08级运动生物力学讲稿第五章 5.docx
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08级运动生物力学讲稿第五章5
第五章运动生物力学应用
第四节走、跑、跳、投的运动生物力学分析
一、走的运动生物力学分析
(一)走的阶段划分:
走是一项由单脚支撑和双脚支撑相互交替进行的周期性运动。
周期的划分一般是以一只脚的脚尖离开地面,到这只脚的脚跟接触地面为一个周期。
1、后蹬(推进)阶段:
由蹬地腿弯曲位置开始后蹬,髋、膝、踝关节伸展(跖屈),脚趾屈。
这个阶段参与收缩的主要肌肉有:
伸髋关节肌、伸膝关节肌、踝关节跖屈肌和屈趾肌。
2、摆动阶段:
由后蹬推进至脚尖离地开始,
摆动腿稍折叠髋、膝、踝关节以
使足向前摆动。
大腿在髋关节处
旋外使摆动阶段的脚趾保持在直
线上运动,当股骨转至靠近行进
中线时,髋关节肌收缩以保持方
向,步长越大,大腿在髋关节的旋外就越明显。
3、着地支撑阶段:
由摆动腿脚跟着地开始,通过踝、膝、髋关节逐渐弯曲缓冲地面给人体的冲力,踝、膝、髋关节的伸肌完成离心收缩以使冲力慢慢减小。
当冲力下降至足够小时,屈曲停止。
下肢各关节的伸肌有一个等长收缩期,此后转入蹬伸开始下一个周期。
△身体其他环节的运动动作:
(1)行走时,手臂的摆动与腿的运动是相向运动,这种相向运动表现在肩轴和髋轴之间的反向转动,是保持人体行走稳定的重要动作。
(2)行走时,骨盆的回旋转动,即骨盆绕支撑腿转动对步长和步态的平稳具有重要的意义,保证了足和腿的直线向前。
(转动发生在两个髋关节,行走时在后面的髋关节伸展,在前面的髋关节屈曲)
(3)当骨盆转动时,躯干反向转动以保证上体与运动方向一致。
因此,躯干转动肌群也对走具有重要的作用。
(二)走的生物力学参数:
1、运动学参数:
在一个行走周期中,其运动特征可以分为支撑时相和摆动时相。
支撑时相又分为脚跟着地、趾着地、支撑中期、脚跟离地、蹬离期和趾离地等动作阶段。
摆动时相分为加速期、摆动期和减速期。
正常速行走时,支撑时相约占整个行走周期的60~65%。
随着年龄的增长,单双支撑时相占行走周期的比例也随之增加。
不同性别和身高的人,其支撑时相和摆动时相所占的比例无明显差异。
(1)步长:
一个行走周期内左、右足跟(或趾尖)间的纵向距离称为步长。
步长与身高显著相关,且随步行的速度、步频、步态的不同而产生变化。
人自然步行的步长约在15~19岁时达到最大(男子约为75cm,女子约为66cm),随后将随年龄的增大而逐渐减小。
中国青年男性的步长约为55.10~77.15cm,女性约为50.10~70.10cm。
(当步长增加时,摆动腿弯曲更多,这使腿处于一个有利的用力位置,在水平方向的推进更多,因而步长增大)
△步幅是一只脚脚跟连续两个支撑点相隔的距离。
(2)步频:
单位时间内所走的步数。
当步频增加时,两次支撑的时间有所缩短,当步频进一步增加时,两次支撑阶段消失,走就变成了跑。
随着两次支撑期时间的缩短,摆动期时间相应增加。
2、动力学参数:
行走时每个单步一侧脚触地时的垂直、
前后和左右方向的反作用力可通过观察和测
量力—时间曲线的特征获得,包括力值、力
矩值以及相应的冲量值。
如图,行走时脚与
地面的接触力在垂直方向上的分力最大,每
个步行周期转折点出现极值,足跟着地时有
