張 勇,趙光圣
詠春拳提倡孫子兵法的“敵人開闔,必亟入之,先其所愛”,運用現(xiàn)代體育競技常見的“以空間換時間”策略,而詠春拳動作規(guī)格所隱含的技擊作用以及動作所產(chǎn)生的擊打效果,僅憑動作講解或技擊傳聞難以得到真正說明。多種版本的詠春女人創(chuàng)拳說也反映出詠春拳適用于力量較弱、體重較輕的女性。因此,本研究運用中國功夫測試工程假人探究在二字鉗羊馬姿勢下中線沖拳(日字沖拳)與向前沖拳(與日字沖拳很相似,只是沖拳路線稍有不同)擊打效果的差異。因為,研究需要排除訓(xùn)練年限以及相似項目經(jīng)歷對于測試結(jié)果的影響,所以限定為初學(xué)者,并統(tǒng)一訓(xùn)練,進(jìn)行實驗研究。
實驗對象為上海體育學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院公共管理和營銷2個專業(yè)的本科生,隨機(jī)抽樣出身高和體重較為接近我國普通人群標(biāo)準(zhǔn)共16人,均為女性,其中,15人右手為習(xí)慣用手,1人左手為習(xí)慣用手(表1)。受試者均獲知本次實驗基本方法、研究性質(zhì)及相關(guān)信息,自愿參加實驗,無心臟病史以及神經(jīng)肌肉病史,四肢半年內(nèi)無損傷史,身體狀態(tài)良好。需要特別提出的是,受試者無武術(shù)或其他格斗類項目訓(xùn)練經(jīng)驗,并在訓(xùn)練和實驗過程不強調(diào)任何一種沖拳動作,以保證受試者對測試動作預(yù)先沒有優(yōu)、劣判斷,以免影響實驗數(shù)據(jù)的真實與可靠性。
表1 本研究受試者基本信息一覽表Table 1 Basic Information of the Subjects (±SD)
表1 本研究受試者基本信息一覽表Table 1 Basic Information of the Subjects (±SD)
年齡(years) 身高(cm) 體重(kg)特征值20±1 165±5 65±4
訓(xùn)練內(nèi)容是分別以腰間出拳和肘關(guān)節(jié)150°出拳2種距離下進(jìn)行中線沖拳和前沖拳,共4種沖拳動作。每周二和周五2次訓(xùn)練課,共4周時間,第五周開始進(jìn)行測試。每次訓(xùn)練課為30min。受試者在實驗階段也沒有參加相關(guān)項目的練習(xí)。訓(xùn)練過程不強調(diào)任何一種沖拳方式,均讓測試者對所有沖拳動作無對、錯和優(yōu)、劣之分,以排除心理因素對最終測試結(jié)果的影響。4種沖拳動作訓(xùn)練的強度、時間均一樣,在測試之前由上海詠春拳資深教練鑒定屬于詠春拳的動作(身體姿勢、沖拳路線、動作規(guī)格)達(dá)到初級班平均水準(zhǔn)。
1.3.1 實驗儀器與設(shè)備
1.3.1.1 關(guān)節(jié)角度計
使用美國Noraxon公司生產(chǎn)的二維關(guān)節(jié)角度計(DTS 2DElectrical Goniometer Chechlist,型號為:SG-150Gomiom-eter,基本參數(shù):Amplitude為200,Min Volt為0.000,Min Value為0,Max Volt為4.5,Max Value為180,Zero使用Manual)對受試者肘關(guān)節(jié)角度在沖拳過程的變化進(jìn)行測量和記錄。
1.3.1.2 中國功夫測試工程人
中國功夫測試工程人根據(jù)中國武術(shù)技擊特點由上海體育學(xué)院與四川大學(xué)聯(lián)合設(shè)計并制作的擊打效果評定儀器。出廠經(jīng)過穩(wěn)定性重復(fù)實驗,30次同樣高度和重量沖擊下誤差小于5%,此外,還設(shè)計傳感器飄零檢驗,保證測試的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。中國功夫測試工程人的結(jié)構(gòu)由頭部、頸部、軀干、支架4部分組成。頭部外殼為橡膠彈性體,內(nèi)層是鋁合金材質(zhì)的中空“顱骨”,頸部為橡膠和鋁環(huán)整體成形的結(jié)構(gòu),可以通過不銹鋼攬和螺帽調(diào)節(jié)頸部剛性與柔性。軀干由不銹鋼材質(zhì)制作的“胸骨柄”、“肋骨”、“脊柱”組成。
