速度攀巖運(yùn)動(dòng)員出發(fā)動(dòng)作的生物力學(xué)分析

蔡 勇，武文強(qiáng)，周興龍，牛志培，武 薇，黃 嫡

速度攀巖運(yùn)動(dòng)員出發(fā)動(dòng)作的生物力學(xué)分析

蔡 勇1，武文強(qiáng)2，周興龍3，牛志培4，武 薇5，黃 嫡6

目的：探討速度攀巖運(yùn)動(dòng)員出發(fā)動(dòng)作技術(shù)的生物力學(xué)特征，揭示運(yùn)動(dòng)員完成合理動(dòng)作的規(guī)律，對(duì)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)分析，為運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行科學(xué)化訓(xùn)練提供參考。方法：本研究從北京體育大學(xué)攀巖運(yùn)動(dòng)員中選取9名作為試驗(yàn)對(duì)象，根據(jù)運(yùn)動(dòng)等級(jí)分為優(yōu)秀組和普通組。運(yùn)用Qualisys動(dòng)作捕捉分析系統(tǒng)和Kistler三維測(cè)力臺(tái)對(duì)速度攀巖運(yùn)動(dòng)員的出發(fā)動(dòng)作進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試指標(biāo)為蹬伸時(shí)間、加速度、身體重心速度、沖量、峰值力等。結(jié)果：優(yōu)秀組和普通組在垂直方向加速度分別為11.29 m/s2和5.17 m/s2，有顯著性差異（P＜0.05）。普通組運(yùn)動(dòng)員蹬伸階段的時(shí)間平均為0.17 s，而優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員蹬伸平均時(shí)間為0.12 s，且優(yōu)秀組峰值力1 035.41 N明顯大于普通組的551.40 N，兩者均具有顯著性差異（P＜0.05）；在蹬伸沖量方面，優(yōu)秀組和普通組分別為1.16 BW/s和0.84 BW/s，有顯著性差異（P＜0.05）；兩組運(yùn)動(dòng)員身體重心速度沒有顯著性差異。結(jié)論：優(yōu)秀組在預(yù)備階段膝關(guān)節(jié)角度較大、緩沖沖量小，表明優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員在預(yù)備階段身體重心下降相對(duì)較小，能夠縮短蹬伸時(shí)間；優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員在蹬伸階段，力的梯度大，沖量大，表明爆發(fā)力強(qiáng)；蹬離地面時(shí)重心加速度變化表明優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員能夠充分利用巖壁的支撐腿和手臂進(jìn)行加速。

速度攀巖；生物力學(xué)；沖量；重心；爆發(fā)力

在里約奧運(yùn)會(huì)舉辦之際，國(guó)際奧委會(huì)正式宣布攀巖項(xiàng)目進(jìn)入2020年東京奧運(yùn)會(huì)大家庭。攀巖運(yùn)動(dòng)作為當(dāng)今的時(shí)尚運(yùn)動(dòng)之一，素有“巖壁芭蕾”的美譽(yù)。速度攀巖作為攀巖比賽項(xiàng)目之一，賽道難度系數(shù)相對(duì)較低。出發(fā)是攀巖比賽過程的第一步，它的主要作用是使身體盡快地?cái)[脫靜止?fàn)顟B(tài)，獲得最快的速度和向上的沖力，為啟動(dòng)后快速向上攀爬提供有利的條件。在世界頂級(jí)比賽中，比賽成績(jī)往往相差百分之一秒就可以決定比賽的名次。國(guó)內(nèi)教練往往憑借著經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練，缺乏數(shù)據(jù)的理論支持。從以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可知除出發(fā)的反應(yīng)時(shí)間外，起動(dòng)階段的時(shí)間也是決定速度賽出發(fā)時(shí)間的重要因素。要求運(yùn)動(dòng)員除具備良好的專項(xiàng)身體素質(zhì)，出發(fā)階段的動(dòng)作模式也是十分重要的。國(guó)內(nèi)有學(xué)者運(yùn)用生物力學(xué)方法對(duì)不同“側(cè)拉”動(dòng)作研究發(fā)現(xiàn)，人體重心對(duì)于平衡維持有著重要作用，對(duì)攀巖訓(xùn)練有大幫助[1]。