一极大值,随脚逐渐放平,受力面积逐渐增
大,该力值减小,足部完全放平时力值达最
小,至脚跟离地,脚趾蹬地时出现另一极大
值。
在整个步行周期中,垂直方向受力曲线
具有典型的对称双峰性质。
正常人脚—地接
触力在水平、前后方向受力较小,且基本对称。
(三)走的姿势分析:
1、正确与不正确的行走姿势:
(1)步隔与步向角:
从脚跟到行走方向中线的距离称为步隔。
脚与行走方向中线所形成的角度称为步向角。
正常成人行走的步隔约为6cm。
正常行走的步向角约为150。
(2)“八字脚”走路:
“外八字”走路,是由于髋关节向外转动肌肉
张力过强造成的。
导致蹬伸时的推进力不是直线向
前而是斜向,使行走方向上的蹬地力减小、步长缩
短(作为杠杆的脚的长度下降)。
“内八字”走路,对走路的效率下降影响不大
(除非脚趾向里过度弯曲),通常内八字走路主要
是其姿势不协调造成的。
纠正“八字脚”走路的方法是通过在走、站、
坐时注意保持脚趾向前,形成习惯。
2、上坡行走与下坡行走姿势:
上坡行走时,步行者的重心需适当前移,上体前倾,这种前倾调节主要发生在踝关节和髋关节。
有利于臀大肌工作使髋关节伸。
其不利因素是使步长下降和背部伸肌工作的增加。
当走步上楼时,应以全脚掌着地,因为在脚跟支撑时,小腿腓肠肌得到了休息。
下坡行走时,腰椎部位和踝关节提供了向后倾斜,使重心落在支撑面之后。
重力为下降提供了必要的力。
步行者的自身努力主要是控制重力的影响。
髋关节伸肌、腿前部伸肌群做离心收缩以控制身体的平衡,通常导致下坡走时的疲劳。
3、步态生物力学研究的应用:
步态是指人步行时的姿态或方式。
正常步态是指健康人用自我感觉最自然、最舒服的姿势进行的行走姿态。
步态受人体解剖结构、生理功能、运动控制能力以及心理状态等多种因素的影响。
四肢、躯干、神经系统或某些全身性疾病,均能造成步态异常。
因此,步态的生物力学研究是运动功能测量的重要组成部分。
一般步态分析主要包括临床分析、运动学分析、动力学分析和动态肌电图分析等。
(1)步态分析的一般方法:
①根据运动学的步态时间—距离参数以及动力学参数可以推测步行的对称性和圆滑性。
②根据重心位移和力的作用点轨迹可判断步行的稳定性和波动性。
③根据步速、步频、步行持续距离等可判断其速度、节奏和持久性。
△步态分析系统可以在定量的水平上用数字、图像和曲线较为精确地反映测试者的行走功能及其异常的程度,可用来识别运动微小功能的改变;步态异常时各个力的峰值和谷值,以及它们出现的时间和相位、曲线形状等均会失常;不同疾病和不同病变部位可造成的不同的异常表现。
(2)步态分析的应用:
①临床诊断中的应用:
通过精确测量步行时的运动轨迹、关节角度、速度、周期与时相、肌电图、重心位移和功率能量消耗,客观地判断和推测患者的步态功能,并做出进一步的指导治疗方案。
在临床诊断中所涉及的一些异常步态,如糖尿病足、马蹄型足、扁平足等都有其各自的参数分布规律和特征,可以应用步态测量与分析做出较为正确的诊断。
②训练治疗效果的评定:
股四头肌瘫痪病人不仅足地接触力有明显异常,并常有行走中的膝反屈和正常侧下肢的支撑时相延长。
利用步态分析方法评价偏瘫的各种治疗已成为一种常规手段,能客观、定量地分析各种治疗效果。
③行走辅助装置的设计:
通过测定患者不对称步态的各项参数,与正常步态的各项参数研究比较,确定临床假肢使用者的目标步态,设计合理的行走辅助装置,是临床医学行走辅助装置设计的一般原理。
