短跑運(yùn)動(dòng)員王能希髖擺動(dòng)技術(shù)改進(jìn)對百米成績的影響

沈易弘

短跑是以磷酸原系統(tǒng)和糖原無氧酵解供能跑完全程的極限強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，短跑時(shí)的最高速度是在磷酸原系統(tǒng)供能情況下達(dá)到的。然而磷酸原系統(tǒng)的持續(xù)供能時(shí)間極為有限，通常僅6 s左右。因此，通過改善技術(shù)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)以盡可能接近最高速度的速度進(jìn)行途中跑，對提高短跑成績至關(guān)重要。多年來，短跑成績的不斷提高完全歸功于訓(xùn)練手段的日益科學(xué)化，以及短跑技術(shù)的日臻完善。單就短跑后蹬動(dòng)作的技術(shù)而言，由原本只注重下肢伸膝肌群發(fā)力逐漸過渡到重視下肢髖關(guān)節(jié)肌群發(fā)力前擺，并強(qiáng)調(diào)“以擺促蹬、蹬擺配合”作為技術(shù)要點(diǎn)。許多文獻(xiàn)都對髖關(guān)節(jié)擺動(dòng)技術(shù)的動(dòng)作結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的分析研究和理論探討[1-11]，但是針對這一理論進(jìn)行訓(xùn)練實(shí)踐應(yīng)用的實(shí)例比較鮮見。筆者對歷經(jīng)兩年跟蹤觀察的實(shí)驗(yàn)對象并對其短跑技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，旨在揭示短跑髖關(guān)節(jié)擺動(dòng)技術(shù)對提高短跑成績的作用，為提高短跑運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的訓(xùn)練水平提供一定的參考。

1 研究對象和研究方法

1.1 研究對象

以上海體育學(xué)院附屬競技學(xué)?，F(xiàn)役短跑運(yùn)動(dòng)員王能希為研究樣本。王能希，男，19歲，身高 180 cm，體重70 kg，從事短跑專項(xiàng)訓(xùn)練5年，運(yùn)動(dòng)員等級水平為短跑一級。

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

利用上海體育學(xué)院圖書館現(xiàn)有相關(guān)資料以及中國期刊網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，通過文獻(xiàn)檢索，查閱近二十多年來國內(nèi)短跑技術(shù)有關(guān)方面的文獻(xiàn)資料63篇，其中參考17篇。對目前短跑髖擺動(dòng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和特征進(jìn)行全面了解和分析，并收集相關(guān)文獻(xiàn)資料。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)法

分別于2012年3月15日和 2014年1月 17日，在上海體育學(xué)院室內(nèi)田徑館對短跑運(yùn)動(dòng)員王能希的途中跑技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場拍攝。拍攝采用一臺MOTIONPRO4攝像機(jī)，攝影機(jī)被放置在跑道的正側(cè)面，距離起跑線65 m處，機(jī)高離地1.5 m，鏡頭距運(yùn)動(dòng)平面10 m，拍攝頻率為250幀/秒，鏡頭主光軸與運(yùn)動(dòng)平面垂直。運(yùn)動(dòng)員每次測試拍攝3次途中跑，選取最好成績一次進(jìn)行解析。

在運(yùn)動(dòng)學(xué)解析時(shí)，采用上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室自行研制的SBCAS2運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，選用德國模型對王能希前后兩次途中跑圖像進(jìn)行解析，對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的平滑處理,獲得途中跑動(dòng)作技術(shù)的各種速度、時(shí)間、位移、角度、角速度等運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)。

1.2.3 對比分析法

根據(jù)相關(guān)短跑運(yùn)動(dòng)學(xué)理論和短跑專項(xiàng)技術(shù)原理等有關(guān)理論或原理，對所采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行對比分析。

2 結(jié)果與分析

現(xiàn)代短跑的髖擺動(dòng)技術(shù)是指以髖關(guān)節(jié)為主導(dǎo)的擺動(dòng)技術(shù),在騰空階段分為擺動(dòng)腿繞髖關(guān)節(jié)額狀軸前擺和后擺2個(gè)部分，在進(jìn)入支撐期后支撐腿積極下壓并迅速伸髖完成后蹬動(dòng)作，該技術(shù)貫穿蹬擺的全過程。該技術(shù)能通過改變髖關(guān)節(jié)肌肉群協(xié)同作功的方式，改變髖關(guān)節(jié)的擺動(dòng)的速度和幅度，形成步長與步頻的合理配置。

