淺談跨欄步擺動腿動作的生物力學(xué)分析

程　宇　張定勇　于艷翔

摘要：本文依據(jù)跨欄步中擺動腿動作應(yīng)遵循的生物力學(xué)原理，借鑒世界優(yōu)秀跨欄運(yùn)動員的擺動腿技術(shù)動作加以分析研究。在此基礎(chǔ)上，對擺動腿技術(shù)動作進(jìn)行了描述和概括，提出了擺動腿在整個跨欄步中合理性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)效性的動作規(guī)格。

關(guān)鍵詞：跨欄步；擺動腿；生物力學(xué)

一、 前言

跨欄步技術(shù)既表現(xiàn)了跨欄跑的項目特點(diǎn)，又是決定跨欄跑技術(shù)和成績優(yōu)劣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。多年來，人們在實(shí)踐中逐步認(rèn)識跨欄步的運(yùn)動規(guī)律，獲取了一定的經(jīng)驗，也發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動員在完成跨欄步中擺動腿技術(shù)動作存在一些問題。如整個跨欄步中擺動腿運(yùn)動路線；膝關(guān)節(jié)折疊及打開時機(jī)；下欄著地支撐等問題，即在跨欄步中擺動腿技術(shù)不能體現(xiàn)合理性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)效性。本文試圖針對上述問題，依據(jù)生物力學(xué)原理，借鑒世界優(yōu)秀跨欄選手有關(guān)資料及本人多年教學(xué)與訓(xùn)練研究，就跨欄步中擺動腿技術(shù)力學(xué)機(jī)制及正確技術(shù)予以闡述。

二、 分析與討論

良好的跨欄步技術(shù)應(yīng)體現(xiàn)出起跨速度快，起跨時重心高，起跨角度適宜，人體重心空中運(yùn)動軌跡“平直”且接近欄頂，空中滯留時間短，下欄快速、支撐平穩(wěn)、水平速度損失小，能順利轉(zhuǎn)入欄間跑，擺動腿參與跨欄步動作的全過程。因此，其技術(shù)必須符合上述跨欄步技術(shù)規(guī)格的要求。

1. 起跨腿著地階段擺動腿技術(shù)

擺動腿蹬離地面后即應(yīng)充分折疊并快速前擺，使擺動腿重心盡快靠近身體重心垂線，以減小因未折疊（或折疊不充分）將產(chǎn)生的較大重力，盡早結(jié)束起跨腿著地時的前蹬效應(yīng)，而迅速轉(zhuǎn)入緩沖階段。同時擺動腿在這個階段充分折疊前擺，相對于髖關(guān)節(jié)額狀軸，大大縮短了擺動腿的轉(zhuǎn)動半徑。

在起跨腿緩沖階段的前段，擺動腿應(yīng)快速積極前擺，而不應(yīng)強(qiáng)調(diào)向上擺。前擺的效果，一方面使身體重心迅速前移，同時又牽引起跨腿向前移動（相對于起跨點(diǎn)）。特別有意義的是，使處在緩沖階段的起跨腿膝關(guān)節(jié)在緩沖中同步快速前移，使起跨腿小腿在緩沖階段就獲得與地面構(gòu)成的較小夾角（小腿角）。這樣做的結(jié)果，能為起跨腿起跨蹬伸時取得較小的起跨角，進(jìn)而獲得起跨后人體重心在空中的“平直”運(yùn)動軌跡。另一方面，能獲得更大的起跨水平速度

2. 起跨腿蹬伸至起跨離地瞬間擺動腿技術(shù)

在此階段，擺動腿仍應(yīng)始終折疊膝關(guān)節(jié)繼續(xù)加速向前上方擺動。其意義：（1）保持并繼續(xù)增大擺動腿向前上方擺動的角速度，增大髖關(guān)節(jié)打開的夾角，使身體重心大幅度前移，縮短身體騰空后飛行的距離。同時又使起跨時保持身體高重心位置，減小了身體重心的起伏波動差。（2）如果擺動腿直腿擺動攻欄，不僅擺動速度慢（擺動腿擺動力矩增大），而且還將形成一個使身體向上向后的轉(zhuǎn)動力矩，亦即造成“跳欄”。擺動腿折屈擺動有利于上體前傾攻欄；有利于攻欄時保持較小起跨角；有利于取得騰空后身體重心較“平直”的運(yùn)動軌跡。（3）擺動腿折屈擺動，伸膝肌群被拉長，為起跨騰空后快速有力完成伸膝動作創(chuàng)造了有利條件，可快速及大角度打開膝關(guān)節(jié)。

3. 騰空階段擺動腿技術(shù)

