曹立業(yè)（河北省體育局游泳跳水運(yùn)動(dòng)管理中心 河北石家莊 050024）

我國優(yōu)秀男子跳臺(tái)跳水運(yùn)動(dòng)員626B技術(shù)動(dòng)作的生物力學(xué)分析①

曹立業(yè)
（河北省體育局游泳跳水運(yùn)動(dòng)管理中心 河北石家莊 050024）

該研究運(yùn)用文獻(xiàn)資料法、專家訪談法、影像解析法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法等，對中國跳水隊(duì)優(yōu)秀選手邱波、楊健、火亮、謝思楊10m臺(tái)626B動(dòng)作進(jìn)行生物力學(xué)對比分析與診斷。結(jié)果表明，緩沖階段較小的肘、膝關(guān)節(jié)角度和較大的肩關(guān)節(jié)角度有利于獲取更多的緩沖動(dòng)量矩；離臺(tái)瞬間，運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)角度減小幅度越小、起跳角越大，越有利于增加起跳高度；運(yùn)動(dòng)員在完成半周到一周的翻騰中，實(shí)現(xiàn)軀干和下肢的“相向運(yùn)動(dòng)”，有利于人體快速減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，增加轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

跳臺(tái)跳水 優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員 626B 技術(shù)分析

跳水作為我國競技體育的代表性項(xiàng)目之一，為祖國在國際賽場上贏得了無數(shù)贊譽(yù)。但近年來，隨著跳水運(yùn)動(dòng)的迅猛發(fā)展，國外運(yùn)動(dòng)員在動(dòng)作難度和穩(wěn)定性方面不斷提高，已經(jīng)對中國隊(duì)產(chǎn)生了巨大威脅［1］。尤其是在近兩屆奧運(yùn)會(huì)上，我國選手在男子單人10m臺(tái)項(xiàng)目上連續(xù)丟金，面對挑戰(zhàn)，中國跳水隊(duì)必須尋求新的突破，提高動(dòng)作難度和穩(wěn)定性。而在所有跳臺(tái)跳水動(dòng)作中，由于中國運(yùn)動(dòng)員在技術(shù)風(fēng)格和身體素質(zhì)等方面的特點(diǎn)，造成了第6組動(dòng)作（臂力動(dòng)作）的難度普遍較低，且穩(wěn)定性差，成為中國隊(duì)的短板。626B（即臂立向后翻騰三周屈體）難度系數(shù)3.5，屬高難度動(dòng)作，且符合中國運(yùn)動(dòng)員擅長翻騰類動(dòng)作，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、轉(zhuǎn)動(dòng)速度快、入水細(xì)膩，水花小的技術(shù)風(fēng)格［2］，為中國隊(duì)多名一線男子跳水運(yùn)動(dòng)員所采用，但就目前訓(xùn)練和比賽的情況而言，動(dòng)作完成質(zhì)量不容樂觀。此時(shí)對我國優(yōu)秀男子跳臺(tái)運(yùn)動(dòng)員626B技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行生物力學(xué)分析和診斷便顯得尤為重要。該研究目的在于探索我國優(yōu)秀男子跳水運(yùn)動(dòng)員10m臺(tái)626B動(dòng)作技術(shù)的生物力學(xué)規(guī)律，為跳水運(yùn)動(dòng)員科學(xué)訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

表1　運(yùn)動(dòng)員基本信息

表2　緩沖末運(yùn)動(dòng)員關(guān)節(jié)角度及身體姿態(tài)一覽表

表3　離臺(tái)瞬間運(yùn)動(dòng)員關(guān)節(jié)角度及身體姿態(tài)一覽表

表4　邱波空中翻騰階段運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)一覽表

表5　謝思楊空中翻騰階段運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)一覽表

1　研究對象與方法

1.1 研究對象

該文對中國跳水隊(duì)優(yōu)秀男子跳臺(tái)跳水運(yùn)動(dòng)員邱波、楊健、火亮和謝思楊10m臺(tái)626B動(dòng)作進(jìn)行生物力學(xué)對比分析，找出動(dòng)作關(guān)鍵點(diǎn)所在，并提出改進(jìn)意見。以下為運(yùn)動(dòng)員基本信息（如表1）。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

查閱跳水相關(guān)文獻(xiàn)資料，并以“跳臺(tái)跳水”“技術(shù)分析”“626B”為關(guān)鍵詞檢索中外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，為該研究構(gòu)建理論基礎(chǔ)。

1.2.2 專家訪談法

參與國家跳水隊(duì)現(xiàn)場技術(shù)反饋，對國家隊(duì)著名教練員進(jìn)行訪談，獲取跳臺(tái)跳水專項(xiàng)技術(shù)特征以及626B動(dòng)作質(zhì)量的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 影像解析法