主要特點:1)根據(jù)中國中等體型人體的身高、體重、圍徑等參數(shù)制作;2)工程人的內(nèi)部支撐骨架、模擬內(nèi)臟、體表材料均根據(jù)人體特征設(shè)計。物理性質(zhì)十分接近人體,很大程度上可以模擬人體受到擊打造成的傷害程度。
傳感器安裝情況:在腦部中心安裝有三軸加速度傳感器、在軀干內(nèi)的左、右肺、心臟、肝、胃分別裝有力和加速度符合傳感器,軀干前側(cè)胸骨柄處裝有加速度傳感器。傳感器采用內(nèi)集成電路(IEPE)機(jī)電一體化傳感器。其中,胸骨柄出傳感器,量程為250g,傳感器重量為9g。
1.3.2 測試時間與地點
實驗時間:2011.10.21~2011.10.28。
實驗地點:上海體育學(xué)院室內(nèi)田徑館地下室中國功夫測試實驗室。
1.3.3 測試方法與步驟
儀器的調(diào)試和預(yù)熱:根據(jù)工程假人本身材料、傳感器、機(jī)電設(shè)備的特性,需要在溫度為25℃±5℃,濕度為75%~80%的工作環(huán)境,而且儀器和環(huán)境存在溫差會降低測試精度,需要提前將工程人放置工作環(huán)境中,以保證工程假人正常工作。
測試步驟:提前預(yù)熱工程假人,首先,讓受試者慢跑、身體拉伸,調(diào)整好身體狀態(tài)后向測試人員示意,然后粘貼關(guān)節(jié)角度計,面對測試假人調(diào)整好距離,按照預(yù)先隨機(jī)生成動作順序(通過Excel軟件中的隨機(jī)種子Rand命令將實驗動作自動生成測試順序表),每一種動作全力擊打假人3次,直至完成所有動作測試,換下一個受試者重復(fù)上述順序。
1.3.4 數(shù)據(jù)采集與處理
關(guān)節(jié)角度計數(shù)據(jù)采集使用美國Noraxon公司研發(fā)的Myoresearch XP Mater Edition 1.08.16軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。中國功夫測試工程人數(shù)據(jù)采集與處理則采用YE7600智能動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。工程假人的16通道信號均通過USB接口直接與計算機(jī)連接,有利于儀器結(jié)構(gòu)的簡化,同時,還具有抗干擾、操作便捷的優(yōu)點,也保證了數(shù)據(jù)采集與處理的準(zhǔn)確度。
圖1 本研究YE7600智能動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面示意圖Figure 1. Intelligent Dynamic Data Acquisition System YE7600
1.3.5 統(tǒng)計學(xué)分析
使用SPSS 17.0進(jìn)行本實驗相關(guān)數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、中位數(shù)等基本描述性分析,首先,對配對的數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)檢驗,確定符合正態(tài)分布后,直接進(jìn)行配對t檢驗(Paired SampletTest)進(jìn)行運算與分析。
胸骨柄加速度傳感器是在中國功夫測試工程人中最為重要和常用的數(shù)據(jù)采集點,安裝在工程人不銹鋼胸廓結(jié)構(gòu)正前方胸骨柄的內(nèi)側(cè),接近工程假人模擬肌肉皮膚的體表材料。受試者擊打力透過表面肌肉皮膚層對工程人胸骨柄處發(fā)生作用使其產(chǎn)生加速度運動,整個過程的數(shù)值變化被詳細(xì)記錄下來。通過胸骨柄加速度計所測量的數(shù)據(jù)可以很大程度反映受正面沖擊的中國功夫測試工程人的相關(guān)指標(biāo)變化,運用于武術(shù)擊打動作的研究,其結(jié)果更具有客觀性、直觀性。
