散打動(dòng)作技術(shù)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析

黎 榮

（東莞理工學(xué)院體育系，廣東 東莞 523800）

散打是一項(xiàng)用身體特定部位作為進(jìn)攻或防守武器的搏擊性運(yùn)動(dòng)?？v觀其動(dòng)作技術(shù)特點(diǎn)，散打中任一技術(shù)動(dòng)作都是在肩、軀干、腰、髖、膝、裸各關(guān)節(jié)的充分配合下完成的，要求將各關(guān)節(jié)的分力聚集一點(diǎn)作用于目標(biāo)。散打動(dòng)作技術(shù)主要有拳法、腿法、摔法。拳法主要包括直拳、擺拳、勾拳、劈拳、扣拳、鞭拳、彈拳七種，是以直、擺、勾、為主體；腿法主要有前蹬腿、側(cè)踹退、橫鞭腿、后擺腿、下劈腿、掃腿六種，是以前蹬腿、鞭腿、側(cè)踹腿為主體；散打中的摔法主要有夾摔、抱纏摔、接腿摔、等三種[1]。拳法的特點(diǎn)在于進(jìn)攻路線短、沖力大、速度快、發(fā)力狠、動(dòng)作突然、防不慎防、躲避困難、而且易于應(yīng)用身體的力量。腿法的特點(diǎn)進(jìn)攻路線長(zhǎng)、打擊力大、是遠(yuǎn)距離進(jìn)攻最有效的武器。摔法的特點(diǎn)是速度快、發(fā)力突然，是貼身搏擊的銳利武器。

1 對(duì)散打動(dòng)作技術(shù)肌群工作特征分析

肌肉是人體運(yùn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是產(chǎn)生力的器官。散打動(dòng)作技術(shù)的肌群力學(xué)特征主要通過(guò)參與工作的肌肉作用類型、肌肉功率、肌肉功、肌肉的發(fā)力順序四方面表現(xiàn)出來(lái)。

1.1 參與工作的肌群及其特點(diǎn)

散打中的每一動(dòng)作技術(shù)都是全身性的運(yùn)動(dòng)，都要求身體各部位的肌群協(xié)調(diào)、充分的配合使機(jī)體能量經(jīng)濟(jì)化和動(dòng)作效果最優(yōu)化。從體育解刨學(xué)的角度上講，其動(dòng)作設(shè)計(jì)與人體的上肢、軀干、和下肢等關(guān)節(jié)的肌肉的工作特征緊密相連。下面以散打中最常用的右手摜拳為例、對(duì)參與摜拳動(dòng)作關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)及肌肉工作的特點(diǎn)進(jìn)行分析：右手摜拳的動(dòng)作要求右腿輕微下潛繼而快速蹬地并向內(nèi)扣，髖關(guān)節(jié)伸展內(nèi)旋，軀干向左回旋，同時(shí)肩胛骨前伸，肩關(guān)節(jié)前屈，肘關(guān)節(jié)伸的同時(shí)伴隨前臂內(nèi)旋，右拳向外、向前、向里橫摜，力達(dá)拳面。做摜拳動(dòng)作時(shí)，右腿輕微下潛右后快速蹬地并向內(nèi)扣動(dòng)作是由髁關(guān)和膝關(guān)節(jié)完成，參與的肌群為小腿三頭肌、脛骨后肌、股四頭肌等，是肌肉在近固定時(shí)做超等長(zhǎng)收縮完成的。髖關(guān)節(jié)伸展內(nèi)旋動(dòng)作主要是臀大肌、大收肌、股二頭肌、半肌腱和半膜肌、臀中肌和臀小肌前部及闊筋膜張肌等肌群在近固定時(shí)做向心工作完成的。軀干左回旋動(dòng)作是由左側(cè)腹內(nèi)斜肌和右側(cè)腹外斜肌在下固定時(shí)做向心工作完成。在手臂擺動(dòng)過(guò)程中，上肢帶的肩胛骨做前伸運(yùn)動(dòng)，主要是由前鋸肌和胸小肌在近固定時(shí)做離心工作完成的；肩關(guān)節(jié)前屈主要是由胸大肌、三角肌前部肌纖維做等長(zhǎng)工作完成；肘關(guān)節(jié)伸的同時(shí)伴隨前臂內(nèi)旋動(dòng)作，肘關(guān)節(jié)伸主要是由肱三頭肌和肘肌在近固定時(shí)做向心工作完成的；前臂內(nèi)旋是旋前原肌、旋前方肌在近固定時(shí)做向心工作完成。

