商春松高低杠向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

鐘 露

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商春松高低杠向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

鐘 露

安遠(yuǎn)縣體育局，江西安遠(yuǎn)，342100。

高低杠向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下在國(guó)際體操規(guī)則中屬D組難度的下法動(dòng)作。本文主要通過(guò)三維錄像解析法對(duì)商春松向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，揭示該動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征及技術(shù)特點(diǎn)，為運(yùn)動(dòng)員和教練員提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。結(jié)果表明，商春松較好的完成了向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下動(dòng)作，但落地時(shí)刻身體重心稍微靠后，所以商春松向后退了一小步。

商春松；高低杠；團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下；運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

中國(guó)的高低杠項(xiàng)目多年來(lái)一直在國(guó)際體壇處于領(lǐng)先地位，并多次在世界體操大賽中獲得優(yōu)異的成績(jī)。繼何可欣之后，商春松是有實(shí)力爭(zhēng)奪冠軍的又一位選手。高低杠向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下是國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員在高低杠比賽中使用頻率較高的下法之一。由于這個(gè)下法動(dòng)作使用的人較多，現(xiàn)在比的不是能否完成這個(gè)動(dòng)作，而是完成這個(gè)動(dòng)作的質(zhì)量高不高，落地穩(wěn)不穩(wěn)。商春松在2013年第12屆全運(yùn)會(huì)高低杠決賽中使用該下法動(dòng)作，獲得了高低杠決賽冠軍，完成這個(gè)動(dòng)作的質(zhì)量較高。所以本文主要通過(guò)三維錄像解析法對(duì)商春松向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，揭示該動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征及技術(shù)特點(diǎn)，為運(yùn)動(dòng)員和教練員提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

商春松，湖南人，1996年出生，身高1.4m，體重35kg（2013年全運(yùn)會(huì)的身高與體重）。2010年加入國(guó)家隊(duì)。2013年第12屆全運(yùn)會(huì)比賽中，獲得了高低杠冠軍和個(gè)人全能冠軍。2014年全國(guó)體操錦標(biāo)賽中，獲得了高低杠亞軍、自由操冠軍和平衡木冠軍。2015年體操世界杯巴西站比賽中，獲得了高低杠冠軍和平衡木冠軍。

1.2 研究方法

三維錄像解析法：在2013年第12屆全運(yùn)會(huì)賽場(chǎng)，對(duì)高低杠決賽進(jìn)行三維錄像拍攝。拍攝使用兩臺(tái)JVC GC-PX10AC攝像機(jī)（50幀/s），攝像機(jī)置于看臺(tái)，從不同角度（兩臺(tái)攝像機(jī)主光軸夾角約60°）同步拍攝了商春松完成向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下動(dòng)作的整個(gè)過(guò)程。采用星高鈦解析系統(tǒng)對(duì)拍攝的錄像進(jìn)行三維解析。人體模型選用日本的松井秀治人體模型（21個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)，16個(gè)環(huán)節(jié)），因研究需要，解析時(shí)添加了高杠兩端點(diǎn)及兩端點(diǎn)的連線（兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)和一個(gè)環(huán)節(jié)），所得數(shù)據(jù)采用低通數(shù)字濾波法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，截?cái)囝l率為8Hz。

2 結(jié)果與分析討論

為了便于分析向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下動(dòng)作，根據(jù)其動(dòng)作特點(diǎn)，把該動(dòng)作分成兩個(gè)階段：

（1）向后大回環(huán)階段：由杠上手倒立靜止時(shí)刻開(kāi)始向后做大回環(huán)，至撒手時(shí)刻為止。

（2）團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下階段：從撒手離杠時(shí)刻開(kāi)始，完成團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°至落地緩沖靜止為止。

2.1 向后大回環(huán)階段分析

根據(jù)向后大回環(huán)的動(dòng)作特點(diǎn)，可以分為3個(gè)過(guò)程，即兩周大回環(huán)加速過(guò)程、大回環(huán)繼續(xù)下擺過(guò)程和大回環(huán)繼續(xù)上擺過(guò)程。

2.1.1 兩周大回環(huán)加速過(guò)程 運(yùn)動(dòng)員由杠上手倒立靜止時(shí)刻開(kāi)始向后做大回環(huán)，完成兩周大回環(huán)至第3周大回環(huán)杠上手倒立時(shí)刻（即身體重心最高點(diǎn)時(shí)刻）為止，即大回環(huán)加速過(guò)程。此過(guò)程是為第3周大回環(huán)獲得更大速度。

