楊亞紅跳馬側(cè)手翻直體側(cè)空翻轉(zhuǎn)體６３０°運動學分析

杜衛(wèi)鴿　姚俠文　王向東

摘要：通過錄像觀看了1999-2004年世界體操錦標賽和奧運會體操比賽跳馬單項決賽，反復觀看了楊亞紅跳馬側(cè)手翻直體側(cè)空翻轉(zhuǎn)體630°的錄像資料。研究認為：楊亞紅是我國女運動員中最早完成側(cè)手翻直體側(cè)空翻轉(zhuǎn)體630°的優(yōu)秀跳馬選手，在近幾年的全國體操比賽中多次奪得跳馬冠軍，她在跳馬決賽中跳這個動作時從沒失敗過，成功率很高，動作穩(wěn)定質(zhì)量較高，能起到示范和借鑒作用。

關鍵詞：跳馬；側(cè)手翻直體側(cè)空翻轉(zhuǎn)體630°；楊亞紅

中圖分類號：G832.219文獻標識碼：A文章編號：1007-3612(2008)04-0565-04

本文通過運動學分析揭示了楊亞紅完成的跳馬側(cè)手翻直體側(cè)空翻轉(zhuǎn)體630°的運動學規(guī)律和技術(shù)特點，為我國運動員發(fā)展這類動作提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)，對提高我國女子跳馬的技術(shù)水平，在2008年奧運會上取得突破性的進展有積極的推動作用。

1研究對象與方法

1.1研究對象楊亞紅，北京籍國家體操集訓隊隊員，多次奪得全國體操比賽跳馬冠軍。

1.2研究方法

1.2.1文獻資料法查閱跳馬有關文獻資料30余篇。

1.2.2觀察法通過錄像觀看了1999-2004年世界體操錦標賽和奧運會體操比賽跳馬單項決賽。

1.2.3專家訪談法根據(jù)本課題研究內(nèi)容對教練員、運動員及體操與生物力學專家進行了調(diào)查訪問。

1.2.4運動學研究法

1.2.4.1錄像的拍攝2004年5月-2005年3月三次拍攝了楊亞紅跳馬側(cè)手翻直體側(cè)空翻轉(zhuǎn)體630°動作。

1.2.4.2錄像的解析與處理對拍攝到的原始材料，用美國ARIL運動生物力學高速解析系統(tǒng)，采用系統(tǒng)人體模型：21個關節(jié)點，25個環(huán)節(jié)控制點，解析了三套共250多幅畫面，獲得41 860多個數(shù)據(jù)，用數(shù)字濾波法進行平滑，截斷頻率為6。解析系統(tǒng)流程見圖2，然后根據(jù)本課題研究內(nèi)容采集了身體重心軌跡、水平速度、垂直速度及各關節(jié)角度等數(shù)據(jù)。

拍攝動作代號：三次拍攝楊亞紅跳馬側(cè)手翻直體側(cè)空翻轉(zhuǎn)體630°，2004年5月在蘇州全國體操比賽跳馬決賽中拍攝的動作代號為A1；2005年3月在國家隊體操館拍攝的動作代號為A2；2004年10月在杭州全國體操比賽跳馬決賽中拍攝的動作代號為A3。

2結(jié)果與分析

2.1整體動作評價與特點

2.1.1動作穩(wěn)定成功率高A1、A2、A3三次動作都成功的完成了，總體評價是踏跳有力，快速撐馬推手和擺腿，第二騰空較高，轉(zhuǎn)體速度較快，轉(zhuǎn)體到位，落地較穩(wěn)。

2.1.2時間分配特點從兩腳觸板開始至兩腳落地，各階段所用時間分配如下：踏跳0.08 s，第一騰空0.10 s，推手0.13 s，第二騰空0.98 s(表1、圖3)。從時間分配來看，踏跳、第一騰空和推手所用時間極短，只占總時間的1/4。這是楊亞紅完成該動作的一大特點。

