短跑起跑后蹬時間－壓力曲線的特征研究——以第16屆亞運會男子100m跑運動員為例

羅江南，謝洪昌，杜少武

(1.湛江師范學院體育學院，廣東湛江 524048;2.江西師范大學體育學院，江西南昌 330027)

短跑起跑后蹬時間－壓力曲線的特征研究
——以第16屆亞運會男子100m跑運動員為例

羅江南1，謝洪昌1，杜少武2

(1.湛江師范學院體育學院，廣東湛江 524048;2.江西師范大學體育學院，江西南昌 330027)

為提高我國短跑運動技術(shù)水平提供理論支持，以第16屆亞運會100m跑男運動員為研究對象，通過對54人次的起跑后蹬時間－壓力曲線結(jié)構(gòu)進行對比分析，得出了雙波峰與三波峰兩種曲線類型。研究結(jié)果表明:雙波峰結(jié)構(gòu)優(yōu)勢在于雙腳后蹬時間短和雙腳后蹬力量更大，是一種更為合理的起跑后蹬時間－壓力曲線結(jié)構(gòu)。在起跑訓練中，我們應(yīng)重點加強雙腳后蹬用力協(xié)同性的訓練。如果勞義在起跑訓練中將其起跑后蹬時間－壓力曲線由三波峰結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p波峰結(jié)構(gòu)，將使他的100m成績由10.24s提高到10.21s的水平。

短跑;起跑;后蹬;時間－壓力曲線

短跑成績由起跑、起跑后加速跑、途中跑和終點沖刺四部分因素構(gòu)成。誠然，途中跑是影響短跑成績的最主要因素［1］。在當今世界競技運動水平不斷提高，競爭對手間差距日益縮小，短跑成績以1/100s來記錄的今天，每個細微的技術(shù)環(huán)節(jié)都可能影響運動員的名次。雖然起跑是短跑中的最初部分，但是起跑的好壞對其后的三個階段水平能否正常發(fā)揮起著決定作用［1］。因此，運動員的起跑技術(shù)和能力對提高短跑成績勢必會產(chǎn)生重要作用。為了探索影響起跑速度的深層次原因，為提高我國短跑運動技術(shù)水平提供理論支持，本研究以第16屆亞運會100m跑男運動員54人次的起跑后蹬時間－壓力曲線為研究對象，重點對時間－壓力曲線的線形進行探索。

過去大量關(guān)于短跑起跑的文獻研究重點，主要集中在起跑的反應(yīng)時、起跑器的安裝和起跑時運動員的身體姿態(tài)對運動效果影響等方面，只是單一地考慮了力學上的因素或時間維度上的因素。隨著科學技術(shù)的高度發(fā)展，在大型運動會的短跑比賽中，通過安裝在運動員起跑器上的電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)，對運動員起跑后蹬時間－壓力進行測量。以運動員起跑動作施加于起跑器的壓力達到設(shè)定閾值的時間，從而間接推斷運動員起跑反應(yīng)時是否超限，來判定運動員起跑犯規(guī)的情況。在運動員蹬踏起跑器到雙腳離開起跑器這一過程當中，會在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中形成一個起跑后蹬時間－壓力曲線。由于每個運動員從開始對起跑器施壓到雙腳離開起跑器這一過程當中，對起跑器所施加的壓力以及所形成的壓力曲線的線形是不同的，從中可以反映出運動員蹬力在時間維度上的變化情況。這就提示我們，只有將力與時間維度綜合起來考慮，才能探尋出影響起跑速度的深層次原因。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

