王東博

(湖北師范學(xué)院 湖北黃石 435002)

短跑是速度力量性項(xiàng)目,它的供能方式是無氧化供能,短跑不光要有速度,還要有很強(qiáng)的力量素質(zhì),另外靈敏性和協(xié)調(diào)性都要好。除了身體素質(zhì),還要掌握正確的跑步技術(shù),并不斷改革創(chuàng)新。因此,今天從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度研究短跑的內(nèi)在規(guī)律,研究百米跑的技術(shù),對(duì)百米跑運(yùn)動(dòng)員具有指導(dǎo)意義。

1 百米跑技術(shù)分析的重要性

2008 年北京奧運(yùn)會(huì)上,牙買加運(yùn)動(dòng)員博爾特打破百米世界紀(jì)錄,以9秒69的成績(jī)跑完百米。通過視頻我們可以看到,博爾特在最后快要沖刺的時(shí)候步伐放慢,科學(xué)家預(yù)測(cè)若博爾特保持原速度成績(jī)則9秒61,若最后還能沖刺成績(jī)能取得9秒55。奧運(yùn)會(huì)百米成績(jī)從1912年的美國(guó)運(yùn)動(dòng)員利平科特的10秒6到2008年博爾特的9秒69,經(jīng)歷了大約100年的時(shí)間,但百米跑的成績(jī)卻僅僅提高了1秒。圖桑特說,到2027年,一半運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的紀(jì)錄將到達(dá)人體極限,到2060年,百米賽跑的紀(jì)錄將跨入以千分之一秒作為尺度的時(shí)代,馬拉松速度將以減少百分之一秒為目標(biāo),而舉重比賽的增重也精確到“克”了。即便如此,每次微小的紀(jì)錄突破也可能要間隔50年的時(shí)間。怎么提高百米跑成績(jī),成為體育研究者的重中之重。

2 百米跑技術(shù)分析的生物力學(xué)理論基礎(chǔ)

2.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

衡量物體(人體)轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量。設(shè)物體(人體)轉(zhuǎn)動(dòng)部分由n個(gè)微小質(zhì)量△mi構(gòu)成,微小質(zhì)量距轉(zhuǎn)軸的距離分別為xi。則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的定義式為:I=△mi×xi2。

影響轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的因素:質(zhì)量、轉(zhuǎn)軸半徑。質(zhì)量越小、半徑越小,物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就越小,物體越容易轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)定律

剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的乘積等于作用于剛體的合外力矩要加大肢體擺動(dòng)的角加速度,可以從兩個(gè)方面考慮問題,一是減小擺動(dòng)肢體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;二是增大肌力矩。

2.3 動(dòng)量矩守恒定律

人體在做相向動(dòng)作時(shí),通過人體內(nèi)力作用使身體一部分轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則必引起身體另一部分沿反向轉(zhuǎn)動(dòng),并且兩部分的動(dòng)量矩大小相等、方向相反,以保持人體動(dòng)量矩矢量和為零。

2.4 慣性力

慣性力的量值為質(zhì)量與非慣性系加速度的乘積,慣性力的方向與非慣性系的加速度方向相反。

3 從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)角度分析百米跑

百米跑是全身性運(yùn)動(dòng),牽涉到全身的各個(gè)部位,一般分為折疊前擺、下壓準(zhǔn)備著地、著地緩沖和后蹬四個(gè)階段。在百米跑中,支撐階段是整個(gè)過程中很小的一部分。推進(jìn)階段蹬地腿的腳接觸地面瞬間,蹬地的反作用力必須及時(shí)產(chǎn)生作用,才能起到作用。因此,在跑步時(shí),蹬地腿的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的伸肌和腳趾屈肌需要迅速有力的收縮。

3.1 跑步的時(shí)候大小腿要充分折疊

從生物力學(xué)角度來講,轉(zhuǎn)軸半徑越小,物體越容易轉(zhuǎn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)員跑步的時(shí)候,大小腿折疊的越充分,轉(zhuǎn)軸半徑就越小,腿擺動(dòng)的就越快,跑步的頻率就越快,比賽成績(jī)就越容易提高。正確的擺腿動(dòng)作,在擺動(dòng)腿向前擺動(dòng)時(shí),大小腿要折疊。優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員的擺動(dòng)腿腳跟往往可觸及臀部。

3.2 增加肌肉力量

從轉(zhuǎn)動(dòng)定律來看,要想加大肢體擺動(dòng)的角加速度,可以從增大肌力矩方面考慮,要加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員腿部力量訓(xùn)練。

3.3 肌肉力量訓(xùn)練要均衡

從動(dòng)量矩守恒定律來講,肌肉力量訓(xùn)練要均衡,上下肢訓(xùn)練要協(xié)調(diào),在建國(guó)初期,我國(guó)的田徑教練員比較著重訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員的下肢,覺得跑步只與腿部的力量有關(guān),忽略了上肢的訓(xùn)練,造成運(yùn)動(dòng)成績(jī)提高不上去。百米跑運(yùn)動(dòng)員一般下肢力量相對(duì)強(qiáng),都忽略了上肢肌肉群的力量,如肱肌、肱二頭肌等,也忽視了腰腹背肌的力量,就形成了不均衡發(fā)展肌肉力量。