2.1.3重心軌跡位移特點楊亞紅A₁、A₂、A₃三次動作身體重心軌跡走向基本相似。雙腳踏上板后重心出現(xiàn)了很小的向下傾斜坡度，蹬離時重心又上升；第一騰空重心拋物線逐漸上升；撐馬推手是在重心軌跡繼續(xù)上升過程中進行的；第二騰空重心拋物軌跡先是逐漸上升，身體一邊繞縱軸轉(zhuǎn)體，一邊繞額狀軸翻轉(zhuǎn)。距地面高度明顯增加，能量轉(zhuǎn)換性質(zhì)主要是動能轉(zhuǎn)化為勢能，從重心最高峰值至落地重心軌跡逐漸下降，拋物線軌跡繼續(xù)繞身體縱軸向左轉(zhuǎn)體同時直體向后翻轉(zhuǎn)，能量又從勢能迅速轉(zhuǎn)化為動能，并對落地產(chǎn)生強大的沖擊力（圖4）。

2.1.4身體重心水平速度變化特點A₁、A₂、A₃身體重心水平速度的變化趨勢是逐漸減小的。三次平均上板過程最大瞬時水平速度為7.53 m/s，經(jīng)過踏跳和推手后，水平速度明顯減小，推離馬后第二騰空水平速度趨于穩(wěn)定，落地時水平速度減到2.21 m/s（表2、圖5）。

2.2各階段動作技術(shù)分析

2.2.1踏跳階段技術(shù)從測算的材料看（表4），兩腳觸板前上板過程最大瞬時水平速度，A₁為7.63 m/s，A₂為7.45 m/s，A₃為7.53 m/s，三次平均為7.53 m/s，與過去研究過的材料相比，這個水平速度還是不錯的，在《女子跳馬跳轉(zhuǎn)180°屈體后空翻動作的運動學分析》一文中，莫慧蘭等5名運動員上板過程最大瞬時水平速度平均為7.50 m/s。充分說明楊亞紅助跑和上板技術(shù)做得比較好，助跑和上板的水平速度還是比較快的，完全可以滿足完成該動作所需要的水平速度。

踏跳是為第一騰空所需要的能量和獲得的身體姿勢做了充分準備，也是完成跳馬動作的關鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

楊亞紅的踏跳技術(shù)特點是：

1) 上板過程兩腳積極主動去踏板，觸板瞬間兩腳應踏在重心投影線前面，形成一定的制動踏跳，這時上板角小于90°，A₁、A₂、A₃三次平均上板角為65°（表3），這樣一個制動角度為部分重心水平速度轉(zhuǎn)化為部分垂直速度創(chuàng)造了條件。因為踏跳有一個過程，需要一定的時間，兩腳踏在重心投影線前是客觀需求，非常必要的。

兩腳觸板瞬間身體的姿態(tài)與位置對于 完成好踏跳技術(shù)也是非常重要的，根據(jù)材料分析（表3、圖6），兩腳觸板瞬間下肢各關節(jié)應保持適度的彎曲，A₁、A₂踝角平均102°，左右膝角平均為150°和154°，左右髖角平均為112°和120°，膝踝關節(jié)角度過大或過小都不利于踏跳力量的發(fā)揮。

在兩腳觸板的同時，兩臂微屈擺至肩水平位置（圖6），A₁、A₂左右肩角平均為94°和105°，上體稍前傾，A₁、A₂上體前傾角平均為15°左右。觸板瞬間兩臂位置過高，上體過份后仰不利于做好正確的踏跳技術(shù)，獲得最佳的蹬離角。

2) 兩腳觸板后經(jīng)短暫的緩沖立即快速有力的蹬腿，充分蹬直腿，直至尖離板（圖7），整個踏跳時間很短，A1，A2，A3均為0.08 s，楊亞紅A1，A2，A3三次動作蹬離板瞬間重心垂直速度都有明顯增加（表3、表4），三次平均由觸板時的-0.28 m/s增加到離板時的3.70 m/s，相反重心水平速度都有明顯減小，由6.60 m/s，減小到4.40 m/s，重心水平速度的損耗主要是克服腳對板的支撐反作用力沿水平方向的分力；垂直速度的增加主要是通過雙腳有力的蹬伸及踏板的彈性張力獲得。