通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于攀巖運(yùn)動(dòng)的研究主要集中在對(duì)攀巖技術(shù)動(dòng)作的理論性分析[3-6]，速度攀巖出發(fā)階段的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特征的報(bào)道還未看到。綜上所述，本研究運(yùn)用Qualisys動(dòng)作捕捉分析系統(tǒng)和Kistler三維測(cè)力臺(tái)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的出發(fā)動(dòng)作進(jìn)行生物力學(xué)分析，尋求該動(dòng)作過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，為學(xué)校速度攀巖運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 試驗(yàn)對(duì)象

本研究通過查閱資料、專家咨詢篩選北京體育大學(xué)200名攀巖運(yùn)動(dòng)員，選取3名運(yùn)動(dòng)員作為優(yōu)秀組，6名運(yùn)動(dòng)員作為普通組，其中張X、劉X、賈X作為本實(shí)驗(yàn)的優(yōu)秀組，曾代表北京體育大學(xué)參加北京市攀巖比賽，訓(xùn)練年限4年；其他6人作為本試驗(yàn)的普通組，訓(xùn)練年限4年。本研究通過篩選運(yùn)動(dòng)年限相同、比賽經(jīng)驗(yàn)豐富的運(yùn)動(dòng)員，在這一點(diǎn)上可以對(duì)代表性較小起到一些補(bǔ)償作用。運(yùn)動(dòng)員基本情況見表1。

表1 受試者基本情況登記表Table1 The Subjects'Basic Condition

1.2 測(cè)試方法

1.2.1 測(cè)試儀器 運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試儀器：Qualisys光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉與分析系統(tǒng)，包括8個(gè)高速攝像頭、紅外光點(diǎn)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集頻率為200 Hz。應(yīng)用Qualisys光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉與分析系統(tǒng)對(duì)受試者出發(fā)動(dòng)作的預(yù)備姿勢(shì)階段到地面支撐腳離地階段的全面拍攝，由于學(xué)術(shù)界暫未對(duì)速度攀巖出發(fā)動(dòng)作進(jìn)行明確定義，根據(jù)本研究目的進(jìn)行人為的階段劃分。

動(dòng)力學(xué)測(cè)試儀器：瑞士產(chǎn)Kistler（9281CA）三維測(cè)力臺(tái)4塊。應(yīng)用三維測(cè)力臺(tái)對(duì)測(cè)試過程中受試者出發(fā)階段所受的地面反作用力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)采集頻率為1 000 Hz。場(chǎng)地器材：EP公司人工巖壁（高約230 cm）1塊，為不透明人工巖壁。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地布置見圖1。

圖1 Qualisys、測(cè)力臺(tái)和人工巖壁的空間位置及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)示意圖Figure1 Space Location and Field Experiment Sketch of Qualisys，F(xiàn)orce Platform and Artificial Walls

1.2.2 測(cè)試方案 實(shí)驗(yàn)人員講解實(shí)驗(yàn)要求后，受試者進(jìn)行熱身活動(dòng)，按照設(shè)置方案粘貼反光標(biāo)志物。為減少系統(tǒng)誤差，所有受試者反光標(biāo)志物的粘貼均由一人完成。進(jìn)行2次練習(xí)動(dòng)作后每位受試者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)作3次。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)運(yùn)用Qualisys track manager（版本號(hào)：1.10.282）進(jìn)行提取與分析。通過體表紅外光點(diǎn)標(biāo)志點(diǎn)建立環(huán)節(jié)坐標(biāo)系[7-8]，用Cortex軟件計(jì)算膝關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)角度。

動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)運(yùn)用Kistler Bioware（版本號(hào)：3.2.6.104）進(jìn)行提取與分析。后用Microsoft Excel軟件進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理見圖2。

