淺析短跑項(xiàng)目動(dòng)作內(nèi)涵與運(yùn)動(dòng)學(xué)原理

□ 戰(zhàn)春鳴

（大連理工大學(xué) 遼寧 鞍山 110043）

2018年6月20日，在法國蒙特勒伊賽上，謝震業(yè)以9秒97的成績獲得男子百米冠軍，并刷新了黃種人百米記錄。而就在三天后的凌晨，6月23日國際田聯(lián)世界挑戰(zhàn)賽馬德里站，中國選手蘇炳添以9秒91的出色成績獲得男子100米冠軍，不但打破了謝震業(yè)在6月20日創(chuàng)造的9秒97的全國紀(jì)錄，更是平了由卡塔爾選手費(fèi)米·奧古諾德保持的亞洲紀(jì)錄。9秒91也是到目前為止的今年世界第二好成績（常規(guī)風(fēng)速下：風(fēng)速每秒順風(fēng)0.2米的前提下）。田徑項(xiàng)目作為運(yùn)動(dòng)之母，而其中短跑項(xiàng)目更成為大眾矚目的焦點(diǎn)，自烏塞恩·博爾特在2008年北京奧運(yùn)跑出9秒69的世界百米新成績后，所有人都懷疑是否人類能將百米的紀(jì)錄再向前推進(jìn)，然而在僅過一年之后的柏林世界錦標(biāo)賽中，博爾特再度以9秒58在度將世界紀(jì)錄推進(jìn)至9秒6以內(nèi)，展現(xiàn)了人類田徑短距離的堅(jiān)強(qiáng)的實(shí)力。百米運(yùn)動(dòng)以捉摸不透的方式給人新的期待，其中的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)值得探析與討論。

1、短跑運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的動(dòng)作內(nèi)涵

對(duì)于短跑運(yùn)動(dòng)而言，一位優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)需具備很好的身體素質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)能力，這其中包括體格、肌力、速度、瞬發(fā)力、柔軟性、敏捷性、持久力與協(xié)調(diào)性等。像在百米比賽中，遠(yuǎn)動(dòng)員需要在短短的幾秒鐘內(nèi)將多年訓(xùn)練的能力發(fā)揮到極致以爭取好成績，這是技術(shù)層面要求相當(dāng)高的。對(duì)于優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員而言，100米跑這樣項(xiàng)目的比賽可能在50步內(nèi)就可以完成，勝負(fù)都只在毫秒之間，因而運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中必須不斷反覆訓(xùn)練同一個(gè)動(dòng)作直到相當(dāng)精熟，動(dòng)作的正確性對(duì)于運(yùn)動(dòng)結(jié)果來說非常重要。

跑步是走的延伸,以下肢為主軸產(chǎn)生前進(jìn)的力量，動(dòng)作時(shí)期區(qū)分為著地期和擺動(dòng)期。著地期是指腳接觸地面至腳趾離開地面所需的時(shí)間，此階段都是由地面反作用力驅(qū)使身體往前；而擺動(dòng)期是指腳趾離地的瞬間，直到相同腳再次觸地前所需的時(shí)間，完成此一連續(xù)動(dòng)作則稱為步態(tài)周期。隨著跑速的增加，著地期會(huì)減少，相對(duì)地?cái)[動(dòng)期則會(huì)增加。當(dāng)步態(tài)的著地期減少，并不代表跑速就會(huì)增加，是因?yàn)閭€(gè)體必須有能力在極短暫的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的力量，以獲取更大的地面反作用力，進(jìn)而提升整體的跑速。因此在跑步的過程中，著地期階段會(huì)有制動(dòng)與推蹬的力量產(chǎn)生，當(dāng)著地期的著地距離越大，其制動(dòng)的力量也就越大。優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員單腳的著地時(shí)間占單腳一個(gè)周期的22.1%，而前擺時(shí)間卻占了77.9%，兩者比例為1∶3.5。隨著著地期的時(shí)間縮短，腿推蹬的力量越大，速度也越來越高。速度就是步幅和步頻的乘積，因此，步幅越大，步頻不變，速度越快；步幅不變，步頻加快，速度越快。通常認(rèn)為步幅的重要性比步頻相對(duì)要高，一般影響速度的因素大小依次為步幅、步頻、著地時(shí)間和身高。步幅對(duì)短跑的影響大概是步頻的2.65倍。步頻與著地時(shí)間和騰空時(shí)間的關(guān)系密切，依靠減少兩者時(shí)間來提高步頻，則著地時(shí)間是騰空時(shí)間的1.42倍。

