太極拳騰空擺蓮540°接雀地龍動作起跳階段 技術(shù)的運動學(xué)分析

徐偉龍，王乃虎，盧建輝，黃 海

（1. 邯鄲學(xué)院 體育學(xué)院，河北 邯鄲 056005；2. 河北師范大學(xué) 體育學(xué)院，河北 石家莊 050024）

騰空擺蓮540°接雀地龍技術(shù)動作是目前太極拳自選套路比賽中運動員必做的C 級指定難度動作，是整個套路的核心，是各運動隊訓(xùn)練的重點和難點的關(guān)鍵動作。提高指定動作的訓(xùn)練質(zhì)量對提高運動成績至關(guān)重要，對指定高難度動作借助先進的體育科學(xué)儀器進行分析研究已成為當今武術(shù)科研的一個重點。查閱文獻資料發(fā)現(xiàn)在太極拳方面尤其對此高難度指定動作應(yīng)用先進的體育科研儀器設(shè)備結(jié)合運動生物力學(xué)方法手段進行技術(shù)動作定性理論分析研究還是空白，本研究應(yīng)用運動生物力學(xué)方法結(jié)合體育科研儀器對將“騰空擺蓮540°接雀地龍”連接動作按時相分起跳、騰空轉(zhuǎn)體、落地三個階段進行分析，描述運動員身體或各關(guān)節(jié)狀態(tài)動作的變化，并解析圖像取得與之相對應(yīng)的重心速度、關(guān)節(jié)角度、軀干傾角等各種運動學(xué)參數(shù)，為建立高難度指定動作信息庫和動作模型提供理論依據(jù)奠定基礎(chǔ)。

一、研究對象

選取河北省武術(shù)運動管理中心的專業(yè)太極拳運動員作為研究對象。

二、研究方法

（一）文獻資料法

通過查閱中國學(xué)術(shù)期刊和博碩士學(xué)位論文全文庫的有關(guān)文獻資料，進行比較、分析、歸納、綜合。了解目前太極拳運動的發(fā)展趨勢和對指定難度動作技術(shù)分析的研究現(xiàn)狀，對本實驗的分析研究提供了較為堅實的理論依據(jù)。

（二）立體定機攝影攝像測量方法

1. 錄像拍攝法

在河北體工大隊武術(shù)訓(xùn)練館采用兩臺JVC9800 高速攝像機進行拍攝動作，拍攝頻率為50 幀/秒，對我省優(yōu)秀運動員進行三維定點拍攝。

2. 錄像解析法

采用愛捷運動錄像反饋系統(tǒng)，選用扎齊奧爾斯基模型參數(shù)對高質(zhì)量動作進行圖像解析。兩機所拍攝圖像中的各關(guān)節(jié)點數(shù)據(jù)用DLT 方法進行合成，生成空間坐標。并進一步對所合成的原始數(shù)據(jù)采用低通濾波法進行必要的平滑處理，截斷頻率為8HZ，最終獲得各階段所要的三維運動學(xué)參數(shù)。

3. 數(shù)理統(tǒng)計法

將解析獲得的運動學(xué)原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入EXCEL 系統(tǒng)，并根據(jù)不同的研究問題，繪制相應(yīng)的圖表進行分析。運用SPSS13.0 統(tǒng)計軟件對原始數(shù)據(jù)進行輸入和統(tǒng)計處理，數(shù)據(jù)用平均數(shù)和標準差表示。

三、結(jié)果與分析

從起跳腳著地開始到起跳腳蹬離地面瞬間為騰空擺蓮的起跳階段，起跳階段根據(jù)動作結(jié)構(gòu)可以分為緩沖過程和蹬伸過程兩個階段。起跳動作在跳躍類項目中是關(guān)鍵性技術(shù)環(huán)節(jié)，起跳的目的在于獲得足夠的垂直速度。