杠上手倒立靜止時(shí)刻重心離杠軸的距離為0.84m，當(dāng)?shù)?周大回環(huán)結(jié)束，即第2周杠上手倒立時(shí)刻，重心合速度為0.85m/s。然后身體繼續(xù)下擺做大回環(huán)，當(dāng)?shù)?周大回環(huán)結(jié)束，即第3周大回環(huán)杠上手倒立時(shí)刻，經(jīng)過(guò)兩周大回環(huán)加速后重心合速度為1.81m/s。

2.1.2 大回環(huán)繼續(xù)下擺過(guò)程 運(yùn)動(dòng)員由第3周大回環(huán)杠上手倒立時(shí)刻開(kāi)始向后下擺至杠下垂直時(shí)刻（即身體重心最低點(diǎn)時(shí)刻）為止的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為大回環(huán)繼續(xù)下擺過(guò)程，即身體重心最高點(diǎn)至最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。此過(guò)程是把人體勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，從而獲得空翻的能量。

第3周大回環(huán)杠上手倒立時(shí)刻開(kāi)始，身體盡量遠(yuǎn)離杠軸（高杠兩端點(diǎn)所在的軸），這樣可以增加重力勢(shì)能，從而獲得更大的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和運(yùn)動(dòng)速度，此時(shí)重心離杠軸的距離為0.86m，比杠上手倒立靜止時(shí)刻高0.02m。當(dāng)身體由手倒立開(kāi)始下擺時(shí)，整個(gè)身體要伸直梗頭向外頂，肩角充分頂開(kāi)，伸直髖角，使身體獲得更大的動(dòng)量矩，從而加快人體繞杠軸的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)身體在杠后水平面時(shí)刻（即身體重心在杠水平面上時(shí)刻），此時(shí)左右肩角分別為168.6°和166.3°，左右髖角分別為164.6°和162.9°，重心合速度為4.17m/s，主要是向下的垂直速度起作用，為4.14m/s。當(dāng)身體繼續(xù)下擺，肩角和髖角明顯增大，并向杠下垂直部位沉肩。當(dāng)身體下擺到杠下垂直時(shí)刻（即身體重心最低點(diǎn)時(shí)刻），左右肩角分別增加到173.6°和173.0°，左右髖角增加到186.7°和187.7°，重心合速度增加到5.06m/s，身體重心最高點(diǎn)時(shí)刻到最低點(diǎn)時(shí)刻時(shí)間為0.90s。伸髖和沉肩的主要目的：（1）為了使杠子形變，在完成下階段動(dòng)作時(shí)可以充分利用杠的彈性勢(shì)能；（2）為了拉長(zhǎng)身體的胸腹部的肌肉，以便為大回環(huán)繼續(xù)上擺過(guò)程創(chuàng)造有利的肌肉工作條件[1]?？梢?jiàn)，商春松較好得完成此過(guò)程。

2.1.3 大回環(huán)繼續(xù)上擺過(guò)程 運(yùn)動(dòng)員由杠下垂直時(shí)刻開(kāi)始上擺至撒手時(shí)刻為止的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為大回環(huán)繼續(xù)上擺過(guò)程。此過(guò)程是為了減小翻轉(zhuǎn)角速度的損失和增大脫手高度。

當(dāng)身體過(guò)杠下垂直面（即高杠兩端點(diǎn)的連線所在的平面并垂直于水平面）后，兩腿要積極向前上方兜腿，創(chuàng)造有利的肌肉工作條件[1]。杠下垂直時(shí)刻左右腳尖合速度分別為13.01m/s和12.98m/s，上擺過(guò)程為了完成兜腿，兩腳尖的運(yùn)動(dòng)速度明顯增加，最大兩腳尖合速度分別達(dá)到14.00m/s和13.97m/s。在兜腿的同時(shí)兩腿并攏。此時(shí)肩關(guān)節(jié)一定要壓住梗頭，不要抬肩抬頭，否則會(huì)影響向后上方的擺腿速度，這時(shí)肩的運(yùn)動(dòng)速度比較小。在兜腿的過(guò)程髖角和膝角明顯減小，縮短了身體重心至杠軸的半徑，減小了身體重心上升時(shí)角速度的損失。撒手時(shí)刻，商春松左右髖角分別減小到100.7°和99.7°，左右膝角分別減小到95.8°和95.0°。這是身體重心的合速度為3.80m/s，主要是向上的垂直速度起主要作用，為3.79m/s。當(dāng)身體上升接近杠前水平面時(shí)立即撒手離杠撒手角度為70°，即重心至杠軸與杠下垂直面的夾角。完成任何高低杠的下法動(dòng)作撒手時(shí)機(jī)和身體位置是十分重要的，要根據(jù)不同的動(dòng)作和難度確定撒手的時(shí)機(jī)和身體位置[2]。商春松所做的下法是團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下，主要需要更高的騰空高度，所以撒手時(shí)重心盡量超過(guò)杠前水平部位。可是商春松撒手時(shí)重心接近杠前水平部位。撒手時(shí)刻的兩腳尖合速度有所減小，左右腳尖分別減少到5.51m/s和5.50m/s。因?yàn)樵陔x杠之前兩腳有所制動(dòng)。從杠下垂直時(shí)刻至離杠時(shí)刻，用了0.28s。可見(jiàn)，此過(guò)程商春松撒手過(guò)早，必然會(huì)影響騰空高度。但杠下垂直時(shí)刻至撒手時(shí)刻商春松的重心繞杠軸的平均翻轉(zhuǎn)角速度約為4.36rad/s，比其他體操運(yùn)動(dòng)員要大很多。而且撒手時(shí)刻左右肩角分別為150.0°和123.2°，說(shuō)明身體向左邊轉(zhuǎn)動(dòng)，有利于團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°的轉(zhuǎn)體速度。

