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国内优秀男子跳远运动员起跳技术的运动学分析

2022-12-13张超李光峰李楚冰

当代体育科技 2022年30期
关键词:扇面角速度步长

张超 李光峰* 李楚冰

(1.浙江农林大学体育军训部 浙江杭州 311300;2.天津体育学院田径游泳龙舟教研室 天津 301617)

跳远是田径项目中普及程度较高的项目,21 世纪后,我国跳远进入辉煌时期,男子跳远运动员已进入世界舞台,在国际大赛上出镜频频,且取得了不错的成绩。该项目由弱势项目逐渐发展成为我国在田径中的集体优势项目,并且在中国男子跳远队内形成激烈的竞争,如伦敦田径世锦赛,中国男子跳远达到8.15m 参赛标准的有石雨豪、王嘉男、黄常洲、高兴龙、张耀广5人。2018 年雅加达亚运会,我国男子跳远运动员王嘉男和张耀广包揽冠亚军。2019年沈阳奥体中心世锦赛选拔赛,有4 人达到选拔标准。东京奥运会我国跳远项目已满额达标,跳远项目相较于前几年有了很大的进展,进入世界平台,但与世界最高水平仍有差距。

在跳远整个技术环节中,起跳技术有着至关重要的地位,有着承上启下的作用,起跳是改变人体运动方向的重要环节。针对此种情况,该研究从跳远专项技术角度出发,采用运动学的方法对东京奥运会达标选手黄常洲、张耀广的跳远起跳技术进行分析,进一步对比世界优秀运动员在比赛中的技术指标参数,总结2名运动员的技术水平,为其训练比赛提供一定的参考依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

通过拍摄2019火山源冷矿泉全国田径锦标赛男子组跳远决赛的17 位运动员的助跑最后两步及起跳录像,选取最终成绩达到8m以上且达标东京奥运会的前2 名运动员黄常洲、张耀广为实验对象(见表1),选取其最好成绩的一跳,对助跑最后两步及起跳录像进行运动学分析,将其运动成绩参数与世界田径锦标赛、钻石联赛等世界级比赛前三名运动员的运动参数[1]进行对比分析。

表1 研究对象基本情况

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

通过图书馆、数据库等渠道查阅相关文献,并对其进行分类整理。根据研究需要,收集有关跳远助跑起跳技术的相关文献资料,充分了解国内外优秀男子跳远技术的研究状况与发展趋势,为该文研究提供理论基础。

1.2.2 测试法

(1)录像拍摄

运用2台相同型号、相同规格的索尼摄像机(摄像机型号SONY DXC-637,产地:日本),对2019火山源冷矿泉全国田径锦标赛男子组跳远决赛运动员进行定点定焦同步的三维拍摄,机器的架设与摆放拍摄等均符合生物力学实验要求,摄像机机位架设如图1 所示,2台摄像机与三维框架形成的角度在60°~120°之间,满足运动学三维拍摄要求,录像拍摄范围为运动员助跑最后两步开始,到起跳腾起后结束。机器的架设高度为1.36m,选取起跳踏板中点为三维框架原点,三维框架原点距离地面高度为0.65m,1 号摄像机距离框架原点距离为8.89m,2 号摄像机距离原点距离为13.35m,1号摄像机到2号摄像机直线距离为14.46m,1号机、2号机和原点的夹角为78.6°。

(2)三维录像解析

在比赛录像拍摄完成后对拍摄录像进行提取剪辑,之后利用Ariel Performance Analysis System 在俄罗斯扎齐奥尔斯基人体模型的基础上对图像进行解析,图2 为解析框架坐标系示意图,X 轴为运动方向,即朝向运动员的助跑方向为正方向;Y 轴指向1 号机的方向,垂直于跑道为正;Z轴垂直于地面,垂直向上为正。

1.2.3 数理统计法

利用Excel 2013、SPSS 26.0等统计软件对解析出来的数据进行计算整理归纳分析,在此基础上将前两名运动员与世界优秀组运动员进行对比分析,找出其存在的问题,分析其优势与不足,针对不足之处给出相关参考建议。

1.2.4 运动学参数解析

(1)克托莱指数:身高体重指数或比体重,克托莱指数为18 世纪Queteltet 提出并命名,意为每厘米身高的体重。

(2)着板角:运动员起跳着板瞬间,运动员身体重心点与支撑点之间的连线与地面之间的夹角。

(3)蹬地角:指运动员起跳蹬地后离地瞬间身体重心与脚趾的连线与运动方向地面之间的夹角。

(4)起跳扇面角:起跳扇面角的大小由起跳的着板角和扇面角共同决定,起跳扇面角=180°-(着板角+蹬地角)。

(5)起跳时间:指的是运动员从起跳脚着地开始到起跳蹬离地面结束的总时长,与运动员起跳技术一样,主要有3 个部分组成:T1(缓冲时间)、T2(转化时间)、T3(蹬伸时间)[2]。