3) 兩腳蹬離板瞬間身體位置和姿態(tài)發(fā)生了明顯變化。上體前傾角和下肢各關節(jié)角度明顯增大（表4），上體前傾角由15°增加到37°，左右膝角分別由150°和154°，增加到169°和175°，左右踝角分別由102°和102°增加到106°和113°，兩腿充分蹬直，直至腳尖離板。這樣身體重心位置高度比觸板時增加了23 cm左右。

2.2.2第一騰空技術(shù)從重心在空中移動的軌跡曲線和騰空時間來看，身體重心在第一騰空過程中是持續(xù)上升的（圖4）。根據(jù)公式T=V/g(V為離板瞬間重心垂直速度、T為到達重心拋物線最高點的時間)，以楊亞紅重心垂直速度計算T=3.70/9.8=0.38 即到達第一騰空拋物線最高點為0.38 s，而實際上第一騰空的飛行時間都沒超過0.11 s也就是說撐馬時身體重心仍保持上升勢頭。

楊亞紅在蹬離前腹肌緊張、髖微屈，這樣既可以避免挺腹影響力的傳遞，又可以拉長腰背肌有利于第一騰空加速的擺腿。這時，髖關節(jié)角度明顯增大，尤其是右髖角，撐馬時A₁、A₂、A₃平均增加到157°。腳的運動速度明顯加快，撐馬時左右腳分別達到8.37 m/s和11.37 m/s（表5），左右腳速度不一樣是因為擺腿過程中出現(xiàn)了分腿，按規(guī)則要求分腿是不允許的。

2.2.3推手階段技術(shù)依次撐馬依次推離馬是側(cè)手翻類動作最明顯的一個特點。從以下幾個方面進行具體分析。

1) 楊亞紅左手撐馬瞬間（圖8），左手外旋，左臂彎曲，A₁、A₂左肘角平均131°，撐馬的位置較低，靠近近側(cè)端邊緣，偏左一點，大約離遠側(cè)端馬頭1.00～1.20 m之間。由于撐馬位置低，左手撐馬瞬間身體重心高于左手撐馬位置，因此，撐馬角較大，A₁、A₂、A₃三次平均撐馬角為43°（表3）。

2) 右手撐馬后立即進入左右手依次推離馬階段，肘角和肩角略有增加。離馬時A₁、A₂左右肘角分別增加到147°和164°，左右肩角分別增加到129°和157°（表6），說明左右手有一定的推手頂肩動作，推手時間較短，約為0.13 s左右（表2），快速有力的頂肩推手使重心水平速度繼續(xù)減小，平均減到3.23 m/s垂直速度雖沒有增加，但仍保持2.68 m/s的較高水平，這對提高第二騰空高度有積極作用。

3) 依次撐馬推手是在重心軌跡上升的過程中完成的。這時，身體繼續(xù)向前、向上、向側(cè)移動，兩腿也繼續(xù)向前、向側(cè)擺動，離馬時兩腳并沒有減小的趨勢，左右腳分別達到13.30 m/s和11.67 m/s（表6），這是楊亞紅完成該動作的一大特點，這對楊亞紅完成第二騰空身體翻轉(zhuǎn)極為有利。

4) 右手推離馬時身體處于側(cè)倒立位置（圖9），A₁、A₂、A₃三次動作平均推離角為78°，因為是側(cè)手翻推手，重心和右手支點的連線與馬水平面后夾角不可能達到90°，所以78°的推離角還是比較合理的。

2.2.4第二騰空技術(shù)1) 推離馬后第二騰空身體重心拋物線軌跡逐漸弧形上升，拋物線的騰起角度是由推離馬時的重心水平速度和垂直速度決定的。根據(jù)計算，A1、A2、A3三次動作平均騰起角度為40°左右。當身體重心升到最高點后（圖10），在重力作用下重心拋物線軌跡又逐漸弧形下落。