由以上分析得知，各關(guān)節(jié)肌肉的收縮形式有離心收縮、超等長(zhǎng)收縮、等長(zhǎng)收縮等收縮形式。在各種收縮形式中，產(chǎn)生肌力的大小順序?yàn)椋撼乳L(zhǎng)收縮>離心收縮>等長(zhǎng)收縮>向心收縮[2]。顯而易見(jiàn)，超等長(zhǎng)收縮產(chǎn)生的肌力最大。之所以這種收縮能產(chǎn)生更大的力量是由于肌肉彈性體產(chǎn)生的張力變化和肌牽張反射。從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度說(shuō)，人體肌肉包括肌腱是一種黏彈性物質(zhì)，其在收到迅速牽拉伸長(zhǎng)時(shí)，能夠產(chǎn)生強(qiáng)大的彈性回縮力，黏性物質(zhì)如果緩慢被拉伸，或者拉伸后在停頓一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，其彈性回縮力就會(huì)大大降低。所以在散打動(dòng)作中，盡可能的使肌肉做超等長(zhǎng)收縮，使其產(chǎn)生更大的肌力。如在直拳、摜拳、勾拳時(shí)，在啟動(dòng)階段使蹬地腿有意識(shí)的小幅度下潛或身體小幅度的轉(zhuǎn)動(dòng)使肌肉先做離心收縮，繼而快速蹬地、轉(zhuǎn)髖、送肩使肌肉做向心收縮，從而增大肌力。在做鞭腿動(dòng)作時(shí)同樣使進(jìn)攻腿下潛，繼而快速蹬地，肌肉做超等長(zhǎng)收縮，使進(jìn)攻腿產(chǎn)生了更大的肌力，通過(guò)發(fā)作用力于地面，從而增加了進(jìn)攻腿的啟動(dòng)速度。但應(yīng)注意腿的下潛動(dòng)作及蹬地發(fā)力到動(dòng)作完成整個(gè)過(guò)程是快速、連貫一致的，否則會(huì)出現(xiàn)肌肉的松弛現(xiàn)象。

1.2 肌肉工作的功率分析

散打中進(jìn)攻腿或拳對(duì)目標(biāo)擊打效果的優(yōu)劣往往取決于完成動(dòng)作過(guò)程中肌肉功率的大小。肌肉的功率（P）等于肌肉收縮力（T）與肌肉收縮速度（v）的乘積，即根據(jù)希爾方程T-V曲線[3]

圖1 希爾方程T-V 曲線

肌肉的功率值由該T-v曲線圖可以得到，肌力隨著肌肉收縮速度的減小而逐漸增大，當(dāng)肌肉收縮的速度減慢至零時(shí)，肌力最大。在圖1上每一點(diǎn)的功率等于以該點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)為兩對(duì)角頂點(diǎn)的矩形面積，由圖知肌肉的功率存在一個(gè)最大值，當(dāng)肌肉收縮速度達(dá)到V0時(shí)肌肉的收縮速度與肌力的乘積最大，即爆發(fā)力P=TV最大，所以散打拳法和腿法技術(shù)中要想發(fā)揮出最大爆發(fā)力必須擁有適宜的力量和速度。事實(shí)上，有學(xué)者已研究表明，肌肉功率的內(nèi)部結(jié)構(gòu)還有另外一個(gè)很重要的因素——肌力的梯度[4]。在肌肉功率計(jì)算公式中，肌肉力量T是一個(gè)變量，如果力T是受力點(diǎn)位置的函數(shù)T（r）。但是，如果力T是時(shí)間的函數(shù)T（t）時(shí)，那么上面的功率計(jì)算公式就變?yōu)?/p>

