武術套路健將童通旋風腳720°接馬步動作生物力學分析

高明

摘? 要：旋風腳720°接馬步動作是武術套路運動C級動作，技術難度大，動作要求高，在競技比賽中更是運動員的關鍵得分點，運動員只有準確掌握動作要領，才能完成好整個技術動作。本研究運用三維影像解析和足底壓力測試方法，從運動學、動力學角度對健將級運動員童通完成的旋風腳720°接馬步動作進行了運動生物力學分析，旨在揭示其技術動作特點。旋風腳720°接馬步動作復雜、技術難度大，在競技比賽中更是運動員的關鍵得分點，同時該動作對運動員的專項素質、身體自控能力有較高要求，運動員只有準確掌握動作要領，才能完成好整個技術動作。

關鍵詞：武術套路? C級難度? 運動生物力學? 三維解析? 足底壓力

中圖分類號：G852? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-2813（2020）01（c）-0244-02

目前，國內(nèi)外學者針對武術套路運動中C級跳躍動作多采用通過高速攝影方法取得數(shù)據(jù)，而后進行運動學分析，或對動作進行定性分析，而對此類動作進行動力學與運動學聯(lián)合分析尚為數(shù)不多。隨著國家對傳統(tǒng)文化的重視程度日益提高，武術套路運動的快速發(fā)展，武術套路競賽的日益激烈，高難度動作的訓練至關重要。采用科學的方法和手段指導訓練，才能不斷提高動作難度的穩(wěn)定性，減少武術運動員的運動損傷。

1? 研究對象和方法

1.1 研究對象

本研究以湖北省武術代表隊健將級運動員童通為研究對象，其基本情況如下。童通，男，年齡20歲，身高175cm，體重67kg，鞋號41，運動年限11年，運動級別為健將。

1.2 研究方法

1.2.1 影響分析法

利用2臺日產(chǎn)松下NV—MD9000攝像機采用定點、定焦、定距的方式進行同步（外同步）拍攝，曝光時間為1/500s，頻率為50幀/s。其攝影框架為愛捷009-D，并設23球13球為X軸。采用美國ARIEL三維圖像解析系統(tǒng)對運動員的技術動作進行解析，其中選用漢納范人體模型，數(shù)字低通濾波平滑系數(shù)為5。

1.2.2 足底壓力測試法

在標準武術訓練場地，應用比利時RSscan footscan insol足底壓力測試系統(tǒng)獲取相關技術動作的參數(shù)及圖像。

2? 分析與討論

2.1 運動學分析

在研究過程中，根據(jù)旋風腳720°接馬步技術動作特征，按照兩髖關節(jié)連線圍繞Z軸旋轉角度將整個動作劃分為4個階段，即第一階段從開始0～0.34s為起跳階段;第二階段從0.34～0.78s為完成第一周轉體時間;第三階段從0.78～1.10s為完成轉體第二周時間，此階段中1.06s雙腳同時落地，因此將1.04～1.10s間時間同時計入落地階段以便分析研究;第四階段從1.04～1.9s為落地階段。運動員兩髖關節(jié)連線共圍繞垂直軸Z軸轉體754.02°，符合動作轉體角度要求。

旋風腳720°的起跳階段從0s開始到0.34s結束，身體重心在X、Y軸方向位移幅度分別為0.8582m和0.1447m;在Z軸方向上，在助跑結束瞬間身體重心相對高度為0.3251m，重心于0.1s到達最低相對高度0.3047m，繼而雙腿依次著地、蹬伸，身體重心不斷上升，0.14s右腳蹬離地面，身體重心相對高度為0.3105m，0.34s雙腳離開地面瞬間身體重心相對高度為0.7350m。以身體重心處于最低點開始至雙腳離開地面為蹬伸階段，共持續(xù)0.24s，總蹬伸距離為0.4303m。

起跳過程中身體重心在水平方向上速度明顯降低，同時身體重心垂直速度不斷增加，這說明在起跳階段運動員采取快速制動的方式有效地使身體的水平速度轉化為垂直速度。其中左腳從0s開始著地至0.14s離開地面。從0～0.14s身體重心的三維加速度不斷增大至0.11s達到相對穩(wěn)定，而此時身體重心垂直加速度快速增大，說明左腿開始蹬伸直至0.14s左腳離開地面;根據(jù)試驗數(shù)據(jù)坐標系設置可知，水平方向兩坐標軸正向加速度方向與運動員身體運動方向相反，因此可知，在左腿支撐階段身體重心水平方向速度是不斷減小的。0.14s在左腳離開地面的同時，右腳著地，運動員身體進入右腿支撐階段。此刻右腿膝關節(jié)角度為129.18°。右腳著地之后，0.14～0.22s右膝關節(jié)角度由129.18°增大為139.67°，變化速度明顯變慢，同時身體重心Z軸方向加速度增大速度明顯加快，說明運動員在此身體姿態(tài)下能夠發(fā)揮下肢最大蹬伸力量，取得最佳蹬伸效果。在0.22～0.34s時間段內(nèi)，隨著膝關節(jié)角度繼續(xù)增大，身體重心Z軸方向加速度不斷減小，至0.34s加速度為-11.755m/s2，運動員身體進入騰空階段。

運動員在旋風腳720°起跳階段，左腿主要起到制動作用，使水平方向的速度轉化為垂直方向的速度，同時使身體繞左腳支撐點轉體，產(chǎn)生一定轉體力矩;右腿在垂直方向起到進一步加速的作用，為動作的成功提供足夠的騰空高度，同時在蹬伸過程中右腳腳尖內(nèi)扣偏心用力，加大由左腳制動產(chǎn)生的轉動力矩。