2) 要完成好第二騰空動作必須具備必要的騰空高度和騰空時間，這兩個指標都是由助跑、踏跳、推手等前面幾個階段決定的，前面幾個階段技術(shù)做得好，第二騰空高度就高，騰空時間就長，根據(jù)材料（表7），楊亞紅A1、A2、A3三次騰空高度平均為2.58 m，比馬高1.33 m，重心上升的絕對高度為0.25 m左右（與推離馬時的重心高度比）。三次騰空時間平均為0．98 s左右。

3) 楊亞紅右手推離馬后立即開始向左轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體動力主要靠頭、肩帶動，和兩臂向胸腹前屈抱，以減小身體縱軸半徑，根據(jù)動量矩守恒定理，（K=mr²ω），半徑與旋轉(zhuǎn)角速度成反比。半徑越短，旋轉(zhuǎn)角速度就越大。為了盡量保持身體縱軸轉(zhuǎn)體半徑，轉(zhuǎn)體過程中頭要梗直，身體伸直，髖角保持在160°左右。轉(zhuǎn)完630°時身體重心離地面高度在1.25～1.30 m的高度上，略高于馬的高度（1.25 m），轉(zhuǎn)體角速度在15 rad/s左右。從圖片分析，快轉(zhuǎn)完630°時髖角開始逐漸減小，兩臂向體側(cè)移動，其目的有三點：一是增加身體縱軸半徑，減小旋轉(zhuǎn)角速度；二是減小橫軸旋轉(zhuǎn)半徑，以加快身體的翻轉(zhuǎn)速度；三是做好落地的準備工作。

4) 該動作繞橫軸做直體翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)速度較慢，翻轉(zhuǎn)動力：一是推離馬時獲得的翻轉(zhuǎn)力量；二是轉(zhuǎn)體時兩臂向胸腹前屈抱減小橫軸旋轉(zhuǎn)半徑，以加快身體的翻轉(zhuǎn)速度；三是當身體轉(zhuǎn)完630°后兩臂側(cè)伸，髖角減小，也能獲得部分翻轉(zhuǎn)動力，加快身體的翻轉(zhuǎn)速度 ，根據(jù)計算（表7），從右手推離馬至落地瞬間，身體橫軸翻轉(zhuǎn)角速度約為8.56 rad/s左右，從縱軸轉(zhuǎn)體速度與橫軸翻轉(zhuǎn)速度比較，前者遠遠大于后者，說明完成該動作的主要矛盾是轉(zhuǎn)體速度 。從圖片分析，推離馬后重心拋物線軌跡上升到最高點時身體翻轉(zhuǎn)1/2周，上體基本立直，頭朝上（圖10），大約轉(zhuǎn)體180°，余下的身體翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)體度數(shù)都是在重心拋物線軌跡下落的過程中完成的。只有加快轉(zhuǎn)體速度才能在較高的位置上轉(zhuǎn)完630°，才能為落地站穩(wěn)創(chuàng)造有利條件。

2.2.5落地階段技術(shù)楊亞紅A₁、A₂、A₃三次落地動作只向后動了一小步，落地還是比較穩(wěn)的。說明楊亞紅落地過程中符合前面講的力學規(guī)律和基本要求，根據(jù)材料（表8，圖11）亞紅兩腳落在重心投影線后面（對人體面向馬的方向來說），落地角為63°左右，這樣能形成比較合理的制動力矩，對抗向后的旋轉(zhuǎn)力矩，落地角過大或過小都會使旋轉(zhuǎn)力矩與制動力矩失去平衡，造成落地不穩(wěn)。

3結(jié)論

楊亞紅完成的跳馬側(cè)手翻直體側(cè)空翻轉(zhuǎn)體630°是成功的，結(jié)論如下：

1) 上板瞬間兩腳踏在重心投影線前面，上板角約65°。經(jīng)緩沖后踏跳快速有力，充分蹬直腿，直至腳尖離板，踏跳時間為0.08 s。蹬離瞬間已開始向右轉(zhuǎn)體，蹬離角約79°左右。

