我國優(yōu)秀男子鐵餅運動員旋轉(zhuǎn)技術(shù)中肩髖線角度與身體重心移動速度的三維運動學(xué)分析

王廣楠

(華僑大學(xué)體育學(xué)院,福建泉州 362000)

我國優(yōu)秀男子鐵餅運動員旋轉(zhuǎn)技術(shù)中肩髖線角度與身體重心移動速度的三維運動學(xué)分析

王廣楠

(華僑大學(xué)體育學(xué)院,福建泉州 362000)

運用三維攝像方法對我國 6名優(yōu)秀男子鐵餅運動員 (右手擲鐵餅)的旋轉(zhuǎn)技術(shù)進行研究,利用三維運動快速解析系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù),分析獲得旋轉(zhuǎn)階段各個環(huán)節(jié)與鐵餅成績相關(guān)密切的指標(biāo)。分析認為:不同階段的肩髖俯視角度與重心的移動速度能影響到鐵餅旋轉(zhuǎn)技術(shù)完成過程中的節(jié)奏、時間分配和爆發(fā)性。

鐵餅;旋轉(zhuǎn);肩髖線角度;身體重心;運動員

Abstract:It hasmade a discussion of the revolving technique of six elite men discus-throwing athletes(right-handed)applying three-dimensional shooting technique.Itmakes use of three-dimensional sports to analyze the system fast to get the statistics,which will be analyzed to obtain the nor ms closely related with the discus score in the revolving process of discus-throwing of elite men athletes.Itwas drawn a conclusion that the shoulder-hip cord angle and themovement rate of body centroidis at differentphaseswill influence the rhythm,time-share and fulminating of rotating throwing discus technique.

Key words:discus;rotation;shoulder-hip cord angle;body centroid;athletes

現(xiàn)代擲鐵餅技術(shù)的特點是以提高出手速度為核心,旋轉(zhuǎn)技術(shù)更簡單而有實效,動作幅度大,速度快,更注重各技術(shù)環(huán)節(jié)的最佳組合而發(fā)揮的綜合效益。[1]擲鐵餅技術(shù)中旋轉(zhuǎn)的目的有兩個:為最后用力積累人體轉(zhuǎn)動的動量,使鐵餅產(chǎn)生一定的預(yù)先速度;為最后用力形成大幅度加速用力的身體預(yù)備姿勢。而這些特點是通過最后的出手角度、出手高度、出手速度來體現(xiàn)的。優(yōu)秀運動員通過旋轉(zhuǎn)可以使鐵餅獲得 10m/s左右的速度,旋轉(zhuǎn)投比原地投能提高 10～15M,這個差值往往是衡量旋轉(zhuǎn)技術(shù)質(zhì)量的重要標(biāo)志之一。那么在擲鐵餅的旋轉(zhuǎn)過程中各個環(huán)節(jié)技術(shù)對于最后的擲鐵餅成績有哪些影響因素呢?本文通過對2007年全國田徑錦標(biāo)賽男子鐵餅前六名運動員進行三維攝像解析,對擲鐵餅技術(shù)環(huán)節(jié)中與成績相關(guān)密切的指標(biāo)進行了研究,以期回答這一命題。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

2007年全國田徑錦標(biāo)賽獲前六名男子鐵餅運動員,以 6次試擲中成績較好的 3次作為技術(shù)樣本,共計 18人次;2007年8月日本大阪舉辦的世界田徑錦標(biāo)賽中男子鐵餅冠軍來自愛沙尼亞的坎特 (Gerd Kante)。研究對象比賽成績見表1

表1 國內(nèi)外選手成績情況

1.2 研究方法

1.2.1 三維攝像解析法

為了便于分析,作者將完整的鐵餅旋轉(zhuǎn)技術(shù)分為幾個時空步驟:雙腿支撐預(yù)擺時空;起轉(zhuǎn)時空 (預(yù)擺結(jié)束至右腳離地,左臂揮擺至投擲方向);單腿支撐旋轉(zhuǎn)時空 (右腳離地至左腳離地);旋轉(zhuǎn)騰空時空 (左腳離地至右腳落地);銜接時空 (右腳落地至左腳落地);最后用力時空。