2.2 團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下階段分析

根據(jù)該動(dòng)作階段特點(diǎn)，可以分為兩個(gè)過(guò)程，即團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°過(guò)程和落地緩沖過(guò)程。

2.2.1 團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°過(guò)程 從撒手離杠時(shí)刻開(kāi)始，完成團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°至落地時(shí)刻為止，即團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°過(guò)程。此過(guò)程人體進(jìn)入騰空狀態(tài)，主要受重力的影響。

兩手撒手離杠后，商春松開(kāi)始空翻轉(zhuǎn)體。身體重心以拋物線軌跡向前上方運(yùn)動(dòng)，當(dāng)身體重心到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)刻，重心垂直速度為0m/s，此時(shí)身體重心與杠水平面的垂直距離為0.73m。然后在重力的作用下繼續(xù)向下弧線運(yùn)動(dòng)。從撒手時(shí)刻至落地時(shí)刻，商春松所用的飛行時(shí)間為1.12s，落地時(shí)刻，兩腳與杠的水平距離為1.41m。離杠后的騰空高度、落地遠(yuǎn)度和飛行時(shí)間是完成該動(dòng)作的基本條件，騰空越高，落地越遠(yuǎn)，飛行時(shí)間越長(zhǎng)，越有利于該動(dòng)作的完成[3]。

團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°動(dòng)作技術(shù)是身體繞自身的縱軸轉(zhuǎn)體同時(shí)繞橫軸翻轉(zhuǎn)[4]。通過(guò)反復(fù)觀察錄像及分析可以得出，商春松撒手之前身體有輕微的向左轉(zhuǎn)體，為撒手后身體轉(zhuǎn)體提供了一定的角速度。根據(jù)力學(xué)原理，騰空時(shí)人體的動(dòng)量矩Iω是保持不變的，其總動(dòng)量矩完全由騰空瞬間的初始條件決定。人體可以借助空中姿態(tài)的變化和環(huán)節(jié)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人體轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化或動(dòng)量矩在基本軸間的轉(zhuǎn)移[5]。所以商春松騰空后，雙手是交疊于胸前，半屈半伸髖關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)，通過(guò)適當(dāng)減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以增大角速度，保證在有限的時(shí)間內(nèi)完成該動(dòng)作。重心最高點(diǎn)時(shí)刻，左右肩角分別為29.3°和27.2°，左右髖角分別為95.4°和96.3°，左右膝角分別為71.2°和72.2°。商春松在最高點(diǎn)時(shí)刻大約翻轉(zhuǎn)了3/4，轉(zhuǎn)體了180°。當(dāng)身體完成3/2翻轉(zhuǎn)，商春松轉(zhuǎn)體完成。然后兩腿盡量伸直，髖角與膝角逐漸增大，這一動(dòng)作是為了增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而減少轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，有利于提高落地穩(wěn)定性。落地時(shí)刻，重心水平速度為0.18m/s，垂直速度為2.85m/s，左右髖角分別為141.2°和142.5°，左右膝角為170.2°和171.6°。所以落地時(shí)刻商春松的重心較高，會(huì)影響落地的穩(wěn)定性。

2.2.2 落地緩沖過(guò)程 從落地時(shí)刻開(kāi)始至落地緩沖靜止為止，即落地緩沖過(guò)程，此過(guò)程是為了保持身體的平衡。落地后膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)立即做退讓性的彎曲緩沖動(dòng)作，加上墊子的緩沖可以減小地面對(duì)人體的沖擊力?？墒锹涞貢r(shí)刻商春松的髖角和膝角都較大，這不僅會(huì)影響落地穩(wěn)定度，而且地面對(duì)人體的沖擊力很大。且此時(shí)刻，商春松兩腳并攏，導(dǎo)致支撐面積小，會(huì)影響落地穩(wěn)定性。加上身體重心稍微靠后，所以商春松向后退了一小步。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員商春松高低杠向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)分析，得出商春松的動(dòng)作模型如下：

