山東省優秀游泳運動員蹲踞式出發技術生物力學分析

賈剛++張翠++劉博

摘要：對3名山東省優秀游泳運動員蹲踞式出發技術進行分析。從運動學指標蹬離時間、騰空時間、膝關節角度、重心高度、蹬離角等運動學參數發現優秀游泳運動員蹲踞式出發蹬離時間較長，建議通過專項爆發力進行訓練加以提高。預備階段后腿膝關節角度偏小，建議增大后腿膝關節角度，以便更好地利用臀大肌及下肢肌群的力量，提高出發速度。入水角度雖偏小，但是能獲得較大水平速度，建議注意入水方式，減小入水阻力。利用Kistler專用起跳三維測力臺進行動力學數據測試，發現運動員分別存在雙腿蹬離發力順序不佳，前腳第一峰值缺失，前腳前后方向蹬力較小等問題，建議運動員優化發力順序，增加前腳前后方向蹬力，優化空中姿勢，提高水平方向的初速度。

關鍵詞：游泳；蹲踞式出發技術；運動學；動力學

中圖分類號：G861.1文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2015）04-0064-04

出發是游泳比賽的重要一環，隨著游泳出發技術的發展，蹲踞式出發技術已受到越來越多教練員、運動員的重視。目前，蹲踞式出發已成為世界級運動員普遍采用的出發技術方式。蹲踞式出發與抓臺式和擺臂式出發技術相比具有身體的穩定性好、水平速度快、出發時間較短的優點，特別適合短距離自由泳[1]。當今對游泳出發技術的研究重點是蹲踞式出發的運動學和動力學兩個生物力學因素，前人對游泳出發技術運動學方面研究較多，但動力學方面很少，本研究擬綜合運用運動學、動力學方法對游泳蹲踞式技術進行研究分析，探尋它的特點和規律，擬為教練員訓練計劃的安排、訓練手段的選取提供一定的理論依據。

1研究對象和研究方法

1.1研究對象

選取山東省隊男子優秀健將級自由泳運動員3人進行測試，詳細資料見表1。

1.2研究方法

1.2.1文獻資料

通過閱讀有關游泳出發技術的研究論文、書籍資料，對前人的研究進行概括、總結，了解游泳出發技術發展的趨勢和動態，研究了游泳不同出發技術的運動特征及相關研究方法，為進一步研究提供科學依據。

1.2.2實驗設計

采用兩臺Sony1000E攝像機，拍攝頻率50 Hz，快門速度1/1 000 s。一臺安置在出發臺前1 m處（垂直距離），主光軸與出發臺前沿平面成水平，此攝像機主要拍攝運動員測力臺上動作。另一臺攝像機在出發臺10 m水線處，主光軸與泳道垂直，此相機主要拍攝運動員空中飛行動作軌跡。使用APAS運動生物力學視頻解析軟件對錄像進行三維分析，分析指標包括運動能員身體重心、各關節角度、運動軌跡及速度等。采用瑞士Kistler專用起跳三維測力臺進行動力學數據測試，采集頻率1 000 Hz。在試跳之前運動員進行10 min的熱身，正式測試之前可以試跳幾次，采用自己平時最習慣的出發動作，運動員每人蹲踞式出發技術跳5次，取3次最好的成績進行解析。運動員每次出發后盡量以自由泳全力游到15 m處。

2研究結果

2.1蹲踞式出發技術的運動學指標

本研究將蹲踞式出發動作分為預備階段、離臺階段、騰空階段、入水階段共四個階段進行研究[2]。運動學方面選取了重心高度、蹬離時間、入水距離、膝關節角度、離臺角和入水角等多個運動學指標進行研究。

如表3所示，運動員兩腳間距離為0.60、0.58、0.58 m，重心高度為0.56、0.62、0.58 m，重心投影點到臺前沿距離為0.20、0.26、0.20 m。運動員陳×重心位置靠后，即重心的投影點離出發臺前沿較遠，與前人研究一致[6]，可以保證起跳前身體的穩定性，同時促進前臂和下肢蹬力的充分發揮。運動員王××和運動員張××重心投影點離前沿距離較近。