使用兩臺帶有電子快門的松下M9000攝像機,分別置于投擲圈中線的后方偏右和偏左各 45°角的位置,兩臺攝像機的主光軸夾角約為 90°;對運動員現(xiàn)場比賽的全部情況及數(shù)據(jù),采用北京愛捷三維運動攝像解析快速反饋分析系統(tǒng)進行分析,并針對這 6名運動員的俯視橫面與正面的肩線和髖線在完成從預(yù)擺至鐵餅出手的完整技術(shù)動作時的變化,以及兩線在投擲圈內(nèi)的走位的變化進行觀察分析,獲得了運動員完整技術(shù)原始數(shù)據(jù)。

肩線:左肩與右肩之間的相對直線。

髖線:左髖與右髖之間的相對直線。

1.2.2 文獻資料法

查閱了國內(nèi)外關(guān)于鐵餅研究的文獻,并對其進行分析、歸納、綜合,為本文的研究提供理論依據(jù)。

1.2.3 調(diào)查訪問法

對長期從事該領(lǐng)域教學(xué)、訓(xùn)練的專家、教授以及教練員進行了咨詢,并對整個訓(xùn)練過程中教練員的訓(xùn)練安排進行了詳細的記錄、分析、歸納、總結(jié)。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計法

使用 SPSS 12.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行計算和分析,獲取所需的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

旋轉(zhuǎn)的主要目的是使鐵餅獲得一定的預(yù)先速度,并為最后用力作好準備。[2]為了給最后用力做好準備,就必須在旋轉(zhuǎn)階段中使髖和肩保持合理的技術(shù),所以在旋轉(zhuǎn)的開始階段就應(yīng)注意肩、髖以及重心的速度變化。

表2 中外優(yōu)秀名運動員完成六投技術(shù)中肩髖線角度變化的平均值

圖1 中外優(yōu)秀鐵餅運動員肩髖線角度對比曲線

表3 6名運動員完成六投技術(shù)過程中重心移動速度 (m/s)平均值

圖2 中外優(yōu)秀鐵餅運動員旋轉(zhuǎn)重心移動速度平均值對比曲線

2.1 雙腿支撐預(yù)擺

預(yù)擺結(jié)束時,身體重心移向微屈的右腿,右腳全腳掌著地,持餅臂向右后方充分扭轉(zhuǎn),使身體成扭轉(zhuǎn)拉緊狀態(tài)。雙腿支撐起轉(zhuǎn)初始,根據(jù)力矩原則:

M:旋轉(zhuǎn)力矩;R:旋轉(zhuǎn)半徑;F:人對鐵餅施加的力。由此公式可以看出,為了獲得較大的旋轉(zhuǎn)力矩,應(yīng)盡可能提高旋轉(zhuǎn)半徑和繞旋轉(zhuǎn)軸作用力的乘積。[3]比賽數(shù)據(jù)采集中,雙腿支撐預(yù)擺起轉(zhuǎn)階段的肩髖線俯視右側(cè)夾角我國運動員大部分都在 40°～50°之間,在這個階段,江蘇選手吳 x的角度最大,達到了 48.3°,這樣的預(yù)擺扭緊姿勢為旋轉(zhuǎn)餅的穩(wěn)定與加速創(chuàng)造了條件,與國外選手差距不大。而遼寧選手吳 X的角度最小,是 43.1°。預(yù)擺是投擲前的一個準備動作,要求動作放松,幅度大,這樣有利于后程旋轉(zhuǎn)技術(shù)的節(jié)奏把握,在這點上,吳 X相對于另外 3名運動員表現(xiàn)相當(dāng)出色。

