周施雄雙杠后上轉(zhuǎn)體180°成倒立的運動學(xué)分析

郭恩次

【摘要】：雙杠后上轉(zhuǎn)體180°成倒立動作已成為世界各國名將爭奪雙杠金牌的有力武器。本文對奧運會冠軍周施雄的雙杠后上轉(zhuǎn)體180°成倒立動作進行了運動生物力學(xué)分析。揭示了我國優(yōu)秀運動員周施雄完成該動作的運動學(xué)規(guī)律和技術(shù)特點，從而為該動作的教學(xué)和訓(xùn)練提供依據(jù)。

用先進的三維攝像解析方法在體育比賽現(xiàn)場獲取運動員動作技術(shù)運動學(xué)參數(shù)進行分析將成為動作技術(shù)診斷的主要方法。

【關(guān)鍵詞】：周施雄；轉(zhuǎn)體180°；運動學(xué)分析

1 前言

雙杠后上轉(zhuǎn)體180°是雙杠E組動作中的一個代表性難度動作，它不僅具備一定的難度，而且具有較高的連接價值。有不少運動員在雙杠的比賽中使用了該動作，但要完成好該動作不是容易的事情。為了更好的掌握該動作，改進和提高該動作的質(zhì)量，從定性和定量兩個方面去研究該動作是十分必要的。通過查閱有關(guān)雙杠的文獻，了解了雙杠的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀，還未見到對雙杠后上轉(zhuǎn)體180°成倒立的定量研究論文。

周施雄是第十二屆全運會男子體操全能冠軍、男子雙杠冠軍。本文通過對周施雄的后上轉(zhuǎn)體180°成倒立技術(shù)進行影片拍攝與解析，就后上轉(zhuǎn)體下擺階段、后上轉(zhuǎn)體上擺階段、騰空轉(zhuǎn)體三個階段進行定量分析，尋找有助于提高該技術(shù)的合理因素及內(nèi)在聯(lián)系，為進一步完善該動作提供參考數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。

2 研究方法

用三維攝像解析法。在2012年全國體操冠軍賽比賽現(xiàn)場，用兩臺高速攝影機（頻率為100幀/秒 ）從不同角度（兩機夾角約90°）拍攝了周施雄預(yù)決賽的全過程。選取周施雄預(yù)賽中成功完成的雙杠后上轉(zhuǎn)體180°動作，采用星高鈦解析系統(tǒng)對拍攝的錄像進行解析。運用低通數(shù)字濾波法對原始數(shù)據(jù)進行平滑處理，截斷頻率為6赫茲。

3 研究結(jié)果與分析

為了便于分析周施雄的后上轉(zhuǎn)體180°動作，把該動作劃分為后上轉(zhuǎn)體下擺階段、后上轉(zhuǎn)體上擺階段、騰空轉(zhuǎn)體三個階段。

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。身體下擺之前盡量提高身體重心位置，周施雄身體重心至握杠點的垂直距離為 0.9m，身體伸直，肩關(guān)節(jié)頂開，左右肩角為179°， 左右髖角為176°。后上轉(zhuǎn)體180° 對運動員肩關(guān)節(jié)柔韌性要求很高， 周施雄倒立下擺瞬間肩角能達到179°， 說明周施雄肩關(guān)節(jié)柔韌性非常好， 這也是完成好該動作的基本條件之一。

當(dāng)身體下擺至杠后水平面時，左右肩角減小最為明顯為65.2°和65.8°， 左右髖角為135.8°和137.7°， 左右膝角為172°和173°， 重心合速度增加到2.94 m/s，這時人體獲得的重力矩最大。身體越過杠后水平面之后繼續(xù)下擺，肩關(guān)節(jié)開始下沉，肩角逐漸加大。至杠下垂直部位時，身體重心與握杠點的垂直距離為0.86m，左右肩角增大到84°和89°。由于兜腿原因，左右髖角減小最為明顯為33.4°和33.8°，左右膝角為176°和175°。該階段周施雄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3.93 m/s。從下擺瞬間到重心合速度最大總共用了0.79s，說明周施雄有足夠的時間為后面環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。

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)身體重心至杠前水平面時， 為了完成兜腿，兩腳的運動速度明顯增加，最大達到12.62m/s。左右髖角分別增大到115.2°和118.6°。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， 這時肩的運動速度比較小，只有2.47m/s 。身體重心合速度雖然比杠下垂直面合速度3.93m/s慢一點，但仍保持較快的速度向上運動，達到3.38 m/s，其中向上的垂直速度起主要作用。

當(dāng)身體超過杠前水平面繼續(xù)上擺時， 從遠側(cè)端開始身體向左轉(zhuǎn)動。右手撒杠瞬間，左肩角增大到113.2°， 由于身體向左轉(zhuǎn)體右肩角76.5°。左右髖角分別增大到152.4°和153.5°，左右膝角有所減小為172°和173°。撒手之前兩腳有所制動，兩腳運動速度減小到3.79m/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，離杠瞬間重心離杠的水平距離為0.82m，與杠水平面夾角為13.6°。根據(jù)整個動作的質(zhì)量分析，說明周施雄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騰空轉(zhuǎn)體階段分析

本階段從右手撒杠瞬間經(jīng)過右手支撐轉(zhuǎn)體180°至左手握杠回復(fù)到手倒立位置的運動過程。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。

右手撒杠后大部分身體重心都落在左臂上。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遠大于水平速度， 因此離杠后身體重心拋物線軌跡幾乎直線上升.此時肩角，髖角明顯縮小，左右肩角為106°和71°，左右髖角為143°和145°，說明周施雄收縮肩關(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5.85 rad/s 身體重心至手倒立位置時， 身體重心位置最高為0.99 m，左右肩角為176°和175°，左右髖角為175°和176°，膝關(guān)節(jié)角為174°和175°。

4 結(jié)論

通過以上測試結(jié)果的分析得到以下結(jié)論：

后上轉(zhuǎn)體下擺階段周施雄能夠在獲得最大重力矩的情況下，使身體各個環(huán)節(jié)處于最佳位置； 后上轉(zhuǎn)體上擺階段在克服重力的作用下能夠盡可能降低動能的損耗，使速度發(fā)揮到最大化；離杠瞬間重心離杠的水平距離為0.82m，與杠水平面夾角為13.6°，周施雄身體處于這樣的位置和角度上開始轉(zhuǎn)體是比較合理的；在騰空轉(zhuǎn)體階段周施雄能收縮肩關(guān)節(jié)，屈髖關(guān)節(jié)以減小轉(zhuǎn)動慣量，增大轉(zhuǎn)動角速度，較好的完成了轉(zhuǎn)體動作。

參考文獻：

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