彎道分道跑項(xiàng)目道次編排合理性的分析

席傳浩

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彎道分道跑項(xiàng)目道次編排合理性的分析

席傳浩

彎道分道跑項(xiàng)目道次編排的合理性是保障運(yùn)動(dòng)員利益的直接條件，更是“公平公正”奧林匹克精神的直接體現(xiàn)。本文從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)等多個(gè)方面的角度分析，旨在說明田徑規(guī)則中彎道分道跑項(xiàng)目道次編排是否合理；通過文獻(xiàn)資料法、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法、理論邏輯分析法等，研究發(fā)現(xiàn)：利用向心力公式F= mv2/r進(jìn)行彎道跑的傳統(tǒng)力學(xué)分析是存在一定誤區(qū)的；不同道次彎道跑對(duì)運(yùn)動(dòng)員成績具有一定的影響，但影響較??；中間道次利弊均衡，對(duì)運(yùn)動(dòng)員成績的影響概率較小，彎道分道跑項(xiàng)目道次編排具有整體合理性。

彎道分道跑；道次編排；合理性

前言

田徑競賽規(guī)則規(guī)定“田徑分道跑項(xiàng)目，除第一個(gè)賽次外，后續(xù)賽次分3次抽簽排定道次：選擇排列前四名的運(yùn)動(dòng)員或隊(duì)，抽簽排定3、4、5、6道；選擇第五、六名的運(yùn)動(dòng)員或隊(duì)，抽簽排定7、8道；選擇后兩名的運(yùn)動(dòng)員或隊(duì)，抽簽排定1、2道”[1]。目前，很多學(xué)者對(duì)徑賽中彎道分道跑的道次編排的合理性產(chǎn)生質(zhì)疑，“在絕對(duì)速度的表現(xiàn)上，偏外的道次有逐漸偏好的趨勢(shì)”[2]，“彎道跑時(shí)，外道優(yōu)于里道，從一定程度上來說，現(xiàn)行田徑規(guī)則在道次的編排上缺乏合理性[3]”等，他們一致認(rèn)為，外道優(yōu)于內(nèi)道，從物理力學(xué)方面看，他們的觀點(diǎn)有根有據(jù)，但從生物力學(xué)分析，他們的觀點(diǎn)只是管中窺豹，缺乏對(duì)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)和人體跑進(jìn)過程中多個(gè)時(shí)相等多方面的綜合分析。因此，從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)等多個(gè)方面解釋彎道分道跑項(xiàng)目道次編排的合理性是極其必要的。

1 彎道跑力學(xué)分析存在的誤區(qū)

研究彎道分道跑項(xiàng)目編排的合理性，必須從彎道跑的力學(xué)分析方面著手進(jìn)行研究，目前在較多研究彎道跑力學(xué)分析的文章中，人體的受力分析都是如圖1所示。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員沿著半徑為r的標(biāo)準(zhǔn)半圓式跑道，在彎道跑進(jìn)的某個(gè)非騰空階段的瞬時(shí)時(shí)相，按照彎道技術(shù)要求“整個(gè)身體內(nèi)傾，右肩高于左肩[4]”，因此人體受重力(G)、支撐反作用力(N)和合外力(F，即向心力)，在已知運(yùn)動(dòng)員的體重m，跑進(jìn)速度v和跑道半徑r的條件下，利用公式F=mv2/r，

求出向心力F，然后根據(jù)平行四邊形法則，利用tana=F/G，G=mg，得出tana= v2/rg，求出角a，由此求出內(nèi)傾角β，在速度v一定的情況下，半徑r越小，內(nèi)傾角就越大，跑動(dòng)時(shí)人體改變身體形態(tài)越多，影響跑進(jìn)速度越嚴(yán)重，由此產(chǎn)生的“編排不合理”的觀點(diǎn)是無可厚非的。

但是，看似天衣無縫的推導(dǎo)過程中存在一個(gè)致命的誤區(qū)：向心力公式F= mv2/r的使用條件是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在人體跑進(jìn)過程中，跑的每一個(gè)周期分為后蹬、騰空、著地緩沖三個(gè)階段，著地緩沖為減速階段，后蹬為加速階段，騰空為減速階段(空氣阻力)，整個(gè)跑動(dòng)過程不是勻速運(yùn)動(dòng)，因此向心力公式不能運(yùn)用于所有的跑動(dòng)階段，上述推導(dǎo)過程不成立。

