男子舉重運(yùn)動(dòng)員抓舉動(dòng)作發(fā)力階段的生物力學(xué)分析

寇嘉琪

（西北民族大學(xué) 體育學(xué)院，甘肅 蘭州 730030）

男子舉重運(yùn)動(dòng)員抓舉動(dòng)作發(fā)力階段的生物力學(xué)分析

寇嘉琪

（西北民族大學(xué) 體育學(xué)院，甘肅 蘭州 730030）

本研究以我國競技體校優(yōu)秀舉重運(yùn)動(dòng)員張平和鄭志盛為研究對(duì)象，對(duì)兩人抓舉動(dòng)作發(fā)力階段采用了三維錄像測(cè)試，獲得了兩人在發(fā)力階段中重要的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并對(duì)動(dòng)作階段的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析.實(shí)驗(yàn)通過對(duì)張平和鄭志盛的抓舉測(cè)試,測(cè)得發(fā)力階段膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)及肘關(guān)節(jié)的角度變化，提鈴發(fā)力階段杠鈴速度、人體和杠鈴重心間距的變化；從測(cè)力臺(tái)顯示壓力的變化,獲得兩人在舉重發(fā)力過程中肌肉內(nèi)部爆發(fā)力﹑Z 方向峰值大小，以及兩人在 X、Y、Z 方向上沖量積分值大小.對(duì)以上參數(shù)進(jìn)行了分析，得到兩人的抓舉發(fā)力動(dòng)作優(yōu)缺點(diǎn)，為運(yùn)動(dòng)員改進(jìn)動(dòng)作技術(shù)，提高動(dòng)作質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù).

舉重；抓舉；發(fā)力階段；運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象為我國競技體校兩名優(yōu)秀舉重運(yùn)動(dòng)員（在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中我們選取兩人舉起 130kg 動(dòng)作并作為論文要研究的對(duì)象）.其基本情況見表 1：

表1 研究對(duì)象的基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

1.2.2 調(diào)查訪問法

1.2.3 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)法

1.2.3.1 三維攝像方法

三維攝影方法儀器采用 2 臺(tái)日本產(chǎn)的 JVC—9800 攝影機(jī)（拍攝的頻率采用 100 幀／秒）定點(diǎn)拍攝，兩機(jī)高度為 1.5米，后通過埃立爾運(yùn)動(dòng)圖像解析系統(tǒng)對(duì)三維錄像進(jìn)行解析，解析中用了松井秀治人體模型（16 個(gè)環(huán)節(jié)，22 個(gè)節(jié)點(diǎn)參數(shù)），解析頻率 50fps，在此過程中獲得了動(dòng)作空間點(diǎn)坐標(biāo)、速度、關(guān)節(jié)角度和杠鈴重心軌跡等參數(shù).采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)字濾波平滑處理，截?cái)囝l率為 6赫茲.

1.2.3.2 三維測(cè)力方法

三維力測(cè)試采用美國產(chǎn)的應(yīng)變式 Bertec 三維測(cè)力臺(tái),可以得到運(yùn)動(dòng)過程中地面對(duì)人體的支撐力，并進(jìn)行受力分析.測(cè)力臺(tái)的面積 0.40×0.80m2,測(cè)試在我校運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)教研室進(jìn)行，測(cè)力臺(tái)埋設(shè)在地面下，臺(tái)面與舉重地面齊平.三維測(cè)力和三維攝影測(cè)試同步進(jìn)行.

2 測(cè)試結(jié)果與分析

抓舉是運(yùn)動(dòng)員把杠鈴平行地放在兩小腿前面，兩虎口相對(duì)握杠，以快速連續(xù)動(dòng)作將杠鈴從舉重臺(tái)上舉至兩臂在頭上完全伸直的動(dòng)作技術(shù).

為了討論研究問題的方便，根據(jù)抓舉動(dòng)作結(jié)構(gòu)特征，我們把抓舉劃分為五個(gè)時(shí)相（開始提鈴時(shí)相，開始發(fā)力時(shí)相、杠鈴慣性上升到最高點(diǎn)時(shí)相，下蹲至最低點(diǎn)時(shí)相，上舉至最高點(diǎn)時(shí)相），四個(gè)階段（提鈴階段、發(fā)力階段、下蹲支撐階段和上舉階段）.