(四)竞走重点技术及其分析:
“竞走是运动员与地面保持接触、连续向前迈进的过程,没有肉眼可见的腾空,前腿从触地瞬间至垂直部位应该伸直(即膝关节不得弯曲)。
”
竞走与跑的根本区别在于走步时两脚必须与地面轮换接触,不能有腾空阶段。
田径比赛规则规定:
每步中,运动员在后脚离地之前,前脚必须着地,脚落地时,该腿必须有一瞬间的伸直。
可见,竞走技术不同于普通行走技术,它具有明确的技术规范性。
竞走中的重点技术主要包括摆动技术、支撑技术和后蹬技术。
关于竞走技术:
腿部动作是竞走技术的主要环节。
前迈的腿在脚落地时要伸直,用脚跟先着地,这样可增大步长并能减小着地的制动。
随着另一腿蹬地,身体重心前移,出现了单腿支撑阶段。
当身体重心移至伸直的支撑腿上时,后腿屈膝摆至体侧。
在人体经过垂直部位后,支撑腿由全部着地过渡到脚尖,在摆动腿前摆的配合下完成下一步的后蹬。
摆动腿随着骨盆沿身体纵轴的转动,屈膝前摆,脚离地面始终较低。
腿前摆时应柔和地伸直膝关节,小腿依惯性前摆并用足跟着地。
此时形成短暂的双脚支撑姿势。
人体重心在向前运动过程中不应有明显起伏,当重心投影点与前腿支点一致时,又出现了下一步的垂直姿势,接着又开始新的用力蹬地动作。
运动员应做到步幅大、频率高,善于协调肌肉的用力和放松,走步要朴实、自然,省力而无多余动作,两脚落地的足迹应保持在一条直线上。
竞走时,运动员躯干自然伸直或稍前倾。
两臂屈肘约900,在体侧做前后协调有力的摆动,两臂配合下肢动作调节走的速度,走步时身体重心尽量做向前的直线运动,过大的上下起伏和左右摇摆不利于提高走速,也会消耗较多能量。
现代竞走技术中的鲜明特点是突出骨盆沿身体纵轴的前后转动。
1、摆动技术及其分析:
摆动技术是指蹬伸结束后脚趾离地到脚跟触地过程中的摆动腿动作技术。
摆动技术的要点:
(1)在蹬伸结束后大腿和小腿放松折叠摆动,以减小摆动腿的转动惯量,同时充分利用蹬地获得的支反力和腿部肌肉拉长后的弹性回缩力,增加摆动的角速度。
(2)当摆动至与支撑腿重合时,以大腿带动小腿前摆,髋关节加大旋转帮助大腿前摆,对侧手臂向前上方偏中线摆动,同侧手臂用力后摆,使髋轴和肩轴达到最大的反转角度,以在增加步长和速度的同时保持身体的平衡。
2、支撑技术及其分析:
支撑技术是指摆动结束后,脚跟着地到脚趾离地过程中的支撑腿动作技术。
由于竞走中“前腿从触地瞬间至垂直部位膝关节伸直”的技术规定,决定了支撑腿不可屈膝缓冲,其触地的反作用力不可避免地对身体起到了减速作用。
因此,完成支撑阶段动作的要领是脚的柔和而迅速的滚动,脊柱适当弯曲使重心投影偏向支撑腿一侧。
3、后蹬技术及其分析:
后蹬技术开始于支撑腿的垂直位置,竞走的后蹬技术完全不同于跑的后蹬,动作的完成主要通过踝关节和趾关节的用力蹬伸来实现(髋关节和膝关节由于处于伸直状态伸展受到限制)。
二、跑的生物力学分析
(一)跑的动作过程:
跑与走的两个明显不同是:
①跑动中,有一个身体不与地面接触的阶段,即身体腾空阶段;
②跑动中,没有两脚与地面同时接触的阶段。
跑步是全身运动,是由身体各部位的活动所构成。
跑一般可分为折叠前摆、下压准备着地、着地缓冲和后蹬四个阶段。
(二)跑的生物力学特征:
1、运动学特征:
(1)人体整体的运动学—跑速:
决定跑速的因素是步长和步频,要增加跑速,必须增加其一或两个因素均增加。
步长主要取决于腿的长度和腿部肌肉的爆发力及髋关节的柔韧性;
步频主要取决于肌肉的收缩速度和中枢系统的灵活性以及神经肌肉的协调。
不同跑的运动学特征各不相同,同一个人在不同跑速时,运动学特征也不同。
主要表现在以下四个方面的差异:
①脚与地面接触的程度和方式不同:
如在慢跑时,全脚掌着地,脚底在每一步与地面接触时,是从脚掌的前内侧到脚跟。
当跑速增加时,脚与地面的接触相应减少,全速时只有前脚掌触地,即所谓的短跑者用“脚趾跑”。
②腿部关节弯曲和伸展的程度不同:
在慢跑时,全身各关节的运动幅度相对较小,跑步者手臂位置较低。
当跑速增加时,手臂和腿的各关节的弯曲和伸展增多,同时其他关节的运动也增加,显然手臂运动的位置较高。
③身体倾斜的程度不同:
在慢跑时,跑步者身体是前倾较小(“竖直的”),在全速跑时,典型的短跑者身体向前倾斜约与垂直面成150。
向前倾斜通常自然地来自推进力的增加,有意识地增加倾斜往往是没有必要的,这会造成腿前摆的困难。
然而,在跑步的教学中让跑步者注意向前倾斜仍然是必要的。
④时间特征不同:
主要表现在支撑期和腾空期的比例不同,一般来说慢跑的支撑期较长,而腾空期较短。
与脚与地面接触的程度和方式不同有关。
(2)人体环节的运动学:
不同跑的空间特征主要表现在各关
节的运动幅度(包括蹬地腿、摆动腿、上
肢和躯干)、蹬地角、着地角等不同而形
成的步长差异。
慢跑时下肢蹬伸和摆动
活动幅度较小,因而步长较小,而快跑
时相对下肢各关节的运动幅度增加,步
长较大,而且步频也随跑速的增加而加
大。
如图为四种不同跑速下肢各关节角
度的变化曲线。
2、动力学特征:
(1)跑的动力:
后蹬阶段地面给人体的摩擦力(可理解为地面反作用力的水平分力)。
地面反作用力的大小主要与跑步者蹬伸用力的大小和方向以及摆动腿的摆动和手臂摆动的加速度大小(摆动腿和手臂的有效摆动可增加地面的反作用力)等有关。
同时地面反作用力的方向也影响着跑步的步长和身体重心起伏的幅度。
△后蹬阶段受力分析:
①后蹬角决定了F1和F2的大小(F一定时)。
其中F1是人体水平前进的动力,F2的作用是给人体向上的支撑作用。
通过平移,可知F1使人体产生向前的加速度和使人体后翻。
F2使重心升高,同时使人体产生向前的翻转力矩。
②提高F1和减小F2是增加跑动实效性的必须。
这就要求减小后蹬角。
现代屈蹬跑技术可以有效的减小后蹬角。
同时由于F2的减小,还可减小人体前翻力矩,使人体不致过度前倾,有利于摆动腿的充分摆动和大腿高抬,并避免人体重心起伏过大,避免不必要的能耗和腾空时间过长造成频率减慢。
讨论:
现代屈蹬跑技术的特点和生物力学意义。
屈蹬跑技术是指短跑途中跑后蹬阶段支撑腿在膝关节略微弯曲时蹬离地面的一种跑动技术。
现代研究表明膝关节角度一般不超过1650。
其生物力学意义在于:
①减小后蹬角,使支反力的水平分力加大,进而加大了人体前进的动力。
②缩短了后蹬时间,有利于提高支反力。
③加大了屈膝肌群的动力臂,从而加大屈膝力矩,为由支撑过渡到摆动以及大小腿折叠作好充分准备。
④适合塑胶跑道粘弹性体的性质,使人体能较好的利用跑道的弹性。
(2)跑的阻力:
①着地缓冲时地面的反作用力(支反力的水平分力,方向向后),其大小与着地缓冲动作技术密切相关。
②空气阻力,其大小主要与人体与空气相对速度的大小、迎面面积等有关。
