正三搖與單搖跳繩技術(shù)的生物力學(xué)分析

姚瓊+段全偉+李輝

摘 要：正三搖跳繩是在單搖、雙搖跳繩的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，是跳繩技術(shù)難度系數(shù)最高的動(dòng)作之一。通過(guò)對(duì)正三搖和單搖跳繩技術(shù)動(dòng)作的生物力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)正三搖在蹬地階段下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)幅度、蹬地力較單搖更大，短時(shí)間內(nèi)重心上升速度更快；騰空階段各關(guān)節(jié)有明顯的屈，滯空時(shí)間更長(zhǎng)，更利于繩子快速通過(guò)腳底；落地緩沖階段緩沖更充分，地面作用力更大；搖繩速度更快并呈現(xiàn)出一定的節(jié)奏變化。

關(guān) 鍵 詞：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)；跳繩；正三搖技術(shù)；單搖技術(shù)

中圖分類號(hào)：G804.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-7116（2017）05-0140-05

Abstract： The clockwise triple-skip technical move is developed on the basis of the single-skip and double-skip techniques， one of the moves with highest rope skipping technical difficulty coefficients. By carrying out a biomechanical analysis on the clockwise triple-skip and single-skip rope skipping technical moves， the authors revealed the following findings： ， as compared with those of single-skip rope skipping， at the stamping stage， the clockwise tripe-skip rope skipping move had a larger low limp joint movement amplitude， a greater stamping force， and a faster center of gravity ascending speed in a short time； at the take-off stage， all the joints had obvious flexion， a longer hang time， which is conducive to the rope passing through the sole quickly； at the buffer stage， the clockwise triple-skip rope skipping move had more thorough buffering， a greater ground acting force， a faster rope swinging speed， and showed a certain change of rhythm.

Key words： sports biomechanics；rope skipping；clockwise triple-skip technique；single-skip technique

跳繩運(yùn)動(dòng)起源于我國(guó)，有著上千年的歷史[1]。隨著全民健身計(jì)劃的實(shí)施，越來(lái)越多的人參與到跳繩運(yùn)動(dòng)中來(lái)，中國(guó)跳繩運(yùn)動(dòng)迎來(lái)了發(fā)展的大好時(shí)機(jī)。2007年10月在北京舉行了首屆全國(guó)跳繩裁判培訓(xùn)班，制定并逐步完善跳繩競(jìng)賽規(guī)則，并在廣州舉辦了全國(guó)跳繩公開(kāi)賽。我國(guó)跳繩運(yùn)動(dòng)的競(jìng)技化路線逐漸明朗[2]。

跳繩是一項(xiàng)主要由搖法和跳法基本動(dòng)作組成的運(yùn)動(dòng)，搖法和跳法變化多樣[3]，其中以單搖、雙搖、三搖為代表。跳繩的三搖跳技術(shù)是在單搖、雙搖的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，運(yùn)動(dòng)員跳起，雙手搖繩，繩躍過(guò)頭頂通過(guò)腳下繞過(guò)身體3周（1 080°），為完成1次[4]。在我國(guó)跳繩運(yùn)動(dòng)競(jìng)賽規(guī)則中，正三搖跳繩和單搖跳繩均屬計(jì)數(shù)類比賽項(xiàng)目，但正三搖跳繩要求連續(xù)完成，連續(xù)完成次數(shù)多者獲勝，而單搖跳繩是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成次數(shù)多者獲勝。本研究從生物力學(xué)的角度分析正三搖和單搖跳繩在不同動(dòng)作階段（蹬地階段、騰空階段和落地緩沖階段）的特點(diǎn)，為運(yùn)動(dòng)員、教練員提供參考。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)采集

本研究對(duì)測(cè)試對(duì)象進(jìn)行了單搖跳繩和正三搖跳繩兩個(gè)技術(shù)動(dòng)作33次的拍攝，參考現(xiàn)場(chǎng)教練員和專家的意見(jiàn)，選取其中10次技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行分析。采用二維測(cè)試系統(tǒng)對(duì)動(dòng)作技術(shù)進(jìn)行拍攝[5]。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括：一架Sony常速攝像機(jī)，用攝像機(jī)拍錄受試者完成單搖跳繩和正三搖跳繩的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，拍攝頻率為50 Hz。一臺(tái)與攝像機(jī)相連接的電腦，用于圖像采集；用Kistler三維測(cè)力臺(tái)記錄受試者完成單搖跳繩和正三搖跳繩力的變化過(guò)程。