旋風腳720°完成空中轉體第二周，從0.78s開始到1.10s兩髖關節(jié)連線圍繞Z軸轉體720°結束，共用時0.32s。身體重心在X、Y軸方向位移幅度分別為0.4250m和0.0030m;在Z軸方向上，0.78s完成第一周轉體運動身體重心相對高度為1.0404m，1.34s身體完成第二周轉體身體重心相對高度為0.1753m，身體重心相對高度下降0.8648m。

在完成空中轉體第一周之后，隨著身體重心高度的不斷下降，運動員必須使身體各個環(huán)節(jié)盡量靠近身體縱軸，減小身體圍繞縱軸的轉動慣量，加快轉體速度，才能在較短的時間內(nèi)完成動作要求的轉體720°。身體在進入轉體第二周之后轉動速度明顯加快。

1.04～1.16s雙腳著地之后，身體重心在Y軸方向上存在一個速度方向改變的過程，身體重心Y軸速度方向由指向運動員身體前方變?yōu)橹赶蜻\動員身體后方;此時間段也是Z軸加速度最大的一段時間。1.16～1.25sY軸方向出現(xiàn)與1.04～1.16s方向相反的加速度，使指向身體后方的Y軸方向速度逐漸減小，Y軸方向身體重心趨向穩(wěn)定，但是直至1.25s指向身體后方的Y軸方向速度也并沒有減小至0m/s，而是開始了新一輪的加速過程。由以上分析過程可知，自1.10s身體重心Y軸方向速度變?yōu)橹赶蛏眢w后方之后，至1.25s身體一直向后方運動。1.25～1.36s，隨著身體不斷向下運動，下肢由于軟組織受到牽拉和壓縮，力量開始增大，使身體重心Z軸加速度再次增大，同時由于身體重心向后運動幅度過大，造成重心偏后，使身體再次出現(xiàn)向后加速的過程，指向身體后方的Y軸方向速度再次增大，加劇了身體向后方的不穩(wěn)定性。1.36s身體重心達到最低點，在肌力和軟組織彈性力共同作用下，身體開始向上加速運動。由于身體重心向后運動幅度過大，使重力與地面的支持力產(chǎn)生力偶，造成身體向后翻倒，運動員為了維持身體平衡不得已向后跳動。

2.2 動力學分析

起跳階段，左腳先于右腳0.16s產(chǎn)生壓力，而左腳離開地面的同時右腳產(chǎn)生壓力，顯示運動員動作連貫性好。左腳足底壓力分布顯示，足底跟部首先著地，產(chǎn)生沖擊力，形成沖擊波形，最大沖擊力為1204.7N，隨著壓力滾動變化，壓力主要分布于左腳前部內(nèi)側第一、二、三腳趾及跖骨處，最大壓力為908.6N。左腳的整個壓力變化過程明顯體現(xiàn)了制動和支撐兩個過程，制動過程是身體水平方向動能轉化為彈性勢能儲存在身體軟組織當中，支撐過程則以左腳著地點為支點，使身體圍繞左腳著地點發(fā)生轉動，從而產(chǎn)生轉動能量。

右腳足底前部外側首先著地，逐漸過渡至足底前部中間部分，然后是足底前部內(nèi)側，在過渡到足底前部內(nèi)側的同時壓力滾動至足底中后部，形成整個右腳壓力分布的最大值1137.1N，經(jīng)過最大壓力值后，壓力主要分布在足底前部內(nèi)側，第一、二、三腳趾及跖骨處，直至右腳離地，足底壓力消失。右腳的足底壓力變化過程充分體現(xiàn)了右腳著地時內(nèi)扣的特點，右腳由外至內(nèi)的滾動過程，很好地將左腳制動過程產(chǎn)生的身體的彈性勢能轉化為垂直向上的動能，同時通過右腳內(nèi)側的蹬伸進一步加大了身體轉動的能量，提高了轉體的速度。

落地階段，左右腳幾乎同時記錄到數(shù)據(jù)，右腳僅先于左腳0.014s。右腳足跟部內(nèi)側首先落地，形成明顯沖擊波形，沖擊力最大值為1673.3N，繼而壓力中心向足跟內(nèi)側移動，足底壓力主要分布于足跟部內(nèi)側，足底其他部分壓力不明顯，直到右腳再次離開地面。右腳再次落地后，足底壓力依然是主要分布在足跟部內(nèi)側。

雙腳在落地后壓力中心迅速滾動至足底前部，而后隨身體運動緩慢移動至足跟部。右腳主要是足跟部受到壓力作用，而左腳足底內(nèi)側受到壓力作用，說明在落地過程中，右腳主要起到緩沖和支撐作用，而左腳主要起到平衡轉體力矩的作用。

3? 結語

旋風腳720°接馬步動作起跳階段，體現(xiàn)了運動員踝關節(jié)出色的穩(wěn)定性和整個動作的連貫性。踝關節(jié)穩(wěn)定性是制動效果的保證，提高運動動員踝關節(jié)穩(wěn)定性，增強踝關節(jié)周圍肌肉力量，能夠有效提高運動員起跳速度和騰空高度。旋風腳720°接馬步動作落地階段，運動員應于雙腳觸地前調動全身肌肉進入緊張狀態(tài)，從而有效地進行緩沖，并能夠及時地調整重心運動方向，保證動作的成功完成。

參考文獻

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