□ 戰(zhàn)春鳴
(大連理工大學(xué) 遼寧 鞍山 110043)
2018年6月20日,在法國(guó)蒙特勒伊賽上,謝震業(yè)以9秒97的成績(jī)獲得男子百米冠軍,并刷新了黃種人百米記錄。而就在三天后的凌晨,6月23日國(guó)際田聯(lián)世界挑戰(zhàn)賽馬德里站,中國(guó)選手蘇炳添以9秒91的出色成績(jī)獲得男子100米冠軍,不但打破了謝震業(yè)在6月20日創(chuàng)造的9秒97的全國(guó)紀(jì)錄,更是平了由卡塔爾選手費(fèi)米·奧古諾德保持的亞洲紀(jì)錄。9秒91也是到目前為止的今年世界第二好成績(jī)(常規(guī)風(fēng)速下:風(fēng)速每秒順風(fēng)0.2米的前提下)。田徑項(xiàng)目作為運(yùn)動(dòng)之母,而其中短跑項(xiàng)目更成為大眾矚目的焦點(diǎn),自烏塞恩·博爾特在2008年北京奧運(yùn)跑出9秒69的世界百米新成績(jī)后,所有人都懷疑是否人類能將百米的紀(jì)錄再向前推進(jìn),然而在僅過(guò)一年之后的柏林世界錦標(biāo)賽中,博爾特再度以9秒58在度將世界紀(jì)錄推進(jìn)至9秒6以內(nèi),展現(xiàn)了人類田徑短距離的堅(jiān)強(qiáng)的實(shí)力。百米運(yùn)動(dòng)以捉摸不透的方式給人新的期待,其中的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)值得探析與討論。
對(duì)于短跑運(yùn)動(dòng)而言,一位優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)需具備很好的身體素質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)能力,這其中包括體格、肌力、速度、瞬發(fā)力、柔軟性、敏捷性、持久力與協(xié)調(diào)性等。像在百米比賽中,遠(yuǎn)動(dòng)員需要在短短的幾秒鐘內(nèi)將多年訓(xùn)練的能力發(fā)揮到極致以爭(zhēng)取好成績(jī),這是技術(shù)層面要求相當(dāng)高的。對(duì)于優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員而言,100米跑這樣項(xiàng)目的比賽可能在50步內(nèi)就可以完成,勝負(fù)都只在毫秒之間,因而運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中必須不斷反覆訓(xùn)練同一個(gè)動(dòng)作直到相當(dāng)精熟,動(dòng)作的正確性對(duì)于運(yùn)動(dòng)結(jié)果來(lái)說(shuō)非常重要。
跑步是走的延伸,以下肢為主軸產(chǎn)生前進(jìn)的力量,動(dòng)作時(shí)期區(qū)分為著地期和擺動(dòng)期。著地期是指腳接觸地面至腳趾離開(kāi)地面所需的時(shí)間,此階段都是由地面反作用力驅(qū)使身體往前;而擺動(dòng)期是指腳趾離地的瞬間,直到相同腳再次觸地前所需的時(shí)間,完成此一連續(xù)動(dòng)作則稱為步態(tài)周期。隨著跑速的增加,著地期會(huì)減少,相對(duì)地?cái)[動(dòng)期則會(huì)增加。當(dāng)步態(tài)的著地期減少,并不代表跑速就會(huì)增加,是因?yàn)閭€(gè)體必須有能力在極短暫的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的力量,以獲取更大的地面反作用力,進(jìn)而提升整體的跑速。因此在跑步的過(guò)程中,著地期階段會(huì)有制動(dòng)與推蹬的力量產(chǎn)生,當(dāng)著地期的著地距離越大,其制動(dòng)的力量也就越大。優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員單腳的著地時(shí)間占單腳一個(gè)周期的22.1%,而前擺時(shí)間卻占了77.9%,兩者比例為1∶3.5。