圖2 Qualisys track manager數(shù)據(jù)處理示意圖Figure2 Data Processing Sketch of Qualisys Track Manager

為了消除受試者體質(zhì)量不同所造成的影響，本研究采用單位體質(zhì)量的壓力、單位體質(zhì)量的沖量，即把所受壓力、沖量除以相應(yīng)受試者的體質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 速度攀巖運(yùn)動(dòng)員出發(fā)技術(shù)階段的劃分

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，國(guó)內(nèi)外暫未對(duì)速度攀巖出發(fā)動(dòng)作有一個(gè)明確的定義。查閱相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的資料以及考慮到本實(shí)驗(yàn)條件等因素的制約，根據(jù)出發(fā)技術(shù)的規(guī)律及本實(shí)驗(yàn)研究的目的將整個(gè)出發(fā)過程分為預(yù)備階段和蹬伸階段2個(gè)部分。

2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)果與分析

2.2.1 身體重心位置相關(guān)參數(shù)的對(duì)比分析 在出發(fā)的預(yù)備階段，運(yùn)動(dòng)員主要是調(diào)整身體的姿勢(shì)，為下一步快速啟動(dòng)創(chuàng)造有利的條件。身體重心所處的位置，可以決定運(yùn)動(dòng)員是否能夠快速的打破原有的靜態(tài)平衡進(jìn)入到加速階段，也決定了運(yùn)動(dòng)員下肢的肌群是否處于一個(gè)有利的發(fā)力工作條件，因此，身體重心位置能夠影響運(yùn)動(dòng)員的身體姿勢(shì)。本研究對(duì)不同時(shí)刻運(yùn)動(dòng)員的重心位置進(jìn)行對(duì)比分析（見表2）。

表2 各特征時(shí)刻身體重心高度統(tǒng)計(jì)表/mTable2 Statistical Table of the COG Height at Every Feature Moment/m

從表2可以看出，進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)得出兩組運(yùn)動(dòng)員在身體重心各參數(shù)的變化量上沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）；普通組和優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員身體重心變化差別不大，對(duì)于速度攀巖運(yùn)動(dòng)員出發(fā)來說，較低的身體重心雖有利于身體的穩(wěn)定，但對(duì)出發(fā)階段的作用還要結(jié)合下肢各關(guān)節(jié)角度進(jìn)行分析。單從身體重心變化這一因素分析得知這9名運(yùn)動(dòng)員在向上攀爬前能穩(wěn)定地控制平衡。

2.2.2 身體重心相關(guān)參數(shù)的對(duì)比分析 攀巖運(yùn)動(dòng)員在蹬伸階段需要充分利用在向上踏跳前所得到的緩沖能力，得到較大的垂直方向的速度，使人體盡快離開地面進(jìn)行攀爬。為了探討人體重心的速度特征對(duì)攀巖運(yùn)動(dòng)員出發(fā)效果的影響，本研究選取蹬伸階段的身體重心垂直方向相關(guān)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析（見表3）。

表3 出發(fā)各個(gè)階段重心相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table3 Statistical Table of the COG Related Parameters at All Stages of Departure

從表3可以看出，本研究實(shí)驗(yàn)對(duì)象的重心速度在一定的時(shí)間范圍內(nèi)是逐漸加大的，剛蹬離地面時(shí)普通組運(yùn)動(dòng)員的速度平均值為1.81 m/s，優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員的平均速度為1.26 m/s，重心速度變化沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。蹬離地面時(shí)重心加速度優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員顯著大于普通組運(yùn)動(dòng)員（P＜0.05），分別為5.17 m/s2、11.29 m/s2，運(yùn)動(dòng)員在蹬離地面時(shí)產(chǎn)生加速度的力量主要來源于巖壁的支撐腿和手臂。在教學(xué)訓(xùn)練中，教練員強(qiáng)調(diào)巖壁支撐腿和手臂并非是簡(jiǎn)單穩(wěn)定身體的作用，而應(yīng)該是在支撐同時(shí)進(jìn)行發(fā)力向上攀爬，這與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)特征相符。速度變化率也顯著大于普通組運(yùn)動(dòng)員，這是由于優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員除了能夠很好地利用下肢的爆發(fā)力外、身體的協(xié)調(diào)也是高度一致的，這為后程加速向上攀爬提供了很好的條件。