（1）向后大回環(huán)階段：第3周大回環(huán)杠上手倒立時(shí)刻，經(jīng)過(guò)兩周大回環(huán)加速后重心合速度為1.81m/s，此時(shí)重心離杠軸的距離為0.86m，比杠上手倒立靜止時(shí)刻高0.02m。當(dāng)身體繼續(xù)下擺，肩角和髖角明顯增大，并向杠下垂直部位沉肩。當(dāng)身體下擺到杠下垂直時(shí)刻，左右肩角分別增加到173.6°和173.0°，左右髖角增加到186.7°和187.7°，重心合速度增加到5.06m/s，身體重心最高點(diǎn)時(shí)刻到最低點(diǎn)時(shí)刻時(shí)間為0.90s。當(dāng)身體過(guò)杠下垂直面后，兩腿要積極向后上方兜腿，在上擺的過(guò)程中兩腳尖的運(yùn)動(dòng)速度明顯增加，最大左右腳尖合速度分別達(dá)到14.00m/s和13.97m/s。撒手時(shí)刻的兩腳尖合速度有所減小，左右腳尖分別減少到5.51m/s和5.50m/s。因?yàn)樵陔x杠之前兩腳有所制動(dòng)。杠下垂直時(shí)刻至撒手時(shí)刻商春松的重心繞杠軸的平均翻轉(zhuǎn)角速度約為4.36rad/s。

（2）團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下階段：當(dāng)身體重心到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)刻，重心垂直速度為0m/s，此時(shí)身體重心與杠水平面的垂直距離為0.73m，左右肩角分別為29.3°和27.2°，左右髖角分別為95.4°和96.3°，左右膝角分別為71.2°和72.2°。通過(guò)適當(dāng)屈膝屈髖，減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以增大角速度，保證在有限的時(shí)間內(nèi)完成該動(dòng)作。從撒手時(shí)刻至落地時(shí)刻，所用的飛行時(shí)間為1.12s。商春松在最高點(diǎn)時(shí)刻大約翻轉(zhuǎn)了3/4，轉(zhuǎn)體了180°。當(dāng)身體完成3/2翻轉(zhuǎn)，商春松轉(zhuǎn)體完成。落地時(shí)刻，兩腳與杠的水平距離為1.41m，此時(shí)刻重心水平速度為0.18m/s，垂直速度為2.85m/s，左右髖角分別為141.2°和142.5°，左右膝角為170.2°和171.6°。所以落地時(shí)刻商春松的重心較高且靠后，會(huì)影響落地的穩(wěn)定性。

商春松較好的完成了向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻兩周轉(zhuǎn)體360°下動(dòng)作，但落地時(shí)刻身體重心稍微靠后，所以商春松向后退了一小步。但在以下方面還可完善：增加離杠時(shí)刻的重心高度，以便增加騰空高度，使騰空時(shí)間增加，為落地做好準(zhǔn)備。落地時(shí)髖角和膝角適當(dāng)減小，使重心不至于靠后，增強(qiáng)落地穩(wěn)定性。

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[2] 徐元玉，王 健，姚俠文.王湉湉高低杠向后大回環(huán)團(tuán)身后空翻2周轉(zhuǎn)體360°下運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].天津體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（06）：545~548.

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[5] 陸愛(ài)云.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].北京：人民體育出版社，2010，6：88~89.

A Kinematics Analysis of Shang Chunsong ’s Landing from Uneven Bars after the Backward Giant Swing Tuck of 2-Circle Back Flip and a 360° Turn

ZHONG Lu

Sports Authority of Anyuan,Anyuan Jiangxi, 342100, China.

The movements named landing from Uneven Bars after the Backward Giant Swing Tuck of 2-Circle Back Flip and a 360° Turn belongs to group D dismount action in the rule of international gymnastics.Using 3D camera analytic method, this thesis reveals the kinematics rules and technical features of the landing from uneven bars after the backward giant swing tuck of 2-circle back flip and a 360°turn by Shang Chunsong, an outstanding gymnast in China, which provides gymnasts and coaches with certain theoretical basis and technical support for the further development and improvement in the related aspect. The results indicated that Shang Chunsong completed the movements, but the moment when Shang Chunsong landing on the ground, the body center of gravity toward the back side so Shang Chunsong landed a small step jump back .

Shang Chunsong; Uneven bars; Landing after the backward giant swing tuck of 2-circle back flip and a 360°turn; Kinematic analysis

1007―6891（2017）05―0068―03

10.13932/j.cnki.sctykx.2017.05.17

G832.5

A

2017-02-17

2017-03-28