隨著著地期的時(shí)間縮短,腿推蹬的力量越大,速度也越來(lái)越高。速度就是步幅和步頻的乘積,因此,步幅越大,步頻不變,速度越快;步幅不變,步頻加快,速度越快。通常認(rèn)為步幅的重要性比步頻相對(duì)要高,一般影響速度的因素大小依次為步幅、步頻、著地時(shí)間和身高。步幅對(duì)短跑的影響大概是步頻的2.65倍。步頻與著地時(shí)間和騰空時(shí)間的關(guān)系密切,依靠減少兩者時(shí)間來(lái)提高步頻,則著地時(shí)間是騰空時(shí)間的1.42倍。
上肢擺臂在跑步過(guò)程中并非是主要?jiǎng)恿?lái)源,但在跑的過(guò)程中,擺臂是不可缺少的一部分。擺臂與跑步和抬腿踏步是相關(guān)的,上肢動(dòng)作的變化直接影響下肢動(dòng)作。短跑運(yùn)動(dòng)員必須在未發(fā)育成熟前開(kāi)始施以得當(dāng)?shù)臄[臂訓(xùn)練,而其賽跑成績(jī)可能因合乎力學(xué)原理而效果倍增,短跑的擺臂速度將決定腿的速度,所以頂尖的短跑運(yùn)動(dòng)員,必須具備快速且強(qiáng)勁的擺臂能力。短跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行快速有力的擺臂有助于維持身體平衡,調(diào)節(jié)腿部動(dòng)作所引起的不穩(wěn),能防止抬腿跨步時(shí)身體的前旋動(dòng)作,平衡了髖關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)力量。正確擺臂動(dòng)作有助于更好的髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)和腿部擺動(dòng),促進(jìn)了腿部動(dòng)作的速度,也增強(qiáng)腿后蹬力量,加大步幅。由此可知擺臂對(duì)跑步動(dòng)作的影響相當(dāng)高。
在短跑速度技術(shù)的層面上,步幅和步頻是運(yùn)動(dòng)員速度的組成,因此不管是提升步幅還是步頻的訓(xùn)練,都可以有效幫助速度的提升。傳統(tǒng)的田徑短跑訓(xùn)練中許多教練都著重于把運(yùn)動(dòng)員練的”更有力量”,而近年來(lái)取而代之的訓(xùn)練是著重于在跑步過(guò)程當(dāng)中,運(yùn)動(dòng)員每一步理想的動(dòng)作范圍中。對(duì)速度而言,步幅和步頻則是構(gòu)成速度的兩大關(guān)鍵因素,也是評(píng)價(jià)優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員技術(shù)是否合理的重要指標(biāo)。例如在國(guó)內(nèi)很多男性運(yùn)動(dòng)員的步幅和步頻發(fā)展不平衡,與國(guó)外選手比較,步頻能力較國(guó)外選手優(yōu)異,步頻能力是影響我國(guó)男選手平均速度的重要指標(biāo),但步幅能力的增進(jìn),也是不容忽視的一環(huán)。步幅為跑步過(guò)程中單腳尖著地點(diǎn)到另一支腳尖地點(diǎn)的長(zhǎng)度,計(jì)錄為一步幾米,步幅的大小又跟運(yùn)動(dòng)員的身高及高速期每一步的著地期和飛行期有關(guān),通常著地期是飛行期的1.42倍,因而應(yīng)該設(shè)法提高騰空期在單一步中的比例,以提高人體內(nèi)能利用率和充分利用人體騰空運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性。一般亞洲男子百米中的著地期與飛行期運(yùn)動(dòng)員的身體中心水平位移的比值為1∶1.52,這與美國(guó)運(yùn)動(dòng)員的 1∶1.17有較大的差別,顯示出亞洲運(yùn)動(dòng)員在步幅的表現(xiàn)明顯低于美國(guó)運(yùn)動(dòng)員。