以第16屆廣州亞運會田徑100m跑比賽男運動員54人次起跑后蹬時間－壓力曲線為研究對象。其中，第一輪預(yù)賽28人次，人員為:AL HARTHIBarakat，LAO Yi，ZHENG Dongsheng，F(xiàn)RANCIS Samuel elebari，WIBOWO Suryo Agung，HABEEB Yahya Hassan I，LAI Chun Ho，TSUIChi Ho，ALNASHRIYasir Baalghayth A，MOHAMMED ABDUL NAJEEB Qureshi，MEENAPRA Jirapong，YIWei Chen，ERIGUCHIMasashi，KIM Kukyoung，SONDEE Wachara，WANG Wen Tang，BURUMI Franklin Ramses，LIM Heenam，RANE Krishnakumar Satish，JAMAL Muhammad Amirudin，MUSTAPA Muhammad Elfi，ALZAABIAhmed Juma，AL JABRIFahad，ALRASHEDIMohamed Ahmed Sanad，MOHAMMED Aymen，AHMED Ahmed Azneem，THARU Tilak Ram，ISLAM Azharul;半決賽 18人次，人員為:LAO Yi，TSUI Chi Ho，AL HARTHI Barakat，ALNASHRI Yasir Baalghayth A，HABEEB Yahya Hassan I，WIBOWO Suryo Agung，LAIChun Ho，ZHENG Dongsheng，LIM Heenam，MOHAMMED ABDUL NAJEEB Qureshi，SONDEE Wachara，KIM Kukyoung，MEENAPRA Jirapong，BURUMIFranklin Ramses，ERIGUCHIMasashi，RANE Krishnakumar Satish，YIWei Chen，ALZAABI Ahmed Juma;決賽8人次，人員為:LAO Yi，ALNASHRI Yasir Baalghayth A，AL HARTHIBarakat，LAIChun Ho，HABEEB Yahya Hassan，WIBOWO Suryo Agung，ZHENG Dongsheng，TSUIChi Ho。

1.2 研究方法

1.2.1 電子起跑監(jiān)測記錄:用Fairplay電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)對所有短跑運動員起跑后蹬時間－壓力曲線進行監(jiān)測、記錄，對獲得的圖形進行分類。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計法:所有數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行分析處理，顯著性水平為P＜0.05，非常顯著性水平為P＜0.01。

1.2.3 灰色關(guān)聯(lián)分析法:采用灰色系統(tǒng)理論建模系統(tǒng)3.0，對各指標與起動時間的關(guān)聯(lián)度進行分析。

1.2.4 生物力學分析法:采用運動技術(shù)和生物力學結(jié)合方法，對影響起動時間的因素進行邏輯推理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 起跑后蹬時間－壓力曲線中時間結(jié)點的劃分

圖1 兩種壓力曲線

根據(jù)Franklin M.Henry的研究，起跑后蹬時間－壓力曲線的最低谷位置為抬后腳的時刻，壓力消失為抬前腳的時刻［2］，進而可以將這兩種起跑后蹬時間－壓力曲線分成不同的時間段(見圖1):(1)橫坐標0到壓力曲線的起動位置就是運動員的實際起跑反應(yīng)時間段;(2)橫坐標0到壓力曲線的壓力域值(40kg)位置就是在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中運動員的起跑反應(yīng)時間段。在電子起跑監(jiān)測系統(tǒng)中，起跑反應(yīng)時間的判定是從運動員聽到發(fā)令槍聲到起跑動作施加于起跑器的壓力達到設(shè)定閾值的時間。電子監(jiān)測系統(tǒng)中的起跑反應(yīng)時間與實際起跑反應(yīng)時間是有區(qū)別的，這個時間值要比實際起跑反應(yīng)時間值略大;(3)壓力曲線的起動位置到抬前腳位置的這段時間為起動時間段，即運動員完成起跑動作的階段;(4)根據(jù)起跑動作完成情況，可將整個起動時間段再細分為兩個子階段:一是起動到抬后腳這個時間段，即雙腳后蹬階段;二是抬后腳到抬前腳的這個時間段，即單腳后蹬階段。

