陜西省競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員倪媛媛技術(shù)動(dòng)作特征的生物力學(xué)分析

王 平，張明軍，楊 洲

（1.西安市體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校，陜西 西安 710061；2.西安體育學(xué)院，陜西 西安 710068）

競(jìng)走是我國(guó)田徑的優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，在多次國(guó)際大賽上取得過(guò)出色的成績(jī)，特別是在奧運(yùn)會(huì)田徑項(xiàng)目取得獎(jiǎng)牌較多的項(xiàng)目之一。陜西省女子競(jìng)走隊(duì)是陜西田徑重點(diǎn)隊(duì)組，在全國(guó)各類比賽中取得過(guò)優(yōu)異的成績(jī)，倪媛媛是陜西競(jìng)走隊(duì)的主力隊(duì)員，也是我國(guó)近年來(lái)涌現(xiàn)的優(yōu)秀成年女子競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員，在2016年全國(guó)競(jìng)走冠軍賽（吉林站）獲得女子成年20公里競(jìng)走團(tuán)體賽冠軍，2017年5月21日全國(guó)競(jìng)走冠軍賽（鄭州站）獲得女子成年20公里競(jìng)走團(tuán)體賽亞軍。本文通過(guò)為陜西女子競(jìng)走隊(duì)科研跟蹤服務(wù)工作，通過(guò)高速定點(diǎn)和跟蹤拍攝，運(yùn)用影像解析法，對(duì)倪媛媛的競(jìng)走技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行分析，找出競(jìng)走技術(shù)存在的問(wèn)題與不足，提出改進(jìn)的方法和措施，優(yōu)化技術(shù)動(dòng)作，達(dá)到機(jī)能節(jié)省化的動(dòng)力定型，以期為倪媛媛的技術(shù)水平和成績(jī)提高提供一定技術(shù)參考和依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

對(duì)陜西省女子競(jìng)走隊(duì)重點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員倪媛媛技術(shù)動(dòng)作特征進(jìn)行生物力學(xué)分析研究。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)法 倪媛媛20歲，身高170cm，體重51kg，國(guó)家健將，20公里競(jìng)走最好成績(jī)1′29″53。選用高速攝像照相機(jī)CASIO-FH25對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行平面定點(diǎn)定標(biāo)拍攝，拍攝頻率為120Hz，攝像機(jī)高度1.1～1.2m（一般與運(yùn)動(dòng)員的髖關(guān)節(jié)在同一水平面方向上），拍攝距離至少9 m（拍攝范圍的3倍左右），保證攝像機(jī)的主光軸垂直于運(yùn)動(dòng)方向。采用雙面膠在地面做長(zhǎng)2.5 m（以雙面膠兩外緣之間的距離為標(biāo)準(zhǔn)），左右兩點(diǎn)之間寬0.5 m。使用影像解析軟件Dartfish 8.0及圖像處理軟件pisaca對(duì)拍攝錄像進(jìn)行解析。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 使用Excel 2003對(duì)訓(xùn)練中多次競(jìng)走技術(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值和標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 步長(zhǎng)、步頻及其派生運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)參數(shù)分析

表1 步長(zhǎng)、步頻及其派生運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

競(jìng)走比賽的速度取決于步長(zhǎng)和步頻的乘積，合理穩(wěn)定步長(zhǎng)是保證規(guī)范技術(shù)動(dòng)作的關(guān)鍵，步長(zhǎng)發(fā)生變化就會(huì)引起技術(shù)動(dòng)作結(jié)構(gòu)一系列的改變。

由表1數(shù)據(jù)可以看出，倪媛媛的左單步步長(zhǎng)（1.12±0.29）m，左單步騰空距離（0.16±0.89）m，右單步步長(zhǎng)（1.16±0.35）m，右單步騰空距離（0.22±1.25）m，說(shuō)明倪媛媛左右單步步長(zhǎng)不對(duì)稱，尤其是右單步是利用騰空距離來(lái)延長(zhǎng)步長(zhǎng)，而不是利用后蹬和前擺來(lái)延長(zhǎng)步長(zhǎng)，容易判罰騰空犯規(guī)，是不可取的。