(6)腾起角:指运动员离开踏板时身体重心腾起初速度方向与水平线构成的角度。

2 结果与分析

2.1 过渡阶段技术指标对比分析

过渡阶段指的是从倒数第二步开始至起跳脚着地这一阶段前的技术动作。主要任务是帮助运动员把水平位移部分转化为垂直位移并获得适宜的起跳位置,为运动员的起跳做好准备。这一阶段在跳远的整个技术环节中起到承上启下的作用,受助跑技术受运动员自身天赋以及训练水平的影响,助跑向起跳的过渡是整个助跑阶段以及跳远技术的关键。跳远运动员的助跑速度和技术对跳远成绩的影响有着决定性意义。在整个助跑过程中,最后两步既要保持和发挥最高速度,又要在此基础上为起跳做好相应的准备。在助跑最后两步的技术中,不同运动员由于自身身体条件以及运动风格都存在着各自的差异性,所以参数指标在结合运动员的身高、体重、克托莱指数的基础上选取助跑最后两步的身体重心水平速度变化、最后两步步长、身体重心高度变化等相关运动学指标,针对黄常洲(H)、张耀广(Z)的各个参数指标,与世界优秀跳远运动员(WEA)相关参数作对比,结果如表2所示。

H和Z在身高体重以及比赛成绩上P值小于0.05,存在显著性差异,对参数进行具体分析,可知Z在身高上处于劣势,H 身高高于WEA 均值,二者体重明显小于WEA 的83.8±1.30 kg,P值为0.021,存在显著性差异。跳远属于速度力量型运动项目,据相关研究表明,运动员的力量素质与体重密切相关,体重大,肌肉的生理横断面大,其绝对力量也大[3]。H 和Z 在体重上与WEA有显著性差异,二者的克托莱指数都小于世界均值,我国两位运动员在体重上与世界优秀运动员的显著差异可在一定程度上侧面反映出肌肉的单位密度较小,是否存在力量上的差异有待验证。相关文献表明助跑最后两步的步长,不同运动员都有各自的技术特点,一般认为,最后两步步长应该遵循“大-小”的特点,即倒数第二步的步长应该大于倒数第一步的步长,例如刘易斯在创造8.91m 成绩的时候最后两步步长分别为倒二步2.67m、倒一步2.39m;鲍威尔在创造8.95m世界纪录的时候,最后两步步长分别为倒二步2.52m、倒一步2.25m。显然,黄常洲与张耀广符合这一理论。进一步分析我国两位运动员的最后两步运动指标:倒二步步速、倒一步步速、步速差值、两步下降率、步长下降率、倒二步身体重心下降幅度、倒一步身体重心下降幅度以及总下降幅等参数指标,经莱文方差等同性检验发现均不存在显著性差异(见表2),说明H和Z在助跑进入起跳前的技术较为合理,无需进行较大改动。

表2 过渡阶段运动员各参数指标分析表

2.2 起跳阶段运动参数指标对比分析

起跳技术是整个跳远技术中最关键最核心的技术,是改变人体运动方向的关键环节,起跳环节主要包括3 个阶段:着板阶段、缓冲阶段和蹬伸阶段[4]。起跳时,应充分利用助跑时所获得的最大速度,在尽量短的时间内完成起跳动作并创造适宜的腾起角和尽可能大的腾起初速度[5]。对于跳远运动来说,反映起跳效果的各个指标之间既相互影响又相互关联,这些指标的合理性直接反映着运动成绩的好坏。

对H 和Z 的着板角、蹬地角、起跳扇面角、T1、T2、T3、T总、着板瞬间摆动角速度、水平速度、垂直速度、腾起角等进行独立样本t检验(见表3),与WEA进行参数对比,发现起跳扇面角、起跳时间以及着板瞬间摆动角速度存在显著性差异,P<0.05。H 和Z 相比于WEA 都存在起跳扇面角过大的现象,P=0.031,存在显著性差异。H的起跳扇面角为47.78°,远远高于世界优秀运动员均值的39.57±1.01,起跳扇面角由着板角和蹬地角所决定,进一步分析参数可见H 的着板角和蹬地角都稍小于WEA 的均值。着板角过小表明运动员在起跳着板时身体重心投影点距离起跳点过远,这必然会造成起跳制动过大,水平速度损失严重。着板角的过小在一定程度上也会造成蹬地角变小,蹬地角是腾起高度的间接反映指标。蹬地角指标的合理性可直接反映出运动员对起跳蹬地时机的把握,从计算蹬地角的三角函数关系可知,蹬地角的大小与运动员在蹬地后离地瞬间重心点在运动轴X轴的原始位置和重心点的水平高度相关,其大小与X轴原始位置呈负相关,与垂直方向的重心水平高度呈正相关。