綜上所述，我們?cè)谄綍r(shí)的散打擊打訓(xùn)練中，不僅要在短時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)作外，還應(yīng)在擊打過(guò)程中使肢體和相應(yīng)關(guān)節(jié)的肌肉放松，直到擊打肢體剛接觸目標(biāo)的瞬間增加關(guān)節(jié)的肌肉力量，使肌肉梯度增大，從而發(fā)揮出最大功率，使打擊效果最優(yōu)化。

1.3 肌肉工作的肌肉功分析

肌力的系統(tǒng)是在肌肉力影響下由關(guān)節(jié)連接的骨組成的，一個(gè)擊打動(dòng)作的所表現(xiàn)出的速度意味著加速度、力、肌肉收縮。我們知道較大的力能產(chǎn)生較大的加速度，而較大的肌肉收縮產(chǎn)生較大的力，但是，較大的肌肉力是位于近身體中心的，而在散打運(yùn)動(dòng)中我們希望建立在攻擊的手和腳上的速度，所以問(wèn)題是如何諧調(diào)肌肉來(lái)順序的運(yùn)動(dòng)發(fā)力。所以，在擊打動(dòng)作中只考慮肌肉力是無(wú)法達(dá)到目的，因?yàn)閺脑S多串聯(lián)的肌肉中獲得的瞬時(shí)力總和其意義不大。只有考慮擊打過(guò)程中的整個(gè)肌肉功才是更有用的，因?yàn)樗鼈冎苯优c系統(tǒng)的動(dòng)能變化緊密相連?；驹硎羌∪夤Φ扔诩∪饬Τ艘约∪饪s短的距離，這種功改變了系統(tǒng)的動(dòng)能。這種情況下，改變的是身體環(huán)節(jié)的速度或角速度，因此我們的目的要協(xié)調(diào)肌肉收縮，使功最大化，從而使最遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)的末端效應(yīng)器的最大速度。由希爾方程知，肌肉的收縮力隨著肌肉收縮速度的增加而減小，收縮速度為0時(shí)，肌力最大。這意味著在相鄰環(huán)節(jié)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)該在角速度為0時(shí)開(kāi)始，既在此時(shí)開(kāi)始激活肌肉，肌肉一開(kāi)始激活就有力使一個(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)于它的臨近環(huán)節(jié)加速，在肌肉激活到最大之前跟著發(fā)生運(yùn)動(dòng)，節(jié)節(jié)加速傳遞，從而使末端擊打動(dòng)能最大化。所以散打運(yùn)動(dòng)在完成擊打動(dòng)作時(shí)要求上下肢、腰、髖、軀干協(xié)調(diào)配合，通過(guò)蹬地、轉(zhuǎn)髖，合腰將進(jìn)攻腿或拳作用于擊打部位，原因是通過(guò)髖關(guān)節(jié)和軀干的轉(zhuǎn)動(dòng)所做的功可以使拳或腳的速度最大化[8]，許多短的肌肉產(chǎn)生相鄰椎骨之間的轉(zhuǎn)動(dòng)，這些肌肉只能縮短很小的量。但是他們的巨大數(shù)量可以做大量的功，許多淺層的軀干肌跨過(guò)一個(gè)以上的椎間關(guān)節(jié)，因?yàn)樗麄冸x開(kāi)椎骨轉(zhuǎn)動(dòng)軸有一段距離，加上它們同樣可以縮短相當(dāng)大的量，所以它們可以產(chǎn)生相當(dāng)大的力矩，髖關(guān)節(jié)相對(duì)于腳的轉(zhuǎn)動(dòng)可以發(fā)展力矩和角位移。所有這些動(dòng)作都可以產(chǎn)生肌肉功并可傳遞到肩帶，作為動(dòng)能表現(xiàn)出來(lái)。