該研究通過對運(yùn)動(dòng)員參加隊(duì)內(nèi)測試賽和2014年國際泳聯(lián)跳水系列賽北京站的比賽情況進(jìn)行影像采集和數(shù)據(jù)分析。

采用日本產(chǎn)星高鈦高速攝像機(jī)對運(yùn)動(dòng)員626B推手離臺(tái)全過程進(jìn)行拍攝，拍攝頻率為100幀/秒。拍攝方法：兩臺(tái)高速攝像機(jī)定點(diǎn)定焦拍攝。1號機(jī)位于跳臺(tái)左前方約50°處，機(jī)身相對跳臺(tái)高1.2m，距離20m；2號機(jī)位于跳臺(tái)右前方約50°處，機(jī)身相對跳臺(tái)高1.2m，距離20m。同時(shí)使用一臺(tái)SONY HDR-AX2000常速攝像機(jī)（50 幀/秒）在跳臺(tái)正側(cè)面對運(yùn)動(dòng)員626B完整動(dòng)作進(jìn)行同步跟蹤拍攝。使用SIMI Motion和Dartfish運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)，選用Hanavan人體模型，對運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作進(jìn)行解析，并通過Digitize低通數(shù)字濾波對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

運(yùn)用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對解析所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算和處理。

2　結(jié)果與分析

作為跳水研究的重要環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確的時(shí)相劃分既有助于測量和解析數(shù)據(jù)，又能闡明動(dòng)作結(jié)構(gòu)的實(shí)際，是科學(xué)、客觀揭示各個(gè)動(dòng)作生物力學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)和前提［3］。該研究根據(jù)跳臺(tái)跳水動(dòng)作特征，將626B動(dòng)作的生物力學(xué)研究范圍確定為運(yùn)動(dòng)員倒立停穩(wěn)開始至入水結(jié)束，以運(yùn)動(dòng)員重心的運(yùn)動(dòng)軌跡為有效特征畫面，并以此為依據(jù)將整個(gè)626B動(dòng)作劃分為緩沖階段、離臺(tái)階段、和翻騰階段。

圖1　邱波與謝思楊軀干與下肢相向運(yùn)動(dòng)對比圖

2.1 緩沖階段運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析

緩沖階段是指運(yùn)動(dòng)員從倒立停穩(wěn)開始到肩、肘、膝關(guān)節(jié)屈曲最小角度結(jié)束。由表2可知，緩沖結(jié)束時(shí)刻，邱波所獲緩沖動(dòng)量矩最大，為61.3kg·m2/s，較其他三人更有利于推手離臺(tái)動(dòng)作的完成，火亮次之，為57.1 kg·m2/s，謝思楊所獲緩沖動(dòng)量矩最小，僅為54.2 kg·m2/s。出現(xiàn)上述不同結(jié)果的原因是由于四人在緩沖末，肌肉做功功率和效果各有不同，表現(xiàn)為肩、肘、膝關(guān)節(jié)角度，緩沖角、水平速度和垂直速度有所差別。邱波完成此動(dòng)作時(shí)身體收縮最緊，肘、膝關(guān)節(jié)角度分別為139.8°和45.1°，為四人中最小角度，動(dòng)作緩沖幅度大，作用時(shí)間長，能夠使身體各環(huán)節(jié)肌肉得到較大程度的預(yù)先拉長，在完成起跳動(dòng)作時(shí)能夠增加身體做功產(chǎn)生的能量；而肩關(guān)節(jié)角度最大，為167.3°，這就保證了邱波身體重心不過度前倒，有利于維持適宜的緩沖角度，減小水平速度，而使其垂直速度為四人之最，達(dá)到了-0.68m/s。

表2數(shù)據(jù)顯示，火亮肘、膝關(guān)節(jié)角度較小，為142.2°和46.3°，說明其身體緩沖幅度較大，在發(fā)力時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大能量。但由于肩關(guān)節(jié)角度較小，身體過度前倒，緩沖角僅為36.7°，使其水平速度在四人中最大，為-1.37m/s，而垂直速度則最小，影響了其離臺(tái)后拋物線的弧度，降低了起跳高度。雖然最終的緩沖動(dòng)量矩較大，但仍不能幫助其提高動(dòng)作質(zhì)量，反而是在入水時(shí)由于水平動(dòng)量過大，使水花較大。而謝思楊的肘、膝關(guān)節(jié)角度在四人中最大，分別為152.4°、53.7°，肩關(guān)節(jié)角度較大，為165.4°。表現(xiàn)為動(dòng)作松散，身體緩沖力度不夠，水平速度和垂直速度均較小，緩沖動(dòng)量矩僅為54.2kg·m2/s，在四人中最小。