2.2 兩種起跑后蹬時間－壓力曲線3個時間段的對比分析

整個起跑時間包括反應(yīng)時間和起動時間，從聽到槍聲到開始蹬起跑器所用的時間叫反應(yīng)時間，從開始蹬起跑器到前腳蹬離起跑器所用的時間叫起動時間［3］。運動訓練學理論認為，反應(yīng)速度是指人對各種信號(聲、光、觸等)快速應(yīng)答能力。動作速度是指人體某一部分快速完成某一動作的能力［4］。反應(yīng)時間體現(xiàn)的是運動員的反應(yīng)速度，起動時間體現(xiàn)的是運動員的動作速度。反應(yīng)速度由神經(jīng)反射通路的傳導速度所決定，基本屬于純生理過程，純生理過程的提高是相當困難的［4］。在水平接近的高水平選手中，反應(yīng)時間對成績的影響沒有顯著性［5］。而動作速度卻可以通過訓練手段來加以提高。因此，運動員起跑后蹬時間－壓力曲線的動作速度階段，即起動時間段，才是整個起跑過程最值得研究和改善的地方。如果短跑起跑的研究只是單一考慮力學上的因素或時間維度上的因素，而不考慮在起跑過程中，特別是運動員起動時間階段，力與時間維度這兩個因素的密切相關(guān)，那么，勢必影響我國100m跑運動及其研究的發(fā)展。

在第16屆亞運會男子100m比賽運動員起跑后蹬的時間－壓力曲線的54個樣本中，根據(jù)起動時間段線形的不同，可分為雙波峰和三波峰兩種線形(見圖1)，其中雙波峰結(jié)構(gòu)類型26個，三波峰結(jié)構(gòu)類型為28個。兩種線型分別占樣本總數(shù)的48.1%和51.9%。(見表1)

2.2.1 起動時間段兩種起跑后蹬時間－壓力曲線的對比分析

表1 兩種線形的百分數(shù)及起動時間平均值的比較

起動時間是運動員完成起跑動作所用的時間，與運動員的技術(shù)動作和身體素質(zhì)有著密切聯(lián)系。因此，起動時間真正反映出運動員起跑速度的快慢，是判斷運動員起跑技術(shù)優(yōu)劣的重要指標。運動員的反應(yīng)時間是在運動員完成起跑動作之前的生理延遲時間，與運動員所采用的技術(shù)動作并無聯(lián)系。運動員對槍聲信號應(yīng)答的快慢以及起跑壓力監(jiān)測系統(tǒng)壓力域值的大小是不會影響運動員的起動時間的。在一個以時間來判定勝負的項目中，起跑所需的起動時間短就是我們應(yīng)該采用的技術(shù)。從兩種曲線平均起動時間來看(見表1)，兩者具有非常顯著的差異(P＜0.01)。雙波峰的起動時間明顯比三波峰要短，說明起跑后蹬時間－壓力曲線為雙波峰的起跑技術(shù)具有更快的起動速度。

2.2.2 雙腳后蹬階段兩種起跑后蹬時間－壓力曲線的對比分析

在雙腳后蹬階段，雙波峰與三波峰這兩種曲線在線形結(jié)構(gòu)上具有顯著差異(見圖1)。雙波峰在這個時間段里只出現(xiàn)一個明顯波峰，且為最大值。而三波峰有兩個明顯的波峰，其中有一個波峰是最大值。將這個階段兩種曲線的最大峰值(K雙)、達到峰值的時間(t雙)及雙腳后蹬時間(T雙)的均值進行獨立樣本t檢驗來分析兩種曲線之間的差異(見表2)。

表2 雙腳后蹬階段t雙、K雙、T雙平均值的比較

從表2可知，在雙腳后蹬階段，從運動員蹬力達到峰值的時間t雙來看，雙波峰比三波峰所需時間略短，但雙波峰與三波峰在達到最高峰值時間上并無顯著差異(P＞0.05)。從運動員后蹬的最大力量也就是壓力曲線的最高峰值K雙來看，雙波峰比三波峰具有更大的蹬地力，兩者具有非常顯著的差異(P＜0.01)。從運動員的雙腳后蹬時間T雙來看，雙波峰比三波峰短，兩者之間也具有非常顯著的差異(P＜0.01)。

在雙腳后蹬階段，綜合兩種曲線的線形結(jié)構(gòu)以及力學數(shù)據(jù)的情況，雙波峰與三波峰這兩種曲線之間，蹬力在時間維度上的變化情況具有顯著性差異。