上肢擺臂在跑步過程中并非是主要?jiǎng)恿碓?，但在跑的過程中，擺臂是不可缺少的一部分。擺臂與跑步和抬腿踏步是相關(guān)的，上肢動(dòng)作的變化直接影響下肢動(dòng)作。短跑運(yùn)動(dòng)員必須在未發(fā)育成熟前開始施以得當(dāng)?shù)臄[臂訓(xùn)練，而其賽跑成績可能因合乎力學(xué)原理而效果倍增，短跑的擺臂速度將決定腿的速度，所以頂尖的短跑運(yùn)動(dòng)員，必須具備快速且強(qiáng)勁的擺臂能力。短跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行快速有力的擺臂有助于維持身體平衡，調(diào)節(jié)腿部動(dòng)作所引起的不穩(wěn)，能防止抬腿跨步時(shí)身體的前旋動(dòng)作，平衡了髖關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)力量。正確擺臂動(dòng)作有助于更好的髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)和腿部擺動(dòng)，促進(jìn)了腿部動(dòng)作的速度，也增強(qiáng)腿后蹬力量，加大步幅。由此可知擺臂對(duì)跑步動(dòng)作的影響相當(dāng)高。

2、短跑運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理

在短跑速度技術(shù)的層面上，步幅和步頻是運(yùn)動(dòng)員速度的組成，因此不管是提升步幅還是步頻的訓(xùn)練，都可以有效幫助速度的提升。傳統(tǒng)的田徑短跑訓(xùn)練中許多教練都著重于把運(yùn)動(dòng)員練的”更有力量”，而近年來取而代之的訓(xùn)練是著重于在跑步過程當(dāng)中，運(yùn)動(dòng)員每一步理想的動(dòng)作范圍中。對(duì)速度而言，步幅和步頻則是構(gòu)成速度的兩大關(guān)鍵因素，也是評(píng)價(jià)優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員技術(shù)是否合理的重要指標(biāo)。例如在國內(nèi)很多男性運(yùn)動(dòng)員的步幅和步頻發(fā)展不平衡，與國外選手比較，步頻能力較國外選手優(yōu)異，步頻能力是影響我國男選手平均速度的重要指標(biāo)，但步幅能力的增進(jìn)，也是不容忽視的一環(huán)。步幅為跑步過程中單腳尖著地點(diǎn)到另一支腳尖地點(diǎn)的長度，計(jì)錄為一步幾米，步幅的大小又跟運(yùn)動(dòng)員的身高及高速期每一步的著地期和飛行期有關(guān)，通常著地期是飛行期的1.42倍，因而應(yīng)該設(shè)法提高騰空期在單一步中的比例，以提高人體內(nèi)能利用率和充分利用人體騰空運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性。一般亞洲男子百米中的著地期與飛行期運(yùn)動(dòng)員的身體中心水平位移的比值為1∶1.52，這與美國運(yùn)動(dòng)員的 1∶1.17有較大的差別，顯示出亞洲運(yùn)動(dòng)員在步幅的表現(xiàn)明顯低于美國運(yùn)動(dòng)員。跑步達(dá)到最高速時(shí)，其步幅也相對(duì)增加到最大，步幅的長度全仰仗膝關(guān)節(jié)的抬高，膝關(guān)節(jié)必須自然的向上擺起。步頻為跑步行進(jìn)中，單腳尖著地至另一腳間著地的時(shí)間，通常記錄為每秒幾步(步幅/秒)，在高速跑時(shí)應(yīng)該運(yùn)用前腳掌積極的著地技術(shù)，并且在著地前迅速向前下著地伸展踝關(guān)節(jié)，以縮短著地時(shí)間。若要加快步頻，需要把已抬高的擺動(dòng)腳迅速的往前下方著地來縮短在空中停留的時(shí)間。亞洲男子百米運(yùn)動(dòng)員在高速期單步時(shí)間平均值為0.207，步頻約為4.84步/秒，而著地期與飛行期時(shí)間比為1∶1.454，與美國選手的1∶1.118有明顯的差別。在步幅的參數(shù)提升方面，根據(jù)生物力學(xué)特征對(duì)百米現(xiàn)代技術(shù)特點(diǎn)的研究中指出，大小腿充分折疊的后擺技術(shù)縮短了擺動(dòng)腿的旋轉(zhuǎn)半徑，提高擺動(dòng)速度，同時(shí)也帶動(dòng)了同側(cè)髖關(guān)節(jié)前送，增大兩腿之間的夾角，為增大步幅提供有利條件。