如表4所示，運動員前腿膝關節的角度為138、122、134度，后腿膝關節角度為66、58、74度，離臺角為33、36、25度。運動員陳×后腿膝關節角度偏小，張××離臺角小。本研究針對山東隊運動員的問題選取了3個入水角，分別是手入水角：運動員手觸水時手臂與水面的夾角。腰入水角：運動員腰入水時腰與水面的夾角。小腿入水角：運動員即將完全入水時小腿與水面的夾角。運動員王××和陳×手入水到小腿入水角度依次增加，張××先增加再減小。

2.2蹲踞式出發技術動力學指標

從圖1三維受力曲線和表5可以看出，運動員前腳左右方向蹬力最大值為0.11、0.14、0.14倍體重，前后方向蹬力為0.25、0.18、0.22倍體重，上下方向為1.04、1.16、1.06倍體重；后腳左右方向蹬力為0.09、0.12、0.04倍體重，前后方向蹬力平均為0.18、0.12、0.21倍體重，上下方向平均為0.81、1.10、1.02倍體重。3名運動員前腳波峰的數值在前后、上下方向上都要稍大于后腳波峰的數值。運動員王××和運動員張××前后腳蹬力均呈雙波峰結構，且每個雙峰后面峰要高于前面峰，蹬力曲線的波形陡峭；兩個波峰間距離較大。運動員陳×前腳呈單峰結構。

3討論

我們主要通過研究游泳運動員蹲踞式出發技術的出發時間、身體穩定性、蹬離角度、入水角度等運動學指標，反映運動員的出發技術。通過全程的三維測力探究運動員在整個出發過程的用力情況，從運動學與動力學兩方面對運動員進行評價分析，發現其存在問題。

3.1各階段時間指標分析

出發離臺時間由神經反應時間和蹬離時間組成。神經反應時間為運動員聽到發令到身體開始有所反應的時間，從電子信號儀發出信號到測力臺出現數據；蹬離時間為身體開始反應到身體離臺的時間，測力臺出現數據到數據消失。從表2中可以看出運動員神經平均反應時間為0.22 s，它是由運動員的先天因素決定的，3名運動員與世界優秀運動員出發時間是相近的[3]。蹬離時間與優秀運動員相比有差異，蹬離時間與運動員肌肉反應速度有很大關系，建議通過肌肉爆發力的訓練加以提高。

3.2預備階段身體穩定性

一般來講重心越低身體的穩定性就越大，本次試驗得出運動員在使用蹲踞式這項技術時平均的重心高度比之前的研究高一些，但符合出發技術特征，利于身體快速起動。運動員王××和運動員張××重心投影點離前沿距離較近，容易犯規，且不利于后腿發力。建議在今后的訓練中應適當讓身體重心靠后，以保證身體的穩定性與下肢力量的充分發揮，這樣才能使這項技術發揮得更加完善。

3.3蹬離臺前前后腿膝關節角度

研究發現運動員離臺前前腿膝關節的角度為138、122、134度，運動員王××與運動員張××前腿膝關節角度與國外優秀運動員膝關節角度相似[7]，運動員陳×角度偏小，但在正常范圍。該膝關節角度使腿的位置和身體重心靠前，起跳前有較好的預拉伸，滯臺時間較短，起動較快，所以運動員陳×反應時間最快，但蹬離時間長是受到了前腿膝關節角度偏小的影響。后腿膝關節角度為66、58、74度，數值偏小，雖然不利于利用肌肉的彈性勢能，但是運動員可以降低身體的姿勢，出發的蹬力方向更加接近離臺的水平方向，增加從預備到身體的騰空銜接時推力水平分量，建議增大后腿膝關節角度，可以更好地利用臀大肌及下肢肌群的力量，增加蹬力，提高出發速度。