2.2.3 單腳后蹬階段兩種起跑后蹬時間－壓力曲線的對比分析

由圖1可見，單腳后蹬階段，雙波峰和三波峰這兩種曲線都再次出現(xiàn)一個明顯波峰，在這個階段，兩種曲線在線形的基本結(jié)構(gòu)上沒有顯著差異。

表3 單腳后蹬階段t單、K單、T單平均值的比較

表3可見，單腳后蹬階段，兩種曲線在運動員單腳蹬力達到峰值的時間(t單)，運動員單腳后蹬的最大力量(K單)及運動員的單腳后蹬時間(T單)三項指標的平均值上，經(jīng)獨立樣本t檢驗，均無顯著性差異(P＞0.05)。

在單腳后蹬階段，兩種曲線的線形結(jié)構(gòu)以及力學數(shù)據(jù)均無顯著差異，因此，雙波峰和三波峰這兩種曲線之間，蹬力在時間維度上的變化情況無顯著性差異。

2.3 影響起動時間主要因素的分析

2.3.1 相關(guān)指標與起動時間的灰色關(guān)聯(lián)分析

將起動時間T總作為母數(shù)列，K雙、t雙、T雙、K單、t單、T單這6個指標因素作為子數(shù)列，用灰色關(guān)聯(lián)的理論和方法進行分析，以確定影響兩種起跑后蹬時間－壓力曲線起動時間的主要因素，從而探討提高起跑技術(shù)的內(nèi)在特征和機理。

表4 K雙、t雙、T雙、K單、t單、T單與T總的鄧氏關(guān)聯(lián)度

從各個指標與起動時間的關(guān)聯(lián)度來看，雙腳后蹬的時間T雙與單腳后蹬的時間T單這兩個指標排在第1位和第2位，對起動時間的影響最大，因此，在運動員的起跑訓練中，減少后蹬時間是提高運動員起動速度最有效、最直接的方式。雙腳后蹬階段的蹬力最大值K雙與單腳后蹬階段的蹬力最大值K單對起動時間的關(guān)聯(lián)度分別是0.72和0.73，對起動時間的影響也比較大。短跑屬于極量強度的項目，其特點是高功率輸出。故要求肌肉有高速收縮能力和在較長時間內(nèi)保持高速收縮的能力，同時還要求在收縮時產(chǎn)生較大的力量。所以，力量素質(zhì)對于短跑運動員來說是非常重要的［6］。從力學公式F=ma可知，力量(F)等于人體質(zhì)量(m)與加速度(a)的乘積。力量是引起人體加速度的原因，力量越大則加速度越大。加速度越大則人體運動速度也就越快。所以，在人體質(zhì)量一定的情況下，最大限度的提高人體加速度，對力量的要求要偏重于相對力量。相對力量越是大，肌肉越容易在運動中克服內(nèi)、外阻力產(chǎn)生快速的收縮速度［7］。這說明，發(fā)展運動員的腿部力量，提高運動員的蹬地力量也是提高運動員起動速度的有效方法。在許多運動項目中，力量的發(fā)展水平與技術(shù)因素是影響動作速度和位移速度的重要因素［8］。

將上述6項指標再分成雙腳后蹬階段和單腳后蹬階段進行分析。由兩種起跑后蹬壓力曲線3個時間段的對比分析研究可知，在單腳后蹬階段，蹬力在時間維度上的變化情況，雙波峰與三波峰沒有顯著性差異，所以在單腳后蹬階段并不能判斷出哪種起跑后蹬時間－壓力曲線更為合理、更具優(yōu)勢。雙波峰與三波峰差異在于雙腳后蹬階段，在這個階段，蹬力在時間維度上的變化情況，兩者具有顯著性差異，因此，雙腳后蹬階段的3個指標K雙、t雙、T雙是判斷這兩種曲線優(yōu)劣的重要指標。在這3個指標當中，雙波峰曲線與三波峰曲線在T雙與K雙這兩個指標上具有非常顯著性差異，且T雙與K雙這兩個指標與起動時間的關(guān)聯(lián)度都較高，因此，雙腳后蹬時間T雙和雙腳后蹬階段的蹬力最大值K雙是造成兩種起跑后蹬壓力曲線在起動時間上具有顯著性差異的兩個重要因素。雙波峰曲線結(jié)構(gòu)相比三波峰曲線結(jié)構(gòu)在起動時間上具有明顯優(yōu)勢，其優(yōu)勢在于雙腳后蹬時間短和雙腳后蹬力量更大。