△前撑阶段受力分析:
①F1‘的方向水平向后,利用力的平移原理,可将F1‘移至人体重心C,并附加一力偶。
可见其作用有二,其一是阻碍人体前进,其二是使人体产生绕身体重心的前翻力矩。
②减小F1‘是跑动技术的要求,增大着地角和减小足的着地速度可以减小F1‘。
动作方法是摆动腿的积极下压扒地动作。
(同时F1‘并非越小越好)。
③F2‘的方向竖直向上,其作用是给人体向上的支撑作用,同时使人体产生绕重心的后翻力矩,平衡F1‘给人体的前翻力矩。
(三)体育运动中各种跑的生物力学分析:
1、短跑:
(1)项目特征:
短跑属于爆发力项目。
其运动能力取决于人体快速有力的两腿交替蹬摆带动身体前进的能力。
其技术要求较其他跑最高、最复杂。
短跑时,身体各环节的运动幅度在所有跑中是最大的,尤其是摆动腿的摆动和髋关节、肩关节的活动幅度。
短跑的速度主要取决于:
①腿部伸肌的功率(力和速度的乘积)能力,以产生更大的推进力,从而有效增加步长;
②身体各环节运动的协调(疾跑运动技术)能力,是影响步频的主要因素。
△短跑速度发展的高峰期为,男子约20岁,女子约18岁,超过此年龄
跑速再增加会受到很大的限制。
(2)短跑的技术要求及其生物力学原理(有助于提高跑步的效率):
①膝与趾在跑时应向前,反之往其他任何方向将会造成功率降低。
②摆动腿脚落地时,身体重力作用线应在步迹的脚跟之内,反之,将会导致功率的降低和整个身体的晃动。
③快跑时整个身体应向前倾斜约150,速度减小,倾斜减小。
若倾斜太大,则蹬地力的水平分力太大,使人体前翻力矩较大,易向前摔倒,同时影响摆动腿的摆动;倾斜太小,蹬地力的垂直分力太大,使跑步者的重心上下起伏较大,腾空时间较长,影响步频和造成竖直方向上较大的能量损失。
④手臂摆动应靠近身体,向前摆超过胸部,手臂的摆动应绕肩关节进行,肘关节只能有微小的运动,手掌伸直,以增加摆动效果。
⑤躯干和髋关节的转动应恰当,以便扩大步长。
2、中距离跑:
与短跑相比,中跑是速度较快、跑动较放松、关节运动幅度较小的一种跑步形式。
跑动中身体向前倾斜减小,脚触地面积增加。
中跑对运动员的耐力、速度耐力、绝对速度要求均较高。
3、长跑:
长跑跑速较慢,更强调放松和舒适的姿势,有利于节省能量。
长跑关节活动和倾斜更小,脚触地面积最大。
氧运输系统的机能能力是决定长跑成绩的主要因素,同时全程以平稳的速度跑,是影响长跑成绩的另一个因素,其原因是人体能量的节省化。
三、跳跃动作的生物力学分析
(一)跳跃动作概述:
1、跳跃动作的一般过程:
跳跃动作是人体运用自身的能力或借助一定的器材,通过一定的运动形式,使人体腾越尽可能的高度或远度的运动。
跳跃项目一般是周期性和非周期性相结合的混合性运动。
各种跳跃项目虽然运动形式和要求不同,但均是从人体的水平位移转变为抛体运动,都可以划分为四个紧密相连的技术阶段:
(1)助跑阶段:
人体水平位移阶段;(原地跳跃项目无助跑动作过程)
(2)起跳阶段:
人体由水平位移向抛体运动的转变,进入抛体运动阶段;
(3)腾空阶段:
人体做抛体运动阶段;
(4)落地阶段:
人体做抛体运动后的下落着地阶段。
在以上四个阶段中,助跑和起跳阶段是影响跳跃成绩的主要阶段,其中起跳阶段技术又是跳跃技术的关键部分。
2、跳跃动作的运动生物力学原理:
(1)作用力与反作用力原理:
跳跃的动力来自于支撑反作用力,作用力与反作用力的大小、方向决定了起跳速度和角度。
同时凡是降低最大支撑反作用力的因素,诸如,没有足够的摩擦力或坚实的支撑面,任一个关节或两个关节的不充分伸展都会影响其最大腾空能力。
(2)肌肉活动顺序原理:
跳跃运动都有相同形式的肌肉活动顺序,在动作过程中,主要起跳力来自于支撑腿,均开始于髋伸,其次是膝伸、踝以及足的伸展(跖屈)和趾屈。
(3)动量和动量矩传递原理:
跳跃时,手臂、肩、摆动腿等的摆动动作使其动量(矩)部分或全部的传递给支撑腿和躯干,遵循动量(矩)的传递原理。
摆动动作优先于蹬伸动作,摆动身体的动量(矩)传递产生其最大影响是在支撑腿离开地面瞬间,否则,摆动效果下降。
3、影响跳跃的主要生物力学因素:
(1)主动肌的功率(爆发力):
最大跳跃距离(或高度)常被用来进行功率测试。
功率是力与速度(速率)的结合,是决定跳跃项目成绩的最主要因素,尤其是下肢蹬伸功率(爆发力),即主动肌收缩力与速度的乘积,对跳跃的腾空影响最大。
(2)身体重心的高度:
无论是跳高、跳远、跨栏或者篮球、排球等运动的跳跃动作,拥有较高重心个体的优势是显而易见的。
在决定跳跃高度与远度的起跳诸因素中,起跳高度是影响跳跃高度与远度的重要因素之一。
(女子在跳跃项目中成绩不如男子,起跳重心较低是因素之一)同时,重心较高的另一个有利因素是骨杠杆较长,在其末端能产生较大的线速度(假设角速度不变)。
(3)体重:
体重增加会使阻力增加(因肥胖超重对跳跃的成绩十分不利),强壮的肌肉也增加体重,使阻力增加,但由于肌肉力量的增加对运动的有利影响可能超过其不利的影响。
资料:
手里拿小哑铃跳远的研究显示,增加上肢环节的质量对增加跳远成绩有显著的意义。
对动量传递具有显著的意义。
(4)关节的运动幅度:
关节的运动幅度是指关节的运动范围,关节的运动幅度会影响跳跃中助跑的速度,也会影响特定跳跃动作的幅度,从而影响跳跃的成绩。
(但不同跳跃对关节的运动幅度有不同的要求)
(二)跳远的运动生物力学分析:
1、跳远成绩的距离组成及影响因素:
跳远的运动成绩可视为三个分距离之和:
起跳距离、腾空距离和落地距离。
起跳距离取决于运动员的踏板准确性、身高和腾起瞬间的身体姿势;
决定腾空距离的是斜抛运动的四个因素:
腾起初速度、腾起角度、腾起时的高度和飞行中空气的阻力。
落地距离取决于运动员触沙面瞬间的身体姿势和为防止身体后倒所做的动作。
2、跳远动作的阶段划分:
跳远技术根据其动作的结构特征一般分为相互衔接的四个部分:
助跑、起跳、腾空和落地。
(1)助跑:
助跑的目的是获得水平速度,并为准确踏板和快速有力的起跳做准备。
助跑距离取决于运动员起跳时对速度的控制能力和保持固定步幅的能力。
随着助跑距离的加长(步数增多),出现误差的可能性就会增大。
实践中为了兼顾速度和准确性的不同要求,大多数优秀运动员采用40~50m的助跑距离,大约17~23步。
(2)起跳:
起跳的作用是在尽量保持水平速度的同时获得垂直速度,创造尽可能大的腾起初速度。
起跳阶段可分为三个动作阶段:
起跳脚的着地、缓冲准备和蹬伸摆动。
(3)腾空:
运动员进入腾空阶段后的任务是采取合适的身体姿势,为落地做准备。
由于跳远起跳时,偏心力矩使身体产生向前方的旋转,腾空阶段的任务就是尽量减小这种转动对人体平衡的影响。