在百米途中跑的動(dòng)作中跑得越快，恢復(fù)角度越小，在后擺折疊階段，大小腿折疊角度小，縮短旋轉(zhuǎn)半徑，減小腿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因而獲得一個(gè)較大的角速度，加快大腿向前擺動(dòng)的速度，而快速前擺也同時(shí)增加了大腿與垂直面的角度，進(jìn)而增大步幅，回收期后蹬腿用力蹬離地面后應(yīng)立即屈膝，小腿盡量靠近大腿，讓大小腿折疊以縮小旋轉(zhuǎn)半徑，加快前擺速度；前擺期大腿應(yīng)盡量抬至水平面，以利加大步幅。屈蹬技術(shù)可保持較大的肌拉力角和肌拉力矩，而提高大小腿折疊量，縮短前擺半徑進(jìn)而提高前擺速度。而高抬大腿能加長腿的工作距離，增大步幅，且快速前擺大腿能對(duì)人體產(chǎn)生向前上方的拉力，減少制動(dòng)，使身體快速前移，縮短著地時(shí)間，同時(shí)帶動(dòng)同側(cè)髖關(guān)節(jié)前移并增大步幅。著地期分為前著地期與后著地期，在前著地期為腳掌接觸地面后至身體重心正下方的期間，較好的選手在教著地后會(huì)持續(xù)以髖關(guān)節(jié)力量加速，在這期間選手應(yīng)該強(qiáng)調(diào)后抓，協(xié)同腿后肌及臀肌持續(xù)加速；后著地期是腳掌由身體中心正下方開始直至離開地面的期間，大部分選手只展現(xiàn)了30%的推蹬力量，這段期間因腳接觸地面而身體重心速度減少，選手應(yīng)該持續(xù)強(qiáng)調(diào)推蹬讓身體重心速度在腳掌離地前恢復(fù)。男子百米運(yùn)動(dòng)員在推蹬時(shí)的膝關(guān)節(jié)伸展的較度平均為156±5.9度；其推蹬角度平均為59±5.9度；著地腳為92±3.8度?；厥胀绕诩礊閵A腿，又稱為恢復(fù)期，在此階段開始由后往前加速，選手必須在大腿由后至前抬的活動(dòng)范圍以最短的時(shí)間快速夾腿。為了能快速夾腿，當(dāng)腳離開地面瞬間，應(yīng)以最快的速度彎曲膝關(guān)節(jié)并將腳后跟提起至臀部，這可以幫助運(yùn)動(dòng)員加快擺腿速度。

跑步中重視擺動(dòng)技術(shù)，以快速擺動(dòng)促進(jìn)快速后蹬，可有效提高跑步的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。百米速度越快，恢復(fù)期的膝關(guān)節(jié)角度越小，前擺時(shí)兩位選手并沒有過分的提高大腿，而是自然前擺。依據(jù)杠桿原理，大小腿折疊角度的大小，直接影響前擺時(shí)阻力臂的大小，折疊角度越小前擺阻力臂越小，擺動(dòng)的旋轉(zhuǎn)半徑越小，前擺角速度越大，而加快了大腿帶動(dòng)小腿前擺速度。剩余期的關(guān)鍵為維持身體的位置、腳尖上翹、大腿前踢、腳后跟前移；回收腿期關(guān)鍵為維持身體的位置腳尖上翹、大腿前踢、腳后跟上提、在另一只腿著地前使回收腿的膝蓋以腳踝越過并超過另一只腿膝蓋。轉(zhuǎn)換期是回收腿后大腿開始減速至另一只腿離開地面的期間，如轉(zhuǎn)換期能有效的完成，在大腿減速后將會(huì)把向上的力量轉(zhuǎn)換至身體，減輕身體的重量，以達(dá)到更大的步幅。

軀干位置可說是短跑動(dòng)作學(xué)中最重要的一環(huán)，而身體位置包括核心肌群穩(wěn)定、姿勢(shì)回位及控制軀干直線，核心肌群的穩(wěn)定包括了姿勢(shì)回位及控制。第一對(duì)速度的影響為身體重心將會(huì)前移以致運(yùn)動(dòng)員在跑動(dòng)的同時(shí)軀干縱切軸會(huì)產(chǎn)生向前轉(zhuǎn)的力矩。運(yùn)動(dòng)員將會(huì)用兩種方式補(bǔ)償往前的力矩以防跌倒，一為跑者必須施于更多向下的力量以補(bǔ)償以防過于向前以防跌倒，如此一來施于向下的力量就會(huì)多于向前的力量以致跑者失去向前性；二為如果軀干過于前傾，跑者的著地腳會(huì)落在身體重心之前以補(bǔ)償力矩，如此一來運(yùn)動(dòng)員便會(huì)遺失些許力量將著地腿推至重心下方才開始推向前。第二影響為產(chǎn)生軀干偏離重心軸的扭轉(zhuǎn)。如此一來下一步必須向前跨大以補(bǔ)償左肩向后的力量，往前跨大步后腳將落至髖關(guān)節(jié)前方，這時(shí)腳的著地力量如果過于大就會(huì)產(chǎn)生剎車，過于小就會(huì)流失力量。第三影響在擺蕩期的最后，髖關(guān)節(jié)會(huì)產(chǎn)生向后的彎曲的力量。

3、小結(jié)

本研究通過對(duì)短跑項(xiàng)目動(dòng)作內(nèi)涵與運(yùn)動(dòng)學(xué)原理分析軟，期待對(duì)動(dòng)作有更深層的了解，以為運(yùn)動(dòng)員和教練或選手在訓(xùn)練或者比賽中為技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用上提供參考與借鑒價(jià)值。