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伦巴WALK上步+螺旋转体动作的运动学分析

2019-11-11黄少凯

活力 2019年16期
关键词:运动学动作

黄少凯

[关键词]伦巴WALK;动作;运动学

本研究运用四台摄像机对6名女性伦巴选手完成伦巴WALK上步+螺旋转体动作进行拍摄,通过利用SIMI Motion录像解析分析系统得出数据。结果:连续三圈旋转过程中,选手Z方向上重心位移周期性的波动,每周重心最高点呈现上升的趋势,有利于旋转中的加速。对三周旋转的膝关节角度与运动时间进行person相关性分析,第一周与第三周相关性具有统计学意义。结论:身体重心的变化对选手旋转动作的完成是非常重要的。选手在转体时,除了需要注意手臂的伸展和收拢,膝关节角度的变化与运动时间也存在较高相关性。

一、研究对象和方法

(一)研究对象

受试者选取:通过现场对志愿者进行测试测量数据,选取6名在身体基本形态指标和专项能力方面均不存在显著性差异的体育舞蹈专业学生,受试者均为女性。所有受试者均熟练拉丁舞旋转动作,无受伤经历。实验前对每位受试者讲解本实验的具体流程及其实验目的,受试者同意参加本次实验。这6名选手均在山东省体育舞蹈比赛中获得前六名。在自愿的情况下参加实验。

(二)研究方法

1.文献资料法

运用知网、维普、等相关网站,以“伦巴”“WALK步”“运动学分析”为关键词,查找浏览有关期刊文献。

2.实验法

测试前准备好实验所用仪器,包括身高体重测量仪、PEAK三维标定框架、4台高速摄像机及录像支架、黑色幕布、白色标志点、同步灯。运用身高体重测量仪得到受试者身高及体重信息,填写入个人情况表中。对摄像机进行安装,4台高速摄像机位置按逆时针顺序摆放。场地布置为长方形,每个角放置一台摄像机,场地中间为拍摄区域放置PEAK三维标定框架。1号摄像机与2号摄像机以及3号摄像机与4号摄像机之间的距离为10 m,2号摄像机与3号摄像机以及4号摄像机与1号摄像机之間的距离为7 m,从而构成一个长10 m宽7 m的长方形区域。设定摄像机拍摄频率为100帧/s,调整摄像机高度均为135cm。在对受试者规定的伦巴WALK上步+螺旋转体动作进行拍摄之前,首先4台摄像机对PEAK三维标定框架进行拍摄,约10s后结束对三维标定框架的拍摄并将其移走,同时为了使受试者的动作表现接近于平日比赛和训练,受试者在测试前要进行15min的准备活动。测试前对受试者身体两侧的肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节、踝关节进行白色标志贴放,以确保后期录像分析打点的准确性。三维标定框架拍摄完毕后,受试者分别在录像区域内完成伦巴WALK上步+螺旋转体动作。每位受试者开始测试前,先将同步灯放置在四台摄像机均能拍摄到的位置使其闪烁两到三下进行视频同步。每位受试者均完成测试后,视频经过剪辑导入德国SIMI Motion录像解析分析系统,对图像进行标定、打点后得出数据。

拉丁舞伦巴旋转动作的运动学参数。

本文通过SIMI Motion录像解析分析系统所得出的数据对伦巴WALK上步+螺旋转体动作的基本特征进行分析研究,主要包括完成动作时身体重心的位移特征和速度变化、运动时间以及左右膝关节角度的变化。转体第一周时间:从动作启动上步开始到螺旋转体360°为第一周旋转所用时间。转体第二周时间:从第一周转体动作完成接第二次螺旋转动作启动到第二次螺旋转动作完成为第二周所用时间,此时身体旋转过720°。转体第三周时间:第二周转体完成接第三次螺旋转动作启动到第三次螺旋转动作完成为第三周所用时间,此时身体转过1080°。膝关节角度为大转子顶点与股骨外上髁的连线以及股骨外上髁与腓骨外髁隆起的连线所构成的夹角。

3.数理统计法

受试者测试的原始数据经过Excel储存和整理,使用数据统计分析软件SPSS20.0进行person相关性分析。随着r的绝对值的增加,两变量之间关系强度随之增加。

二、结果与分析

(一)身体重心位移特征与分析

Z方向上的重心位移原始数据经过Excel整理绘制成曲线图,发现在伦巴WALK上步过程中选手重心均先降低后升高,这是由于完成伦巴WALK上步时需要转动右侧身体与胯部向后,带动左腿收回,弯曲左腿膝关节。当左腿经过右腿向前移动时,左侧膝关节又慢慢伸直,在左脚着地的同时右脚脚跟离地,身体重心继而上升。根据运动生物力学对人体运动的表现形式分类,拉丁舞伦巴螺旋转动作属于转动,其在转动过程中双脚支撑着地,未有可见的转动轴,因此又属于有支点无实体轴的转动。质量是用来量度平动物体惯性的物理量,惯性也存在于转动的物体中,我们用转动惯量来量度转动物体的惯性。转动惯量可以用来描述物体保持原有转动状态的能力是用来量度转动物体惯性大小的物理量。在完成三圈螺旋转过程中,重心在Z轴上的位移呈现出周期性的变化,这与选手在每一圈的旋转过程中左右腿转换和脚后跟的抬起有关。选手在多圈旋转过程中,每一圈的重心最高点都呈现出上升的趋势。由于人体重心越高,身体转动速度就越快,因此选手在旋转过程中身体转动速度也应呈现出上升趋势。经过对拍摄视频的观看与分析,发现选手在每一圈的旋转过程中,身体重力始终分布于脚前掌,脚后跟没有落地,通过腿部肌肉持续收缩将身体重心抬高。由I=mr2我们可以发现,两侧手臂伸展时身体质量分布离转动轴较分散,转动惯量增大,手臂收拢时身体质量分布较集中,转动惯量减小。所以,拉丁舞选手要想获得较快的转速,就需要在旋转过程中提踵,从而抬高重心增大身体的旋转速度,相应的旋转过程中持续提踵,就需身体具有良好的控制能力。同时,旋转开始时要想获得较高的旋转速度,就需要选手身体两侧手臂打开以增大转动惯量。

