席传浩



弯道分道跑项目道次编排合理性的分析

席传浩

弯道分道跑项目道次编排的合理性是保障运动员利益的直接条件，更是“公平公正”奥林匹克精神的直接体现。本文从运动生物力学等多个方面的角度分析，旨在说明田径规则中弯道分道跑项目道次编排是否合理；通过文献资料法、数据统计法、理论逻辑分析法等，研究发现：利用向心力公式F= mv2/r进行弯道跑的传统力学分析是存在一定误区的；不同道次弯道跑对运动员成绩具有一定的影响，但影响较小；中间道次利弊均衡，对运动员成绩的影响概率较小，弯道分道跑项目道次编排具有整体合理性。

弯道分道跑；道次编排；合理性

前言

田径竞赛规则规定“田径分道跑项目，除第一个赛次外，后续赛次分3次抽签排定道次：选择排列前四名的运动员或队，抽签排定3、4、5、6道；选择第五、六名的运动员或队，抽签排定7、8道；选择后两名的运动员或队，抽签排定1、2道”[1]。目前，很多学者对径赛中弯道分道跑的道次编排的合理性产生质疑，“在绝对速度的表现上，偏外的道次有逐渐偏好的趋势”[2]，“弯道跑时，外道优于里道，从一定程度上来说，现行田径规则在道次的编排上缺乏合理性[3]”等，他们一致认为，外道优于内道，从物理力学方面看，他们的观点有根有据，但从生物力学分析，他们的观点只是管中窥豹，缺乏对运动生物力学和人体跑进过程中多个时相等多方面的综合分析。因此，从运动生物力学等多个方面解释弯道分道跑项目道次编排的合理性是极其必要的。

1 弯道跑力学分析存在的误区

研究弯道分道跑项目编排的合理性，必须从弯道跑的力学分析方面着手进行研究，目前在较多研究弯道跑力学分析的文章中，人体的受力分析都是如图1所示。当运动员沿着半径为r的标准半圆式跑道，在弯道跑进的某个非腾空阶段的瞬时时相，按照弯道技术要求“整个身体内倾，右肩高于左肩[4]”，因此人体受重力(G)、支撑反作用力(N)和合外力(F，即向心力)，在已知运动员的体重m，跑进速度v和跑道半径r的条件下，利用公式F=mv2/r，

求出向心力F，然后根据平行四边形法则，利用tana=F/G，G=mg，得出tana= v2/rg，求出角a，由此求出内倾角β，在速度v一定的情况下，半径r越小，内倾角就越大，跑动时人体改变身体形态越多，影响跑进速度越严重，由此产生的“编排不合理”的观点是无可厚非的。

但是，看似天衣无缝的推导过程中存在一个致命的误区：向心力公式F= mv2/r的使用条件是匀速圆周运动，在人体跑进过程中，跑的每一个周期分为后蹬、腾空、着地缓冲三个阶段，着地缓冲为减速阶段，后蹬为加速阶段，腾空为减速阶段(空气阻力)，整个跑动过程不是匀速运动，因此向心力公式不能运用于所有的跑动阶段，上述推导过程不成立。

2 弯道分道跑项目编排的依据

2.1 不同道次的弯道跑对成绩影响较小

2.1.1 内外道的身体最大内倾角度差距小

虽然向心力公式F=mv2/r不适用于弯道跑进的整个过程计算，但是根据不同阶段的瞬时速度能够确定人体在标准半圆式跑道弯道处跑动时的身体瞬时内倾时所受的向心力F，根据公式tana=v2/rg，就能够确定运动员跑进过程中最大瞬时速度瞬间，在弯道处某一道次内的身体最大内倾角度。人体在跑进过程中分为后蹬、腾空、着地缓冲三个阶段，最大瞬时速度应该出现在加速阶段的后蹬阶段，假设运动员在半径r=36.5m，道宽为1.22m的，道数为8条的标准半圆式跑道上跑进，在后蹬阶段的最大瞬时速度为v=10m/s，那么此运动员在弯道处不同道次内的身体最大内倾角度如表1所示。通过表1发现，最外侧道次身体最大内倾角度与最内侧道次身体最大内倾角度只相差2.8°，内外道身体最大内倾角度差距较小，身体跑进时的姿势变化较小，对成绩影响不大。

图一 弯道跑的力学分析图

道次12345678内倾角度15.32°14.85°14.40°13.98°13.58°13.21°12.85°12.52°

2.1.2 身体实际内倾角度更小

上述计算的身体最大内倾角度只是理论值，在运动实践中，身体最大内倾角度要比计算内倾角度还要小。由于现代塑胶跑道的摩擦系数较大，运动员比赛装备的科技含量提高，其所穿钉鞋的抓地效果很好，运动员弯道内倾着地瞬间受到的摩擦力较大。运动实践中的向心力F，一部分是由身体内倾(F1=mg tana)提供，另一部分则是由摩擦力f所提供，因此F=F1+f，F=mg tana+f，tana=(F-f)/mg，运动员钉鞋抓地效果越好，f值越大，那么身体实际内倾角度a就越小。所以，在运动实际中，摩擦力f无论大小是存在的，身体实际内倾角度比计算值更小，对比赛成绩影响更小。

