武术自选套路旋子转体720度接跌叉动作生物力学分析

武术自选套路旋子转体720度接跌叉动作生物力学分析北京体育大学硕士学位论文武术自选套路旋子转体720度接跌叉动作生物力学分析姓名：阮英明申请学位级别：硕士专业：民族传统体育学指导教师：刘玉萍20020415北京体育大学硕士论文 武术自选套路旋子转体720度接跌叉动作的生物力学分析摘要武术套路是中国古老的传统体育项目在世界范围内广泛传播尤其是进入90年代以来随着洲际武术比赛以及世界武术锦标赛的举行中国武术向国际迈进的步伐日益加大国内竞技武术套路技术水平普遍提高使处在同一层次的运动员在技术动作层面上的差距日趋缩小评判优劣越来越困难赛场内外要求改革竞赛规则增加难度加强评分客观性的呼声越来越高因此在1996年出版的新规则中增加了指定动作与创新难度的规定自1996年新规则实施以来目前指定动作共有八运会与九运会两套构成指定动作的 单个难度元素主要是腿法跳跃翻腾及平衡三大类指定动作实施以来因其难度大扣分重不易完成而对整个自选套路比赛的结果影响显着对于实力相当的高水平运动员而言比赛中能否拿到奖牌关键就在于指定动作的完成因此指定动作日益成为各运动队训练的重点与难点目前从运动生物力学的角度探讨指定动作自身内容结构构成特点的研究尚不多见使实践中指定动作的训练缺少前瞻性与针对性本研究应用瑞典产QUALISYS-MCU500红外远射测试系统拍摄三名运动员旋子转体720度接跌叉动作的全过程用运动生物力学的有关原理和方法对整个动作过程进行描述和分析得出如下结论旋子转体720度接跌叉动作的助跑时向前的速度要大起跳 时尽量转化为向上的速度使动作腾空高蹬伸时间对起跳的初速度起重要作用离地瞬间运动员在Y方向的摆动幅度不宜过大落地成叉瞬间出现右脚先着地的现象要尽量双脚同时着地落地成叉时后脚内侧着地有利于动作的稳定性1北京体育大学硕士论文Abstract:andtheinternationalwushucompetitions’etheathlete’sperforming. Toaoutsta’movements.ThisstudyappliedtheQUALISYS-MCU5000athletes’720itfromthesportbiomechanics’fundamentalsandmethods.Keywords:down,Pointedmovements2北京体育大学硕士论文 1前言武术作为古老的传统体育项目在1959年第一届全运会上就正式登上赛场60年代前国家体委提出了难度大质量高形象美的套路发展方向70年代为鼓励创新曾在1973年竞赛规则中增加了出色完成难度动作和创新难度动作而给予加分的条款并将在完成跳跃翻腾平衡表现了出色的技术动作定为难度动作将历届武术竞赛中没有出现的而又能完成的新颖难度定为创新难度动作随后因多种原因在1979年规则中又取消了此规定直到1991年规则在这方面也未作任何实质性的修改进入90年代后随着洲际武术比赛以及世界武术锦标赛的举行中国武术向国际迈进的步伐日益加大套路竞技水平逐年提高 高水平运动员之间身体素质和技术水平的差距日趋缩短使处在同一层次的运动员在技术动作层面上的差距日趋缩小评判优劣越来越困难赛场内外要求改革竞赛规则增加难度加强评分客观性的呼声越来越高正是在这种历史背景之下武术界又重提高难美新的技术发展方向在1996年出版的新规则中增加了指定动作与创新难度动作指定动作从规格要求扣分标准上都做了特殊规定以相对固定的方式要求参赛运动员在自选套路中必须完成所规定的指定动作自1996年新规则实施以来目前指定动作共有八运会与九运会两套构成指定动作的单个难度元素主要有腿法跳跃及平衡三大类在水平接近的情况下指定动作对评定运动员动作质量及最后得分起着极其 重要作用因此指定动作日益成为各运动队训练的重点与难点目前从运动生物力学的角度探讨指定动作自身内容结构构成特点的研究尚不多见使实践中指定动作的训练缺少前瞻性与针对性基于上述原因本文通过三名出色完成旋子转体720度接跌叉动作做生物力学分析为运动员完成绕横轴转动类动作提供理论方面的依据3北京体育大学硕士论文2文献综述通过查阅1989年至2001年期间武术领域的论文其中运用运动生物力学研 究方法的文献主要有1于兴文等人用PAILLARDSwiss16mm高速摄影机以每秒64格的拍摄频率进行定点拍摄用NAC16mm分析放映机进行分析用TRNEID8024数字化仪进行隔幅解析用生物力学手段对弧形摆摔的结构力学机制从准备抱腿回拉和摆涮四个阶段进行定性与定量分析认为合理的抱腿握点可产生最佳的旋转效果后移重心与撤步时对维持身体平衡和缓冲踢击力起重要作用大幅度的回拉撤步能有效地控制被摔者的骨关节活动范围双手合理的扭转方法是迫使被摔者被动的关键利用下肢及髋的反关节作用因素进行弧形摆摔能有效地破 坏被摔者的补偿性神经调节正确的摆摔技术必须在速度方面下功夫使被摔者没有进行补偿和反击的余地建议加强在动态下的柔韧性练习和力量练习加强爆发力的速度练习加强应变性练习[2]王汉勋认为影响武术动作稳定性有三个方面第一人体生物力学角度如物体质量的大小支撑面的大小物体重心的高低稳定角的大小和摩擦系数第二人体维持平衡的特殊性如当身体重心在不适宜的方向发生位移时人能够通过肌肉和韧带的拉力在一定范围内给予调整把身体重心移向相反方向即在人体稳定时能借助于视觉本体感觉而产生平衡感通过大脑皮层的控制和调节有效地控制肌紧张调节身体姿势造成新的力学平衡条件第三运 动员的心理素质[3]高楚兰用60格/秒摄影机对北京体育学院武术队若干人现场拍摄旋风脚接劈叉落地动作通过布拉温----菲舍尔参数计算人体重心绘制人体重心运动轨迹图和人体运动简图计算有关参数得出如下结论上体保持一定姿势落地时两脚有先后落地的现象要求时间间隔越短越好两膝关节微屈着地时上体前倾角度在30度---70度之间后脚姿势以脚内侧着地[4]陆爱云等人用两台高速摄像机从正侧面以60格/秒的速度进行同步摄像 1于兴文等.