2.2 離臺(tái)階段運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析

離臺(tái)階段是指運(yùn)動(dòng)員從緩沖末開始至離臺(tái)瞬間結(jié)束的時(shí)相。由表3可知，離臺(tái)瞬間，四人肩關(guān)節(jié)角度與緩沖末相比均有減小，且重心前移、重心高度下降，起跳角發(fā)生變化，上述因素影響著起跳動(dòng)作的好壞。離臺(tái)瞬間，邱波和楊健肩角分別為155.7°和146.6°，與緩沖末相比變化幅度較小，這就使得二人重心離臺(tái)高度較高，達(dá)到了0.89m和0.82m。而且在離臺(tái)末，二人身體伸展幅度大，打開充分，髖關(guān)節(jié)角度為164.5°、162.7°，說明其在推手離臺(tái)后并沒有急于屈髖收腿完成抱腿動(dòng)作，增加了人體上升的時(shí)間和空間。特別是邱波，整個(gè)動(dòng)作舒展飄逸，起跳角度適宜，為50.2°，有利于其一定程度的減小水平速度，促進(jìn)緩沖階段儲(chǔ)存的人體彈性勢能向垂直方向的動(dòng)能進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化，增加了騰空高度，延長了滯空時(shí)間。楊健與邱波技術(shù)動(dòng)作較為相似，但動(dòng)作細(xì)節(jié)上有欠缺，需勤加練習(xí)。

火亮在離臺(tái)階段肩角變化不大，但因緩沖階段肩角較小，導(dǎo)致身體過度前倒，身體重心較低且離臺(tái)遠(yuǎn)，使起跳角僅為39.6°，這就增加了他的水平速度，達(dá)到四人中最大的-2.28m/s，而垂直向上的速度較小，最終將會(huì)影響其騰空高度和滯空時(shí)間。謝思楊在此階段動(dòng)作完成情況較差。離臺(tái)瞬間，其肩關(guān)節(jié)屈曲幅度較大，髖關(guān)節(jié)角度在四人中最小，為154.4°，垂直速度在四人中也是最小，僅為-0.26m/s。上述指標(biāo)說明謝思楊身體打開不充分，有明顯的“屈髖”動(dòng)作，急于發(fā)力完成抱腿，沒有有效利用緩沖階段儲(chǔ)存的動(dòng)能，從而導(dǎo)致身體上升空間不夠，降低了起跳高度，為后續(xù)的空中翻騰動(dòng)作帶來了障礙。（如表3）

2.3 空中翻騰階段運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

邱波和謝思楊完成的626B空中翻騰動(dòng)作，具有鮮明的特色，該文將以此為重點(diǎn)，闡述完成該動(dòng)作過程中需要注意的問題。

完成半周翻騰時(shí)，邱波髖角為58.7°，用時(shí)0.28s，身體重心合速度為-1.72m/s；而謝思楊髖角為52.1°，完成半周翻騰用時(shí)0.19s，身體重心合速度為-2.64 m/s。二人相比，謝思楊在此階段占據(jù)絕對優(yōu)勢。完成一周翻騰時(shí)，邱波上述指標(biāo)為30.6°、0.19s、-2.46m/s，謝思楊為33.2°、0.29s、-3.71m/s。由此我們可以看出，邱波盡管在前半周各項(xiàng)指標(biāo)處于劣勢，但在完成一周翻騰動(dòng)作后反而在數(shù)據(jù)上超越了謝思楊。