（一）身體重心高度變化分析

此動作是原地雙腳起跳，身體重心基本上沒有位移，垂直速度發(fā)生極快的變化。起跳腿的最大緩沖膝角使肌肉作退讓性收縮，產(chǎn)生對地面的蹬力，根據(jù)牛頓定律物體間的作用力是相互的原理，地面通過起跳腿產(chǎn)生對人體的反作用力，蹬地力量的大小影響起跳時身體重心高度的變化。相關(guān)研究表明，運動員在起跳階段結(jié)束時的垂直速度也決定了運動員在離地后所能達到的高度[1]279-328，同時騰空高度對空中動作的完成和落地的穩(wěn)定性有直接關(guān)系。

表1 起跳階段重心高度及垂直速度的運動學(xué)參數(shù)

表1 數(shù)據(jù)顯示，運動員在起跳后，身體重心的最低點即最大緩沖時刻與身體重心的最高點即離地瞬間變化量，在最大緩沖時刻結(jié)束后，身體重心的垂直速度開始快速增加，相對增加速度為男運動員1.91±0.18 m/s，女運動員1.75±0.73m/s。由動作技術(shù)角度而言，他們的身體重心高度在最低的合適位置，通過起跳蹬伸距離獲得較高的垂直速度，說明每個運動員在完成高難度跳躍動作時，都有一個最大垂直速度和重心高度的最佳結(jié)合點。

（二）身體重心速度和騰起角度變化分析

身體重心速度的變化情況反映人體整體作為生物力學(xué)系統(tǒng)運動時在垂直軸的活動變化情況。垂直速度的變化主要是靠下肢積極有力蹬地擺臂和擰腰擺腿產(chǎn)生的垂直加速引起的。

根據(jù)H=vosina2/2g，g 是常數(shù)，影響運動員騰空高度的只要因素有騰起初速度和騰起角度。運動員在蹬離地面瞬間，身體基本是垂直向上的，騰起角男子為88.03±1.18°，女子為89.32±2.64°，根據(jù)三角函數(shù)值可知，當sina2=1 時，即騰起角在90°時跳的最高。受空氣阻力和動作技術(shù)的影響，運動員的騰起角并不能完全達到90°。通過對幾名運動員騰起角度的對比分析，騰起角基本接近90°，說明騰起高度受騰起角度的影響不大，主要受騰起初速度的影響。在此研究動作里騰起初速度即起跳瞬間的身體重心的速度。表1 數(shù)據(jù)說明在最大緩沖時刻結(jié)束后至離地瞬間，運動員身體重心獲得了較大的垂直速度，男運動員為2.63±0.11m/s，女運動員為2.17±0.62m/s。通過分析得知身體重心的騰空高度的升高受垂直速度的影響，垂直速度越大，騰起初速度的變化值越大，相應(yīng)騰空高度也就增加，滯空時間相對延長，有利于空中動作完成和落地的穩(wěn)定性。

（三）起跳腿緩沖階段技術(shù)分析

最大緩沖時刻是指起跳腿膝關(guān)節(jié)的最大彎曲程度，即降低了運動慣性對身體的壓力，又為起跳蹬伸創(chuàng)造有利條件。完成緩沖動作的質(zhì)量的好壞直接影響起跳效果，迅速完成緩沖并較早地開始蹬伸動作是提高起跳速度和起跳效果的關(guān)鍵[2]34-36。

表2 最大緩沖時刻下肢各關(guān)節(jié)角度值（°）

從表2 中數(shù)據(jù)知男運動員最大緩沖時刻的左膝角小于右膝角，表明身體重心偏重于右腿，而女運動員左膝角大于右膝角，則身體重心偏重于左腿。男女運動員比較分析說明，女運動員本身腿部力量較男運動員小，下肢的踝、膝、髖三個關(guān)節(jié)在緩沖過程中形成了合理的屈度，能夠承受自身的重力以及外來壓力。因此，起跳的緩沖動作能提高彈性勢能并將之轉(zhuǎn)化為蹬伸動作的動能，加快垂直速度，增加騰空高度。

（四）起跳腿蹬伸階段技術(shù)分析

下肢各環(huán)節(jié)積極伸展，給地面施以力量蹬離地面的動作過程稱為蹬伸動作[3]311-317。蹬伸動作是騰空擺蓮540度整個動作的至關(guān)重要階段，是獲得垂直速度的主要來源。