除此之外,步子过大也会影响旋转的速度,在每一圈的旋转衔接过程中,要注意步子大小应该适中。人体各个环节的协调配合,身体肌肉的用力大小以及外力等也是影响螺旋转动作完成的重要因素。

(二)身体重心速度特征与分析

实验数据表明反应的是在连续的三圈螺旋转体过程中,选手在3D方向上重心速度变化幅度不大,每一周的旋转速度平均为(0.954±0.244)m/s、(0.974±0.215)m/s和(0.945±0.220)m/s。这表明在拉丁舞伦巴连续多圈旋转过程中,选手对身体转动的速度有比较好的掌控能力。经过长时间训练,动作会从泛化到形成稳定的动作定型,对于外界环境的影响,会表现出选择性,从而降低各种影响因素,使每一次的动作趋于最好水平和质量相同。值得注意的是虽然这6名选手在旋转速度上各有不同,但在三周螺旋转过程中,螺旋转启动阶段速度大于每一周旋转的平均速度,这与拉丁舞伦巴螺旋转前的WALK上步有关,WALK上步的速度较低,因而WALK上步与螺旋转体的衔接过程降低了旋转的平均速度。

(三)运动时间特征及分析

第一周所用时间平均为(0.869±0.087)s,第二周所用时间平均为(0.698±0.072)s,第三周所用时间平均为(0.690±0.058)s,这表明选手在旋转过程中的速度处于递增状态。虽然三号选手完成旋转所用时间最长,但其第一周旋转时间为0.936s,第二周旋转时间为0.755s,第三周旋转时间为0.685s,时间递减率为19.3%和9.2%,总体旋转加速节奏明显。四号选手旋转三周的总用时最少,虽然第三周旋转所用时间相对于第二周所用时间增加,但依旧小于平均所用时间,表现出快于其他人的旋转速度。选手之所以每一周旋转所用的时间不一样,是因为人在进行运动时都要受到神经系统的控制而非机械运动,再加上场地等各种外界因素的影响导致在相同旋转过程中,选手表现出来的动作质量各不相同。

(四)膝关节角度特征与分析

拉丁舞旋转过程中需要保持自身的稳定和快速的旋转,这就使得腿部肌肉收缩带动下肢动作的快速移动以及中段动作维持身体稳定显得尤为重要。在人体环节划分中,膝关节是大腿和小腿的连接关节,可以代表腿部运动速度。基于此,对选手完成三周旋转动作的膝关节角度进行分析。

通过对6名选手膝关节角度变化的分析,每名选手在完成动作时膝关节角度大小各有差异,这与每位选手在旋转过程中有各自的动作特点有关。虽然6名选手膝关节角度变化有大小的差异,但是总的来说第二圈膝关节角度较大,这与3D方向上重心速度在第二圈表現出较快的速度也是相符合的。在旋转过程中身体重心的不断转换,离不开下肢运动与整个身体的动作的协调一致,身体的舒展,有利于获得较大的旋转速度。

(五)不同时刻膝关节角度与运动时间的相关分析

本文拟在分析左右两侧膝关节角度与其运动时间大小的关系。选取6名选手左右膝关节角度以及运动时间进行Pearson相关性的系数分析,发现右侧膝关节角度与运动时间有相关性。本研究发现在连续三圈的螺旋转体过程中,第一周转体和第三周转体时右侧膝关节角度与运动时间呈现出较强的负相关。转体第一周与运动时间相关系数为-0.867(P<0.05), 转体第三周与运动时间相关系数为-0.826(P<0.05)。这表明在转体第一周和第三周膝关节角度较大,旋转所用时间较短。

三、结论与建议

(一)结论

(1)拉丁舞伦巴旋转过程中身体重心的变化对选手维持自身稳定是非常重要的。选手在完成三圈螺旋转体过程中,重心在Z轴上的位移呈现出周期性的变化,选手在每一圈的旋转过程中左右腿转换和脚后跟的抬起有关。选手在3D方向上重心速度变化幅度不大,这表明在拉丁舞伦巴连续多圈旋转过程中,选手对身体转动的速度有比较好的掌控能力。

(2)伦巴WALK步+多圈螺旋转体要想得到良好的旋转效果,就要做到启动、转体和结束这3个重要特征时刻身体各部分的协调发力。在协调发力的基础上,旋转过程中手臂收拢置于胸前,每一圈转体开始或结束时手臂又尽量向身体两侧伸展。

(3)选手在转体时,不仅需要注意手臂的伸展和收拢,下肢关节尤其是膝关节角度的变化也尤为重要。实验结果表明在三圈螺旋转体过程中,第一周和第三周膝关节角度与运动时间呈现出较强的负相关。

(二)建议

(1)了解旋转原理

选手应学习并知道旋转过程中动力的来源以及重心的变化规律,学会找平衡点来控制重心,合理利用腿给地面的推力及躯体自身的内动力。

(2)加强核心力量训练

核心力量训练有助于身体中段的收紧,增强身体稳定性对提高旋转质量有积极作用。

(3)勤于练习

拉丁舞选手对旋转动作每个阶段技术动作的控制都对整个动作的完成起着至关重要的作用。通过不断地练习正确动作,逐渐达到最终稳定的动作定型。

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