出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是由于邱波在空中完成第一個(gè)半周翻騰時(shí)，推手離臺(tái)后，為使重心盡量升高，身體較大幅度向后上方伸展，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，減小了轉(zhuǎn)動(dòng)速度，表現(xiàn)為完成半周翻騰時(shí)髖角較大，身體重心合速度較小，所用時(shí)間較長，但重心高度較高，為0.96m。而謝思楊在完成推手離臺(tái)后，軀干隨即后倒，且屈髖收腿，減小了身體上升空間，盡管團(tuán)身較緊，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，轉(zhuǎn)動(dòng)速度快，但這只是暫時(shí)的優(yōu)勢，而其重心高度僅為0.62m。由表4、表5可知，二人身體重心合速度在完成半周到一周翻騰時(shí)出現(xiàn)了較大差別，邱波身體重心合速度在此階段下降較緩慢，而謝思楊的速度則下降較快。究其原因，是由于謝思楊軀干部分重心合速度下降較快，其在推手離臺(tái)后，首先使軀干部分后仰、倒肩，使軀干主動(dòng)向后加速。而邱波軀干部分重心合速度則呈現(xiàn)出下降緩慢的趨勢，且軀干合速度僅為-2.17m/s小于謝思楊的-4.34m/s。這說明邱波在此階段軀干部分并沒有出現(xiàn)主動(dòng)向后加速的動(dòng)作，盡管在轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的作用下向后發(fā)生了隨意性轉(zhuǎn)動(dòng)，但通過（表4，表5）得知，邱波在完成半周到一周的過程中軀干合速度絕對值小于重心合速度絕對值，而謝思楊軀干合速度絕對值則大于重心合速度絕對值。這是由于邱波通過有意識(shí)的神經(jīng)肌肉控制，逐漸減小軀干向后轉(zhuǎn)動(dòng)的速率和幅度，并在核心區(qū)域肌群和下肢肌群的共同作用下，使軀干向前上方運(yùn)動(dòng)，與下肢部分在空中完成了“相向運(yùn)動(dòng)”，降低了軀干合速度值（圖1）。在這一過程中，邱波通過調(diào)整肢體位置和運(yùn)動(dòng)方向，改變了質(zhì)量分布，使人體重心發(fā)生變化，重心升高，軀干部分和下肢部分的“相向運(yùn)動(dòng)”逐漸完成，身體迅速抱緊，最大限度的減小了人體相對及本軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，最終達(dá)到了控制人體轉(zhuǎn)動(dòng)速度的目的［6］。而謝思楊此時(shí)并沒有完全完成抱腿動(dòng)作，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，轉(zhuǎn)動(dòng)速度慢。因此，在完成從半周到一周的翻騰時(shí)，邱波用時(shí)0.19s，而謝思楊用時(shí)0.29s，在與謝思楊的比較中取得了優(yōu)勢，并將這一優(yōu)勢一直保持到動(dòng)作完成。

3　結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）緩沖階段，運(yùn)動(dòng)員較小的肘、膝關(guān)節(jié)角度和較大的肩關(guān)節(jié)角度可以使身體重心下降的高度增加，有利于獲取較大的緩沖動(dòng)量矩，增加起跳動(dòng)能。

（2）離臺(tái)瞬間，運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)角度減小幅度越小、起跳角越大，越有利于降低水平速度，促進(jìn)緩沖階段儲(chǔ)存的人體彈性勢能向垂直方向動(dòng)能進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化，增加起跳高度。

（3）騰空階段，運(yùn)動(dòng)員在完成半周翻騰后，通過肌肉神經(jīng)系統(tǒng)有意識(shí)的控制軀干的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)軀干和下肢的相向運(yùn)動(dòng)，有利于人體快速減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，增加轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

3.2 建議

（1）邱波和楊健技術(shù)動(dòng)作較為相似，二人配合難度較小，建議作為搭檔進(jìn)行男子雙人10m臺(tái)的比賽。

（2）在完成翻騰動(dòng)作時(shí)，運(yùn)動(dòng)員完成第一個(gè)半周后，應(yīng)有意識(shí)地進(jìn)行自我調(diào)控，使軀干部分和下肢部分實(shí)現(xiàn)相向運(yùn)動(dòng)，以便延長漲滯空時(shí)間，增加轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

（3）應(yīng)適當(dāng)增加運(yùn)動(dòng)員跳水專項(xiàng)“神經(jīng)——肌肉”系統(tǒng)和自我控制系統(tǒng)的訓(xùn)練，使運(yùn)動(dòng)員更加準(zhǔn)確地把握自身在空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為實(shí)現(xiàn)人體在空中的“相向運(yùn)動(dòng)”奠定基礎(chǔ)。

［1］李齊茹，石玉琴，張和莉.對四川省優(yōu)秀跳水運(yùn)動(dòng)員三米板405B動(dòng)作技術(shù)的生物力學(xué)診斷［J］.成都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，28 （4）：83-85.

［2］孫亦光.我國跳臺(tái)跳水優(yōu)秀選手起跳技術(shù)的生物力學(xué)研究［J］.體育科學(xué)，1997，17（4）：71-78.

［3］劉卉，曲峰，劉學(xué)貞.我國優(yōu)秀男子跳板跳水運(yùn)動(dòng)員走板起跳技術(shù)分析［J］.中國體育科技，2007，47（4）：121-125.

［4］古福明，石玉琴，李齊茹.跳板跳水起跳階段人板系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析［J］.成都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，28（3）：90-93.

［5］郭梁，鄒亮疇.國內(nèi)優(yōu)秀男子跳板跳水運(yùn)動(dòng)員起跳技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析［J］.天津體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25（2）：158-161.

［6］趙煥彬，李建設(shè).運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2008.

G808

A

2095-2813（2016）03（b）-0124-03

10.16655/j.cnki.2095-2813.2016.08.124

國家體育總局奧運(yùn)會(huì)科技攻關(guān)與服務(wù)項(xiàng)目（2013A089）；河北師范大學(xué)碩士研究生科研基金項(xiàng)目（201302021）。

曹立業(yè)（1981—），男，漢，河北保定人，本科，中級，研究方向：跳水教學(xué)與訓(xùn)練。