肌肉功原理就要求我們?cè)谶M(jìn)行擊打動(dòng)作訓(xùn)練及實(shí)戰(zhàn)中充分利用蹬地、轉(zhuǎn)髖、合腰的力，使肌肉充分做有用功，使得末端擊打部位的動(dòng)能最大化。在散打教學(xué)訓(xùn)練中注重腿部、髖部、腰部的力量練習(xí)。

1.4 肌肉工作的順序原則

人體四肢由近端至遠(yuǎn)端，各關(guān)節(jié)所配備的肌肉由強(qiáng)變?nèi)酰\(yùn)動(dòng)中當(dāng)需要克服大阻力或需要表現(xiàn)出較高的動(dòng)作速度時(shí)，肢體各關(guān)節(jié)的肌肉雖然都同時(shí)用力，但各關(guān)節(jié)產(chǎn)生的力不同，大關(guān)節(jié)產(chǎn)生的力最大，中關(guān)節(jié)次之，小關(guān)節(jié)最小。對(duì)于肌肉工作順序原理問(wèn)題，我國(guó)學(xué)者早有研究，有學(xué)者對(duì)跆拳道橫踢動(dòng)作研究時(shí)得出后橫踢肌肉的發(fā)力順序首先是髂腰肌、股直肌、縫匠肌、闊筋膜張肌完成主動(dòng)收縮，在完成屈髖動(dòng)作的同時(shí)，臀中肌，臀小肌完成右大腿的旋內(nèi)動(dòng)作，其次，股四頭肌收縮完成伸膝動(dòng)作的同時(shí)在小腿三頭肌的作用下完成裸關(guān)節(jié)的伸屈動(dòng)作[9]；有研究表明鞭腿打擊動(dòng)作的活動(dòng)順序?yàn)轶y關(guān)節(jié)－膝關(guān)節(jié)－髖關(guān)節(jié)－膝關(guān)節(jié)－踝關(guān)節(jié)[10]。充分說(shuō)明了關(guān)節(jié)活動(dòng)順序由大關(guān)節(jié)到小關(guān)節(jié)的原理。因此，在散打動(dòng)作中，要增加出拳或踢腿的速度和力量就必須的利用肌肉大小關(guān)節(jié)發(fā)力的順序，主動(dòng)加強(qiáng)大關(guān)節(jié)用力，再帶動(dòng)中關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，最后帶動(dòng)小關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。

2 散打動(dòng)作技術(shù)特征的力學(xué)分析

散打進(jìn)攻時(shí)打擊力量的大小、方向以及擊打點(diǎn)是評(píng)價(jià)動(dòng)作效果好壞的較為重要的生物力學(xué)依據(jù)之一。下面我們從力學(xué)原理方面進(jìn)行分析。在散打動(dòng)作中拳法和腿法屬于進(jìn)攻動(dòng)作，主要以擊打有效部位為主，可稱為擊打性動(dòng)作。

上式表明：在擊打過(guò)程中，擊打肢體接觸擊打目標(biāo)的時(shí)間內(nèi)，其動(dòng)量的改變量等于這段時(shí)間內(nèi)作用于擊打目標(biāo)合力的沖量，所以要增大擊打肢體對(duì)目標(biāo)的擊打合力的沖量，就得增加擊打肢體接觸目標(biāo)時(shí)間段內(nèi)的動(dòng)量改變量。