散手弧形摆摔的生物力学分析.沈阳体育学院学报.1996227-30[2]王汉勋.影响武术动作稳定性的几个问题.体育科研.1994222-25[3]高楚兰.旋风脚接劈叉落地技术分析.福建体育学院学报.1992226-28[4]陆爱云.陈式太极拳二起脚动作的运动生物力学分析.中国体育科学学会学报.1991571-764北京体育大学硕士论文其后用DLT法对影片进行立体解析获得人体完成动作时人体总重心位移速度等一系列运动学参数另还同步测定了踏跳阶段的三维支撑反作用力和18处肌 肉的肌电图对采样数据进行A/D变换计算动作各阶段和全过程的肌电积分值根据测试结果从运动学动力学和肌肉发力的角度对动作进行生物力学分析令受试者在特制平台上完成上步二起脚12次其间休息时间充分长同时进行高速摄像遥测肌电三维踏跳力的测定作者认为陈式太极拳二起脚动作助跑距离短身体总重心的VV变化大从而获得较大的腾起高度人体yz腾空后身体各环节的动量变化较大上下肢之间左右下肢之间都有明显的相向运动为空中造型和搏击动作所致而身体总重心在垂直方向上的运动轨迹为一对称光滑的抛物线手足的击拍动作不是发生在总重心腾起的最高点而是在 其后0.055秒处[5]纪仲秋等人用SX16K型16毫米高速摄影机按72格/秒从侧面对18名优秀运动员所做的腾空飞脚进行拍摄用ST88型影片解析系统对影片进行数字化和平滑处理作者认为在腾空飞脚助跑起跳时垂直速度增加水平速度下降从而使人体获得向上运动为主的起跳速度腿的制动与身体后倾是起跳必不可少蹬地腿的蹬角是由小到大变化摆动腿的摆动是以大腿带动小腿向上摆动的方法进行的在腾空阶段蹬地起跳腿具有弹踢的特点摆动腿小腿在空中向上运动的同时也形成向下运动即屈膝折迭在第二次击响前摆动腿摆动的角速度慢于蹬地腿摆动的角速在落地缓冲阶段前脚掌先接触地面人体重心位 于支点之间为衔接下一动作创造了条件[6]刘荣淦等人运用有关理论及教学训练中的实践经验结合力学影像解析资料从稳定角和稳定力矩---翻转力矩两个方面入手对太极拳推手中影响人体站立平衡的若干力学因素进行分析和探讨认为对对手稳定角施加影响可以直接在稳定角度最小的方向旋力也可以通过对支撑或重心的影响来实现稳定力矩和翻转力矩在推手中一方面起维持人体平衡的作用另一方面破坏人体平衡的作用两者相互依存相生相克同时也会随条件的变化而相互转化 [7]刘力克等在腾空摆莲的生物力学分析一文中用国产SC421系75型[5]纪仲秋等.武术腾空飞脚起跳动作的运动学分析.沈阳体育学术.1990439-42[6]刘荣淦等.推手中影响人体站立平衡的若干力学因素分析.武汉体育学院学报.1990257-61[7]刘力克等.腾空摆莲的生物力学分析.广州体育学院学报.1990183-865北京体育大学硕士论文三维测力台现场测出运动员在起跳过程蹬地力与时间的函数曲线变化即三个解剖轴方向的分力FtFtFt从而得到三个方向的受力情况同时用 xyz日本产松夏WVPA2N型彩色录像机记录然后计算出运动员的腾空高度和旋转角速度等数据是运动员三次完成同一动作所得参数的平均值按助跑蹬地动作两臂摆动腿上摆及转体动作腾空动作三个步骤进行研究分析认为助跑不要过猛过快发展踝关节庶侧屈肌群如小腿三头肌拇长屈肌趾长屈肌和胫骨后肌膝关节伸肌肌群如股四头肌髋关节伸直肌群如臀大肌股二头肌半腱肌和半膜肌两臂摆动腿一起猛烈上摆及拧腰转体动作与起跳腿的蹬地动作要协调配合腾空时注意收腹上体微前倾得出要完成高质量的腾空摆莲必须作到腾空要高两腿的摆动幅度要大躯干绕垂直轴的旋转角速度要快和准确击拍三响要清脆[8] 刘志成等人用三维高速摄影和三维测力台同步测量以著名太极拳推手大师冯志强和王举兴为受试对象对传统的引进落空四两拨千斤进行科学的定量分析将绷法动作分为五个阶段即相持加力试探阶段相当于听失重---缓冲阶段相当于顺弹性加力阶段化快速驱动阶段相当于发蹬地飞出阶段即被打欲跌须雀跃来维持平衡不致于跌倒初步提出了太极球滚轮效应的概念认为在推手中手的太极球运动具有阻尼式滚轮效应将对手引进落空以达到四两拨千斤的境界[9]认为人体同时在作曹琼瑜用生物力学的方法分析乌龙绞柱动作整个过程两个运动即垂直向上的变速运动和圆周运动对人体来说是个螺旋运动有 两个问题一个是重心变化问题另一个是旋转的动量问题乌龙绞柱动作完成的好坏与运动员的身体素质运动员用力时机有很大的关系另外还可以让运动员穿上粗糙的衣服以增大对地面的摩擦力[10]采用两台PanasonicM9500摄象机进行三维许全盛以黑志宏为研究对象同步定点拍摄两摄象机对准拍摄现场两主光轴相交约90度拍距离约20米运动员在三维测力台上完成动作测力台与计算机相连研究发现黑志宏运用两种技术都能成功完成指定动作A但黑一的技术运用更合理动作更经济[8]刘志成等.