2 彎道分道跑項(xiàng)目編排的依據(jù)

2.1 不同道次的彎道跑對(duì)成績影響較小

2.1.1 內(nèi)外道的身體最大內(nèi)傾角度差距小

雖然向心力公式F=mv2/r不適用于彎道跑進(jìn)的整個(gè)過程計(jì)算，但是根據(jù)不同階段的瞬時(shí)速度能夠確定人體在標(biāo)準(zhǔn)半圓式跑道彎道處跑動(dòng)時(shí)的身體瞬時(shí)內(nèi)傾時(shí)所受的向心力F，根據(jù)公式tana=v2/rg，就能夠確定運(yùn)動(dòng)員跑進(jìn)過程中最大瞬時(shí)速度瞬間，在彎道處某一道次內(nèi)的身體最大內(nèi)傾角度。人體在跑進(jìn)過程中分為后蹬、騰空、著地緩沖三個(gè)階段，最大瞬時(shí)速度應(yīng)該出現(xiàn)在加速階段的后蹬階段，假設(shè)運(yùn)動(dòng)員在半徑r=36.5m，道寬為1.22m的，道數(shù)為8條的標(biāo)準(zhǔn)半圓式跑道上跑進(jìn)，在后蹬階段的最大瞬時(shí)速度為v=10m/s，那么此運(yùn)動(dòng)員在彎道處不同道次內(nèi)的身體最大內(nèi)傾角度如表1所示。通過表1發(fā)現(xiàn)，最外側(cè)道次身體最大內(nèi)傾角度與最內(nèi)側(cè)道次身體最大內(nèi)傾角度只相差2.8°，內(nèi)外道身體最大內(nèi)傾角度差距較小，身體跑進(jìn)時(shí)的姿勢(shì)變化較小，對(duì)成績影響不大。

圖一 彎道跑的力學(xué)分析圖

道次12345678內(nèi)傾角度15.32°14.85°14.40°13.98°13.58°13.21°12.85°12.52°

2.1.2 身體實(shí)際內(nèi)傾角度更小

上述計(jì)算的身體最大內(nèi)傾角度只是理論值，在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中，身體最大內(nèi)傾角度要比計(jì)算內(nèi)傾角度還要小。由于現(xiàn)代塑膠跑道的摩擦系數(shù)較大，運(yùn)動(dòng)員比賽裝備的科技含量提高，其所穿釘鞋的抓地效果很好，運(yùn)動(dòng)員彎道內(nèi)傾著地瞬間受到的摩擦力較大。運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中的向心力F，一部分是由身體內(nèi)傾(F1=mg tana)提供，另一部分則是由摩擦力f所提供，因此F=F1+f，F(xiàn)=mg tana+f，tana=(F-f)/mg，運(yùn)動(dòng)員釘鞋抓地效果越好，f值越大，那么身體實(shí)際內(nèi)傾角度a就越小。所以，在運(yùn)動(dòng)實(shí)際中，摩擦力f無論大小是存在的，身體實(shí)際內(nèi)傾角度比計(jì)算值更小，對(duì)比賽成績影響更小。

