過程，也要提倡節(jié)能。

[ 1 ]何忠，試析國標(biāo)舞華爾茲的舞蹈技巧[ J ].湖北體育科技，2004，23（7）.

G811.4

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1674-151X（2011）04-007-02

投稿日期：2010-11-12

唐遠(yuǎn)志（1957 ～），高級工程師，副教授。研究方向：機(jī)械制造及理論教學(xué)。