太极拳推手绷法技术生物力学原理初探.北京体育学院学报.1989415-22[9]曹琼瑜.武术乌龙绞柱动作的力学分析.体育学刊.19892 26-28[10]许全盛.北京体育大学硕士论文6北京体育大学硕士论文技术一更符合太拳的演练要求影响转体的主要因素在于起跳阶段的拧转是否充分起跳阶段黑二的拧转与起跳效果稍好于黑一这有利于获得较大的腾空和击响高度并在一定程度上弥补了黑二击响后转体的不足离地至击响期间技术二的转体幅度大于技术一击响后则小于技术一技术一击响后更有利于扭头和加速转体并在落地前调整右脚尖的指向落地时技术一的重心下落速度小落地后 的缓冲及平衡时间短身体起伏前倾及左腿后摆小稳定性明显优于技术二击响应在重心最高时刻进行黑志宏和吴马的以髂腰肌为主的髋肌群力量不能确保他们击响时刻右脚尖明显高于右肩黑志宏和吴马起跳阶段左腿摆动均不充分影响了腾空后左腿的收折下放腿的动作在接近最高点时躯干收腹前倾均不够这在一定程度上影响了右腿的摆动幅度[11]李德祥研究认为助跑性二起脚动作可分为助跑起跳腾空和落地四个阶段而原地起跳动作过程则分为起跳腾空落地三个阶段二起脚以快速有力的踏跳获得腾空高度并以一定的高度完成空中动作无助跑或助跑距离小身 体重心的水平速度变化并不大而垂直速度的变化极快正如传统所述具有旱地拔葱之势形成旱地拔葱之势的特征关键在其踏跳阶段在有助跑的情况下运动员必须通过助跑获得足够的水平速度并要将其有效地转化为垂直速度助跑的最后一步蹬地角度非常重要最后一步上体应后倾积极送髋起跳的右腿尽量伸直以右二起脚为例脚后跟离身体重心投影线约50厘米的地方产生制动性前蹬同时左腿伸髋为起跳及起跳后的摆动形成有利的姿势12李厚芝等认为八运会和九运会指定动作虽然在具体的动作内容上互不相同但在构成元素上表现出较强的一致性均是以跳跃平衡腿法等动作为主要元素组成的难度组合单个动作中 腿法类动作主要以扫转性腿法和跌叉为主平衡类动作以特殊类平衡为主尤其是形象美难度高的仰身平衡不容忽视跳跃类动作的旋翻度数具有加大的趋势转体性跳跃取代直体性跳跃更加强调运动员起跳后身体沿不同轴运动旋翻的能力以二元动作构成的组合类型目前存在五种连接形式跳跃接跳跃跳跃接平衡跳跃接腿法平稳接平衡腿法拉平衡其中跳跃接平衡是二元组合动作的重点与难点由多个动作连[11]李德祥.对武术腾空飞脚起跳角度的研究与分析.中华武术19931112李厚芝等.长拳类自选套路指定动作的内容结构与特点.上海体育学院学报.2001376-807北京体育大学硕士论文 接在一起构成的多元动作组合类型主要有三类强调体能素质类强调演练水平类和强调动作难度类实践中不同的组合形式与组合类型其难易程度各不相同[13]邱建华对1997年第八届全运会武术比赛预赛中参加长拳套路技术比赛的99名男女运动员和决赛中参加长拳套路比赛的前24名男女运动员以及1998年山东省第十九届运动会武术决赛中参加长拳套路比赛的45名男女运动员共计168名男女运动员进行分析研究认为运动员完成指定动作平衡稳定率较低直接影响比赛成绩已成为套路训练中的顽症 各运动队和运动员应提高动作质量意识在今后训练中加强对武术套路指定动作的研究改进训练方法提高平衡动作的稳定性和动作规格质量促使长拳技术水平不断提高和创新发展[14]林小美通过对1999年全国武术锦标赛个人赛七个单项的女子前十二名运动员临场统计分析研究结果发现九运会指定动作完成现状不容乐观女子各单项前十二名运动员的扣分现象非常普遍几乎无一漏网且因指定动作的扣分是由裁判长直接从运动员的应得分中扣除因此完成情况的好坏将直接影响运动员的成绩和名次由于1999年度武术比赛九运会指定动作系首次启用各队的指定动作训练均处于初始阶段因此有必要花大力气对指定动作实施强化 训练以提高日常训练中指定动作的成功率同时应加强对规则和扣分条款的研究对于容易失误或易扣分动作要有所侧重重点抓好那些诸如仰身平衡前扫腿跌叉等扣分比较普遍的动作的训练女子武术运动员在完成九运会指定动作中平衡的稳定性是最为突出的问题从各单项的现状分析中已得到充分体现因此加强指定动作中各种平衡动作稳定性的训练尤其是身体由动态过渡到静止平衡状态的能力训练应成为日常训练工作的重中之重15何英1998年对八运会武术男子棍术套路B1组指定动作的生物力学分析认为第一男子棍术B组指定动作第一踏跳阶段运动员可加快制动身体的速 1度缩短缓冲时间减少总体踏跳时间加快蹬地时身体重心的上升速度第一踏跳阶段的缓冲动作并没有使运动员的身体重心下降摆动腿的摆动可提高运动员的重心高度第二第一腾空时运动员的拍脚动作不是发生在人体腾起最高点[13]邱建华.武术长拳指定动作的平衡与稳定.北京体育大学学报.19993135136[14]林小美.九运会武术套路指定动作现状研究.北京体育大学学报.2000341141215何英.八运会武术男子棍术套路B1组指定动作的生物力学分析.