2.1.3 控制身體內(nèi)傾耗能較小

運(yùn)動(dòng)員在彎道跑進(jìn)時(shí)，身體內(nèi)傾是技術(shù)的要求，以此追求最合理的跑動(dòng)姿勢(shì)，提高成績，相對(duì)于直道跑，理論上彎道跑速度要低，一是因?yàn)樯眢w內(nèi)傾姿勢(shì)影響了相關(guān)肌肉的收縮，從而降低了跑動(dòng)速度；二是因?yàn)樵谝欢〞r(shí)間內(nèi)保持身體內(nèi)傾，相對(duì)于身體直立跑動(dòng)肯定要多消耗能量，多余能量的消耗會(huì)對(duì)比賽的部分或整體造成影響。在運(yùn)動(dòng)員在彎道跑動(dòng)過程中，身體內(nèi)傾姿勢(shì)是需要通過運(yùn)動(dòng)員肢體左側(cè)肌肉的收縮才能達(dá)到，在正常的跑動(dòng)姿勢(shì)下，左側(cè)肌肉只有在一端有支點(diǎn)(支撐階段)才達(dá)到收縮的效果，所以肢體左側(cè)肌肉收縮，達(dá)到控制身體內(nèi)傾，只有在著地緩沖和后蹬階段才能實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，通過表2中的緩沖、后蹬時(shí)間和表3中400米每個(gè)階段的步幅大小及400米成績，我們可以計(jì)算分道跑項(xiàng)目中需要跑彎道最多的400米全程跑中控制身體內(nèi)傾的時(shí)間和占全程跑的比例。根據(jù)所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，美國運(yùn)動(dòng)員400米彎道跑的大約需要85步，中國運(yùn)動(dòng)員大約需要90步，美國運(yùn)動(dòng)員彎道跑時(shí)控制身體內(nèi)傾所需時(shí)間大約為7.14秒，中國運(yùn)動(dòng)員大約需要7.02秒；美國運(yùn)動(dòng)員彎道跑時(shí)控制身體內(nèi)傾所需時(shí)間占400米全程跑總時(shí)間的16.25%，中國運(yùn)動(dòng)員大約為15.10%。國內(nèi)外運(yùn)動(dòng)員控制身體內(nèi)傾所需時(shí)間較少，并且彎道跑時(shí)最外道與最內(nèi)道身體內(nèi)傾只有2.8°的差距，所以控制身體內(nèi)傾耗能較小，不同道次對(duì)彎道跑成績影響不大。

表2 中美優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員著地緩沖和后蹬時(shí)間表[5][6]

表3 中美優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員400米成績及各分段百米步幅比較表[7]

2.2 比賽環(huán)境對(duì)成績影響較大

2.2.1 外道跑的利弊分析

外道跑時(shí)運(yùn)動(dòng)員身體內(nèi)傾小于內(nèi)道，是外道跑優(yōu)于內(nèi)道跑的唯一有力條件。從上面分析中看。雖然運(yùn)動(dòng)員在最內(nèi)道與最外道跑動(dòng)時(shí)，身體內(nèi)傾角度僅僅存在2.8°的差距，但再小的內(nèi)傾角度多少都會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員的跑進(jìn)速度，只不過小而已，并不是不存在。而對(duì)于一些運(yùn)動(dòng)員來說，在外道比賽時(shí)，看臺(tái)觀眾的呼喊和無法方便的觀察后面對(duì)手的情況，成為外道跑弊大于利的主要因素。無論是更靠近觀眾看臺(tái)，還是無法觀察后面對(duì)手的情況，都會(huì)對(duì)比賽選手心理干擾，前者會(huì)打亂運(yùn)動(dòng)員的跑動(dòng)節(jié)奏，后者會(huì)影響其合理的體能分配，這都是導(dǎo)致成績下降的原因。

2.2.2 內(nèi)道跑的利弊分析

在內(nèi)道參加比賽的運(yùn)動(dòng)員起跑時(shí)處在最后面，最有利于觀察其他對(duì)手場上的位置變化，并合理的控制跑進(jìn)速度與分配體能，這是內(nèi)道跑的唯一優(yōu)勢(shì)。內(nèi)道跑的弊端在于：(1)跑動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員身體內(nèi)傾角度較大，影響跑進(jìn)速度；(2)內(nèi)道有跑道內(nèi)沿凸起，對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生心理影響，跑動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的心里估計(jì)，影響跑動(dòng)速度，有時(shí)會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生一定的身體傷害；(3)無論是長跑比賽或是訓(xùn)練時(shí)的熱身活動(dòng)，大部分運(yùn)動(dòng)員都會(huì)選擇內(nèi)道，內(nèi)道跑道磨損較嚴(yán)重，摩擦降低，影響跑動(dòng)時(shí)的扒地效果，從而影響比賽成績。