2.3.2 后蹬用力環(huán)節(jié)對起動時間影響因素的分析

在短跑起跑過程中，為了迅速蹬離起跑器，運動員聽到槍聲或“跑”以后，必須在特定的時間內(nèi)對起跑器產(chǎn)生作用力。力學動量定理F△t=mvt－mv0表明:動量等于力在時間上的變化量。當運動員在起跑器上時，他的初始動量為0(mv0=0)。由于運動員的質(zhì)量不變，因此蹬離起跑器的速度與蹬離起跑器的動量成比例。但方向相反，動量越大，運動員的速度越快。［3］在△t與m相同的情況下，提高F就能獲得更大的動量，從而得出更大的速度vt。再根據(jù)公式t=S/v，加快速度就能使運動員快速蹬離起跑器，減少起動時間。在運動員體重以及蹬力達到峰值的時間沒有差別的情況下，后蹬力量就是影響起動速度，從而最終影響起動時間的最重要因素。在單腳后蹬階段，兩種曲線類型在蹬力的最大峰值以及達到蹬力最大峰值的時間上沒有顯著差異，由此可見，起跑后蹬時間－壓力曲線結(jié)構(gòu)為雙波峰的運動員與三波峰的運動員在腿部力量上無顯著差異，雙腳后蹬階段蹬力最大峰值的顯著性差異不是來自運動員的腿部力量，而是來自運動員起跑后蹬技術(shù)上的差異。

在雙腳后蹬階段，后蹬力量來自雙腳共同用力，因此波峰值比單腳后蹬階段的波峰值高。在雙腳后蹬階段，不同的運動員在前、后腿達到自己的最大蹬力時間上是有區(qū)別的。因此，在起跑后蹬時間－壓力曲線上表現(xiàn)出不同的波形結(jié)構(gòu)。如果運動員的雙腳在達到最大蹬力時間上不一致的話，那么在起跑后蹬時間－壓力曲線上就會表現(xiàn)為兩個峰值相對較低的雙波峰結(jié)構(gòu);如果運動員的雙腳在達到最大蹬力時間上是一致的話，雙腳的最大蹬力就會疊加，雙腳最大蹬力的波峰就會重疊，從而在起跑后蹬時間－壓力曲線上表現(xiàn)為一個峰值相對較高的單波峰結(jié)構(gòu)。因此，雙波峰曲線類型的運動員比三波峰曲線類型的運動員雙腳后蹬力量更大，獲得的動量及速度更高，因而雙腳后蹬時間更短，是一種更為合理的起跑后蹬時間－壓力曲線結(jié)構(gòu)。

綜上所述，雙腳后蹬用力的協(xié)同性是造成雙波峰曲線結(jié)構(gòu)相比三波峰曲線結(jié)構(gòu)在雙腳后蹬時間上更短以及雙腳后蹬力量上更大，從而最終造成兩種曲線結(jié)構(gòu)在起動時間上具有顯著性差異的最根本因素。在起跑訓練時應(yīng)注意加強雙腿同時用力技術(shù)環(huán)節(jié)的訓練，即注重雙腳后蹬用力的協(xié)同性訓練。