2.1 髖擺動(dòng)技術(shù)與減少前蹬阻力

短跑的前支撐階段確實(shí)存在前蹬阻力，這是由于著地時(shí)會產(chǎn)生水平支撐反作用力的原因，前蹬阻力為（F為地面對人體的支撐力、θ為著地角），所以著地角度越大，人體受到的水平阻力越小。表2的數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)動(dòng)員的髖擺動(dòng)技術(shù)動(dòng)作改進(jìn)后，王能希的髖關(guān)節(jié)擺動(dòng)幅度增大，髖關(guān)節(jié)蹬伸幅度加大，著地角度（見圖1、2）明顯增大，著地瞬間足相對于地面的水平速度有所下降。由此可見，途中跑著地前積極主動(dòng)的伸髖、大腿下壓著地，增大著地角，著地瞬間足相對于地面的水平速度下降，有助于減小前支撐期的阻力。李誠志指出，前支撐階段的阻力大小取決于腳著地瞬間相對地面的水平速度，腳著地瞬間正向水平速度越大，前蹬制動(dòng)力就越大[1]，反之則越小。所以，短跑途中跑技術(shù)要求運(yùn)動(dòng)員在前支撐階段盡力減少前支撐阻力。

2.2 髖擺動(dòng)與增加后蹬動(dòng)力

短跑途中跑在后支撐階段的主要任務(wù)是盡可能多的獲得向前動(dòng)力，從而提高跑速及運(yùn)動(dòng)成績。運(yùn)動(dòng)員的后支撐階段后蹬時(shí)，髖、膝、踝三關(guān)節(jié)快速蹬伸所形成的支撐反作用力是后蹬產(chǎn)生的主要?jiǎng)恿Γ蟮欧醋饔昧Ξa(chǎn)生于蹬地動(dòng)作，支撐腿在后支撐階段通過伸髖、伸膝獲得支撐反作用力，其水平支撐反作用力為Fcosθ（F為后蹬力量的反作用力、θ為后蹬角），水平支撐反作用力越大，產(chǎn)生的水平速度的越大，因而，蹬地角的角度越小獲得的水平速度越大。而過大的后蹬角，會引起騰空高度的增加和騰空時(shí)間的延長，造成重心波動(dòng)，損害步長與頻率的合理配置，從而影響到跑速的綜合效益。

圖1 髖關(guān)節(jié)角度Figure 1 Hip Joint Angles

圖2 著地角Figure 2 Landing Angle

從表2可以看到，王能希的髖關(guān)節(jié)蹬伸角度由原本的11°加大到 37°，而此時(shí)，膝關(guān)節(jié)的角度（見圖 3）則由原本的8°減小為現(xiàn)在的3°，說明王能希在技術(shù)改良后，其膝關(guān)節(jié)只是作為一個(gè)傳導(dǎo)動(dòng)力的剛體，在后支撐階段髖關(guān)節(jié)作功的能力大大加強(qiáng)，動(dòng)力效果明顯提高。這些都直接導(dǎo)致其后支撐獲取動(dòng)力的時(shí)間增長0.003 s，后支撐階段位移距離增長0.04 m，以及后蹬角（見圖4）減小9°。后蹬角減小9°從而使得水平反作用力的增加，這對提高人體的水平速度有積極作用，對步長與步頻的合理配置起到積極的影響。這技術(shù)更符合現(xiàn)代短跑技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)。

表2 王能希的支撐階段運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)對照表Table Ⅱ Kinematic Index Cross-reference of Wang Nengxi in the Supporting Phase

圖4 膝關(guān)節(jié)角度Figure 4 Knee Joint Angle

2.3 髖擺動(dòng)與騰空期身體重心位移

騰空階段的任務(wù)是在盡可能在短的時(shí)間內(nèi)增大步長，同時(shí)為髖關(guān)節(jié)反向運(yùn)動(dòng)完成著地動(dòng)作在時(shí)間和空間上的準(zhǔn)備。騰空期身體重心位移距離是由離地瞬間身體重心速度所決定的，而支撐反作用力的大小和方向直接影響該身體重心速度的形成，因此，反作用力的大小和方向是關(guān)鍵要素。結(jié)合表2、3可以看出，蹬地角度的減小，改變了騰空時(shí)人體重心的移動(dòng)軌跡，導(dǎo)致位移距離的增加，使得步長加大。

表3 王能希的騰空期時(shí)間、位移、速度對照表Table Ⅲ Cross-reference of Time,Movement and Speed of WangNengxi in the Flight Phase