圖1 抓舉動(dòng)作技術(shù)階段時(shí)相劃分示意圖

以下主要討論發(fā)力階段和開始發(fā)力時(shí)相：

2.1 發(fā)力階段（開始發(fā)力時(shí)相到杠鈴慣性上升至最高點(diǎn)時(shí)相）分析

發(fā)力是在提鈴的基礎(chǔ)上，引膝動(dòng)作結(jié)束的瞬間進(jìn)行的，發(fā)力的任務(wù)是在很短的時(shí)間內(nèi)，充分發(fā)揮出肌肉最大的力量來，使杠鈴獲得向上運(yùn)動(dòng)的最大加速度以便上升到必要的高度，為下蹲支撐創(chuàng)造良好的條件.它的用力特點(diǎn)是伸膝肌、伸髖肌、肩帶肌肉、屈肘機(jī)群和小腿屈肌群以爆發(fā)性的用力收縮做急劇地伸髖、伸膝、聳肩、提肘和提踵動(dòng)作上拉杠鈴.

從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度來看，發(fā)力動(dòng)作可以簡化為一個(gè)杠桿，分布在腰背部和腿部大肌群的肌力是動(dòng)力，杠鈴的重量是阻力或外負(fù)荷，第五腰椎是支點(diǎn)[5].

2.2 開始發(fā)力時(shí)相動(dòng)作分析

表2 兩人與我國舉重名將吳數(shù)德在開始發(fā)力時(shí)相角度的參數(shù)

從表2中可以看出，我校舉重運(yùn)動(dòng)員張平和鄭志盛髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)角度分別為：167Deg、159Deg；158Deg、157Deg，兩人髖、膝關(guān)節(jié)角度均比吳數(shù)德小，說明他們兩人的伸展動(dòng)作不夠充分，尤其是膝關(guān)節(jié)角度伸展不充分，伸肌在發(fā)力瞬間達(dá)不到理想的初長度，產(chǎn)生的爆發(fā)力不夠大，結(jié)果是杠鈴沒有獲得理想的垂直速度，可能影響了下蹲動(dòng)作,加大了完成動(dòng)作的難度.

他們兩人在開始發(fā)力時(shí)相膝關(guān)節(jié)的角度很接近，說明在引膝結(jié)束時(shí)刻他們兩人的伸膝肌相對(duì)初長度大體是相同的；但張平在發(fā)力時(shí)刻髖關(guān)節(jié)的角度要比鄭志盛大一些(α張＞α 鄭)，說明張平在引膝結(jié)束時(shí)刻已經(jīng)充分伸髖及很好地動(dòng)用了腰背肌肉，使杠鈴上升到一個(gè)適宜的速度，為他完成下蹲支撐有充裕的時(shí)間，完成良好的技術(shù)動(dòng)作創(chuàng)造了充分的條件；他們?nèi)齻€(gè)人的比較對(duì)象是肘關(guān)節(jié)角度，從表中我們可以看到，我國舉重名將吳數(shù)德角度是最小，根據(jù)肌肉生物力學(xué)中，對(duì)肘關(guān)節(jié)屈伸活動(dòng)進(jìn)行肌肉力量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，當(dāng)肘關(guān)節(jié) 120°時(shí)，能提起最大重量，因此 F 吳＞F 鄭＞F 張. 2.3 發(fā)力階段動(dòng)作分析

2.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

圖2 兩人在發(fā)力階段杠鈴速度變化曲線圖

從圖2中我們可以看到張平在開始發(fā)力時(shí)刻已經(jīng)獲得一個(gè)較大的上升速度，所以在發(fā)力階段感到不是很費(fèi)力，如果動(dòng)作技術(shù)不合理的話，杠鈴在發(fā)力階段因速度太小就不能順利地進(jìn)入下蹲支撐階段.因此采用正確的用力姿勢(shì)，充分發(fā)揮肌力的作用顯得十分重要.在這里我們把發(fā)力階段分成兩個(gè)時(shí)段（1.16～1.32s 和 1.32～1.48s）來討論：

在 1.16～1.32s 時(shí)間段，鄭志盛提杠鈴速度比張平增大的快（張平的速度由 1.67m/s 到 2.51m./s，增大了 0.84m/s；鄭志盛的速度由 1.36m/s 到 2.33m/s，增大 0.97m/s），說明鄭志盛在發(fā)力階段更多地利用了腰背部和腿部的大肌肉來提升杠鈴，但是在 1.32 秒時(shí)刻 V 張＞V 鄭，說明張平在發(fā)力階段提鈴相對(duì)平穩(wěn)連貫一些.