着板角、蹬地角过小的现象可能是H与世界优秀选手产生差距的原因之一。着板角过小会造成运动员在起跳过程中缓冲时间较长[6],所以H的T总与WEA对比也存在非常显著的差异,F=54.15,P=0.005。起跳时间过长造成蹬伸时机过晚,通过生物力学对跳远几个阶段进行力的分解可以发现,运动员在起跳着板瞬间由于助跑较大的水平速度以及运动员自身重力,在起跳缓冲的时候会产生一个巨大的制动冲量,这种冲量会对运动员的下肢产生巨大的负荷。另外,会对运动方向的水平速度产生一定的损失,如果缓冲时间过长,就会造成水平速度的损失过多,也会对垂直速度转换造成不好的影响,制动过大可能会对运动员造成损伤。此外,还会造成运动员错失最佳的蹬地时机,导致起跳效果不佳[7]。在运动员完成缓冲阶段之后,则会进入一个转化阶段,这种转化是运动员对过大冲量的一种缓冲,也是为起跳的最后蹬伸阶段做铺垫。这一阶段由于运动员受到的巨大冲量不断堆积,此时对运动员起跳腿的支撑力量要求更高,如果膝关节缓冲角度过小,转换时间过长则会导致起跳爆发力丢失,从而影响起跳效果[8]。如果在合理的范围内适当增加转化时间,将会有效地增加运动员在垂直方向上的速度,从而获得更大的腾起角。研究表明,运动员的身体重心在缓冲与转换阶段,将会得到超过60%的垂直方向分速度;当运动员的身体重心到达支撑点的前方之后,运动员将会寻找合适的时机进入蹬伸阶段。此时,在一定范围内,适当地延长蹬伸时间会使运动员的起跳蹬伸效果更加充分,这与运动员自身爆发力也有一定关系,但蹬伸时间过长,可能会产生相反的效果,最终造成不良的起跳效果。

着板瞬间摆动腿角速度H和Z也与WEA存在极其显著性差异,进一步对Z 的个人摆动腿角速度进行独立样本t检验,P=0.018<0.05,存在显著性差异,说明Z的摆动腿角速度明显高于WEA,根据相关研究表明,摆动腿的角速度对跳远的影响至关重要,能够直观反映出摆动腿的摆动效果,起跳腿与摆动腿进行相互协调配合,起跳腿积极踩过踏板再缓冲、蹬伸。在这个过程中,摆动腿的积极摆动能够帮助起跳腿产生更大的下压力量,从而帮助起跳腿快速完成缓冲、蹬伸的动作,摆动腿的积极摆动是有效起跳的保证,在一定范围内,摆动速度越大,起跳力量就越大,起跳效果越好[9]。

由此可见,Z 的摆动腿技术优于WEA。对黄常洲的摆动腿摆动角速度进行独立样本t检验,得到P值为0.034<0.05,亦存在显著性差异。说明黄常洲的摆动腿技术还存在一定的问题,H 的摆动腿摆动角速度相较于WEA 稍小,分析结果显示,可能是由于起跳扇面角较大,缓冲时间过长造成的。H和Z在其他运动参数上与WEA无明显差异。

3 结论与建议

3.1 结论

(1)黄常洲与张耀广在助跑至起跳前的技术环节中,步长上采用了“大-小”的步幅节奏以及加速上板的技术,相较于世界优秀运动员无较大差异,技术较为合理。

(2)黄常洲在起跳环节中存在着板角较小,起跳扇面角过大,起跳时间长,摆动角速度慢的情况。说明在起跳着板时身体躯干后仰较大,会造成较大的制动,影响水平速度,建议进一步改进起跳技术,在助跑最后两步时减少重心下降幅度,摆动腿采取“硬”支撑技术,加大躯干角,从而达到更好的起跳效果。

(3)张耀广在起跳环节中相较于世界优秀运动员存在着板角较小的现象,而摆动腿摆动角速度远远优于世界优秀组。由于相较于世界优秀组,其身高较矮,摆动腿的摆动半径也会较小,因此产生的摆动速度较快,这是我国选手优于世界运动员的方面,建议保持。

3.2 建议

(1)建议我国运动员进一步加强专项体能训练,增加肌肉力量,在体脂不变或降低的情况下增加自身体重,以提高绝对速度与起跳能力。

(2)建议黄常洲在训练中注意最后两步步长问题,可在训练中加入标志点,教练在训练中加以观察,用于改善着板角过小,起跳扇面角过大,起跳时间过长等现象。另外,加强摆动腿的摆动力量练习,以提高摆动腿的摆动速度。

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