2.2.3 中間道次最佳

中間道次不存在內(nèi)外道的極端利弊情況，綜合分析為利弊均衡，對(duì)運(yùn)動(dòng)員成績影響的概率最小，另外按照人類的常規(guī)思維，最好的都是放在中間，突顯其王者風(fēng)范。當(dāng)然，在一些比賽中，我們也會(huì)看到最外道或最內(nèi)道運(yùn)動(dòng)員奪冠的情況，也許內(nèi)外道的弊端對(duì)其影響更小，更習(xí)慣于內(nèi)外道的比賽，也許運(yùn)動(dòng)員實(shí)力懸殊過大?？傊@種“另類”的情況只是少數(shù)。

3 研究結(jié)論

1.利用向心力公式F= mv2/r進(jìn)行彎道跑的力學(xué)分析是存在一定誤區(qū)的，此公式只適合勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不適用具有后蹬、騰空、著地緩沖三個(gè)階段的變速運(yùn)動(dòng)，因此以此所推導(dǎo)的理論觀點(diǎn)不成立。

2.不同道次彎道跑對(duì)運(yùn)動(dòng)員成績具有一定的影響，但影響較小：內(nèi)外道的最大內(nèi)傾角度差距較小，只有大約2.8°；由于摩擦力f的存在，彎道跑的運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中身體內(nèi)傾角度小于理論值；后蹬與著地緩沖時(shí)間總和占全程跑時(shí)間比例較少，運(yùn)動(dòng)員控制身體內(nèi)傾時(shí)間較短，耗能較少。

3.內(nèi)外道存在不可控的較極端利弊條件，其中對(duì)運(yùn)動(dòng)員的心理、體能分配等影響的不利條件大于其有利條件，從而降低運(yùn)動(dòng)員的跑進(jìn)速度，影響比賽成績。綜合分析，中間道次利弊均衡，對(duì)運(yùn)動(dòng)員成績的影響概率較小，優(yōu)于內(nèi)外道的比賽環(huán)境。因此，田徑裁判規(guī)則中的編排規(guī)定具有整體的合理性。

[1] [1]中國田徑協(xié)會(huì).田徑競賽規(guī)則(2010—2011版)[M].北京：人民體育出版社，2010:185.

[2] 吳濤.田徑比賽中分道跑項(xiàng)目不同道次運(yùn)動(dòng)成績相關(guān)分析——以R=36.5米的標(biāo)準(zhǔn)半圓式田徑場彎道為例[J].襄樊學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，29(8)：65.

[3] 范玉興.關(guān)于徑賽分道跑項(xiàng)目道次編排的探究[J].科技信息，2008，(19)：302,331.

[4] 李鴻江.田徑(第3版)[M].北京：高等教育出版社，2014：136.

[5] 駱建等.再論短跑途中跑著地緩沖技術(shù)[J].成都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，23(4)：27-31.

[6] 駱建.試論100米途中跑后蹬階段技術(shù)[J].體育科學(xué)，1997，17(6)：52-55.

[7] 張梅，韓東.影響我國男子400米運(yùn)動(dòng)成績的因素及訓(xùn)練手段的研究與分析[J].運(yùn)動(dòng)，2011，(29)：28-30.

Analysis on Reasonableness of Track - arrangement in Track

Xi Chuanhao

The reasonableness of the lane arrangement is the direct condition for safeguarding the interests of the athletes and the direct embodiment of the Olympic spirit of "fairness and justice". In this paper, from the perspective of sports biomechanics and other aspects of the track and field rules to track the runway lane layout is reasonable; through literature, data statistics, theoretical logic analysis, the study found: there are some misunderstandings in the traditional mechanics analysis of curve running with F = mv2/ r. The result of different corners has some influence on the athlete's performance, but the effect is small; the balance of the middle pass is good, the impact of athletes' probability is small, and the lane arrangement of the lane-dividing lane run has overall rationality.

curve race in lane; tracks arrangement; rationality

席傳浩(1988-)，男，山東濟(jì)南人，助教，研究方向：田徑教學(xué)與訓(xùn)練。

西華師范大學(xué)體育學(xué)院，四川 南充 637002

School of Physical Education, Xihua Normal School, Nanchong 637002, Sichuan, China.

G808

A

1005-0256(2016)012-0061-3

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2016.012.026