2.2.3 預(yù)備階段人體下肢關(guān)節(jié)角度的特征

根據(jù)研究目的，將整個(gè)出發(fā)過程在蹬離地面的腿稱為地面支撐腿，蹬離巖壁的腿稱為巖壁支撐腿。運(yùn)動(dòng)員從緩沖階段到蹬伸階段是通過“重心最低”作為臨界點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于啟動(dòng)具有重要的意義。該畫面下人體的身體姿勢(shì)與后續(xù)的加速蹬伸動(dòng)作的完成有著直接的聯(lián)系，而下肢的關(guān)節(jié)角度大小決定了運(yùn)動(dòng)員的身體姿勢(shì)是否能夠處于一個(gè)較佳的發(fā)力狀態(tài)。因此，“重心最低”位置下運(yùn)動(dòng)員的身體姿勢(shì)對(duì)于出發(fā)技術(shù)來具有重要的作用。預(yù)備姿勢(shì)時(shí)下肢各關(guān)節(jié)角度見表4、表5。

表4 預(yù)備姿勢(shì)時(shí)下肢各關(guān)節(jié)角度參數(shù)Table4 The parameters of the Joint Angles of the Lower Limbs in the Preparation Position

表5 蹬離地面時(shí)下肢各關(guān)節(jié)角度參數(shù)Table5 The parameters of the Joint Angles of the Lower Limbs While Push Off the Ground

從表4、5可以看出預(yù)備姿勢(shì)下普通組運(yùn)動(dòng)員地面支撐腿膝關(guān)節(jié)的平均角度為130.72°，而優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的平均角度為144.87°，通過獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)得出兩組運(yùn)動(dòng)員在地面支撐腿膝關(guān)節(jié)角度變化、蹬離地面時(shí)踝關(guān)節(jié)角度具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而在巖壁支撐腿膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)角度變化不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)合經(jīng)過處理的高速視頻能夠清晰地看到，所有運(yùn)動(dòng)員地面支撐腿的膝關(guān)節(jié)角度都大于130°，要明顯大于巖壁支撐腿的膝關(guān)節(jié)角度。結(jié)果身體重心高度變化以及蹬伸階段時(shí)間分析，優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員在預(yù)備階段身體重心下降幅度小，地面支撐腿膝關(guān)節(jié)角度較大，巖壁支撐腿的膝關(guān)節(jié)在一定范圍內(nèi)盡可能的小，這樣有利于膝關(guān)節(jié)快速發(fā)力進(jìn)行蹬伸啟動(dòng)，從而使蹬伸過程時(shí)間短。出現(xiàn)角度大的原因可能是由于普通運(yùn)動(dòng)員在啟動(dòng)過程中過度利用地面支撐腿進(jìn)行發(fā)力或是身體協(xié)調(diào)性不夠。在短暫的蹬伸階段中，攀爬的力量主要是通過髖、膝、踝3個(gè)關(guān)節(jié)的快速有力的蹬伸、巖壁支撐腿以及上肢手臂而產(chǎn)生的。兩組運(yùn)動(dòng)員的踝關(guān)節(jié)角度在預(yù)備姿勢(shì)時(shí)刻差別不大，但在蹬離地面時(shí)優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員的地面踝關(guān)節(jié)角度具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而蹬伸時(shí)間為0.12 s，說明優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員能夠利用預(yù)備階段儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能進(jìn)行啟動(dòng)。