北京体育大学硕士论文.19988北京体育大学硕士论文 这主要与运动员身体的姿态以及摆腿的幅度和速度有关下落时对击响腿有意识地控制可使整个动作节奏更加合理第三第二踏跳阶段缓冲时运动员可通过延长与地面的作用时间来减少下落的冲力并进行充分的后蹬以延长力的作用距离来延长作用时间从而使人体获得更大的腾起速度运动员右腿摆动速度的大小直接影响踏跳的效果与身体翻转速度的大小在运动员的左脚仍与地面相接触时就已有转体现象这种踏跳技术不利于运动员获得更高的腾空高度第四第二腾空阶段运动员加速左腿的摆动与延缓右腿的下落相配合使得双脚同时着地但是运动员并没有完成空中转体180度的动作而是双脚落地后才转身成劈叉的 这主要由运动员较差的左腿踏跳力量与不正确的第二踏跳技术所致3研究对象与方法3.1研究对象研究对象为北京武术队简增蛟,肖长军辽宁队寒梅运动员基本情况见表表2运动员基本情况统计表运动员姓名年龄岁体重公斤身高厘米运动等级肖长军1616460一级简增蛟2462166武英级 寒梅22一级平均20.354.67160注运动员寒梅在九运会决赛中因出色完成旋子转体720度接跌叉动作而加0.03分3.2研究方法料法通过阅读收集和整理近十几年来国内外在运动生物力学领域武术方面的论文著作以及相关研究的报道为本人的论文提供理论支持9北京体育大学硕士论文 谈法咨询北京体育大学武术系和运动生物力学教研室的教师和专家向他们请求有关论文设计实验设计数据分析等方面的问题听取他们的宝贵意见与建议动学测试与分析应用红外远射测试系统对旋子转体720度接跌叉动作进行三维运动生物力学分析.1QUALISYS-MCU500红外远射测试系统简介应用瑞典产QUALISYS-MCU500红外远射测试系统六个镜头对旋子转体720度接跌叉动作全过程进行测试拍摄频率为240幅/秒与传统的高速摄影录像与解析方法相比红外光点测试系统省却了人工 进行逐帧逐点解析的繁重工作不但可以对测试结果进行快速反馈而且避免了人工判读测量点所产生的人为误差QUALISYS红外光点测试系统由MCUMotionCaptureUnit反射标志物计算机及相关软件组成其基本工作原理为将反射标志物置于红外光环境中镜头将捕捉由标志物反射的红外光线并计算反射标志物在空间的位置红外光由MCU的红外发光二极管发射反射标志物表面是一种特殊的反光材料如果有一束光向标志物射去其反射光中相当大的部分将沿着入射的方向发射回来MCU集红外光线发射图像获取图像处理和数据传输功能为一体是该系统的核心部分一个MCU可以获取图像的2维坐标两个以上的MCU获取的2维坐标经过 合成就可以得到图像的3维数据本系统配备6台MCU它们依次串联就可进行同步测量在进行测试过程中只要某个反射标志物反射的红外光在某个瞬间能够被2个以上的MCU捕捉该标志物的三维坐标就可准确地获得因此该系统能够方便快捷准确的获得复杂运动的三维运动信息10北京体育大学硕士论文N2N3N4ooo N5oN1oN6o电脑实验现场布置及系统工作原理.2标志点的设置共14个红外射标志点固定在运动员身体上固定位置如表所示 表1标志点名称及固定位置名称位置头眉心肩左右肩峰肘左右肱骨外上髁腕左右桡骨茎突胸前胸骨剑突髋左右大转子 膝左右股骨外上髁踝左右外踝11北京体育大学硕士论文.3测试过程根据动作测试范围对6个镜头的高度俯仰角度和焦距进行调整使坐标框架在每个镜头中的位置在中间靠下且光点大小合适三维坐标系的设定以X轴正方向为向前Y轴正方向为向左Z轴正方向为向上对测试空间进行标定标定时 实验人员在运动员技术动作可能会达到的空间内不断晃动手中标定杆对测试空间进行标定标定时间为10秒共2400个画面系统自动计算六个镜头的标定参数并对是否通过标定进行判定动作技术测试受试运动员进行充分的准备活动后在其身体测试部位贴置反射标志点为减少系统误差所有项目运动员标志点的设置均由一人完成身贴标志点的运动员试投2-3次直至感觉可以正式测试为止测试过程中运动员尽力完成技术动作测试应得到至少三次运动员较满意且标志点完整的动作.4运动学参量的计算应用QUALISYS运动分析系统中的QTrc软件获得各标志点的空间三维坐标 应用Excel软件对原始三维坐标数据进行处理得到应用于分析的运动学数据4结果与分析4.1踏跳阶段动作技术分析踏跳阶段指的是运动员助跑最后一步右脚触地瞬间到运动员左脚最大缓冲到运动员左脚离地瞬间这一过程有三个动作特征时相即右脚触地左腿最大缓冲和左脚离地瞬间该阶段的主要任务是身体重心在保持一定水平速度的情况下使身体重心获得尽可能大的垂直速度也就是运动员尽可能地跳得更高争取更多的空中停留时间以便运动员有充足的时间完成空中动作在起跳过程中设人体质心在竖直方向做匀加速运动并且在起跳开始瞬间 2人体垂直速度为零则有V2as起跳时,HVt-1/2gt身体腾起时在这yy里H为起跳过程中身体质心升起的高度t为质心做竖直加速运动的时间腾空阶段为身体的腾空时间V为起跳结束时人体质心竖直方向运动的速度从此y公式得出为了增大人体质心向上腾起的速度可以增加起跳过程中质心向上升起的高度或缩短起跳时间12北京体育大学硕士论文 15001000秒/500左肩米毫0136813681368右肩222233334444............