普遍采用的空中技术有蹲踞式、挺身式和走步式三种,其中后两种技术在保持身体的平衡方面比蹲踞式效果好。
(4)落地:
从起跳后,运动员身体重心的轨迹已经决定。
但在跳远时,身体重心的落点要比足跟的落点更远一些。
因此,减小身体重心落点和足跟落点的距离是落地技术的主要任务之一。
3、跳远起跳技术的生物力学分析:
起跳动作的目的是在人体保持一定水平速度的情况下,获得尽可能大的垂直速度。
(起跳技术的实质是使运动员如何在使水平速度损失较小的情况下获得尽可能大的垂直速度)
其基本动作过程由着地缓冲、蹬伸和摆动三个动作构成,按照起跳腿的动作过程,起跳动作又是由放脚(着地)、缓冲和蹬伸三个阶段构成。
在助跑的最后一步,起跳脚着地时(一般是足跟先着地),微屈髋、膝、踝各关节,以缓冲地面的冲击,并使起跳腿形成准备用力的姿势。
然后,随着重心的前移超过起跳脚时,两臂和摆动腿积极上摆,同时起跳腿的髋、膝、踝各关节用力蹬伸,蹬伸的反作用力使身体腾起。
(1)着地缓冲:
助跑最后一步,起跳脚积极主动地着地。
这既可减少着地时的冲击力,又为着地后快速前移身体做准备。
起跳脚着地时,足跟与足掌几乎同时接触地面。
着地瞬间,身体与地面的夹角为90~1070,小腿与地面的夹角约650左右,膝关节角度为175~1780。
接着起跳脚屈膝缓冲,积极前移身体,为蹬伸创造条件。
资料显示,优秀运动员起跳缓冲时膝关节的角度为138~1450,主要取决于运动员的技术和力量训练水平。
△日本金原勇实验证实:
踏跳腿膝关节在140~1500时发挥的蹬地力最大,为体重的5倍。
因此指出跳高踏跳腿最大缓冲时膝角不能小于1300。
踝关节力量的最大值为体重的3~4倍,为膝关节最大力量的70~80%,在提踵时当足底与地面成200角后,踝关节力量显著下降。
因此在踏跳时不能过早提踵,伸踝时间必须迟于伸膝时间。
同时有利于肌肉的克制性收缩和避免肌肉的松驰而提高蹬地力。
(2)蹬伸:
起跳蹬伸时,整个身体快速向上伸展,起跳腿的髋、膝、踝各关节充分用力蹬伸。
上体和头部保持正直,以充分利用起跳腿产生的力量。
起跳蹬伸时的速度矢量,直接影响腾起初速度的大小和方向。
蹬伸动作越快越充分,腾起的初速度和腾起角越大,跳远成绩越好。
世界优秀运动员的起跳角在730左右,腾起角在200左右。
若起跳角小于700,说明起跳偏迟,从而减小了起跳时的垂直冲量。
由于运动员在短暂的起跳时间内(约O.11~0.13s)不可能产生很大的垂直速度,因此腾起角远小于抛体远度的最佳角450。
(3)摆动:
跳远起跳过程中的摆动动作对增加起跳时的地面反作用力、提高起跳时的重心高度、增强起跳效果具有重要的意义。
在起跳腿蹬伸的同时,摆动腿用力往前上方摆动,大腿摆至水平或高于水平部位(优秀运动员两大腿的夹角为106~1140),小腿自然下垂;双臂同时向前摆起,并在蹬伸结束前瞬间制动,在实现动量矩传递的同时,减小蹬伸腿踝关节的阻力矩。
①日本金原勇测定:
两臂和摆动腿的向上摆动可使重心的相对位置提高23厘米,直腿摆比屈腿摆高3厘米。
②表:
三所体院测试摆动的重心提高数量(女子身体柔韧性和踝关节灵活性较高)
摆臂
摆腿
提踵
合计
女生
5.02cm
6.40cm
7.27cm
18.69cm
男生
6.37cm
6.11cm
5.06cm
17.54cm
△力学要求:
两臂快速有力的加速上摆,摆动腿屈腿加速上摆,并在蹬伸即将离地