騰空時相質疑:世界優(yōu)秀男子500m速滑運動員彎道技術的運動學探索

王立國,劉俊一

騰空時相質疑:世界優(yōu)秀男子500m速滑運動員彎道技術的運動學探索

王立國,劉俊一

(東北師范大學體育學院,吉林長春130024)

采用運動生物力學方法,對世界最優(yōu)秀短距離速度滑冰運動員彎道的跑滑技術進行了運動學個案分析,對目前爭論的跑滑技術中出現騰空時相的核心問題進行了質疑和探索。結果:速度滑冰的跑滑技術出現明顯的“跑動”跡象,個案解析中證實了下肢騰空的時相的存在;騰空時相技術的出現并不是跑滑技術的關鍵,跑滑技術蹬冰動作中,左右膝關節(jié)都主動性的不完全充分蹬伸,跑動蹬冰和雙腿快速交替蹬冰才是該技術的核心,同時也是產生跑動跡象和下肢騰空時相的主要因素;結合髖膝關節(jié)角度變化的一致性分析表明,“跑動”跡象和下肢騰空時相主要是在左腿單支撐蹬冰結束到右腿單支撐蹬冰開始交替間,由左腿的不完全蹬伸配合右腿的髖膝快速前擺著冰引起的。提示在現代短距離速度滑冰技術中可能出現騰空時相,同時提供了判斷和評定跑滑技術的核心技術關鍵,進而為我國運動員借鑒這種技術的提供運動學分析中的技術細節(jié)。

騰空時相;速度滑冰;彎道;運動學;質疑

近年來,500m男子速度滑冰的成績不斷提高,世界紀錄已經突破35s,平均速度在13.5m/s以上。以日本運動員Joji KATO、NAGASHIMA Keiichiro、韓國運動員 MO Tae-Bum、Sang-Hwa LEE為代表的一些亞洲優(yōu)秀男子運動員在500m滑行技術中形成了自身的特點,在技術上非常注重彎道滑行,在彎道采用一種接近于“跑”的跑滑技術,使他們在世界大賽中頻頻創(chuàng)造優(yōu)異成績,并逐漸取代歐美運動員的技術成為了世界公認的先進技術[1]。目前已有學者對彎道這種“跑滑”技術進行了相關的研究,特別是對彎道跑滑技術的“跑動”特征進行了探索,但是研究大多是定性的理論分析,客觀實證數據不多。特別是沒有對“跑滑”技術中最重要的“騰空時相”的跑動特征進行探索和分析的實證研究[2]。筆者選擇2010年溫哥華冬奧會亞軍日本運動員Keiichiro NAGASHIMA、2010年溫哥華冬奧會季軍日本運動員Joji KATO、冬奧會第四名韓國運動員Kang-Seak LEE和2011年世界杯500m第2名Yuya OIKAWA以及2012年世界短距離速滑錦標賽1 000m冠軍韓國運動員Kyou-Hyuk LEE五名男選手為研究對象,對其彎道跑動特征——騰空時相的相關技術動作進行運動學分析,目的是要準確地反映這種世界先進技術的特點和水平,揭示其先進技術的核心問題,以期為我國的速度滑冰運動訓練提供借鑒。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取2010年12月4日-5日舉行國際滑聯世界杯長春站比賽期間,日本運動員Joji KATO、Keiichiro、Yuya OIKAWA以及韓國運動員Kang-Seak LEE、Kang-Seak LEE的500m滑跑中第一個彎道弧頂一個復步進行分析(表1)。

表1 受試運動員基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 錄像觀察法 通過拍攝的錄像反復觀察5名被試在彎道跑滑過程中一個復步的技術動作;詳細觀看2010-2012年間世界速度滑冰錦標賽和奧運會男子500m比賽的電視轉播和錄像,并對部分運動員的彎道技術動作進行了分析和統計工作。對近年來男子500m速度滑冰彎道滑跑技術的發(fā)展現狀有了一個基本的了解和認識。

1.2.2 攝像與解析法 在國際滑聯世界杯男子500m比賽的現場,采用兩臺日本產JVC9800型攝像機從從正面和側面同時進行同步、定點、定焦拍攝被試500m滑跑第一個彎道一個滑跑復步的全過程。攝像機高度為1.05m,拍攝距離20～30m,兩臺攝像機主光軸夾角約120°,拍攝速度為50幅/s,然后對拍攝的原始材料應用Ariel Dynamics運動解析系統解析,用數字濾波法進行平滑,截斷頻率為6,獲得了被試身體重心和各關節(jié)的位移、各階段時間和各關節(jié)角度等數據,還采集了身體重心軌跡及棍圖等。