從圖4、圖 5及圖2得出張平快速發(fā)力提升杠鈴時(shí)間：t＝0.251s；鄭志盛的時(shí)間 t＝0.253s，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 V＝gt，S＝1/2gt2，算出杠鈴在這個(gè)時(shí)段杠鈴上送距離 S 張＝36cm，S 鄭＝31cm，S 張＞S 鄭，因此張平能在很短的時(shí)間內(nèi)，充分發(fā)揮肌肉最大的力量，使杠鈴獲得一個(gè)適宜的向上速度和必要的上升高度.

在 1.32～1.48s 時(shí)間段 ，鄭 志盛由速度 2.33m/s 降 到1.20m/s；張平速度由 2.51m/s 降到 1.64m/s.從兩人速度變化分析，鄭志盛的速度降到 1.20m/s 比張平 1.64m/s 要低一些；

在發(fā)力結(jié)束時(shí)，如果杠鈴因向上運(yùn)動(dòng)速度過小，導(dǎo)致發(fā)力階段杠鈴上送距離較小，這會(huì)給后繼動(dòng)作下蹲支撐一定的壓力，因此在發(fā)力階段張平為下蹲支撐階段創(chuàng)造了更好的條件.

圖3 兩人在發(fā)力階段人杠重心間距比較

從圖3中我們看到在整個(gè)發(fā)力階段鄭志盛的人體和杠鈴重心的間距比張平大，并從曲線的趨勢(shì)來看，張平在發(fā)力階段開始到結(jié)束重心間距一直變小，說明張平在發(fā)力的同時(shí)積極地把杠鈴盡量拉近身體，減小阻力矩，目的是使杠鈴和身體在接下來的動(dòng)作階段人體和杠鈴合重心線接近支撐面中心，增加支撐穩(wěn)固性，這樣便于集中全身的力量舉起杠鈴；鄭志盛在發(fā)力階段重心的間距比張平大，并且發(fā)力結(jié)束時(shí)人體和杠鈴重心的間距有拉大的趨勢(shì).若橫杠遠(yuǎn)離人體重心，一是加大了重力矩，二是人杠共同重心的作用線就會(huì)超出支撐面移到足尖前面，身體將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩，迫使身體重心在后繼動(dòng)作階段中重心向前移動(dòng)，就是能使杠鈴勉強(qiáng)提起，因杠鈴阻力矩大于肌力矩而易造成杠鈴前掉.

因此只有杠鈴貼近人體，縮短阻力矩，才能最有效的充分發(fā)揮人體的上拉力量.

2.3.2 動(dòng)力學(xué)分析

圖4 張平的抓舉動(dòng)作 Fz—T 曲線圖

圖5 鄭志盛的抓舉動(dòng)作 Fz—T 曲線圖

圖6 張平的抓舉動(dòng)作 Fx—T 曲線圖

圖7 鄭志盛的抓舉動(dòng)作 Fx—T 曲線圖

圖8 張平的抓舉動(dòng)作 Fy—T 曲線圖

圖9 鄭志盛的抓舉動(dòng)作 Fy—T 曲線圖

表3 兩人在發(fā)力階段 Fz方向上的爆發(fā)力與峰值比較

表3 中，在發(fā)力階段鄭志盛的爆發(fā)力 15265.4N·m/s 比張平 15461.7N·m/s 大 196.3N·m/s;但鄭志盛的峰值 2840.2N比張平 2787.5N 小 52.7N.

從表3中的數(shù)據(jù)可以看出鄭志盛在發(fā)力階段爆發(fā)力大，說明鄭志盛能夠更好地通過伸髖伸膝使身體上強(qiáng)大的肌群在發(fā)力中快速發(fā)揮出來；但是在發(fā)力結(jié)束他的峰值沒有張平大，說明張平在發(fā)力階段能發(fā)揮更大的肌力，舉起更大的重量.