身體重心垂直位移越大，一方面容易判罰騰空，另一方面加大身體重心垂直方向位移，過(guò)多加大機(jī)能消耗，加速疲勞產(chǎn)生。第17屆世界杯競(jìng)走比賽技術(shù)調(diào)研報(bào)告證實(shí)，世界優(yōu)秀競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員身體重心垂直位移在3～5cm，而裁判員肉眼能判斷的身體重心的垂直位移應(yīng)7cm以上。表1數(shù)據(jù)表明倪媛媛身體重心垂直位移為（0.07±0.68）cm，屬于模糊判罰騰空判罰范圍內(nèi)。

2.2 雙支撐狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)指標(biāo)分析

在高速競(jìng)走狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)好壞主要通過(guò)步長(zhǎng)大小和是否有明顯的雙支撐狀態(tài)來(lái)判斷。步長(zhǎng)的大小由支撐腿的后蹬位移和擺動(dòng)腿的前擺位移決定的。

表1數(shù)據(jù)顯示，倪媛媛的左單步雙支撐狀態(tài)下后蹬位移為（0.46±0.12）m，前擺位移為（0.28±0.18）m，右單步雙支撐狀態(tài)下后蹬位移為（0.41±0.08）m，前擺位移為（0.28±0.11）m，后蹬位移和前擺位移的位移比例在合理的范圍之內(nèi)，右單步的后蹬位移偏小，與上文提到的右單步步長(zhǎng)利用騰空位移來(lái)延長(zhǎng)步長(zhǎng)相符合，在后期訓(xùn)練中需要加強(qiáng)改進(jìn)右腿的后蹬不足的問(wèn)題。

髖幅角是指競(jìng)走的后蹬階段后蹬腿充分蹬伸后，擺動(dòng)腿即將著地時(shí)刻兩大腿之間的夾角。步長(zhǎng)在一定程度上要受運(yùn)動(dòng)員的身高和下肢長(zhǎng)度影響，而髖幅角不受其影響，因此可以用步長(zhǎng)和髖幅角來(lái)綜合判定競(jìng)走技術(shù)好壞更加準(zhǔn)確。國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員在雙支撐狀態(tài)下髖幅角50°～52°。表1數(shù)據(jù)顯示，倪媛媛的左單步雙支撐狀態(tài)下的髖幅角為（47.9±1.15）°，右單步雙支撐狀態(tài)下的髖幅角為（42.6±1.09）°，角度偏小，進(jìn)一步說(shuō)明了右腿后蹬不充分、髖關(guān)節(jié)打開(kāi)幅度小的問(wèn)題。在技術(shù)訓(xùn)練中運(yùn)動(dòng)員后蹬階段后蹬腿的力量與大腿后側(cè)肌群和踝關(guān)節(jié)跖屈力量有關(guān)，而后蹬角度與踝關(guān)節(jié)、腳掌和腳趾的柔韌性和蹬伸力量有關(guān)。因此建議在訓(xùn)練中加強(qiáng)送髖技術(shù)練習(xí)，一方面加強(qiáng)髖關(guān)節(jié)的靈活性，另一方面加強(qiáng)髖膝踝相應(yīng)關(guān)節(jié)力量的專門練習(xí)，要結(jié)合競(jìng)走技術(shù)特點(diǎn)和人體解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)注重關(guān)節(jié)間肌肉力量分配，避免左右肌力不均衡，來(lái)不斷提高競(jìng)走技術(shù)的規(guī)范性和實(shí)用性。

2.3 競(jìng)走技術(shù)的關(guān)鍵角度分析

2.3.1 影響騰空判罰的關(guān)節(jié)角度分析 離地瞬間擺動(dòng)腿膝角和單支撐垂直瞬間擺動(dòng)腿膝角和踝角是判斷后蹬腿蹬離地面后擺動(dòng)腿小腿的后撩高度，也是裁判員判定運(yùn)動(dòng)員在后蹬結(jié)束后是否騰空的重要依據(jù)。