3.4 跑步的時(shí)候小腿要“扒地”

小腿的“扒地”動(dòng)作可使腳在著地瞬間獲得較大的運(yùn)動(dòng)速度,有助于形成較短的著地距離,可減小著地時(shí)地面的碰撞阻力。在百米跑中,有力的后蹬結(jié)束后,即進(jìn)入了擺腿。在擺腿動(dòng)作中,要求動(dòng)作幅度大,速度快而有力。加大擺腿的力量和幅度,可以增大步長(zhǎng)。因此短跑后蹬技術(shù)中,非常注意髖部前移和骨盆沿身體縱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。骨盆是擺動(dòng)腿的支點(diǎn),骨盆轉(zhuǎn)動(dòng)方向和擺動(dòng)腿的一致,所以骨盆的前移與轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了擺動(dòng)腿的積極前擺,增加了擺腿的力量和幅度。

由于擺動(dòng)腿的積極向上方擺,這時(shí)它所產(chǎn)生的慣性力是指向后下方的,通過骨盆把這個(gè)向后下方的慣性力傳遞到另一支撐腿,從而加大它的后蹬力量。

4 運(yùn)動(dòng)裝備

很多優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的服裝都是專門定制的,運(yùn)動(dòng)鞋對(duì)百米跑來說起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)測(cè)試,跑步鞋的重量每增加100g,運(yùn)動(dòng)員的身體能量的消耗將增到1%,1991年東京田徑世界錦標(biāo)賽上,美國(guó)劉易斯打破100m世界紀(jì)錄時(shí),他跑步用的鞋子只重115g;加拿大運(yùn)動(dòng)員貝利的跑步運(yùn)動(dòng)鞋被形容為“帶釘?shù)囊m子”。2000年在,悉尼奧運(yùn)會(huì)上,“田壇阿甘”邁克爾·約翰遜的“金縷鞋”重只有116g,瑪麗安·瓊斯的“水晶鞋”只重99g。

經(jīng)?？窗倜着鼙荣惖娜硕紩?huì)發(fā)現(xiàn):在百米比賽中,所有運(yùn)動(dòng)員的后跟都差不多觸及到了臀部,小腿折疊,能達(dá)到以髖關(guān)節(jié)為軸的半徑,從而減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。而雙腳處在小腿繞膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)半徑的最遠(yuǎn)端,因此鞋子重量些微的減輕,都會(huì)帶來腿部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量明顯的減小。這對(duì)于以每秒20m速度交替劃著弧線的雙腳無疑是莫大的“減負(fù)”。

5 如何提高百米跑的效率

百米跑是重要的爆發(fā)力項(xiàng)目,取決于人體有力快速的兩腿交替帶動(dòng)身體前進(jìn)的能力。一般,男性在20歲左右,女性在18歲左右達(dá)到高峰,高于這個(gè)年齡,運(yùn)動(dòng)員跑步速度就很難提高。百米跑時(shí),身體各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)幅度最大,特別是肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)和擺動(dòng)腿的幅度。腿部肌肉的功率能力,能否產(chǎn)生更大的推進(jìn)力。身體各個(gè)環(huán)節(jié)能否協(xié)調(diào)配合,對(duì)百米跑的速度起著很重要的作用。

為了提高跑步功率,膝與腳趾在跑時(shí)應(yīng)向前;腳落地時(shí),身體重力作用線應(yīng)在步跡的腳跟之內(nèi);整個(gè)身體在快跑時(shí)應(yīng)向前傾斜約15度,速度減小,傾斜減小。若傾斜太大,則蹬地力的水平分力太大,對(duì)跑步利,傾斜太小,蹬地力的垂直分力太大,從側(cè)面看,跑步者的頭會(huì)忽上忽下,這是不正確的用力結(jié)果;手臂擺動(dòng)應(yīng)靠近身體,向前擺超過胸部,手臂的擺動(dòng)應(yīng)繞肩關(guān)節(jié)進(jìn)行,肘關(guān)節(jié)只能有稍微的運(yùn)動(dòng),以增加擺動(dòng)效果;軀干和髖關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)恰當(dāng),以便擴(kuò)大步長(zhǎng)。

6 結(jié)語

百米跑成績(jī)提高牽涉的提到很多方面,身體素質(zhì)的提高,技能的提高,運(yùn)動(dòng)鞋的技術(shù)改進(jìn)等。其中要加強(qiáng)肌肉力量訓(xùn)練,增強(qiáng)肌肉力量,訓(xùn)練和營(yíng)養(yǎng)相結(jié)合。跑步的時(shí)候小腿要積極扒地,大小腿充分折疊。只有做到身體素質(zhì)提高,技術(shù)精準(zhǔn),運(yùn)動(dòng)設(shè)備先進(jìn),才能提高百米成績(jī)。另外,體育的最終目的是以人為本,促進(jìn)全人類的健康。在挖掘人類極限、提高成績(jī)的同時(shí),我們不要以犧牲身體健康為代價(jià),要始終做到以人為本。

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