正三搖跳繩的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)在北京體育大學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行。以2008年中國(guó)跳繩運(yùn)動(dòng)競(jìng)賽規(guī)則作為運(yùn)動(dòng)員完成動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)，凡出現(xiàn)以下情況均判為失敗：?jiǎn)螕u跳繩中雙腳起跳騰空1次，繩未經(jīng)頭部至雙腳下環(huán)繞1周（即360°）；正三搖跳繩中雙腳起跳騰空1次，繩未經(jīng)頭部至雙腳下環(huán)繞3周（即1 080°）。

1.2 數(shù)據(jù)分析

力學(xué)測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)采用Kistler三維測(cè)力臺(tái)力學(xué)解析系統(tǒng)進(jìn)行解析；采用Excel 2003對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行有關(guān)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。平面攝影拍攝的錄像資料采用視訊影片解析軟件進(jìn)行解析；采用Qtools軟件對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行有關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

2 結(jié)果與分析

為了分析的便利，本研究將跳繩動(dòng)作分為3個(gè)階段：蹬地階段（重心達(dá)到最低點(diǎn)開(kāi)始，重心上升直至雙腳離開(kāi)地面瞬間）；騰空階段（從雙腳離地瞬間開(kāi)始直至雙腳落地瞬間）；落地緩沖階段（從落地瞬間開(kāi)始，重心下降直至重心達(dá)到最低點(diǎn)）。

2.1 蹬地階段

1）下肢關(guān)節(jié)角度。

正三搖蹬地階段的左右髖角前大部分時(shí)間小于單搖，而到最后基本一致，近乎達(dá)到了180°，說(shuō)明正三搖在蹬地階段開(kāi)始時(shí)，髖關(guān)節(jié)前屈的程度較單搖更大。隨著蹬地動(dòng)作的進(jìn)行，髖關(guān)節(jié)角度逐漸增大，最后幾乎達(dá)到180°時(shí)跳起（見(jiàn)圖1）。整個(gè)蹬地過(guò)程，髖關(guān)節(jié)的角度較單搖更大。endprint

正三搖蹬地階段的膝角變化與單搖沒(méi)有差異，只是在最后一段時(shí)間里，膝角略大，說(shuō)明正三搖在蹬地離地的瞬間，伸膝動(dòng)作的幅度比單搖大，導(dǎo)致這個(gè)差異的原因是為了能夠獲取更大的蹬力（見(jiàn)圖2）。

人體自然直立時(shí)的踝角大約為90°，當(dāng)踝關(guān)節(jié)角度大于90°時(shí)為跖屈，小于90°時(shí)為背屈。正三搖蹬地階段是從背屈開(kāi)始的，最后達(dá)到跖屈，角度均略大于單搖（見(jiàn)圖3）。

綜上分析可見(jiàn)，正三搖蹬地階段下肢各關(guān)節(jié)角度均由小變大，且與單搖的變化一致，但是正三搖蹬地階段的時(shí)間相對(duì)要短。正三搖蹬地時(shí)的膝角與單搖無(wú)顯著差異，而髖關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)活動(dòng)幅度均大于單搖，說(shuō)明正三搖蹬地階段重心向上的速度較快，在短時(shí)間內(nèi)髖角、踝角從比較小的角度增加至較大角度，有利于蹬力的增大。

2）搖繩速度。

正三搖蹬地階段搖繩速度明顯大于單搖，從動(dòng)作的開(kāi)始階段搖繩的速度就很大，在起跳之前繩子有個(gè)加速的過(guò)程（見(jiàn)圖4）。

3）動(dòng)力學(xué)分析。

從單搖和正三搖蹬地階段蹬地力變化過(guò)程（見(jiàn)圖5）可以發(fā)現(xiàn)，正三搖最大蹬力明顯大于單搖。正三搖需要較大的蹬力和蹬地速度才能保證騰空高度。正三搖和單搖蹬地階段蹬力的變化一致，都是由大變小。但是變小的速度不同，正三搖蹬力減小的較快，這有利于獲得較好的蹬地效果，跳得更高。