研究表明，單支撐垂直瞬間的左擺動(dòng)腿膝角在120°左右，離地瞬間擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)角度大于135°，不容易出現(xiàn)犯規(guī)現(xiàn)象。這兩種狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)角度越小，一方面會(huì)減小擺動(dòng)腿的擺動(dòng)半徑，影響重心穩(wěn)定性，導(dǎo)致重心上下起伏過(guò)高，另一方面降低身體重心的向前性，過(guò)多消耗體力，不利于競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員技術(shù)判罰。表2數(shù)據(jù)顯示，倪媛媛在離地瞬間左擺動(dòng)腿膝角為（148.60±3.37）°，右擺動(dòng)腿膝角為（157.90±4.38）°，均在正常范圍；單支撐垂直瞬間的左擺動(dòng)腿膝角為（106.50±1.42）°、踝角為（120.70±2.64）°，右擺動(dòng)腿膝角為（107.40±3.09）°、踝角為（126.30±3.37）°，角度稍偏小，需要繼續(xù)加強(qiáng)后蹬完后髖膝踝關(guān)節(jié)的放松的技術(shù)練習(xí)，給裁判一個(gè)貼著地面走的規(guī)范技術(shù)。

本文中所提到的離地瞬間擺動(dòng)腿踝角是指支撐腿后蹬最大幅度時(shí)腳掌與地面的夾角，簡(jiǎn)稱后蹬角。離地面瞬間支撐腿后蹬力量與后蹬角度大小，是判斷后蹬動(dòng)作是否充分的表現(xiàn)。后蹬充分一方面有效延長(zhǎng)步長(zhǎng)，另一方面增大踝關(guān)節(jié)屈伸幅度，降低身體重心的垂直位移。表2數(shù)據(jù)顯示，倪媛媛左腿后蹬角度（47.20±2.89）°，右腿后蹬角為（43.30±1.76）°，右腿的后蹬角度相對(duì)左腿的后蹬角度過(guò)小，后蹬不充分。

2.3.2 影響屈腿判罰的關(guān)鍵角度分析 著地瞬間支撐腿踝關(guān)節(jié)角度（著地角）和膝關(guān)節(jié)角度是判斷支撐腿著地瞬間膝關(guān)節(jié)角度是否伸直，是否腳后跟領(lǐng)先著地以及判斷運(yùn)動(dòng)員競(jìng)走過(guò)程中是否屈腿的重要依據(jù)。

表2數(shù)據(jù)顯示，倪媛媛著地瞬間支撐腿左著地角為（27.90±2.72）°，右著地角（27.70±1.64）°，左腿膝關(guān)節(jié)角度為（178.50±1.70）°，右腿膝關(guān)節(jié)角度為（179.2±0.54）°。經(jīng)過(guò)研究得出運(yùn)動(dòng)員的著地瞬間支撐腿的著地角為28°～30°，膝關(guān)節(jié)角度接近180°，符合競(jìng)走規(guī)則要求前腿從著地瞬間直至垂直階段應(yīng)該伸直（即膝關(guān)節(jié)不能彎曲），不會(huì)判罰屈腿犯規(guī)。表明倪媛媛的技術(shù)角度都在合理的范圍之內(nèi)，不存在屈腿犯規(guī)現(xiàn)象。

表2 影響騰空判罰關(guān)鍵角度參數(shù)統(tǒng)計(jì)表/°

3 結(jié) 論

（1）倪媛媛左右單步步長(zhǎng)和騰空距離存在差值，尤其是右單步是利用騰空距離來(lái)延長(zhǎng)步長(zhǎng)，重心起伏在裁判肉眼模糊騰空判罰范圍內(nèi)。（2）倪媛媛在雙支撐狀態(tài)下，后蹬位移和前擺位移的位移比例在合理的范圍之內(nèi)，右單步的后蹬位移偏小，髖幅角度偏小。（3）倪媛媛離地瞬間擺動(dòng)腿膝角和單支撐垂直瞬間的擺動(dòng)腿膝角和踝角角度稍偏小，可能會(huì)判罰騰空。（4）倪媛媛在著地瞬間支撐腿踝關(guān)節(jié)角度（著地角）和膝關(guān)節(jié)角度都在合理的范圍之內(nèi)，不存在屈腿犯規(guī)現(xiàn)象。

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