1.2.3 數理統計法 在研究過程中采用Excel軟件對所需數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 被試彎道復步不同動作階段時相特征

對5名被試彎道一個復步的圖片進行解析,并對彎道技術動作中各個階段進行時相時間的統計與計算(表2)。

從表2的數據統計表明:5名被試的平均彎道復步時間為0.72s,通過被試復步總時間與各個技術動作時相時間之間的計算,被試Joji KATO、Keiichiro NAGASHIMA和Kyou-Hyuk LEE的彎道復步中出現了騰空時相,分別為0.06s、0.08s和0.04s,其他2名被試沒有出現統計學意義上的騰空時相。

2.2 被試的蹬冰角度變化結果統計

通過對拍攝圖片的解析以及對解析數據的統計學分析,分別統計了5名被試一個復步中各個技術動作時相的蹬冰角度的變化(表3)。

表3 不同技術動作時相蹬冰角度與時刻一覽表(單位:°)

2.3 被試髖、膝關節(jié)變化結果統計

通過對拍攝圖片的解析以及對解析數據的統計學分析,分別統計了5名被試在彎道一個復步過程中髖關節(jié)、膝關節(jié)和軀干在各個技術動作時相角度的變化情況(表4)。

表4 不同技術動作時相關節(jié)角度一覽表(單位:°)

3 分析與討論

彎道滑行技術是速度滑冰技術動作重要環(huán)節(jié)之一[3,4],一直是科學研究爭論的焦點問題。彎道滑行技術的主要目的是利用離心力作用,用最短時間、最短距離通過彎道滑行,在保持運動員直道滑行速度的同時盡量提高滑行速度[5]。對于速滑500m項目來說,彎道滑行是高水平運動員取得比賽勝利的核心技術環(huán)節(jié),也是最容易出現失誤的技術環(huán)節(jié)。以往研究也表明速度滑冰500m比賽彎道滑行成績與比賽成績密切相關,越是高水平運動員之間的競爭其關系越密切[6]。因此,如何提高彎道技術動作的質量、提高彎道滑跑速度,一直是科研人員重點關注的課題。

3.1 跑滑技術中的“跑動”特征與騰空時相

目前以亞洲日韓選手為代表的一批優(yōu)秀速度滑冰運動員比賽中利用彎道跑滑技術,屢屢創(chuàng)造優(yōu)異的運動成績。這種跑滑技術的特點是低姿勢、高頻率、快節(jié)奏,采用最高效的下肢蹬冰距離以接近于“跑”的方式完成彎道的滑進[8]。目前,對這種跑滑技術的核心爭論點是跑動的特征和騰空的跡象。以往對速度滑冰技術無論針對直道還是彎道的運動學分析上,前提都是建立在滑行技術的基礎上,強調的是延長蹬冰距離、提高蹬冰效率,而彎道跑滑技術不強調蹬冰距離,而主要突出動作頻率、蹬冰效率和跑動滑行。另外,跑滑技術中運動員的下肢是否出現了同時離開冰面的時刻,即出現瞬時的騰空狀態(tài)沒有得到科學證實,一直是跑滑技術中質疑的關鍵問題。表2顯示5名運動員中Joji KATO、Keiichiro NAGASHIMA和Kyou-Hyuk LEE三人的彎道復步中出現了明顯的騰空時相。雖然目前的研究還只是局限在小樣本的研究范圍內,但是也可以在一定層面上說明跑滑技術的跑動特征和騰空時相的可能性。因此,本研究認為這種跑滑技術以跑滑代替滑行,更加注重彎道的加速性,更加注重高頻率,更加注重下肢蹬冰的實效性。特別是左右腿交替蹬冰的時刻,既然有跑動的跡象,就可能產生騰空的時刻。