-500000000000000 -1000秒图1简增蛟左右肩X方向位移800600秒400/200左肩米92479247924毫012222333344右肩........... -20000000000000-400-600秒图2寒梅左右肩X方向位移2000秒1500/左肩米1000 毫右肩500081358235830.111.222..0...0...00000000秒图3肖长军左右肩X方向位移13北京体育大学硕士论文136813681368 222233334444..00000000000040002000秒0/-2000左肩米-4000右肩毫-6000-8000 -10000秒图4简增蛟左右肩X方向速度9247924792412222333344...........0000000000020000秒-2000/ 左肩米-4000右肩毫-6000-8000-10000秒图5寒梅左右肩X方向速度802468024680011111222223.. 00000000000020000秒-2000/左肩米-4000右肩毫-6000-8000 -10000秒图6肖长军左右肩X方向速度14北京体育大学硕士论文136813681368222233334444............0000000000000-1000 秒-2000/左髋米-3000毫-4000右髋-5000-6000秒图7简增蛟左右髋X方向速度9247924792412222333344 ...........000000000000秒-1000/左髋米-2000毫右髋-3000-4000秒 图8寒梅左右髋X方向速度83583580111122223..........000000000010000秒-1000/左髋米-2000 右髋毫-3000-4000-5000秒图9肖长军左右髋X方向速度15北京体育大学硕士论文12001000秒 800/左肩米600右肩毫4002000136813681368222233334444............000000000000 秒图10简增蛟左右肩Z方向位移14001200秒1000/800左肩米600右肩毫40020092479247924 012222333344...........00000000000秒图11寒梅左右肩Z方向位移12001000秒800/左肩米600 右肩毫400200081358235830.111.222........0000000000秒图12肖长军左右肩Z方向位移16 北京体育大学硕士论文12001000秒800/左髋米600右髋毫400200136813681368 0222233334444............000000000000秒图13简增蛟左右髋Z方向位移12001000秒800/左髋米600 右髋毫40020092479247924012222333344...........00000000000秒图14寒梅左右髋Z方向位移12001000 秒800/左髋米600右髋毫4002000802468024680011111222223.. 000000000000秒图15肖长军左右髋Z方向位移17北京体育大学硕士论文800060004000秒2000/0136813681368左肩 米222233334444右肩毫-2000............-4000000000000000-6000-8000秒图16简增蛟左右肩Z方向速度6000 4000秒/2000左肩米92479247924毫012222333344右肩...........-200000000000000-4000秒图17寒梅左右肩Z方向速度 80006000秒4000/左肩米2000毫0812468224683右肩011112222-2000..000000000000-4000秒 图18肖长军左右肩Z方向速度从位移时间曲线图1图2和图3可以看出左右肩在X轴方向从左脚触地到左腿最大缓冲到左脚离地瞬间的这个过程中其移动的轨迹是一个逐渐下降的表现出身体在向前方向的制动从速度时间曲线图4图5和图6可以看出18北京体育大学硕士论文左右肩在X轴方向在缓冲蹬伸阶段其速度变化是一个先制动后向前加速的过程简增蛟左右肩分别从助跑结束时的6.335m/s与5.744m/s降至最大缓冲时的0.256m/s与2.415m/s 寒梅左右肩则分别从6.848m/s与5.807m/s降至肖长军左右肩分别从助跑结束时的4.580m/s与7.5680.531m/s与0.469m/sm/s降至最大缓冲时的3.280m/s与7.24m/s从速度时间曲线图7,图8和图9可以看出简增蛟左髋在X轴的速度从助跑结束时的3.103m/s降至0.944m/s右髋从2.431m/s升至3.904m/s寒梅左髋在X轴的速度从3.135m/s降至1.108m/s右髋从1.327m/s升至3.168m/s肖长军左髋在X轴的速度从助右髋从0.736m/s升至2.032右髋速 跑结束时的2.576m/s降至0.063m/s度升高的原因可能是受右脚蹬地上摆的影响从以上数据可以看出在蹬伸离地时对左右肩和左右髋在X轴的速度要求不高因为速度过大会导致整个身体向前冲影响身体在垂直方向的速度从位移时间曲线图10图11和图12可以看出简增蛟,肖长军和寒梅左右肩在Z方向的轨迹是一个逐渐上升的曲线从图13图14和图15可以看出三.