2.2.4 蹬伸階段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

蹬伸階段時(shí)間的界定是：運(yùn)動(dòng)員的身體重心開始上升的那一幀開始一直持續(xù)到測(cè)力臺(tái)上力值突然變化為零的那一幀為止。從表6可以看出，本研究所選的普通組運(yùn)動(dòng)員在蹬伸階段的平均時(shí)間為0.17 s，而優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員在蹬伸階段平均時(shí)間為0.12 s，兩組運(yùn)動(dòng)員在蹬伸階段時(shí)間上具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表6 蹬伸階段的時(shí)間對(duì)比表Table6 The Table of Comparison of Stretching Time

這說明優(yōu)秀組選手的蹬伸快速有力，結(jié)合運(yùn)動(dòng)員蹬伸腿下肢各關(guān)節(jié)蹬伸程度可以發(fā)現(xiàn)，主要原因可能是利用巖壁上的支撐腿和手臂進(jìn)行加速，地面支撐腿的作用是使身體盡快進(jìn)行啟動(dòng)。在2014年中國(guó)吳江舉行的世界杯攀巖賽中，中國(guó)速度賽冠軍鐘齊鑫以0.04 s的微弱優(yōu)勢(shì)險(xiǎn)勝捷克選手利博奪得冠軍，可以說極短的時(shí)間可以直接影響速度攀巖比賽的成績(jī)。速度攀巖出發(fā)動(dòng)作并不像其他短跑類運(yùn)動(dòng)，它的出發(fā)很大程度取決于巖壁支撐腿和上肢的快速攀爬能力。所以，要想縮短蹬伸階段的時(shí)間，既要加強(qiáng)專項(xiàng)力量的練習(xí)，又要加強(qiáng)協(xié)調(diào)能力的練習(xí)，以便增強(qiáng)出發(fā)出發(fā)的效果。

優(yōu)秀組峰值力出現(xiàn)在蹬伸階段時(shí)間的40%以前，明顯早于普通組運(yùn)動(dòng)員，且蹬伸力峰值要明顯大于普通組。說明普通組運(yùn)動(dòng)員在短時(shí)間內(nèi)利用能量的效率比較低。

2.3 動(dòng)力學(xué)結(jié)果與分析

2.3.1 沖量的相關(guān)參數(shù)結(jié)果分析 曲峰等[9]在研究中提到，研究爆發(fā)力性質(zhì)的動(dòng)作時(shí)，選擇力的梯度（單位時(shí)間內(nèi)力的增量）、力的沖量等參數(shù)進(jìn)行分析比較科學(xué)。曹志飛等[10]分別從緩沖階段沖量和蹬伸階段沖量上分析了與跳起高度之間的關(guān)系，指出起跳的沖量是影響起跳效果的非常重要指標(biāo)，所以根據(jù)前人在類似項(xiàng)目中的研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合速度攀巖這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)本身的特點(diǎn)，本文選用了緩沖階段沖量、蹬伸階段沖量2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析。

從圖3可以看出，普通組緩沖階段沖量為10.60 BW/s，優(yōu)秀組緩沖階段沖量為6.09 BW/s，蹬伸階段沖量分別為0.84 BW/s、1.16 BW/s，均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的意義（P＜0.05）。預(yù)備階段普通組的緩沖沖量大于優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員，說明相對(duì)于優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員，普通組運(yùn)動(dòng)員在出發(fā)前有較充分的緩沖制動(dòng)，充分的緩沖需要身體重心的下降，同時(shí)下肢肌肉拉長(zhǎng)儲(chǔ)存能量，最終完成向上出發(fā)加速；優(yōu)秀組由于緩沖時(shí)間較短，制動(dòng)不明顯，這樣可以減少能量的損失，使在出發(fā)時(shí)最大限度的向上攀爬。蹬伸階段沖量?jī)?yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員顯著大于普通組（P＜0.05），說明優(yōu)秀組的腿部爆發(fā)力更大，相對(duì)的蹬伸階段沖量也就大于普通組運(yùn)動(dòng)員。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)化沖量統(tǒng)計(jì)圖（優(yōu)秀n=3；普通n=6）Figure3 StandardizedImpulseStatistics（Excellent：n=3；Control：n=6）

