張成龍雙杠后上轉(zhuǎn)體360°的運動學(xué)分析

【摘 要】雙杠是我國男子體操隊的優(yōu)勢項目之一，雙杠后上轉(zhuǎn)體360°屬于高難F組動作，是目前獲得難度加分的重要手段，技術(shù)要求較高。我們在我國體操錦標(biāo)賽現(xiàn)場拍攝了曾獲得奧運會團(tuán)體冠軍張成龍的這個動作，通過分析揭示雙杠后上轉(zhuǎn)體360°的運動學(xué)規(guī)律和技術(shù)特點，為教練員及運動員的技術(shù)訓(xùn)練提供參考。

【關(guān)鍵詞】后上 轉(zhuǎn)體360° 運動學(xué)分析

1、研究目的

20世紀(jì)80年代以來雙杠一直是我國男子體操的優(yōu)勢項目之一。后上轉(zhuǎn)體360°是雙杠的高難度動作之一，張成龍較好的完成了雙杠向后上轉(zhuǎn)體360°，并成功的運用到成套比賽中，為此，我們在全國體操比賽現(xiàn)場拍攝了張成龍完成的這個動作，通過運動學(xué)分析揭示了這個動作的運動學(xué)規(guī)律和技術(shù)特點，為運動員發(fā)展和改進(jìn)該動作提供了理論依據(jù)和技術(shù)參考。

2、研究對象與方法

2.1 研究對象

以世界優(yōu)秀體操運動員張成龍為研究對象。

2.2 研究方法

三維錄像解析法，在2012年中國體操錦標(biāo)賽現(xiàn)場，兩臺BaseL高速攝影機(jī)（頻率為100幀/秒）從不同角度（兩機(jī)夾角約90°）拍攝中國男子體操隊員張成龍預(yù)賽中成功完成雙杠后上轉(zhuǎn)體360°動作。采用星高鈦解析系統(tǒng)對拍攝的錄像進(jìn)行解析，選用日本松井秀治男子人體模型（16個環(huán)節(jié)，21個關(guān)節(jié)點參數(shù)），24點星型框架。運用低通數(shù)字濾波法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，截斷頻率為6赫茲。根據(jù)研究需要采集了重要的運動學(xué)參數(shù)分析。

3、研究結(jié)果與分析

按照該動作的特點，把雙杠后上轉(zhuǎn)體360°動作分成三個階段，后上轉(zhuǎn)體下擺階段，后上轉(zhuǎn)體上擺階段和轉(zhuǎn)體360°階段。

3.1 后上轉(zhuǎn)體下擺階段分析

本階段是從手倒立開始身體下擺經(jīng)過杠后水平部位至杠下垂直部位的運動過程。該階段需要獲得盡可能大的轉(zhuǎn)動動能，并使身體各環(huán)節(jié)處于最合理的位置，為快速有力上擺動作創(chuàng)造條件。

手倒立開始時人體重心盡量高一些，身體要充分伸直，頂肩，保證以最大的半徑下擺。重心與杠面的垂直距離為1.13m，這在雙杠運動員中屬于較高的高度。左肩角175°，右肩角176°，左右髖角178°，左右膝角分別為175°和176°，由于是剛開始下落重心的合速度較小為1.24m/s，主要是向后水平速度起作用。后上轉(zhuǎn)體360°對運動員肩關(guān)節(jié)柔韌性要求很高，張成龍倒立下擺瞬間肩角能達(dá)到178°，說明張成龍肩關(guān)節(jié)柔韌性非常好。也是完成好該動作的基本條件之一。

下擺至杠后水平面時，左右肩角逐漸減小到65°和66°，髖角開始減小，左右髖角分別為140°和141°，這是因為身體下落時兩手從內(nèi)握杠，兩臂和身體伸直，導(dǎo)致肩角和髖角略為減小，膝角變化不大。重心合速度增加為2.73m/s，主要是向下的垂直速度起作用。隨著身體的下擺，勢能逐漸轉(zhuǎn)化為動能，人體正利用重力矩做功獲得轉(zhuǎn)動動能。張成龍通過合理的技術(shù)，加大重力矩，是下擺技術(shù)的關(guān)鍵。

身體越過杠后水平面之后繼續(xù)下擺，至杠下垂直部位時，肩關(guān)節(jié)開始向下沉肩角逐漸加大，髖角較大減小，兩腿靠近軀干，頭后仰。身體重心與握點的垂直距離為0.8m，左右肩角有所增大為87°和94°，左右膝角變化不大為176°和177°，髖角較大減小，左右髖角分別為30.5°和31°（見表2）。雙腿在下擺動過程中逐漸靠近軀干，導(dǎo)致髖角減小，是為了減小阻力矩并為做下一個動作創(chuàng)造條件。該階段張成龍有明顯的向下沉肩角的動作，目的是為了增加杠子向下的作用力，使杠子向下形變，當(dāng)身體向上運動時可以利用杠子的彈性勢能更好的完成后面的動作，由于重力作用身體至杠下垂直面時，重心合速度最大，為3.67m/s。