上式為用沖量表述的擊打肢體動(dòng)量定理的積分形式，在擊打肢體擊打目標(biāo)的過(guò)程中，沖量是隨時(shí)間變化的，因而合力的沖量等于各分力的沖量之和，而每一個(gè)分力的沖量都可以表示為平均力與時(shí)間的乘積，因此上式可表示為：=mv-mv0（v為擊打肢體離開(kāi)擊打目標(biāo)的速度，v0為擊打肢體接觸擊打目標(biāo)的速度，其中p=mv），于是得知，規(guī)定擊打肢體離開(kāi)擊打目標(biāo)的速度方向?yàn)檎较?，于是可知v為正值，v0為擊打肢體剛接觸擊打目標(biāo)時(shí)的速度，由于與離開(kāi)目標(biāo)時(shí)的速度方向相反，因此v0為負(fù)值，既上式可表示為：。

上式表明：要增加擊打肢體對(duì)擊打目標(biāo)的平均力度，就得增加肢體的質(zhì)量和打擊速度，肢體的質(zhì)量隨著運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而發(fā)生相應(yīng)變化，不易于控制，并且產(chǎn)生的效果并不大，因此最有效的方法是增大v0和v，減小t-t0,既盡量的增加擊打肢體剛接觸和離開(kāi)擊打目標(biāo)的速度,縮短擊打肢體和擊打目標(biāo)之間接觸的時(shí)間。對(duì)于v和t,我們可以使在擊打肢體接觸擊打目標(biāo)時(shí)快出快收，以縮短擊打肢體和擊打目標(biāo)接觸的時(shí)間t，增加擊打肢體離開(kāi)擊打目標(biāo)的速度v，但如何增大擊打肢體剛接觸擊打目標(biāo)的速度v0，這是值得我們探討的問(wèn)題。

在散打擊打動(dòng)作中，大多數(shù)動(dòng)作實(shí)質(zhì)上是繞相應(yīng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，如以鞭腿為例，由角速度與線速度的關(guān)系v=ωr2知，只要提高腿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω，就可以增大腳接觸目標(biāo)的速度v0。由轉(zhuǎn)動(dòng)定律∑M=Iα 得知，轉(zhuǎn)動(dòng)體繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（I）與角加速度（α）之積等于轉(zhuǎn)動(dòng)體所受的合外力矩（∑M）。因此要提高鞭腿進(jìn)攻的角加速度，增加角速度ω，就必須增大肌力矩∑M，縮小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I。所以在腳剛接觸擊打目標(biāo)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)各肌肉關(guān)節(jié)的用力，增大肌力矩，并在不同的動(dòng)作階段合理的應(yīng)用進(jìn)攻腿的屈與伸，改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，才能提高角速度ω，才能真正實(shí)現(xiàn)提高進(jìn)攻效果的目的。

另外，由動(dòng)量矩定理∑Mt=I2ω2-I1ω1得知當(dāng)動(dòng)量矩的大小一定時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)體所受的沖量矩∑Mt在數(shù)值上等于轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（I）與轉(zhuǎn)動(dòng)速度（ω）之積的改變量。從動(dòng)量矩定理可以看出，在肌力矩一定時(shí)，肢體在某一時(shí)刻以不同的姿勢(shì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其擊打效果顯然是不同的。也就是說(shuō)，進(jìn)攻腿從蹬地動(dòng)作開(kāi)始到擊打動(dòng)作結(jié)束，大腿相對(duì)髖關(guān)節(jié)從加速?gòu)澢^(guò)渡到快速制動(dòng)過(guò)程中，小腿如何折疊，有如何伸展，對(duì)進(jìn)攻腿的動(dòng)量矩變化都起著重要的作用。由此可見(jiàn)，動(dòng)量矩變化量的大小對(duì)進(jìn)攻腿擺動(dòng)速度的影響是非常重要的，因此在訓(xùn)練中，把握動(dòng)作的連貫性，注重動(dòng)作的實(shí)效性，在確保自身穩(wěn)度的前提下，盡量增大進(jìn)攻腿的動(dòng)量矩增量。散打運(yùn)動(dòng)其動(dòng)作大多涉及到肢體的轉(zhuǎn)動(dòng),上述分析對(duì)其它散打動(dòng)作同樣也適用,如根據(jù)動(dòng)量定理和轉(zhuǎn)動(dòng)定律原理，直拳動(dòng)作在出拳時(shí)蹬地，擰腰，轉(zhuǎn)髖，并使拳配合旋轉(zhuǎn)，以增大直拳剛接觸目標(biāo)時(shí)的速度和角速度，增加打擊力度。摜拳在擺動(dòng)過(guò)程中以肘關(guān)節(jié)角度大小的改變來(lái)調(diào)整肢體相對(duì)于肩關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，以達(dá)到擺動(dòng)肢體相對(duì)于肩關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而獲得較好的打擊效果的目的。