表3 起跳階段下肢各關(guān)節(jié)角度變化量（°）

起跳蹬伸時運動員膝關(guān)節(jié)角度范圍合理，就能產(chǎn)生相對好的蹬伸效果。根據(jù)牛頓定律物體間的作用力是相互的原理，表3 數(shù)據(jù)說明：各關(guān)節(jié)角度變化量最大，垂直速度也就最大，為了獲得更大的垂直速度，需要踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)充分伸展，伸展與否決定了起跳時垂直速度的大小。男運動員在起跳結(jié)束時的軀干傾角為98.29°±5.04，女運動員為88.62°±5.04；由最大緩沖時刻地軀干傾角表明，緩沖時身體重心的位置在右腿較左腿多些，右腿的蹬擺速度在起跳過程中占主導(dǎo)，而左腿起輔助作用。

（五）起跳階段兩臂和擺動腿（右腿）的運動學(xué)分析

起跳階段手臂和擺腿動作對起跳效果是非常重要的。鮑勃·邁爾斯在對跳高研究中認為，起跳效果只有20%取決于起跳腿，更有80%決定于擺動動作完成得正確與否[4]41-43。由此可見擺動動作在起跳過程中的重要作用。蹬擺結(jié)合是人體向上騰起的主要動力來源。

1. 起跳階段兩臂的運動學(xué)分析

騰空擺蓮動作起跳階段的兩臂擺動是從左斜下方向右后上方不對稱的加速擺動至離地瞬間突然制動獲得速度。

圖1 起跳階段男運動員左右臂擺速變化圖

圖2 起跳階段女運動員左右臂擺速變化圖

由圖1、2 發(fā)現(xiàn)，在起跳階段男女運動員的左臂擺速和右臂擺速的曲線變化呈相反趨勢，男女運動員的左、右兩臂是成不對稱的規(guī)則性的相向運動，右臂擺速在最大緩沖時刻過后速度迅速增大，在蹬伸過程中逐漸降低至離地瞬間前突然制動速度又增大；左臂相反。

2. 擺動腿的運動學(xué)分析

擺動腿和兩臂的協(xié)調(diào)配合不僅能提高身體重心的高度，還能維持身體在空中的平衡。擺動腿在整個起跳階段先做緩沖蹬伸動作，隨著起跳動作的完成在離地瞬間轉(zhuǎn)換為擺動動作，增加轉(zhuǎn)動慣量，做到了擺動腿的“蹬”與“擺”的協(xié)調(diào)配合，為完成旋轉(zhuǎn)動作提供動力保障。

圖3 起跳階段男女運動員擺動腿擺速變化圖

通過圖3 發(fā)現(xiàn)，所有運動員的擺動腿的擺速在最大緩沖時刻過后始終是處于加速的狀態(tài)，這就為完成整個動作的騰空、旋轉(zhuǎn)、落地奠定了堅實的旋轉(zhuǎn)速度基礎(chǔ)。研究表明，兩手臂的快速向右后上方不規(guī)則性的對稱擺動和擺動腿的積極蹬擺的協(xié)調(diào)配合，為提高起跳離地瞬間的垂直速度和騰空擺蓮的騰空高度提供了先決條件。

四、結(jié)論

（1）起跳階段的緩沖蹬伸過程中踝、膝、髖關(guān)節(jié)充分伸展，有利于增大蹬地力量。

（2）兩腿蹬擺配合兩臂的積極擺臂制動，有利于提高身體重心起跳離地瞬間的垂直速度。

（3）影響騰空高度的關(guān)鍵因素是起跳階段軀干的扭轉(zhuǎn)是否充分、騰起角。

[1]弗拉基米爾，M 扎齊奧爾斯基. 運動生物力學(xué)—運動成績的提高與運動損傷的預(yù)防[M]. 北京：人民體育出版社，2011.

[2]鄭建岳，周奕君. 跳遠起跳時緩沖的運動學(xué)分析[J]. 浙江體育科學(xué)，2004，26(1).

[3]運動生化物力學(xué)編寫組. 運動生物力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[4]鮑勃·邁爾斯. 跳高運動機制[J]. 田徑情報資料，1989(1-2).