從重心移動的速度方面看吳 X用時較短,比較追求預(yù)擺的快速移動,預(yù)擺速度約 0.32m/s,吳 x與買 xx也分別達到了 0.27m/s、0.28m/s。從重心移動速度數(shù)據(jù)可以看出,吳 X的預(yù)擺幅度不夠,以及重心移動過快是主要負面影響因素?？蔡卦谶@一階段肩髖線俯視右側(cè)夾角達到了 48.4°,在重心移動上表現(xiàn)出了非凡的能力達到了 0.46m/s,將“穩(wěn)”與“速”結(jié)合得恰到好處。相比之下我國選手在這一階段上未能體現(xiàn)平穩(wěn)、高速、放松的整體預(yù)擺特點。

2.2 起轉(zhuǎn)

起轉(zhuǎn)是預(yù)擺完成后開始準備左腿單支撐的動作。運動員為了獲得較大的角加速度β,在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量一定時,技術(shù)上應(yīng)采取增加下肢的作用力矩,如在保持適當(dāng)?shù)碾p腿支撐距離的前提下增加下肢作用力,并且在雙腿支撐起轉(zhuǎn)過程中保持右腿的蹬地工作時間。[4]

另外,鐵餅運動員的旋轉(zhuǎn)主要是讓鐵餅的出手速度達到最大,因此運動員在旋轉(zhuǎn)過程中必須增加旋轉(zhuǎn)的角加速度β,也就是提高旋轉(zhuǎn)角速度的變化率,以便于增加旋轉(zhuǎn)角速度ω,這樣再乘以旋轉(zhuǎn)半徑,就使得出手的線速度得以提高。在這個階段 6名選手的右側(cè)夾角在 45°～54°之間,吳 x的角度最大,達到了54°,重心移動速度也是比較慢的 0.48m/s,因此,必然對他的旋轉(zhuǎn)重心移動速度以及最后的銜接動作被動扭緊加速產(chǎn)生負面影響。吳 X角度是 48°,重心移動速度是最快的 0.75m/s,因此,他的技術(shù)相對于最后用力是積極的。而坎特在這一階段角度達到了 55°,重心移動速度達到了 0.83m/s。從圖1圖2的曲線圖上不難看出,坎特的速度雖然繼續(xù)增加,可是并沒有破壞旋轉(zhuǎn)的被動扭緊姿勢。而我國選手在這一階段鐵餅擺動幅度不夠,重心移動過程加速欠缺,甚至有肩髖線俯視角降低的事情發(fā)生,這就嚴重地破壞了旋轉(zhuǎn)軌跡。

2.3 單腿支撐旋轉(zhuǎn)

單腿支撐轉(zhuǎn)動的動作決定了騰空階段身體結(jié)構(gòu),并具有一定的旋轉(zhuǎn)角速度,為進一步提高騰空旋轉(zhuǎn)角速度做好準備,要求人體在這一過程形成充分扭緊和超越器械的最佳狀態(tài)。從表1、表2中看到,6名運動員在這一階段開始明顯暴露出旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性不足的缺陷。其中吳 x角度最大,達到了 53°,這說明他的超越器械相對于其他 5位運動員比較充分?？墒菑乃俣壬蟻碚f他達到了 2.10 m/s,這說明他的加速不夠,加速不夠的表現(xiàn)就是最后蹬轉(zhuǎn)出手的不積極。吳 X雖然角度是 49°,可是,他的重心移動速度卻達到了 2.32m/s,為最后銜接階段的被動扭緊創(chuàng)造條件,可是這也恰恰暴露了他旋轉(zhuǎn)不夠協(xié)調(diào)放松的弊病。從坎特的整個旋轉(zhuǎn)過程來看,他將這一階段看作是為旋轉(zhuǎn)加速的最佳時機,其肩髖線右側(cè)夾角迅速提升到 56.3°,為騰空落地后的上身被動扭緊創(chuàng)造有利條件。同時,他的重心移動速度提升明顯,達到了 2.86m/s,顯然是將這個階段作為加速旋轉(zhuǎn)的另一個起點,為下一個階段的動作創(chuàng)造有利條件。我國選手應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)坎特的這個優(yōu)點,積極在這個階段進行加速。只有這樣才能更好地發(fā)揮自身優(yōu)勢,為下一個階段的技術(shù)創(chuàng)造有利條件。