3.2 跑滑技術的蹬冰角度分析

在速度滑冰的技術動作分析中,通常把運動員滑行過程中小腿與冰面的夾角稱作蹬冰角,蹬冰角度可以有效的反映運動員腿部的技術動作以及蹬冰的效果[11]。被試運動員左腿從復步開始著冰到其蹬冰結束的角度范圍在34.07°±2.5～35.89°±1.2°之間,右腿的蹬冰角度在 32.31°±2.1°～49.20°±3.1°之間,從左右腿蹬冰角度的變化分析,在整個復步的時相中右腿的平均蹬冰角度都略大于左腿,但是最小的蹬冰角度出現在右腿蹬伸的瞬間。這與以往的研究[3]結論有一定的差異。但是趙春華等人的研究被試樣本中有歐美運動員,而歐美運動員的彎道技術與韓日運動員的技術有明顯的差別。本研究認為對不同特點的技術動作進行運動學分析沒有典型性意義。本研究中的5名運動員左腿最小蹬冰角度都出現在左腿單腳支撐蹬冰結束時,即右腳著冰的時刻,說明這一瞬間左腿達到了蹬伸的極限角度,同時也可以認為在高速的彎道滑行中,為了保證單腳支撐階段快速向下一個技術環(huán)節(jié)過渡,這個階段技術動作的核心是身體重心的平穩(wěn)并瞬間變換。為了確保身體重心能夠由左腿的單腿支撐蹬冰瞬間平穩(wěn)的過渡,必須保證左腿在結束單腿支撐瞬間的蹬冰效果,因此最有效的左腿蹬冰產生在身體重心即將失去平衡的瞬間,導致蹬冰角度的偏小,同時要求蹬冰的快速實效,這也是被試的彎道跑滑技術的特點之一。

3.3 關節(jié)角度的變化規(guī)律與跑滑技術特征的分析

蹬冰腿膝關節(jié)的角度變化,能夠客觀反映速度滑冰彎道技術中蹬冰和支撐的狀況及實效,能夠深刻解釋彎道跑滑技術的細節(jié)[13]。從運動員膝關節(jié)角度變化趨勢看,運動員支撐蹬冰的左腿為了保證右腿向左前方迅速交叉壓步、有意識地積極主動地提高頻率、加快蹬冰速度,積極完成蹬冰,導致蹬冰腿膝關節(jié)沒有充分伸展,進而結合以上分析,在左腿蹬冰結束和右腿著冰開始的瞬間出現跑動跡象。蹬冰腿膝關節(jié)角度變化的特征也正說明了跑滑技術的特點,反之,跑滑技術的高頻率、向前性、跑動性等特征,導致彎道滑跑過程中左右蹬冰腿沒有完全蹬伸,同時也體現出左右腿在整個跑滑復步中膝關節(jié)的變換規(guī)律和特征。

從髖關節(jié)角度變化趨勢可以看出,左髖關節(jié)角度在左腿單腿支撐蹬冰時刻開始時刻,髖關節(jié)角度縮減到最小,為了左腿蹬冰動作做準備;之后隨著蹬冰動作的不斷伸展,左髖關節(jié)角度不斷增加達到最大值,之后隨著左腿的收腿動作左髖關節(jié)角度逐漸減小,直至下一個彎道復步開始。與左髖關節(jié)角度比較,右髖關節(jié)的角度變化比較大,在右腿離冰開始左腿單支撐蹬冰階段,右髖關節(jié)角度逐漸減小,直至左腿單支撐蹬冰結束時,右髖關節(jié)達到一個最小值。按照以往技術動作分析,之后右腿的應該由收腿的最高點逐漸伸展著冰,右腿髖關節(jié)逐漸增加,直至右腿單支撐蹬冰開始達到最大值。但是在對被試的彎道跑滑技術特點的分析發(fā)現,這一過程的時間特征非常之短,只有0.06s。被試髖關節(jié)的角度變化在一定程度上體現出跑滑技術出現騰空跑動跡象特征。但是這種騰空時相產生的主要原因并不是確實的需要身體的騰空,而是左腿單支撐蹬冰時相快速向右腿單支撐蹬冰時相過渡過程中,由于左腿沒有全面蹬伸而右腿快速前擺并遠離身體重心著冰的技術特征導致的。本研究發(fā)現有的被試沒有出現騰空時相,而是出現第二個雙支撐蹬冰時相,且持續(xù)時間也極短,表明雙支撐時相也并不是跑滑技術的核心,跑動特征才是導致瞬間第二雙支撐時相的主要因素,研究證實了以上的結論。

4 結論

本研究通過運動生物力學方法對具有代表性的世界最優(yōu)秀5名短距離速度滑冰運動員的彎道跑滑技術進行了運動學分析,特別是針對跑滑技術中出現的騰空時相的問題提出質疑和核心技術環(huán)節(jié)上的探索。結果:速度滑冰的跑滑技術出現明顯的跑動跡象,個案解析中證實了下肢騰空時相的存在;騰空時相技術的出現并不是跑滑技術的關鍵,跑滑技術蹬冰動作中,左右膝關節(jié)都主動性的不完全充分蹬伸,跑動蹬冰和雙腿快速交替蹬冰才是該技術的核心,同時也是產生跑動跡象和下肢騰空時相的主要因素;結合髖膝關節(jié)角度變化表明,“跑動”跡象和下肢騰空時相主要是在左腿單支撐蹬冰結束到右腿單支撐蹬冰開始交替間,由左腿的不完全蹬伸配合右腿的髖膝快速前擺著冰引起的。提示在現代短距離速度滑冰技術中可能出現騰空時相,同時提供了判斷和評定跑滑技術的核心技術關鍵,進而為我國運動員借鑒這種技術提供參考。