2.3.2 力值相關(guān)參數(shù)比較分析 緩沖結(jié)束瞬間的力值大小能夠反映出下肢肌肉能量?jī)?chǔ)存的情況，體現(xiàn)緩沖階段與地面作用效果的有效指標(biāo)。緩沖結(jié)束瞬間的力值越大，下肢儲(chǔ)存的肌肉勢(shì)能就越多，能夠轉(zhuǎn)化成人體向上的能量也就越多。從表7中可以看出，優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員在緩沖結(jié)束時(shí)垂直方向Fz絕對(duì)值與普通組運(yùn)動(dòng)員具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），說明優(yōu)秀組在緩沖階段儲(chǔ)存的能量大于普通組，可能是由于緩沖結(jié)束瞬間普通組運(yùn)動(dòng)員身體的部位與地面碰撞造成的。

表7 出發(fā)過程垂直方向相關(guān)力值參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table7 Parameter Statistics of the Force of the Vertical Direction at the Departure Time

蹬伸力峰值指的是運(yùn)動(dòng)員在加速蹬離地面時(shí)反作用力的最大值。它是下肢主要肌群儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能從緩沖階段到蹬伸階段釋放能量的具體表現(xiàn)，其影響因素除體質(zhì)量外，還和運(yùn)動(dòng)員身體各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)以及下肢主要肌肉的活動(dòng)有關(guān)。從上表可以看出，優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員與普通組運(yùn)動(dòng)員在蹬伸力峰值方面具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。普通組運(yùn)動(dòng)員在蹬離地面時(shí)的重心垂直速度速度稍大于優(yōu)秀組，引起的原因可能是普通組運(yùn)動(dòng)員下肢肌肉力量不足不及優(yōu)秀組。

2.3.3 力的加載率曲線變化 力的加載率，也稱力的梯度，是指某一階段力值的變化與所經(jīng)歷時(shí)間的比值[2]。研究[9]表明力的加載率越大，爆發(fā)力越強(qiáng)。本研究選取了蹬伸階段運(yùn)動(dòng)員的垂直加載率作為研究?jī)?nèi)容。

從表8可以看出，普通組運(yùn)動(dòng)員最大加載率為1 988 N/S，優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員的力的最大加載率為4 591 N/S，兩者具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員垂直方向力的最大加載率大于普通組運(yùn)動(dòng)員，說明優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員的下肢爆發(fā)力比普通組強(qiáng)，在進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練中，可以結(jié)合專項(xiàng)動(dòng)作增加專門性的力量訓(xùn)練，對(duì)于運(yùn)動(dòng)員的出發(fā)成績(jī)來說有著重要的意義。

表8 蹬伸階段垂直方向力的最大加載率統(tǒng)計(jì)表/N·S-1Table8 Parameter Statistics of Maximum Loading Rate of theVertical Force When Stretching/N·S-1

3 結(jié)論與建議

3.1 本研究的創(chuàng)新與局限

（1）國(guó)內(nèi)外對(duì)于速度攀巖運(yùn)動(dòng)的研究比較少，本研究運(yùn)用Qualisys動(dòng)作捕捉分析系統(tǒng)和測(cè)力臺(tái)對(duì)攀巖運(yùn)動(dòng)員的出發(fā)動(dòng)作進(jìn)行研究。

（2）每次測(cè)試都需要移動(dòng)600 kg的器械，使實(shí)驗(yàn)具有一定的挑戰(zhàn)性，而且?guī)r壁屬于不透明的物體，給實(shí)驗(yàn)增加了許多困難，以后的研究中希望能夠改進(jìn)人工巖壁，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加全面、精確。

3.2 結(jié)論

（1）優(yōu)秀組在預(yù)備階段膝關(guān)節(jié)角度較大、緩沖沖量小，表明優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員在預(yù)備階段身體重心下降相對(duì)較小，能夠縮短蹬伸時(shí)間。

（2）優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員在蹬伸階段，力的梯度大，沖量大，表明爆發(fā)力強(qiáng)。