2.4 旋轉(zhuǎn)騰空

騰空階段始于左腳離地至右腳著地。騰空旋轉(zhuǎn)過程中,依據(jù)動量矩守恒原理:

適當(dāng)?shù)販p小旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量 I,可以增加旋轉(zhuǎn)角速度ω。從技術(shù)上講,在較短的騰空時間內(nèi),左腿要積極向右腿靠攏,減小下肢轉(zhuǎn)動半徑,從而減小下肢轉(zhuǎn)動慣量,增加下肢的轉(zhuǎn)動角速度,為完成超越器械,形成大幅度的最后用力創(chuàng)造條件。

從圖1、圖2中可以看出,我國選手在這個階段的空間走位起伏不大,與坎特的變化曲線基本一致。吳 x的角度最大達到了 53°,而吳 X最小,只達到了 47°,可是吳 x的速度只有 2.15m/s,而吳 X卻達到了 2.27m/s。這說明,吳 X的力量、爆發(fā)比吳 x強很多,雖然在幅度上沒有吳 x大,可是通過速度能力的提升彌補了自己的不足。但是,從表1、表2的數(shù)據(jù)上來看,我國選手在這個階段的技術(shù)是前面差距的延續(xù)。坎特轉(zhuǎn)騰空階段表現(xiàn)出人體利用蹬轉(zhuǎn)的慣力在空中完成被動扭緊的過程,他在空中滯留時間短,并且加速明顯。從以上分析來看,開始蹬轉(zhuǎn)騰空時,吳 x具備了身體放松,右髖關(guān)節(jié)向投擲方向送出,使身體能夠完全扭緊拉伸的特點,而吳 X就欠缺了許多。根據(jù)對比分析,作者建議將這個階段作為身體放松加大扭緊的最佳階段,從而提高落地后的旋轉(zhuǎn)力矩。

2.5 銜接動作

銜接動作要做到自然、協(xié)調(diào),為最后的出手用力提供更多的空間。[5]銜接技術(shù)的任務(wù)可歸納為:維持良好的預(yù)擺姿勢使腿部和身體的肌肉預(yù)先拉緊 (順切線拉緊身體);維持器械在旋轉(zhuǎn)中可獲得的水平預(yù)行速度;形成良好的最后用力姿勢;動員身體中更多的運動單位參與;集中精力最大限度地從事最后用力。

對式 (2)進行推論并進行積分,

從式 (3)可以看出,增加旋轉(zhuǎn)力矩,可以得到較大的旋轉(zhuǎn)角速度,因此在技術(shù)中強調(diào)右腳以前腳掌落于投擲圈中心附近。在這一技術(shù)階段,我國選手角度變化很大,可是在中心移動速度上卻沒有明顯變化,速度沒有特點,肩髖線俯視夾角角度變化各異。觀察圖1、圖2不難發(fā)現(xiàn),坎特的速度有所下降,可是他的肩髖線俯視夾角卻繼續(xù)增加,這說明他在蓄勢待發(fā),隨時為最后用力創(chuàng)造更加穩(wěn)定的發(fā)揮余地與空間。因此,我國運動員,應(yīng)在如何分配速度上多下功夫,多注意銜接動作的特點。

2.6 最后用力

最后用力技術(shù)其實就是以上所有技術(shù)發(fā)揮的最終體現(xiàn)。當(dāng)運動員做到以上這些技術(shù)要領(lǐng)后,就會發(fā)揮出各自的最大潛力,使鐵餅的出手速度達到最大。即:

其中,Vmax是鐵餅的最大出手速度;ωmax為運動員的最大旋轉(zhuǎn)速度;R為運動員旋轉(zhuǎn)半徑,對于每個運動員來說,R是確定的。從表1、表2中看到,我國運動員在出手速度上都達到了最高水平,比如吳 X達到了 6人中重心移動速度的最快速度 2.63m/s,而吳 ×也達到了 6人中肩髖線夾角的最大角度 55°。這說明吳 ×的技術(shù)是以穩(wěn)健、幅度大為特點,而吳 X的技術(shù)是以加速快,能力強為特點?？墒窍鄬τ谑澜邕x手坎特而言差距是巨大的,他的角度達到了 57°,而重心移動速度達到了 2.91m/s,在這兩個方面都達到了極高的峰值。

3 結(jié)論與建議

3.1 我國男子鐵餅運動員在旋轉(zhuǎn)過程中容易出現(xiàn)以下幾個錯誤:預(yù)擺動作協(xié)調(diào)不夠,速度偏低,預(yù)擺幅度沒有完全展開;起轉(zhuǎn)階段身體重心速度過快,與整體技術(shù)動作平衡性差且不協(xié)調(diào);單腿支撐階段加速不明顯;騰空過程中身體不夠放松,扭緊幅度小;銜接動作連貫不夠。我國男子鐵餅運動員整體旋轉(zhuǎn)節(jié)奏不明顯,時間分配模糊,體力消耗過大,沒有完全利用于投擲鐵餅過程中。

3.2 在完整旋轉(zhuǎn)擲鐵餅技術(shù)中,不同的時空鐵餅和人體重心表現(xiàn)出與鐵餅技術(shù)要求緊密相關(guān)的不同的時空和節(jié)奏特征,運動員不能破壞它,如果破壞了時空結(jié)構(gòu)勢必會影響完整旋轉(zhuǎn)擲鐵餅技術(shù)的節(jié)奏、速度和最后的成績。

[1]范秦海,崔冬雪,劉建國,等.我國女子鐵餅運動員旋轉(zhuǎn)階段環(huán)節(jié)技術(shù)指導(dǎo)的三維運動學(xué)分析 [J].山東體育學(xué)院學(xué)報,2005,21(4):105～112.

[2]賈文彤,李建臣.我國優(yōu)秀女子鐵餅運動員旋轉(zhuǎn)過程中身體重心變化的三維運動學(xué)分析 [J].中國體育科技,2002,38(7):26～28.

[3]劉建國,崔冬雪,劉衛(wèi)彬,等.旋轉(zhuǎn)擲鐵餅技術(shù)中肩、髖、鐵餅及人體重心的時空特征研究 [J].中國體育科技,2004,40(4):20～26.

[4]蘇開敏,許紅峰.最后用力階段非投擲臂對投擲成績影響的比較研究[J].體育科學(xué)研究,1998,2(1):17～20.

[5]陳學(xué)華,林越南.鐵餅投擲技術(shù)中的銜接技術(shù)[J].南京體育學(xué)院學(xué)報,2001,15(3):91～92.

[6]張英波,佟海青.對我國優(yōu)秀女子鐵餅選手最后用力技術(shù)的運動學(xué)分析[J].體育科學(xué),2001,20(6):84～85.

[7]楊春榮,何憲臺,毛德偉.欒芝麗鐵餅動作技術(shù)分析 [J].山東體育科技,1997,19(2):8～10.

3D kinematic analysis of Chinese elite male discus throwers’rotating technology of shoulder-hip cord angle and the movement rate of body centroid

WANG Guang-nan
(Institute of Physical Education,Huaqiao University,Quanzhou362000,China)

G842.2

A

1009-9840(2010)01-0022-04

2009-12-12

王廣楠 (1981- ),男,江蘇徐州人,碩士,助教,研究方向體育教育訓(xùn)練學(xué)。