2.4 勞義的起跑后蹬時間－壓力曲線的分析

圖2 勞義的起跑時間－壓力曲線

我國運動員勞義在第16屆亞運會男子100m比賽中以10.24s取得了冠軍，但勝利取得主要是靠后程的追趕。由圖2可見，起跑時他的整個起跑過程共耗時458ms，是所有參加決賽的運動員當中最慢的。其中起動時間T總為331ms，明顯慢于所有參賽運動員的308.7ms平均值。勞義單腳支撐階段最大蹬力K單是40.0kg，高于所有參賽運動員的37.9kg平均值，這說明他的下肢力量是不錯的。但在雙腳支撐階段，勞義最大蹬力K雙只有68.0kg，明顯低于所有參賽運動員的91.1kg平均值;雙腳支撐時間T雙為198ms，明顯高于所有參賽運動員的181ms平均值。造成他起動速度慢的主要原因是由于他的起跑后蹬時間－壓力曲線呈三波峰結(jié)構(gòu)，表明其雙腳用力的協(xié)同性差，以至于雙腳的蹬力峰值不能疊加，造成雙腳后蹬階段的后蹬力量不足。

勞義在今后的訓練中應(yīng)采用起跑后蹬時間－壓力曲線的監(jiān)測來改進起跑技術(shù)，突出加強雙腳蹬地的協(xié)同性訓練，以提高雙腳支撐階段的最大蹬力，從而使起跑后蹬時間－壓力曲線由三波峰結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p波峰結(jié)構(gòu)。起跑后蹬時間－壓力曲線為雙波峰結(jié)構(gòu)的運動員，其平均起動時間為298.46ms，如果勞義能達到這個平均水平，可以減少他的起動時間32.54ms，這將使他的100m成績由10.24s提高到10.21s的水平。

3 結(jié)論

3.1 第16屆亞運會男子100m比賽運動員起跑后蹬時間－壓力曲線分為雙波峰和三波峰兩種線型，雙波峰的起動時間比三波峰要短。

3.2 在雙腳后蹬階段，蹬力在時間維度上的變化情況，雙波峰和三波峰有顯著性差異。

3.3 在單腳后蹬階段，蹬力在時間維度上的變化情況，雙波峰和三波峰無顯著性差異。

3.4 雙波峰起跑后蹬時間－壓力曲線結(jié)構(gòu)優(yōu)勢在于，雙腳后蹬時間短和雙腳后蹬力量更大，是一種更為合理的起跑后蹬時間－壓力曲線結(jié)構(gòu)。

3.5 雙腳后蹬用力的協(xié)同性是影響起動時間的最根本因素，加強雙腳后蹬用力協(xié)同性訓練應(yīng)成為起跑練習的重點。

3.6 勞義在起跑訓練中應(yīng)突出加強雙腳蹬地的協(xié)同用力訓練，如果能將其起跑后蹬時間－壓力曲線由三波峰結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p波峰結(jié)構(gòu)，他的100m成績可由10.24s提高到10.21s的水平。

［1］王海明，洪元舟.對提高短跑起跑反應(yīng)速度的探討［J］.山東體育學院學報，2000(3):36－38

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［8］姚衛(wèi)宇.影響短跑起跑速度的若干因素分析［J］.成都體育學院學報，2003(4):41－43

Research on the Features of Time－pressure Curve of Sprint Pre－start Back Kick——Based on the sample of the pre－start back kick time and pressure curve of the 100－metremale sprinters in the 16thAsian Games

LUO Jiang－nan1，XIE Hong－chang1，DU Shao－wu2

(1.School of Physical Education，Zhanjiang Normal University，Zhanjiang 524048，China;
2.School of Physical Education，Jiangxi Normal University，Nanchang 330027，China)

To provide theoretical support for the sprint technique of China，taking the 100－metremale sprinters in the16th A-sian Games as subjects，this article compared and analyzed the structure of the pre－start back kick time－pressure curve of 54 person－time，getting two curve types i.e.double－peak curve and three－peak curve.The result of the research proves that the advantage of double－peak curve is shorter back kick timewith stronger force，which is amore reasonable structure of pre－start back kick time and pressure curve.In the training for the start of sprint，we should emphasize the coordination of back kick force.If the three － peak curve can be changed into double － peak curve in the training process，Lao Yi＇s score for 100 － metre sprint can be improved from 10.24s to 10.21s.

Sprint;Start;Back kick;Time－pressure curve

G822.1

A

1007－323X(2012)02－0106－05

2012－01－18

羅江南(1974－)，男，廣東豐順人，講師，碩士研究生

研究方向:體育教學與訓練