个左右髋在Z方向的轨迹也是一个逐渐上升的曲线也就是说在缓冲蹬伸阶段左右肩和左右髋在体前做一个由下到上在最大缓冲时他们的位置最低在左脚蹬伸离地瞬间他们的位置最高从速度时间曲线图16图17和图18可以看出 简增蛟左右肩在Z轴方向的速度分别从1.407m/s与1.183m/s升到4.992m/s与寒梅左右肩分别从2.783m/s与2.416m/s升到4.457m/s和3.585m/s2.367m/s肖长军左右肩分别从1.695m/s与1.104m/s升到6.031m/s和4.464m/s从以上数据可以看出在蹬伸缓冲阶段左右肩和左右髋在Z轴方向的速度是逐渐增大的为在获得较大的腾起速度V创造了条件y73582580111122223 ..........00000000000-200秒-400/左肩米毫-600右肩-800-1000秒 图19肖长军运动员左右肩Y方向位移19北京体育大学硕士论文35813681368222233334444............0000000000000-200-400秒 /左肩米-600毫-800右肩-1000-1200秒图20简增蛟运动员左右肩Y方向位移9257369351222333344.......... 00000000000-200秒-400/左肩米毫-600右肩-800-1000秒 图21寒梅运动员左右肩Y方向位移图192021是三个运动员左右肩Y方向的位移变化曲线从图可看出肖长军左右肩从右脚着地瞬间到左脚离地瞬间其摆动幅度分别为499毫米和298毫米简增蛟左右肩摆动幅度分别是543毫米和452毫米寒梅左右肩摆动幅度分别为659毫米和650毫米可以看出寒梅摆动幅度比另外两名运动员大缓冲及蹬伸20北京体育大学硕士论文200150 度100左膝501368136813680222233334444............000000000000秒图22简增蛟左膝角度200150 度100左膝5009135802468024612222333334444....00000000000000秒图23寒梅左膝角度200150度100 左膝508246824680011111222223............000000000000秒图24肖长军左膝角度21北京体育大学硕士论文140 120100度80左髋6040201368136813680222233334444............000000000000秒图25简增蛟左髋角度 150100度左髋5092479247924012222333344...........00000000000秒图26寒梅左髋角度140 120100度80左髋6040208246824680011111222223............000000000000秒图27肖长军左髋角度 表3左腿蹬伸离地时运动员指标参数表运动员膝角度左膝角速度左髋角度肖长军180172.9.9133简增蛟.175.5寒梅.161.722北京体育大学硕士论文表4运动员缓冲时间统计表运动员缓冲时间秒动作总时间秒缓冲时间占整动作时间百分比%肖长军简增蛟 寒梅0.24341表5运动员蹬伸时间统计表运动员蹬伸时间秒动作总时间秒蹬伸时间占整动作时间百分比%肖长军简增蛟0.1166寒梅0.10831.3338.通过图22至图27的观察发现其总趋势是左髋角和左膝角有一个从减小到再增大的过程说明起跳缓冲蹬伸技术主要是在髋关节和膝关节的协同作用下完成的左腿膝关节的最大弯曲作为缓冲结束 将膝角从最大弯曲到左脚蹬地面瞬间作为蹬伸运动生物力学中把在动作技术的运动学特征方面往往把膝关节缓冲角度的大小及缓冲的时间作为技术诊断的重要内容运动生物力学介绍从力学的角度分析缓冲阶段的主要任务是减少外力作用并通过对下肢肌肉的拉伸而贮存弹性势能缓冲起跳腿着地后产生的制动力它们的目的是为了使身体在蹬伸前取得合理的身体起跳姿势把助跑过程中人体所获得的动能转化为弹性势能有利于提高后继蹬伸动作的运动速度同时起跳腿在起跳动作的缓冲阶段下肢肌肉作退让式收缩肌肉也产生弹性势能由于 助跑速度愈大地面的制动及踏跳腿的载荷也愈大因此缓冲动作有利于提高了肌肉的弹力和弹性势能从表4和表5可以看出肖长军的缓冲时间是0.125秒蹬伸时间是0.1125秒分别占整个动作时间的9.93%和8.94%简增蛟缓冲时间是0.1625秒蹬伸时间是0.1166秒分别占整个动作时间的12.62%和9.05%寒梅缓冲时间是0.2434秒蹬伸时间是0.1083秒分别占整个动作时间的18.72%和8.33%23北京体育大学硕士论文另外从表3可以看出寒梅膝角速度最大可能的原因是其蹬伸时间最短三个运动员在缓冲时间和蹬伸时间上有一定差别根据公式VS/t减少起跳时间 能提高人体腾起速度蹬伸时运动员膝关节角度范围选择合理就能产生相对好的蹬伸效果获得更大的Z方向的速度理论上运动员膝关节角控制在135度可发挥最佳蹬地力但实际当中由于运动员身材个人细微技术等各不相同故其角度一般在135度左右波动太大太小的膝角会影响蹬伸效果太小的膝角会给伸膝肌过大的负荷影响蹬伸速度屈膝太大又无法使伸膝肌充分拉长妨碍蹬地力正常发挥每个运动员由于个体差异每个人都有适合自己的合理的屈曲角度及深度下蹲在缓冲阶段起跳腿的屈膝下蹲动作使身体重心下降因而增加了起跳过程 重心在Z轴方向的位移的高度并最终提高身体重心在蹬伸阶段获得的坚直方向的速度摆动5000029529529529秒33455677899/.