[1]劉俊一,隋 力.我國優(yōu)秀速度滑冰女運動員專項身體素質結構特征統計分析[J].天津體育學院學報,2009,24(2):177-180.

[2]De Koning JJ,Foster C,Lampen J,et al.Experimental evaluation of the power balance model of speed skating[J].J Appl Physiol,2005,98:227-233.

[3]趙春花,陳民盛.優(yōu)秀速滑運動員彎道蹬冰技術的運動學分析[J].中國體育科技,2006,42(3):122-124.

[4]Van Ingen Schenau G J,De Boer RW,De Groot G.On the Technique of Speed Skating[J].Sport Biomech,1987,3:419-431.

[5]陳民盛,馮維斗,曾 偉.從蹬冰腿關節(jié)角度的變化看兩種蹬冰技術的差異性[J].冰雪運動,2001(2):1-2.

[6]VAN INGEN SCHENAU GJ,DE GROOT G,DE BOER RW.The Control of Speed in Elite Speed Skaters[J].Biomech,1985,18:91-96.

[7]Hettinga FJ,De Koning JJ,Schmidt LJI,et al.Optimal pacing strategy:from theoretical modelling to reality in 1500-m speed skating[J].British Journal of Sports Medicine,2011,45(1):30-35.

[8]李鳳麗,鄒曉峰,程湘南.世界優(yōu)秀速滑運動員彎道蹬冰技術的時間特征分析[J].天津體育學院學報,2006,21(4):355-256.

[9]De Koning JJ,Bakker FC,De Groot G,et al.Longitudinal development of young talented speed skaters:physiological and anthropometric aspects[J].JAppl Physiol,1994,77:2311-17.

[10]魯家琪.我國男子500m速度滑冰優(yōu)秀運動員疾跑技術的運動學研究[J].體育科學,2001,25(4):51-57.

[11]VAN INGEN SCHENAU GJ.The Influence of Air Friction in Speed Skating[J].Biomech,1982,15:449-458.

[12]陳民盛.覃曉紅.從對蹬冰加速理論的質疑點看克萊普冰刀的設計構想[J].天津體育學院學報,2003,18(2):30-32.

[13]Muhlbauer T,Panzer S,Naundorf F,et al.Pacing and Success for the Sprint in Ice Speed Skating[J].Deutsche Zeitschrift Fur Sportmedizin,2009,60(1):12-16.

[14]De Koning JJ,de Groot G,van Ingen Schenau GJ.A power equation for the sprint in speed skating.J Biomech,1992,25:573-580.

Hang Time:Kinematics Exploration of Turning Technology of the World Elite 500 Meters Speed Skaters

WANG Liguo,LIU Junyi
(Physical Education School,Northeast Normal University,Changchun 130024,Jilin,China)

The authors used biomechanics to make a kinematic case analysis on the running slide technology of the most excellent short distance speed skating athletes,and questioned and explored the key problem of hang time in the short distance speed skating technology.The results show that the running slide technology of the speed skating appears the sign of running,and the personal case shows leg jumping;in the skating technique,both knees are not completely fully straightened,which is also the cause to make sign of running and jumping;by analyzing the angle changing of the hip and knee,when it ends at left leg skating and right leg begins to skate,there are the signs of“running”and jumping which are caused by left leg incompletely straightened matched with hip and knee the right leg fast moving forward to the ice.So this paper can remind us there may be jumping time in the modern short distance speed skating technology,and also provide judgement and assessment to the core skill in this technology,which provides the key skill and point for learning this kind of advanced skating technology.

Hang Time;speed skating;curve;kinematic;exploration

G861.1

A

1004-0560(2013)03-0121-04

2013-04-12;

2013-05-16

2010年國家體育總局體育哲學社會科學研究項目(1582SS10136);2008年吉林省教育廳十一五規(guī)劃課題(0805063)。

王立國(1963-),男,副教授,博士,主要研究方向為體育教育訓練學。

責任編輯:郭長壽