3.2 后上轉(zhuǎn)體上擺階段分析

本階段是從杠下垂直面經(jīng)過杠前水平面至右手撒杠瞬間的運動過程。該階段主要是為了減小阻力矩，盡量保持較大的速度向上運動以及利用內(nèi)力作功，為騰空轉(zhuǎn)體創(chuàng)造良好的條件。

當(dāng)身體過杠下垂直面后繼續(xù)繞握點向上運動，當(dāng)身體重心與杠前水平時，為了減小阻力矩，盡量保持較大的速度向上運動，左右肩角分別減小到67.2°和66.8°，左右髖角分別增大到117.6°和121.7°，左右膝角變化不大為176°和177°（見表3），在兩腿加速上擺的同時肩關(guān)節(jié)一定要壓住梗頭不要抬肩抬頭，否則會影響向后上方的擺腿速度，重心的合速度為3.1m/s，其中向上的垂直速度起主要作用。

當(dāng)身體向上越過杠前水平面后，右手撒杠瞬間。身體開始伸直，肩角、髖角、膝角呈增大的趨勢。此時，左肩角增大到108°，右肩角為74.5°，左右髖角分別增大到151°和155°，左右膝角分有所減小到173°和172°（見表3），由于身體向左轉(zhuǎn)的原因?qū)е掠壹鐪p小。此時，重心的速度有也一定程度的減小為2.4m/s。撒手之前兩腳有所制動，兩腳運動速度減小到3.80m/s。相反肩的運動速度又開始增加，放手時肩的運動速度增加到3.15m/s。說明制動腿的同時兩臂有壓杠動作。根據(jù)整個動作的質(zhì)量分析，說明張成龍身體處于這樣的位置和角度上開始轉(zhuǎn)體是比較合理的。

3.3 轉(zhuǎn)體360°階段分析

本階段從右手撒杠瞬間經(jīng)過右手支撐轉(zhuǎn)體360°至右手握杠回復(fù)到手倒立部位置的運動過程。該階段主要是盡可能保持重心速度，爭取更多的騰空時間，為繼續(xù)完成轉(zhuǎn)體提供良好的時空條件。

右手撒杠后在身體上升的過程迅速完以左手為中心轉(zhuǎn)體360°的動作。大部分身體重心都要落在左臂上，轉(zhuǎn)體過程要加固髖關(guān)節(jié)，身體充分伸直。離杠時刻由于重心垂直速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水平速度，因此離杠后身體重心拋物線軌跡幾乎直線上升。身體重心接近手倒立位置時，身體大約轉(zhuǎn)到180°時。左右髖角分別為164°和159°，左肩角為171.6°，右肩角為60，說明張成龍收縮肩關(guān)節(jié)，屈髖關(guān)節(jié)以減小轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)動慣量越小人體轉(zhuǎn)動角速度越大，越有利于轉(zhuǎn)體，這是他完成該動作的一大特點。從右手撒杠至回復(fù)到手倒立位置，縱軸轉(zhuǎn)體角速度為5.83rad/s。左右膝角分別為173°和177°。重心速度下降為0.75m/s。此時重心高度為1.10m。然后繼續(xù)完成后一個180°轉(zhuǎn)體，在過程中身體重心由大部分左臂支撐點逐漸向兩杠中間橫向移動，當(dāng)右手握右杠時身體已基本轉(zhuǎn)完360°，并回復(fù)到手倒立位置上，左右肩角分別為174°和175°，左右髖角分別為175°和176°，左右膝角均為175°。重心速度繼續(xù)下降到了0.52m/s。

4、結(jié)論

4.1 在后上轉(zhuǎn)體下擺階段，兩手從內(nèi)握肩往外頂，使身體重心遠(yuǎn)離握點，肩角和髖角略為減小，張成龍身高在體操項目中屬于較高的選手，此時身體重心距離杠為1.13m，加大重力矩，使身體勢能較好轉(zhuǎn)化為動能。

4.2 后上轉(zhuǎn)體上擺階段，張成龍還能保持較高的重心速度，為空中轉(zhuǎn)體360°做好充分的準(zhǔn)備，此時重心的合速度為3.67m/s；

4.3 轉(zhuǎn)體360°階段，張成龍肩角和髖角比較合適，左右髖角分別為164°和159°，左肩角為171.6°，右肩角為60°，空中狀態(tài)比較穩(wěn)定，身體也充分伸直，較好的完成了轉(zhuǎn)體動作。

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