米-5000右腿00000000000毫-10000 -15000秒图28肖长军X右腿摆动速度400020000738476283951秒4556.7889901....../-20000右腿米00000000011毫-4000 -6000-8000-10000秒图29寒梅X右腿摆动速度24北京体育大学硕士论文20000062851730628556678890011秒-2000 ../000000001111米-4000右腿毫-6000-8000-10000秒图30简增蛟X右腿摆动速度100005000 秒0284051739506/334556677899右腿米..毫-5000000000000000-10000-15000秒图31肖长军Z右腿摆动速度60004000 秒200073846283951/0455677889901米............右腿毫-2000000000000011-4000-6000-8000秒 图32寒梅Z右腿摆动速度25北京体育大学硕士论文60004000秒2000/00517395062840右腿米5566778990012毫-2000...0000000001111 -4000-6000秒图33简增蛟Z右腿摆动速度200150度100右膝50028384950516273344556778899 .............0000000000000秒图34肖长军右膝角曲线200150度100右膝5072838495516204556677899001... 0000000000111秒图35寒梅右膝角曲线26北京体育大学硕士论文200150度100右膝506285173628055667889011 ........1...00000000111秒图36简增蛟右膝角曲线从以图28到图36可以说明右腿摆动时三个运动员左膝做最大缓冲准备2做蹬伸时右膝有屈曲因为公式IMr对于质量为M的质点其半径越大则转动惯量越大半径越小其转动惯量越小物体的转动惯量是描述物体转动时保持原来转动状态不变的物理量转动惯量越大转动状态愈不容易改变右膝屈膝摆动有利于减小转动半径从而减小转动惯量增大摆动速度这样加 速摆所产生的惯性力和体重一起作用于左脚上使左腿负荷加大增加了肌肉的紧张程度为更好的蹬伸作准备提高了肌肉的弹性势能地面的制动及踏跳腿的载荷愈大肌肉的弹力和弹性势能也就愈大4.2腾空2000秒1500/左髋米1000毫右髋5000284551739596 334.566778.9...0.0.0000000000秒图37肖长军左右髋Z方向位移27北京体育大学硕士论文2000秒1500/左髋米1000 毫右髋500056285173628.566788910110.....0000000111秒图38简增蛟左右髋Z方向位移1500秒1000/左髋 米右髋毫50007384762839514556.7889901....0..00000000011秒图39寒梅左右髋Z方向位移表6运动员腾空阶段各参数统计表最高点翻转第三个180度翻 运动员腾空时间数目转时高度肖长军0.67921.215简增蛟0.72521.388寒梅0.67111.062腾空的主要任务是使运动员在蹬伸离地时所获得的最大Z方向的速度的基础上快速地完成空中四个180度的翻转从力学角度看要完成一个高质量的空中转体动作除了要具备较高的腾空抛物线要具备尽可能高的绕轴翻转的角速度从图37图38图39和表4可以看出肖长军在达到最高腾空点时28 北京体育大学硕士论文完成2个180度的翻转在完成第三个180时距地面1.125M简增蛟在腾空最高点时完成2个180度的翻转寒梅在腾空最高点时高只完成1个180度的翻转距地面1.062M因此寒梅在最后落地时跌叉动作完成很匆忙影响了动作的完成质量原因是寒梅比另外两名运动员晚做旋转动作再者由于寒梅在起跳过程中左右肩摆动幅度大于另外两名运动员造成起跳时躯干姿势过分向外倾斜不利于做旋转动作并且从图37图38和图39可看出三个运动员的髋关节Z轴在空中旋转的 图线,根据图象轨线的波浪现象可说明三个运动员做空中旋转动作时都为身体中间是躯干为旋转轴这样不能提高腾空抛物线的高度从理论上说人体做旋转动作时其旋转轴在人体的外侧时可以提高人体空中旋转轨迹的高度4.3落地表7运动员左右脚落地时间差统计表单位秒运动员右脚左脚时间间隔肖长军11.170.17简增蛟1.221.380.16寒梅1.130.22 从表7可以看出肖长军左右脚落地时间差是0.17秒简增蛟左右脚落地时间差是0.16秒寒梅左右脚落地时间差是0.22秒寒梅落地时间差较大原因可能是在左右髋腾起到最高点时仅完成1个180度的翻转并且完成第三个180度翻转时距地面太近没有充分的时间在空中做劈叉动作从运动员落地的画面来看运动员在落地成叉瞬间都以右脚先着地这与我们通常所观察到的以及规则对跌叉动作要求两脚同时落地有出入从运动生物力学角度分析引起单脚着地的主要因素是人体的本能习惯补偿运动及相向运动所造成的由于空中下落时上体的动作前倾下肢出现补偿运动使人体整体重心位置改变再者由于多关节肌肉的收缩特点以及双脚用力力度不同,使两脚 