將不同動作擊打工程假人造成其胸骨柄處加速度感受器捕獲數(shù)據(jù)變化的峰值導(dǎo)入SPSS軟件中進(jìn)行統(tǒng)計,各組胸骨柄處加速度峰值平均數(shù)都較為接近,中線沖拳比前沖拳略大(圖2),但是中線沖拳和前沖拳2組數(shù)據(jù)t檢驗并沒有差異??梢姡诔R?guī)距離下二字鉗羊馬中線沖拳和向肩膀正前方?jīng)_拳擊打中國功夫測試工程人心口處(該位置是詠春拳日字沖拳、正掌攻擊區(qū)域),撞擊力造成的加速度峰值沒有統(tǒng)計學(xué)意義上的差異。
圖2 本研究腰間出拳兩種動作擊打工程人胸骨柄處獲得的加速度峰值比較示意圖Figure 2. Peak Acceleration Gained by Punching Dummy’Presternum from Waist in Two Ways
經(jīng)過SPSS軟件t檢驗分析,在肘關(guān)節(jié)150°預(yù)備情況下?lián)舸蚬こ碳偃嗽斐善湫毓潜幖铀俣雀惺芷鞑东@數(shù)據(jù)變化峰值,2組加速度峰值平均數(shù)出現(xiàn)差異,二字鉗羊馬中線沖拳明顯比向肩膀正前方?jīng)_拳大且差異具有高度統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001),可見,自肘關(guān)節(jié)150°開始擊打中國功夫測試工程人心口處,采用二字鉗羊馬擊打中線比擊打肩膀正前方其造成工程假人沖擊程度要高,這種差異具有高度統(tǒng)計學(xué)意義(圖3)。
圖3 本研究肘關(guān)節(jié)150°擊打工程假人胸骨柄處獲得的加速度峰值比較示意圖Figure 3. Peak Acceleration Gained by Punching Dummy’Presternum at Elbows 150Degrees
受試者采用不同出拳距離和路線擊打工程假人胸骨柄處造成心臟處加速度感受器數(shù)據(jù)變化,將記錄下來加速度峰值截下來進(jìn)行比較,無論是采用腰間出拳還是肘關(guān)節(jié)150°,向中線沖拳和向肩膀正前方2種沖拳路線造成心臟處加速度峰值差異很小,沒有統(tǒng)計學(xué)差異(圖4、圖5)。可見,不論是自腰間還是自肘關(guān)節(jié)150°出拳擊打中國功夫測試工程人心口處,采用二字鉗羊馬步型擊打中線和擊打肩膀正前方其造成工程假人心臟處沖擊程度沒有明顯差異(表2)。
圖4 本研究腰間出拳2種動作擊打工程假人心臟處獲得的加速度峰值比較示意圖Figure 4. Peak Acceleration of Punching Dummy’Heart from Waist in Two Ways
圖5 本研究肘關(guān)節(jié)150°擊打工程假人心臟處獲得的加速度峰值比較示意圖Figure 5. Peak Acceleration of Punching Dummy’Heart in Two Ways from Elbows 150Degrees
表2 本研究中國功夫測試工程人胸骨柄和心臟加速度峰值一覽表Table 2 Peak Acceleration of Dummy’Heart and Presternum (m/s2)
當(dāng)和對方平行站立,前沖拳自開始位置到擊中對方身體的路線顯然最短。自垂直于兩肩連線的前沖拳路線向?qū)Ψ街芯€移動,其沖拳路線逐漸增長??梢姡魧Ψ街芯€比直接前沖拳攻擊路線略長,即同樣條件下完成沖拳所需時間也較長。如果只是比較進(jìn)攻路線長短,那么顯然前沖拳運動路線最短,也最為直接。詠春拳給人以“快速、直接、簡捷”的印象,拳法強調(diào)實效,通過上述出拳路線分析如果準(zhǔn)確速度理應(yīng)選擇前沖拳路線而非中線沖拳。向?qū)Ψ街芯€沖拳這種特色技術(shù)以及由此延伸出詠春拳技術(shù)體系中重要的“中線理論”,應(yīng)該是基于其他有利于技擊效果的原因,而絕不是純粹追求進(jìn)攻速度。
3.2.1 中線集中人體要害