2.1.3 控制身体内倾耗能较小

运动员在弯道跑进时，身体内倾是技术的要求，以此追求最合理的跑动姿势，提高成绩，相对于直道跑，理论上弯道跑速度要低，一是因为身体内倾姿势影响了相关肌肉的收缩，从而降低了跑动速度；二是因为在一定时间内保持身体内倾，相对于身体直立跑动肯定要多消耗能量，多余能量的消耗会对比赛的部分或整体造成影响。在运动员在弯道跑动过程中，身体内倾姿势是需要通过运动员肢体左侧肌肉的收缩才能达到，在正常的跑动姿势下，左侧肌肉只有在一端有支点(支撑阶段)才达到收缩的效果，所以肢体左侧肌肉收缩，达到控制身体内倾，只有在着地缓冲和后蹬阶段才能实现。

综上所述，通过表2中的缓冲、后蹬时间和表3中400米每个阶段的步幅大小及400米成绩，我们可以计算分道跑项目中需要跑弯道最多的400米全程跑中控制身体内倾的时间和占全程跑的比例。根据所统计的数据，美国运动员400米弯道跑的大约需要85步，中国运动员大约需要90步，美国运动员弯道跑时控制身体内倾所需时间大约为7.14秒，中国运动员大约需要7.02秒；美国运动员弯道跑时控制身体内倾所需时间占400米全程跑总时间的16.25%，中国运动员大约为15.10%。国内外运动员控制身体内倾所需时间较少，并且弯道跑时最外道与最内道身体内倾只有2.8°的差距，所以控制身体内倾耗能较小，不同道次对弯道跑成绩影响不大。

表2 中美优秀短跑运动员着地缓冲和后蹬时间表[5][6]

表3 中美优秀短跑运动员400米成绩及各分段百米步幅比较表[7]

2.2 比赛环境对成绩影响较大

2.2.1 外道跑的利弊分析

外道跑时运动员身体内倾小于内道，是外道跑优于内道跑的唯一有力条件。从上面分析中看。虽然运动员在最内道与最外道跑动时，身体内倾角度仅仅存在2.8°的差距，但再小的内倾角度多少都会影响运动员的跑进速度，只不过小而已，并不是不存在。而对于一些运动员来说，在外道比赛时，看台观众的呼喊和无法方便的观察后面对手的情况，成为外道跑弊大于利的主要因素。无论是更靠近观众看台，还是无法观察后面对手的情况，都会对比赛选手心理干扰，前者会打乱运动员的跑动节奏，后者会影响其合理的体能分配，这都是导致成绩下降的原因。

2.2.2 内道跑的利弊分析

在内道参加比赛的运动员起跑时处在最后面，最有利于观察其他对手场上的位置变化，并合理的控制跑进速度与分配体能，这是内道跑的唯一优势。内道跑的弊端在于：(1)跑动时，运动员身体内倾角度较大，影响跑进速度；(2)内道有跑道内沿凸起，对运动产生心理影响，跑动时会产生一定的心里估计，影响跑动速度，有时会对运动员产生一定的身体伤害；(3)无论是长跑比赛或是训练时的热身活动，大部分运动员都会选择内道，内道跑道磨损较严重，摩擦降低，影响跑动时的扒地效果，从而影响比赛成绩。

2.2.3 中间道次最佳

中间道次不存在内外道的极端利弊情况，综合分析为利弊均衡，对运动员成绩影响的概率最小，另外按照人类的常规思维，最好的都是放在中间，突显其王者风范。当然，在一些比赛中，我们也会看到最外道或最内道运动员夺冠的情况，也许内外道的弊端对其影响更小，更习惯于内外道的比赛，也许运动员实力悬殊过大。总之，这种“另类”的情况只是少数。

3 研究结论

1.利用向心力公式F= mv2/r进行弯道跑的力学分析是存在一定误区的，此公式只适合匀速圆周运动，不适用具有后蹬、腾空、着地缓冲三个阶段的变速运动，因此以此所推导的理论观点不成立。

2.不同道次弯道跑对运动员成绩具有一定的影响，但影响较小：内外道的最大内倾角度差距较小，只有大约2.8°；由于摩擦力f的存在，弯道跑的运动实践中身体内倾角度小于理论值；后蹬与着地缓冲时间总和占全程跑时间比例较少，运动员控制身体内倾时间较短，耗能较少。

3.内外道存在不可控的较极端利弊条件，其中对运动员的心理、体能分配等影响的不利条件大于其有利条件，从而降低运动员的跑进速度，影响比赛成绩。综合分析，中间道次利弊均衡，对运动员成绩的影响概率较小，优于内外道的比赛环境。因此，田径裁判规则中的编排规定具有整体的合理性。

[1] [1]中国田径协会.田径竞赛规则(2010—2011版)[M].北京：人民体育出版社，2010:185.

[2] 吴涛.田径比赛中分道跑项目不同道次运动成绩相关分析——以R=36.5米的标准半圆式田径场弯道为例[J].襄樊学院学报，2008，29(8)：65.

[3] 范玉兴.关于径赛分道跑项目道次编排的探究[J].科技信息，2008，(19)：302,331.

[4] 李鸿江.田径(第3版)[M].北京：高等教育出版社，2014：136.

[5] 骆建等.再论短跑途中跑着地缓冲技术[J].成都体育学院学报，1997，23(4)：27-31.

[6] 骆建.试论100米途中跑后蹬阶段技术[J].体育科学，1997，17(6)：52-55.

[7] 张梅，韩东.影响我国男子400米运动成绩的因素及训练手段的研究与分析[J].运动，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

席传浩(1988-)，男，山东济南人，助教，研究方向：田径教学与训练。

西华师范大学体育学院，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