3 結(jié)論與建議

（1）散打動(dòng)作技術(shù)中肌肉的收縮形式有離心收縮、超等長(zhǎng)收縮、等長(zhǎng)收縮，向心收縮，但超等長(zhǎng)收縮能產(chǎn)生最大的肌力。因此在平時(shí)的技術(shù)動(dòng)作訓(xùn)練中盡量使關(guān)節(jié)肌肉做等長(zhǎng)收縮，如在做鞭腿、直拳、擺拳、勾拳動(dòng)作時(shí)在啟動(dòng)階段身體下潛，繼而快速蹬地，使肌肉做超等長(zhǎng)收縮，從而產(chǎn)生了更大的肌力，增加了進(jìn)攻的啟動(dòng)速度。但應(yīng)注意下潛動(dòng)作及蹬地發(fā)力到動(dòng)作完成整個(gè)過(guò)程是快速、連貫一致的，否則會(huì)出現(xiàn)肌肉的松弛現(xiàn)象。（2）爆發(fā)力和肌肉梯度共同影響著影響散打技術(shù)動(dòng)作的擊打力度和效果，肌肉梯度越大，爆發(fā)力越強(qiáng)，擊打效果越好。因此在我們完成每一散打動(dòng)作時(shí)不僅要在短時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)作，還應(yīng)在擊打過(guò)程中使肢體和相應(yīng)關(guān)節(jié)的肌肉放松，直到擊打肢體剛接觸目標(biāo)的瞬間增加關(guān)節(jié)的肌肉力量，使肌肉梯度增大，從而發(fā)揮出最大功率。另一方面，在平時(shí)的散打訓(xùn)練中應(yīng)加強(qiáng)爆發(fā)力的練習(xí)。（3）肌肉一開(kāi)始激活就有力使一個(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)于它的臨近環(huán)節(jié)加速，在肌肉激活到最大之前跟著發(fā)生運(yùn)動(dòng)，節(jié)節(jié)加速傳遞，使末端擊打動(dòng)能最大，這是肌肉功傳遞原理。因此在完成散打動(dòng)作時(shí)使大關(guān)節(jié)肌肉先發(fā)力帶動(dòng)小關(guān)節(jié)肌肉發(fā)力，既主動(dòng)加強(qiáng)大關(guān)節(jié)用力，再帶動(dòng)中關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，最后帶動(dòng)小關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)各關(guān)節(jié)應(yīng)協(xié)調(diào)一致，緊密配合。因此，在散打教學(xué)訓(xùn)練中應(yīng)注重腿部、髖部、腰部肩部的力量練習(xí)和各關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)性練習(xí)。（4）對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)性散打動(dòng)作，肌力矩越大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小，角速度越大，在完成散打轉(zhuǎn)動(dòng)類動(dòng)作時(shí)在接觸擊打目標(biāo)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)各肌肉關(guān)節(jié)的用力，增大肌力矩，并在不同的動(dòng)作階段合理的應(yīng)用進(jìn)攻腿的屈與伸，改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，提高角速度，從而提高擊打力度和進(jìn)攻效果。

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