詠春拳的日字沖拳、正掌、鏟掌等動作攻擊目標(biāo)都集中在對方的“中線”上,上至頭面部、咽喉、胸部,下至腹部、襠部人體大多數(shù)的要害部位都集中在這條中線上,所以有效地打擊對手的中線要害,也是擊倒或擊敗對手的捷徑。搏擊類凡是允許擊打頭部項目,頭擊傷導(dǎo)致終止比賽時有發(fā)生,如果頭 部 沒 有 保 護(hù) 受 擊 造 成 的 損 傷 則 更 大[13,16-18]。日字沖拳中線擊打位置一般為胸骨柄處,與心臟和兩肺距離近,撞擊瞬間會造成胸壁變形甚至直接導(dǎo)致?lián)p傷,此外撞擊產(chǎn)生的能量以應(yīng)力波形式傳播至體內(nèi)而造成內(nèi)臟損傷,如肺挫傷、心功能障礙等急性損傷。而應(yīng)力波在體內(nèi)傳遞因介質(zhì)交界面反射造成疊加形成“應(yīng)力集中”,遠(yuǎn)離撞擊 點 的 內(nèi) 臟 也 有 受 損 的 可 能[2-4,7,8]。
3.2.2 易破壞對方平衡
實際格斗中,受擊瞬間對方可能是迎面相向造成的撞擊,也可能正處于退讓狀態(tài)下發(fā)生的“追擊”,而且受擊者不同反應(yīng)會影響攻擊效果。因為中線是人體的重心線,人的重心線受力,很容易失去重心而倒地,所以擊打人體中線很容易使對方身體平移或后倒。如果擊打身體兩側(cè)較容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)而人體重心變化不大。正因為如此,太極拳在推手中訓(xùn)練“人不知我,我獨知人”功夫,其中就運用了移動身體中線,引對方的力落于中線以外產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)以保持自身“勢正勁順”。詠春拳運用中線理論以提高破壞對方平衡效果,可以使用較小的力達(dá)到更好的技擊效果[1,11]。
3.2.3 容易阻截對方進(jìn)攻
格斗攻防瞬息變化,不可能進(jìn)攻即能得手,往往自己進(jìn)攻的時候?qū)Ψ揭苍谶M(jìn)攻,造成“你打你的,我打我的”現(xiàn)象。傳統(tǒng)武術(shù)通過“練時面前無人似有人”來訓(xùn)練實戰(zhàn)技擊中可能出現(xiàn)的不同情境以實現(xiàn)“用時面前有人似無人”的實戰(zhàn)所向彼靡的能力。詠春拳強調(diào)防守對方進(jìn)攻的同時進(jìn)行反擊,一側(cè)手阻截對方時另一側(cè)手完成進(jìn)攻動作。而向?qū)Ψ街芯€沖拳的同時也阻截了來自對方中線的進(jìn)攻,是“攻防一體”思想的體現(xiàn),其次搶占中線上的空間,即獲得了先機(jī)和主動,沒遇到阻截則擊中,則可以提高防守的成功率,節(jié)省阻擊時間便于隨后動作變化。
3.3.1 沖拳距離與撞擊瞬間速度
沖拳距離遠(yuǎn),肌肉參與工作的時間長,肌肉加速度作用時間也長,導(dǎo)致在擊打瞬間速度高,而距離短,肌肉工作調(diào)整時間,短導(dǎo)致撞擊目標(biāo)瞬間速度較低。Gulledge J K在2008年的實驗顯示,正常距離后手直拳撞擊目標(biāo)瞬間的速度為4.68+0.53m/s,而前手寸勁拳(距離目標(biāo)3英寸)2.86+0.22m/s(P<0.001)[14]。
3.3.2 對撞擊瞬間力峰值的影響
岳東升對拳擊直拳的研究中指出擊打距離小會影響擊打效果[10]。國外研究者Gulledge和DeMile實驗證明了詠春拳練習(xí)者在正常距離擊打力峰值遠(yuǎn)大于近距離出拳[12]。詠春拳常被提及到“寸勁”是很多武術(shù)愛好者夢寐以求的“絕技”,關(guān)于寸勁的研究一度成為熱點。詠春拳門人認(rèn)為,詠春手法精妙之處在于動作似拱橋形狀,防守可增強承受撞擊力,而由圓形動作進(jìn)攻加速更快。不論掌握怎樣的“訣竅”,在一寸距離內(nèi)沖拳發(fā)力,撞擊目標(biāo)力的峰值不會高于正常距離沖拳,這是毋容置疑的。但訓(xùn)練有素的拳手可在同樣的距離內(nèi)盡量提高擊打瞬間的速度、擊打部位的硬度以及傳遞到對方的有效環(huán)節(jié)質(zhì)量,從而達(dá)到較大的破壞力。這種一寸間爆發(fā)出來的破壞力可能與撞擊能量以應(yīng)力波形式向體內(nèi)傳播造成內(nèi)臟損傷有關(guān)[4]。
3.3.3 擊打造成對方內(nèi)部的損傷