因此，要想獲得一個(gè)適宜的速度和必要的高度，我們只有在發(fā)力階段更好地把握動(dòng)作技術(shù)，才能為后繼的下蹲支撐階段做好力學(xué)準(zhǔn)備.

在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究中沖量變化的大小，常與最大力值結(jié)合起來評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)發(fā)揮水平.

表4 兩人在發(fā)力階段 Z、X、Y 方向上的沖量值

從表 4 中我們可以看到，在 Z 方向上張平的沖量 645.4 N·S 比鄭志盛沖量 631.1N·S 大了△I＝14.3N·S，根據(jù)動(dòng)量定律 Ft＝mV2－mV1，物體速度的變化量等于受到的沖量，張平比鄭志盛的沖量大，杠鈴質(zhì)量相同的情況下，杠鈴所獲得的速度也就大，即更容易完成動(dòng)作（或舉起更大的杠鈴重量）.

在表 4 中，張平在發(fā)力階段 X 方向上沖量絕對(duì)值 7.1N· S 比鄭志盛絕對(duì)值 4.6N·S 大 2.5N·S，說明張平在發(fā)力過程中，產(chǎn)生了左右分力，削弱了上拉的力量，要成功完成動(dòng)作，必須分出一部分力量來積極調(diào)整身體，因此在發(fā)力階段，說明鄭志盛比張平在左右方向上晃動(dòng)要小一些.

在表 4 中，鄭志盛在 Y 方向上沖量 14.3N·S 比張平12.9N·S 大 1.7N·S，說明張平在前后方向上能夠很好把握動(dòng)作技術(shù)；但兩人在前后方向的沖量值均比較大，因此兩人在前后方向上產(chǎn)生了無效的水平分力，向后的水平分力不僅削弱上拉的力量，并且導(dǎo)致杠鈴在上升過程中過大的向后運(yùn)動(dòng)，向前的分力可能導(dǎo)致掉杠.

所以，在 X、Y 方向上的分力越大，損失向上的力量越大，并且完成抓舉動(dòng)作失誤的可能性也越大.

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)力階段：開始發(fā)力時(shí)相兩人的髖、膝關(guān)節(jié)角度偏小，肘關(guān)節(jié)角度偏大；在發(fā)力階段張平把杠鈴更拉近人體重心，減小阻力矩；張平的爆發(fā)力小于鄭志盛，但張平的峰值大于鄭志盛；張平在 Z 方向上的沖量值較大，發(fā)力較好；張平在X方向不太穩(wěn)；鄭志盛在Y方向上不太穩(wěn).

3.2 建議張平在開始發(fā)力時(shí)相還要稍增大髖膝角度，減小肘關(guān)節(jié)角度；在上舉階段克服左右晃動(dòng).

3.3 建議鄭志盛適當(dāng)增大握距；在提鈴和發(fā)力階段動(dòng)作要連貫；加強(qiáng)力量練習(xí).

〔1〕劉學(xué)貞，等.對(duì)抓舉引膝提鈴和發(fā)力階段動(dòng)作的生物力學(xué)診斷[J].北京：北京體育大學(xué)學(xué)報(bào),1999（3）.

〔2〕陸愛云,等.不同重量下男子抓舉動(dòng)作的生物力學(xué)特征[J].上海體育學(xué)院,2000（3）.

〔3〕張貴敏，等.我 國 優(yōu) 秀男子舉 重 運(yùn)動(dòng)員技 術(shù) 監(jiān) 測(cè)分析[J].中國體育科技，2003（7）.

〔4〕章旌紅.舉重發(fā)力動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析[J].浙江體育科學(xué),2000（6）.

〔5〕陸愛云，等.不同重量下男子抓舉動(dòng)作的生物力學(xué)特征[J].上海體育學(xué)院報(bào)，2000（3）.

〔6〕劉卉.三維攝影解析中人體關(guān)節(jié)角度的計(jì)算方法[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào),2004(6)：27.

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：1673-260X（2016）02-0186-03

2015 年 12 月 8 日

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金項(xiàng)目資助（31920150153）