4）運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)結(jié)合分析。

隨著下肢各關(guān)節(jié)角度的增加，正三搖與單搖蹬地階段的蹬力都在逐漸減小。在蹬地開(kāi)始時(shí)髖角、膝角和踝角變化的速度比較慢，而在蹬地的最后階段膝角和踝角的變化速度明顯加快，表現(xiàn)基本一致的。但在下肢各關(guān)節(jié)角差異不大的情況下，蹬地力表現(xiàn)出明顯差異，造成這一差別的原因可能要通過(guò)肌肉的工作情況來(lái)說(shuō)明。因此，完成正三搖主要是靠肌肉做功，要求全身肌肉很好的配合協(xié)調(diào)用力，使蹬地效果達(dá)到最好。

2.2 騰空階段

騰空階段要求繩子連繞身體3周且不能被身體阻斷。騰空階段是正三搖最為重要的階段，此階段動(dòng)作的好壞直接影響整個(gè)動(dòng)作的順利完成。

1）下肢關(guān)節(jié)角度。

正三搖騰空階段的髖角是先變小再變大，而單搖則是保持不變。左右側(cè)髖角的變化基本一致（見(jiàn)圖6）。由此可以看出正三搖的空中動(dòng)作是髖關(guān)節(jié)前屈，在騰空動(dòng)作快要結(jié)束時(shí)髖關(guān)節(jié)伸。

正三搖騰空階段的的左右膝角開(kāi)始是稍增大，然后至最大值，再后很快變小，隨后慢慢減小至最小值，最后又稍微增大，而后再次減小。單搖騰空階段的膝角幾乎保持不變（見(jiàn)圖7）。這說(shuō)明正三搖騰空階段的動(dòng)作是剛離地時(shí)膝關(guān)節(jié)繼續(xù)前伸，且開(kāi)始階段速度比較快，短時(shí)間內(nèi)膝關(guān)節(jié)角度降低到很小，而后再慢慢后屈，關(guān)節(jié)角度減小。在騰空階段的最后，膝關(guān)節(jié)前伸，關(guān)節(jié)角度增大，但增幅不大，膝關(guān)節(jié)仍保持微屈的狀態(tài)，方便讓繩子能夠繞過(guò)腳底，并為最后的緩沖落地做準(zhǔn)備。

正三搖騰空階段的左右踝角是剛剛離地時(shí)增至最大，然后保持一段時(shí)間后迅速減到最小，在將近落地的時(shí)候又迅速增大，表現(xiàn)出了微小的背屈動(dòng)作。單搖騰空階段的左右踝角基本保持不變（見(jiàn)圖8）。

綜上分析可見(jiàn)，髖角、膝角和踝角均先減小后增大，在落地前又稍稍減小，說(shuō)明正三搖在騰空階段髖關(guān)節(jié)前屈、膝關(guān)節(jié)后屈和踝關(guān)節(jié)背屈，使整個(gè)身體蜷縮起來(lái)，增大了腳與地面的距離，有利于繩子的3次通過(guò)。在落地前身體稍有展開(kāi)是自然反應(yīng)，是為了防止落地時(shí)損傷的發(fā)生。而落地前瞬間身體有收的動(dòng)作，是為了在最后時(shí)刻增大身體與地面的距離，順利完成動(dòng)作。而單搖騰空階段動(dòng)作基本保持不變。

2）搖繩速度。

正三搖騰空階段要求繩子3次繞過(guò)身體，由于時(shí)間短，因此要求繩子的速度要快，但并不是整個(gè)過(guò)程都快，有一定的節(jié)奏變化，中途通過(guò)多次發(fā)力，第1、3圈繩速會(huì)稍快于第2圈繩速。而單搖動(dòng)作騰空階段的繩速只是簡(jiǎn)單地慢慢減小后又慢慢增大（見(jiàn)圖9）。

2.3 落地緩沖階段

落地緩沖階段是正三搖的最后階段也是關(guān)鍵階段，落地緩沖動(dòng)作的好壞直接影響下一個(gè)動(dòng)作的質(zhì)量。

1）下肢關(guān)節(jié)角度。

正三搖和單搖落地緩沖階段的左右髖角變化基本一致，均由大變小，但正三搖動(dòng)作的髖角變化幅度比單搖小。還有正三搖的髖角較小，說(shuō)明髖關(guān)節(jié)前屈幅度更大（見(jiàn)圖10）。