（3）蹬離地面時(shí)重心加速度變化表明優(yōu)秀組運(yùn)動(dòng)員能夠充分利用巖壁的支撐腿和手臂進(jìn)行加速。

3.3 建議

（1）在攀巖訓(xùn)練中設(shè)置專門的出發(fā)技術(shù)的訓(xùn)練，在這過程中對(duì)預(yù)備姿勢(shì)的技術(shù)動(dòng)作要有嚴(yán)格的要求，即身體重心高度、左右腿膝關(guān)節(jié)角度、踝關(guān)節(jié)角度等參數(shù)都控制在合理的范圍內(nèi)。

（2）結(jié)合專項(xiàng)動(dòng)作，加強(qiáng)對(duì)下肢爆發(fā)力的訓(xùn)練以及身體協(xié)調(diào)性訓(xùn)練，充分利用巖壁支撐腿及上肢進(jìn)行出發(fā)。

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Biomechanical Analysis of the Start Movement of Speed Rock-Climbing Athletes

CAI Yong1，WU Wenqiang2，ZHOU Xinglong3，NIU Zhipei4，WU Wei5，HUANG Di6
（1.School of Graduate，Beijing Sport University，Beijing 100084，China；2.School of Education，Beijing Sport University，Beijing 100084，China；3.College of Sport Science，Beijing Sport University，Beijing 100084，China；4.Dept.of Social Sports，Beijing Sport University，Bei?jing 100084，China；5.Sport Science Research Center，Beijing Sport University，Beijing 100084，China；6.School of Graduate，Beijing In?stitute of Technology，Beijing 100081，China）

Objective：This study aims to detect the biomechanical characteristics of starting action techniques of speed rock-climbing athletes.To reveal the rules of the athlete completing the reasonable action，and to summarize and analyze their technical characteristics，and then，providing references for athletes to carry out scientific training.Methods：9 rock-climbing athletes from Beijing Sports University were assigned into the elite group and the control group.The start?ing action was measured by Qualisys motion capture analysis system and Kistler three-dimensional force platform.The indices were measured include pushing time，acceleration，the speed of center of gravity（COG），impulse and peak force，etc.Independent test was performed to compare the differences between groups.Results：There was significant difference in the vertical acceleration between the elite group and the control group（11.29 m/s2vs.5.17 m/s2，P＜0.05）.The average time of pushing phase in the control group was 0.17 s，however，it’s just 0.12 s in the elite group.The peak force in the elite group was significant higher than that in the control group（1 035.41 N vs.551.40 N，P＜0.05）.Significant difference was observed in the sum of stretching impulse between the excel?lent group and the ordinary group（1.16BW*G vs.0.86BW*G，P＜0.05）.No significant difference was showed in the COG speed between the two groups.Conclu?sions：In the preparing phase，the knee angle was larger and the buffer impulse was smaller in the elite group compared with control group，indicating that the body center of gravity of elite athletes decreased relatively small in the preparing phase，and the elite can shorten the pushing time；in the pushing phase，the loading rate of force was higher，the impulse was bigger in the elite group compared with control group，indicating that elite athletes have more power；the accelera?tion of the center of gravity when body accelerating from the ground indicated that elite athletes can make full use of the supporting legs and arms to accelerate.

the speed rock-climbing；biomechanics；impulse；COG；explosive power

G 804.6

A

1005-0000（2017）03-256-05

2016-10-09；

2017-02-05；錄用日期：2017-02-06

2014-2015年北京市科研訓(xùn)練計(jì)劃支持項(xiàng)目

蔡 勇（1992-），男，湖南益陽人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)；通信作者：武文強(qiáng)（1973-），男，山東新泰人，博士，副教授，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)，技術(shù)分析，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)。

1.北京體育大學(xué)研究生院，北京100084；2.北京體育大學(xué)教育學(xué)院，北京100084；3.北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院，北京100084；4.北京體育大學(xué)社會(huì)體育系，北京100084；5.北京體育大學(xué)科學(xué)研究中心，北京100084；6.北京理工大學(xué)研究生院，北京100081。

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2017.03.013