在空中的高度不同就出现双脚先后着地的现象但是生物力学理论上提出支29北京体育大学硕士论文撑面愈大物体平衡的稳定性也愈大这样两脚先后着地动作是影响运动员落地动作稳定性原因之一而且两脚先后着地也不符合武术套路中的规则要求因人着地时人体受力较大两脚同时着地对胯两侧的肌肉韧带易造成拉伤但是在两脚同时着地的情况下符合武术套路规则也符合生物力学原理两脚同时着地时支撑面也大直接利于落地动作的稳定性落地时缓冲动作是对人体减少很多外力的作用当mVC则FtmV FmV/t为减少人体外力的作用应该是增加缓冲时间t也就是增加髋关节与地面的距离还一种说法是减小两腿的夹角随着运动员素质及专项水平的提高在实际练习中尽量双脚同时落地目的在于使运动员有意识地缩短两脚着地的时间一方面有利于保持动作平衡另一方面可提高动作的美感5结论与建议5.1结论旋子转体720度接跌叉动作的助跑时向前的速度要大起跳 时尽量转化为向上的速度使动作腾空高蹬伸时间对起跳的初速度起重要作用离地瞬间运动员在Y方向的摆动幅度不宜过大落地成叉瞬间出现右脚先着地的现象要尽量双脚同时着地落地成叉时后脚内侧着地有利于动作的稳定性5.2建议教学与训练中应加强对运动员左腿弹跳力的训练动员认识身体轴外旋转概念动员素质及专项水平的提高在实际练习中尽量双脚同时落地目的在于使运动员有意识地缩短两脚着地的时间另外落地时尽可能在武术套路规则允许的范围内缩短两脚着地瞬间的距离 30北京体育大学硕士论文6致谢本篇论文是在我的导师北京体育大学武术系刘玉萍副教授的悉心指导与帮助下由本人独立完成的在实验过程中还得到了北京体育大学运动生物力学教研室赵芳刘卉老师以及北京武术队教练员运动员的大力支持在此我向他们表示衷心感谢7参考文献1 于兴文等.散手弧形摆摔的生物力学分析.沈阳体育学院学报.1996227-30[2]影响武术动作稳定性的几个问题.体育科研.1994222-25王汉勋.[3]高楚兰.旋风脚接劈叉落地技术分析.福建体育学院学报.1992226-28[4]陆爱云.陈式太极拳二起脚动作的运动生物力学分析.中国体育科学学会学报.1991571-76[5]纪仲秋等.武术腾空飞脚起跳动作的运动学分析.沈阳体育学术.1990439-42 [6]刘荣淦等.推手中影响人体站立平衡的若干力学因素分析.武汉体育学院学报.1990257-61[7]刘力克等.腾空摆莲的生物力学分析.广州体育学院学报.1990183-86[8]刘志成等.太极拳推手绷法技术生物力学原理初探.北京体育学院学报.1989415-22[9]曹琼瑜.武术乌龙绞柱动作的力学分析.体育学刊.1989226-28[10] 许全盛.北京体育大学硕士论文[11]李德祥.对武术腾空飞脚起跳角度的研究与分析.中华武术19931112李厚芝等.长拳类自选套路指定动作的内容结构与特点.上海体育学院学报.2001376-80[13]邱建华.武术长拳指定动作的平衡与稳定.北京体育大学学报.19993135136[14]林小美.九运会武术套路指定动作现状研究.北京体育大学学报.20003 41141231北京体育大学硕士论文6致谢本篇论文是在我的导师北京体育大学武术系刘玉萍副教授的悉心指导与帮助下由本人独立完成的在实验过程中还得到了北京体育大学运动生物力学教研室赵芳刘卉老师以及北京武术队教练员运动员的大力支持在此我向他们表示衷心感谢7参考文献1 于兴文等.散手弧形摆摔的生物力学分析.沈阳体育学院学报.1996227-30[2]影响武术动作稳定性的几个问题.体育科研.1994222-25王汉勋.[3]高楚兰.旋风脚接劈叉落地技术分析.福建体育学院学报.1992226-28[4]陆爱云.陈式太极拳二起脚动作的运动生物力学分析.中国体育科学学会学报.1991571-76[5]纪仲秋等.武术腾空飞脚起跳动作的运动学分析.沈阳体育学术.1990439-42 [6]刘荣淦等.推手中影响人体站立平衡的若干力学因素分析.武汉体育学院学报.1990257-61[7]刘力克等.腾空摆莲的生物力学分析.广州体育学院学报.1990183-86[8]刘志成等.太极拳推手绷法技术生物力学原理初探.北京体育学院学报.1989415-22[9]曹琼瑜.武术乌龙绞柱动作的力学分析.体育学刊.1989226-28[10] 许全盛.北京体育大学硕士论文[11]李德祥.对武术腾空飞脚起跳角度的研究与分析.中华武术19931112李厚芝等.长拳类自选套路指定动作的内容结构与特点.上海体育学院学报.2001376-80[13]邱建华.武术长拳指定动作的平衡与稳定.北京体育大学学报.19993135136[14]林小美.九运会武术套路指定动作现状研究.北京体育大学学报.20003 41141231北京体育大学硕士论文15何英.八运会武术男子棍术套路B1组指定动作的生物力学分析.北京体育大学硕士论文.1998[16]运动生物力学.1990.人民体育教育出版社32