當(dāng)起跨腿蹬離地面，人體進(jìn)入騰空階段瞬間，擺動腿大小腿應(yīng)迅速打開（伸膝）同時完成伸踝動作。擺動腿小腿前擺打開的力量來自擺動腿折屈擺動時儲備的動量，即擺動腿大腿擺至稍高于欄后制動傳遞至小腿而獲得的。因此擺動腿大小腿的打開，不能理解為（或做成）主動前踢（或蹬）小腿動作。擺動腿折屈快速前上擺至一定高度后大腿積極制動——小腿因慣性伸膝伸踝擺出——隨即大腿主動快速下壓過欄，構(gòu)成一個完整、協(xié)調(diào)的“鞭打”動作，并一氣呵成，將十分有利于擺動腿快速過欄和著地穩(wěn)固支撐后續(xù)動作。

擺動腿大小腿充分打開應(yīng)在欄板前完成，并立即做主動下壓過欄動作。在這個動作階段，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)的是，擺動腿必須在欄前（未過欄）就要開始做下壓過欄動作，如果擺動腿小腿已過欄才下壓，時機(jī)已晚了，將造成欄上滯留時間長，過欄后著地點(diǎn)遠(yuǎn)、著地角小、著地后明顯制動及身體重心大幅度下降等一系列弊端。有人擔(dān)心，欄前就下壓擺動腿，是否會過不了欄或撞欄，這種擔(dān)心是不必要的。因為適宜的起跨距離和起跨角，決定了人體騰空拋物線最高點(diǎn)在欄前（跨欄步欄前與欄后的距離比約為３:２），擺動腿在欄前開始做下壓動作時其踝與小腿均高于欄；同時，由于起跨后，人體己獲得較大的前移水平速度，擺動腿在欄前下壓實(shí)際上是一個向前向下的運(yùn)動軌跡，在擺動腿下壓過程中，人體所獲得前移水平速度已使擺動腿在下壓的同時前移過欄了。

4. 擺動腿過欄著地支撐技術(shù)

正確的擺動腿過欄著地技術(shù)應(yīng)是：過欄著地速度快，著地角大（與地面），著地點(diǎn)靠近身體重心投影點(diǎn)，支撐穩(wěn)固，重心較高。

下欄動作實(shí)際是從身體重心拋物線達(dá)到最高點(diǎn)后，人體就開始自然下落，在無其他外力作用下，運(yùn)動員積極下壓擺動腿雖然不能改變身體總重心運(yùn)動速度和運(yùn)動軌跡，但能調(diào)整身體各環(huán)節(jié)重心的相對位置，以使擺動腿盡早著地，獲得較大的著地角，使著地點(diǎn)靠近身體重心投影點(diǎn)，從而減小足著地時所產(chǎn)生的阻力（國外優(yōu)秀運(yùn)動員足著地時的制動阻力為30公斤，我國運(yùn)動員為60公斤），減少著地前蹬時間，取得迅速轉(zhuǎn)入欄間跑第一步的有利姿勢。擺動腿加速著地支撐還有一個積極意義：人體在地面加速運(yùn)動時，將獲得動力支撐反作用力，這個力的大小由人體重力（Ｐ）和慣性力（Ｆ）決定，表達(dá)式為Ｆ=Ｐ＋Ｆ=ｍｇ＋ｍａ。Ｐ值是固定的，Ｆ是身體某環(huán)節(jié)的質(zhì)量乘以其加速度（a），增大動力支撐反作用力，就是要增加某環(huán)節(jié)的a值。擺動腿加速著地，將有效地增大對地面的作用力而獲得較大的動力支撐反作用力。因此要有強(qiáng)烈的擺動腿加速著地支撐意識和扒地式著地的技術(shù)動作，這將使擺動腿著地后有較好的穩(wěn)定性、較大的蹬地力量和較快的蹬地速度。

三、 結(jié)論

（1）擺動腿蹬離地面后，即應(yīng)充分折疊前擺，直至起跨腿蹬伸起跨都應(yīng)保持膝關(guān)節(jié)折屈并依據(jù)運(yùn)動員個體差異，在擺至合理位置時，制動擺動腿大腿。

（2）騰空后，擺動腿由折屈到打開要快，膝角盡量大，擺動腿由折屈到打開至快速下壓應(yīng)是一個快速、連貫、準(zhǔn)確、完整的“鞭打”動作，應(yīng)強(qiáng)調(diào)擺動腿接近欄板時即開始做下壓過欄動作。

（3）擺動腿過欄著地應(yīng)有強(qiáng)烈的加速完成的意識和扒地式著地技術(shù)，著地時保持伸髖，伸膝肌群的緊張度，直腿著地支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁慶成.人體運(yùn)動分析[M].北京:人民體育出版社,1981.

[2]時學(xué)黃,等.運(yùn)動生物力學(xué)譯文集[M].北京:清華大學(xué)出版社,1985.

（海軍蚌埠士官學(xué)校軍體教研室）