3.4入水階段各入水角變化

從表4看出，運動員張××的入水角與前人研究世界優秀出發運動員入水角相比稍小[8]，分析可能是因為其騰空不夠，不利于運動員身體充分伸展的完成入水動作。然而入水角度偏小，卻能使運動員獲得較大的水平入水速度，建議運動員注意入水姿勢，減小入水阻力。從水下錄像及從入水過程中角度變化來看，運動員王××和陳×手入水到小腿入水角度依次增加，入水過程中運動員塌腰，建議加強腰腹肌和背肌的協調用力；運動員張××手入水到小腿入水角度先增加再減小，說明腰入水前，身體后倒腰腹部支撐力度不夠，入水后期腿部放松過早，增加面積從而增加入水阻力。[JP]

3.5離臺時前后腳蹬力曲線變化

蹲踞式出發技術的身體姿勢不需要用身體的前傾來提高離臺加速度[4]，但卻利用腿部蹬伸的力量，在縮短整個出發時間的同時調整蹬離角度，增加蹬力的利用率。蹲踞式出發的關鍵就是腳在出發臺的用力大小和方向，蹬離出發臺時兩腿可以分別用力，便于運動員蹬臺時雙腿發力疊加且出發更迅速[9]。研究結果表明，運動員王××在蹬臺過程中，前腳先蹬離，這樣不利于身體重心迅速向前上方移動，超過出發臺前沿，后腳蹬離時發力不順暢，先經過了一個小平臺，再驟然發力，雖然蹬力曲線的波形陡峭，說明獲得了較大的快速發力，但是發力不順影響了峰值；兩個波峰間距離較長，說明雙腿蹬離發力過于分散，不利于后面動作的快速起跳。運動員張××前后腳蹬力均呈雙波峰結構，且每個雙峰后面峰要高于前面峰，說明發運動員有兩次加速蹬伸的過程，但是前腳第一波峰的數值太小，說明在起動階段，前腳參與發力較少，但是其雙腳配合發力優于運動員王××；運動員陳×前后腳上下方向蹬力最大，水平方向蹬力最小，其能獲得的上下方向加速度就越大，騰空越高，這在騰空重心高度的數據上也有所顯示，但是蹲踞式出發技術主要是為了讓身體重心獲得較大水平速度，騰空過高會延長起跳時間，減少水平速度，建議運動員陳×在保持增加前腳前后方向蹬力大小的同時，提高水平方向蹬力，也可以優化空中姿勢，提高水平方向的初速度。

4研究結論與建議

4.1運動員王××

預備階段重心投影點離臺前沿距離較近，后腿膝關節角度偏小，蹬離過程中，前后腳兩個用力波峰間距離較長，雙腿發力過于分散。手入水到小腿入水角度依次增加，入水過程中塌腰，建議加強腰腹肌和背肌的協調用力。

4.2運動員陳×

前后腿膝關節角度偏小，增大了蹬離時間，建議增大后腿膝關節角度，前后腳上下方向蹬力最大，水平方向蹬力最小，其重心騰空較高，減小了水平速度，建議提高水平方向蹬力，優化空中姿勢。

4.3運動員張××

出發蹬離時前腳第一波峰的數值太小，建議加強前腳發力；手入水角偏小，手入水到小腿入水角度先增加再減小，腰腹部支撐力量不夠，入水后期腿部放松過早，建議增加腰腹及下肢力量訓練。

參考文獻：

[1]張銘，王琰.游泳出發技術研究綜述[J]. 2003，29（5）：64-66.

[2]王伯超.游泳蹲踞式與抓臺式出發技術運動學特征的比較研究[J].廣州體育學院學報，1999，19（1）：110-113.

[3]林洪，李汀.游泳技術監測系統的研究與應用[J].體育科學，2000（2）.

[4]張銘，等.3種游泳出發技術的運動學分析[J].中國體育科技，2003，39（12）：27-32.

[5]滿明輝.淺談游泳出發臺出發技術研究現狀[D].上海：上海體育學院，2004.

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[7]時昌松.我國優秀游泳運動員出發和轉身技術分析[D].杭州：浙江師范大學，2010.

[8]馬保雷.游泳出發起跳器上兩種蹲踞式出發技術的生物力學的研究[D].西安：西安體育學院，2011.

[9]孫吉成.一級男子游泳運動員蹲踞式出發技術的運動學分析[D].沈陽：沈陽體育學院，2010.