2.4 髖擺動(dòng)技術(shù)對步長、步頻的影響

步長、步頻數(shù)據(jù)能夠最直接反映技術(shù)的合理性，步長是指支撐腿離地點(diǎn)與擺動(dòng)腿著地點(diǎn)之間的水平距離，由身體重心在支撐階段水平位移和騰空期水平位移這2個(gè)部分構(gòu)成。步頻是指在單位時(shí)間內(nèi)腿交替的次數(shù)，受到前支撐時(shí)間、后支撐時(shí)間、騰空時(shí)間的影響。步長、步頻是影響速度的兩大要素，也是觀察短跑運(yùn)動(dòng)員技術(shù)的重要指標(biāo)。通過兩年的訓(xùn)練及技術(shù)改進(jìn)，王能希的途中跑時(shí)髖關(guān)節(jié)屈伸及前后擺的幅度、角速度都有著明顯的提升，并且在蹬地角明顯減小的情況下騰空時(shí)間增加0.006 s，騰空期身體重心位移也相應(yīng)增長了0.03 m。由此可見，他在屈髖技術(shù)得到強(qiáng)化后，能在減少重心波動(dòng)差的同時(shí)增加騰空期的位移，并因此增大步長。

對比王能希的兩次測試數(shù)據(jù)（見表4）可以發(fā)現(xiàn)，在髖擺動(dòng)技術(shù)得到改善后，其單步步長提升了0.07 m，步頻則相應(yīng)下降了0.1 Hz。其中，在支撐期位移距離增加0.04 m的同時(shí)，支撐時(shí)間縮短0.002 s，致水平速度提高0.6m/s；在騰空期位移距離增長0.03 m，同時(shí)騰空時(shí)間延長0.006 s，步頻則降低0.1 Hz。步長的增長，包括了支撐期位移和騰空期位移增長，由于在支撐期擺動(dòng)腿髖繞支撐腿髖關(guān)節(jié)垂直軸的向前擺動(dòng)，增加了身體重心的支撐期水平位移；在支撐階段髖關(guān)節(jié)繞額狀軸的大幅度前屈高抬以及快速后伸增加后蹬動(dòng)力，增加了身體重心的騰空期水平位移。支撐時(shí)間的減少是由于減少前支撐階段的阻力，

表4 王能希的步長、步頻對照表Table Ⅳ Cross-reference of Wang Nengxi’s Step Length and Stride Frequency

2.5 髖擺動(dòng)技術(shù)對成績的影響

短跑是由速度來衡量成績的項(xiàng)目，運(yùn)動(dòng)員所具備的最大速度，以及維持最大速度的能力決定其成績。途中跑是短跑項(xiàng)目中距離最長的技術(shù)環(huán)節(jié)，因此，途中跑平均速度的快慢，對成績的取得具有決定性的作用，其維持高速跑的能力越強(qiáng)，成績也就越好。通過近兩年針對髖擺動(dòng)技術(shù)的訓(xùn)練，途中跑的最大水平速度由原本的10.59 s提升至10.73 s。王能希的最大速度水平并沒有非常明顯的提升，運(yùn)動(dòng)員的百米成績有了顯著提高，由10.94 s提高到了10.67 s，幅度達(dá)0.27 s，這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員的髖擺動(dòng)技術(shù)的改善，由于減少前支撐階段的阻力，增加后蹬水平分力，增大水平位移，節(jié)省了運(yùn)動(dòng)員跑動(dòng)的能量，雖然途中跑的最大水平速度提高不大，但提高了維持最大速度的能力，提升了途中跑階段最大速度利用率。由此可以認(rèn)為，王能希的百米成績的提高，是提高了維持最大速度的能力、提高了最大速度利用率的結(jié)果。

3 結(jié)論

3.1 髖關(guān)節(jié)的快速后擺動(dòng)作，在腳著地前積極后擺下壓，增加了著地角度，減少前支撐階段的著地阻力；減小了后蹬角度，在后支撐階段增加后蹬水平動(dòng)力，提高了重心水平速度。

3.2 髖關(guān)節(jié)的大幅度快速前擺，，在騰空期增大重心水平位移距離。髖關(guān)節(jié)擺動(dòng)技術(shù)還能優(yōu)化步長與步頻的關(guān)系，使運(yùn)動(dòng)員在最大速度變化不大的情況下，大幅提高專項(xiàng)成績。

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