長期以來,研究者致力于探索武術(shù)擊打產(chǎn)生的破壞力,但如何評價擊打造成的傷害程度是個長期困擾研究者的難題,主要原因在于測試儀器并未達(dá)到模擬現(xiàn)實的程度,單純力值測量的實驗難以滿足人們驗證武術(shù)技擊獨特效果的要求。1984年Atha等人,曾研制可以在真實格斗條件下測試擊打力的儀器,但這一儀器并沒有得到廣泛運用,因而多數(shù)研究者還是選擇擊打沙袋或測力臺進(jìn)行測試[14,15,19]。不論是運用逆向動力學(xué)演算還是測力臺直接測得的數(shù)據(jù),獲得的都是擊打動作在撞擊目標(biāo)表面的力值(或加速度)變化情況,無法反映受擊者體內(nèi)損傷程度。本次實驗使用的中國功夫測試工程假人,在胸廓內(nèi)部設(shè)有模擬內(nèi)臟組織填充物,并在重要內(nèi)臟部安裝力或加速度傳感器,可以模擬受擊者內(nèi)部相關(guān)部位應(yīng)力和受擊部位產(chǎn)生位移加速度變化情況。
本次實驗無論是向中線擊打還是前沖拳方式自腰間出拳比肘關(guān)節(jié)150°角出拳造成心臟部加速度峰值都要大很多,可見,正常沖拳距離比短距離沖拳不僅在撞擊表面造成的撞擊力峰值要大,造成對方內(nèi)臟受損程度也要大。
人體遭受一定強度的擊打就會產(chǎn)生傷害,有研究顯示784N的力在約8ms時間內(nèi)作用于頭部即會引起腦震蕩[5]。所以像武術(shù)這樣強有力的擊打動作,極有可能使對方造成嚴(yán)重?fù)p傷。直拳擊打效果和出拳距離、撞擊瞬間的速度、傳遞的有效環(huán)節(jié)質(zhì)量相關(guān)。三者相互影響,有一個因素確定,其他兩者關(guān)系則可以隨之確定。當(dāng)進(jìn)攻動作所運動的距離一定時,拳到目標(biāo)的距離固定時,那么擊打到目標(biāo)的速度相同,有效質(zhì)量大,則擊打力就大。所以在分析詠春拳動作時,不能單純考慮動作在擊打環(huán)節(jié)中的速度,而應(yīng)該將完成動作的距離、有效質(zhì)量等因素加以討論。在分析擊打動作時還需考慮物體固有的屬性——慣性(平動物體用質(zhì)量,轉(zhuǎn)動物體用轉(zhuǎn)動慣量來表示量度)。其他條件相同的情況下,人的質(zhì)量越大,慣性也越大。即使體重相同的人在沖拳擊打目標(biāo)瞬間傳遞給對方的有效質(zhì)量也會不同,因而影響擊打效果。此外,技術(shù)水平和動作控制能力也會影響擊打效果。在拳擊生物力學(xué)測試中發(fā)現(xiàn),技術(shù)水平對碰撞前0.01s的拳速(約11.5m/s)無影響,但高水平受試者在相同拳速的情況下比低水平的傳遞給目 標(biāo) 的 動 量 更 多[6,9,10]。
綜上,本次實驗在腰間預(yù)備的正常距離出拳,中線沖拳和前沖拳不論是受擊部位(胸骨柄處)還是內(nèi)臟(心臟處)受擊造成加速度峰值都沒有差異。可見,2種不同路線在正常距離出拳所造成對方體表面以及身體內(nèi)部損傷程度并無明顯差異。在肘關(guān)節(jié)150°預(yù)備姿勢(接近寸勁拳的距離),中線沖拳受擊部位受擊后加速度峰值高于前沖拳(P<0.001),但內(nèi)臟受擊造成加速度兩者沒有明顯差異。詠春典型動作日字沖拳和二字鉗羊馬姿勢下前沖拳正常距離出拳造成的擊打效果沒有明顯差異,只有在極短距離出拳前者明顯好于后者,但對于對方內(nèi)臟的影響差異不大。2種沖拳的區(qū)別主要是中線沖拳比前沖拳手臂與軀干形成夾角小,胸肌的緊張程度要高。正常距離這一差異對于沖拳效果構(gòu)不成影響,而當(dāng)沖拳距離很短時,撞擊瞬間關(guān)節(jié)穩(wěn)定程度將影響擊打效果,造成了受擊部位受擊后加速度的差異,但對體內(nèi)對于心臟處損傷程度不具有影響。
本次實驗在常規(guī)距離下以二字鉗羊馬姿勢向中線沖拳(日字沖拳)與向肩膀正前方?jīng)_拳(前沖拳)擊打工程假人加速度傳感器數(shù)據(jù)沒有明顯差異,只有在肘關(guān)節(jié)150°預(yù)備姿勢下中沖撞擊瞬間造成工程假人受擊部位(胸骨柄)加速度明顯比前沖的大,但內(nèi)部深層(心臟處)加速度兩者沒有明顯差異。只有在極短距離內(nèi)出拳的情況下,日字沖拳才能體現(xiàn)出擊打效果上的優(yōu)勢。
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