正三搖和單搖落地緩沖階段的左右膝角變化基本一致，均由大變小。但是正三搖膝角明顯小于單搖，說(shuō)明正三搖以屈膝的動(dòng)作落地，更有利于保護(hù)膝關(guān)節(jié)和下次動(dòng)作的起跳發(fā)力（見(jiàn)圖11）。

正三搖和單搖落地緩沖階段的左右踝角變化基本一致，均由大變小。左右側(cè)的變化趨勢(shì)基本一致，踝角變化略小于單搖（見(jiàn)圖12）。

綜上分析可見(jiàn)，正三搖落地緩沖階段下肢各關(guān)節(jié)角度變化與單搖基本相同，并沒(méi)有表現(xiàn)出獨(dú)有的特點(diǎn)，只是各關(guān)節(jié)角度均小于單搖。

2）搖繩速度。

單搖繩速幾乎沒(méi)有變化，而正三搖則不同，落地緩沖階段時(shí)要控制速度，需要降低繩子的速度以保證下一個(gè)動(dòng)作的順利發(fā)力（見(jiàn)圖13）。

3）動(dòng)力學(xué)分析。

正三搖落地緩沖階段的地面作用力比單搖明顯要大，且增大的比較快。造成這一差異的原因主要是騰空高度，正三搖騰空的高度較高，因此落地會(huì)產(chǎn)生較大的地面作用力（見(jiàn)圖14）。

4）運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)結(jié)合分析。

隨著下肢關(guān)節(jié)角度的減小，地面作用力的增大，正三搖和單搖在緩沖階段基本一致，在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的變化趨勢(shì)上沒(méi)有實(shí)質(zhì)性差異。但從大小上看，正三搖落地緩沖時(shí)下肢各關(guān)節(jié)角度及變化幅度小于單搖，地面作用力及變化幅度明顯大于單搖。由此可見(jiàn)，在落地緩沖階段，正三搖從關(guān)節(jié)角度方面減震的效果相對(duì)較小，地面作用力比較大，這就造成正三搖落地緩沖時(shí)對(duì)身體關(guān)節(jié)、骨骼和韌帶等組織要求比較高，要注意緩沖，減少肌肉的承受力。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

1）正三搖蹬地階段下肢各關(guān)節(jié)角度均由小變大，蹬地階段的時(shí)間相對(duì)要短，說(shuō)明正三搖蹬地階段重心向上的速度較快，而在短時(shí)間內(nèi)髖角從比較小增加至較大，有利于蹬地力的增大。

2）正三搖騰空階段的髖角、膝角和踝角均先減小后增大，在落地前又略減小，說(shuō)明正三搖在騰空階段髖關(guān)節(jié)前屈、膝關(guān)節(jié)后屈和踝關(guān)節(jié)背屈，便于保持較長(zhǎng)的滯空時(shí)間。

3）正三搖落地緩沖階段各關(guān)節(jié)角度均小于單搖，隨著下肢關(guān)節(jié)角度的減小，地面作用力與之相反。

4）正三搖搖繩的速度是完成該動(dòng)作的重要因素之一。在起跳之前繩有加速過(guò)程，騰空階段的繩速呈現(xiàn)多次加速和減速，且加速和減速的節(jié)奏變化快，落地緩沖階段的繩速仍較快。

3.2 建議

1）正三搖在蹬地階段的最大蹬力，主要是靠肌肉做功，因此需加強(qiáng)肌體肌肉良好配合與協(xié)調(diào)用力，以便在騰空階段保持一定的高度及滯空時(shí)間，使得蹬地效果達(dá)到最好。

2）正三搖騰空的高度、滯空時(shí)間以及繩的速度，是完成正三搖的重要因素。因此在日常練習(xí)中可加強(qiáng)上下肢力量的配合練習(xí)；同時(shí)適當(dāng)加重手腕力量的訓(xùn)練，如負(fù)重快速搖繩等內(nèi)容。

3）正三搖在落地緩沖階段要注意把握落地緩沖的動(dòng)作要領(lǐng)，強(qiáng)調(diào)膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)的緩沖保護(hù)，使得身體骨骼肌肉所承受的力盡量減小，有利于正三搖跳繩動(dòng)作的連續(xù)完成。

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