2) 離板后在重心弧形上升的過程中左手積極撐馬，同時繼續(xù)轉(zhuǎn)體，并加速擺腿，從離板至撐馬第一騰空飛行時間要短 ，大約0.10 s。

3) 左臂屈肘撐馬緊接著右手撐馬，左右手依次推離馬，肩角和肘角略有增加，推手過程繼續(xù)轉(zhuǎn)體成側(cè)手翻并腿倒立姿勢，同時兩腿加速向右擺腿，右手推離馬瞬間身體處于單臂側(cè)倒立位置，推離角約78°左右。

4) 楊亞紅第二騰空最高點距地面高度為2.58 m左右，騰空時間約為0.98 s左右，右手離馬后立即開始向左轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體的主要動力是頭肩帶動和兩臂向胸腹前屈抱，轉(zhuǎn)完630°的旋轉(zhuǎn)角速度為15.07 rad/s，橫軸翻轉(zhuǎn)角速度為8.56 rad/s，該動作第二騰空主要矛盾是解決轉(zhuǎn)體速度問題。

5) 第二騰空身體伸展和轉(zhuǎn)體到位是做好落地的前提條件。落地時掌握好落地時機和落地角度，楊亞紅落地角約為63°左右。落地瞬間，膝角和踝角盡量伸直，有利于延長緩沖時間，減小沖擊力。

參考文獻：

［1］ 姚俠文.現(xiàn)代跳馬技術(shù)與教學訓練［M］.北京:北京體育大學出版社，1993.

［2］ 姚俠文,等.女子跳馬跳轉(zhuǎn)180°屈體后空翻動作的運動學分析［J］.北京體育大學學報，1998(3).

［3］ 李翠玲,等.從第34界體操錦標賽簡析女子跳馬發(fā)展現(xiàn)狀與競爭格局［J］.中國體育科技，2000(7).

［4］ 姚俠文.從幾次國內(nèi)外體操比賽看女子跳馬發(fā)展趨勢及我國存在的問題［J］.體操情報，1987(4).

［5］ 姚俠文.李寧跳馬側(cè)手翻直體側(cè)空翻轉(zhuǎn)體630°動作的運動學分析［J］.中國體育科技，1989(12).

［6］ 姚俠文，等.我國女子跳馬的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.北京體育大學學報，1995(4).

［7］ 姚俠文，等.女子跳馬跳轉(zhuǎn)180°屈體后空翻動作的運動學分析［J］.北京體育大學學報，1998(3).

［8］ 胡泳章,等.女子跳馬發(fā)展趨勢及各類動作技術(shù)特點［J］.北京體育大學學報，1998(3).

［9］ 姚俠文，等.女子跳馬前手翻類和跳轉(zhuǎn)180°類推手技術(shù)的比較研究［J］.體操信息，2000(11).

［10］ 姚俠文，等.從悉尼奧運會評析我國體操女隊的實力及新世紀的戰(zhàn)略目標［J］.北京體育大學學報，2001(1).

［11］ 魏栩.盧裕富跳馬側(cè)手翻跳轉(zhuǎn)90°團身后空翻兩周半運動學分析［J］.體育科學，2001(1).

［12］ 李翠玲,等.21世紀女子跳馬的發(fā)展與我國女隊面臨的挑戰(zhàn)［J］.北京體育大學學報，2001，24(3).

［13］ 徐元玉,等.女子跳馬前手翻類和側(cè)手翻類動作推手技術(shù)的比較研究［J］.中國體育科技，2002(10).

［14］ 姚俠文,等.邢傲偉跳馬側(cè)手翻直體后空翻轉(zhuǎn)體810°的運動學分析［J］.北京體育大學學報,2004,27（3）:402-404.

［15］ 姚俠文.從全國體操錦標賽點評我國女子跳馬若干問題［J］.體操信息,2004（3）:17-19.

［16］ 姚俠文,等.陸斌跳馬側(cè)手翻轉(zhuǎn)體90°屈體后空翻2周運動學分析［J］.中國體育科技，2004（6）:22-24.