跑步達(dá)到最高速時(shí),其步幅也相對(duì)增加到最大,步幅的長(zhǎng)度全仰仗膝關(guān)節(jié)的抬高,膝關(guān)節(jié)必須自然的向上擺起。步頻為跑步行進(jìn)中,單腳尖著地至另一腳間著地的時(shí)間,通常記錄為每秒幾步(步幅/秒),在高速跑時(shí)應(yīng)該運(yùn)用前腳掌積極的著地技術(shù),并且在著地前迅速向前下著地伸展踝關(guān)節(jié),以縮短著地時(shí)間。若要加快步頻,需要把已抬高的擺動(dòng)腳迅速的往前下方著地來(lái)縮短在空中停留的時(shí)間。亞洲男子百米運(yùn)動(dòng)員在高速期單步時(shí)間平均值為0.207,步頻約為4.84步/秒,而著地期與飛行期時(shí)間比為1∶1.454,與美國(guó)選手的1∶1.118有明顯的差別。在步幅的參數(shù)提升方面,根據(jù)生物力學(xué)特征對(duì)百米現(xiàn)代技術(shù)特點(diǎn)的研究中指出,大小腿充分折疊的后擺技術(shù)縮短了擺動(dòng)腿的旋轉(zhuǎn)半徑,提高擺動(dòng)速度,同時(shí)也帶動(dòng)了同側(cè)髖關(guān)節(jié)前送,增大兩腿之間的夾角,為增大步幅提供有利條件。
在百米途中跑的動(dòng)作中跑得越快,恢復(fù)角度越小,在后擺折疊階段,大小腿折疊角度小,縮短旋轉(zhuǎn)半徑,減小腿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,因而獲得一個(gè)較大的角速度,加快大腿向前擺動(dòng)的速度,而快速前擺也同時(shí)增加了大腿與垂直面的角度,進(jìn)而增大步幅,回收期后蹬腿用力蹬離地面后應(yīng)立即屈膝,小腿盡量靠近大腿,讓大小腿折疊以縮小旋轉(zhuǎn)半徑,加快前擺速度;前擺期大腿應(yīng)盡量抬至水平面,以利加大步幅。屈蹬技術(shù)可保持較大的肌拉力角和肌拉力矩,而提高大小腿折疊量,縮短前擺半徑進(jìn)而提高前擺速度。而高抬大腿能加長(zhǎng)腿的工作距離,增大步幅,且快速前擺大腿能對(duì)人體產(chǎn)生向前上方的拉力,減少制動(dòng),使身體快速前移,縮短著地時(shí)間,同時(shí)帶動(dòng)同側(cè)髖關(guān)節(jié)前移并增大步幅。著地期分為前著地期與后著地期,在前著地期為腳掌接觸地面后至身體重心正下方的期間,較好的選手在教著地后會(huì)持續(xù)以髖關(guān)節(jié)力量加速,在這期間選手應(yīng)該強(qiáng)調(diào)后抓,協(xié)同腿后肌及臀肌持續(xù)加速;后著地期是腳掌由身體中心正下方開(kāi)始直至離開(kāi)地面的期間,大部分選手只展現(xiàn)了30%的推蹬力量,這段期間因腳接觸地面而身體重心速度減少,選手應(yīng)該持續(xù)強(qiáng)調(diào)推蹬讓身體重心速度在腳掌離地前恢復(fù)。男子百米運(yùn)動(dòng)員在推蹬時(shí)的膝關(guān)節(jié)伸展的較度平均為156±5.9度;其推蹬角度平均為59±5.9度;著地腳為92±3.8度。回收腿期即為夾腿,又稱為恢復(fù)期,在此階段開(kāi)始由后往前加速,選手必須在大腿由后至前抬的活動(dòng)范圍以最短的時(shí)間快速夾腿。為了能快速夾腿,當(dāng)腳離開(kāi)地面瞬間,應(yīng)以最快的速度彎曲膝關(guān)節(jié)并將腳后跟提起至臀部,這可以幫助運(yùn)動(dòng)員加快擺腿速度。
跑步中重視擺動(dòng)技術(shù),以快速擺動(dòng)促進(jìn)快速后蹬,可有效提高跑步的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。百米速度越快,恢復(fù)期的膝關(guān)節(jié)角度越小,前擺時(shí)兩位選手并沒(méi)有過(guò)分的提高大腿,而是自然前擺。依據(jù)杠桿原理,大小腿折疊角度的大小,直接影響前擺時(shí)阻力臂的大小,折疊角度越小前擺阻力臂越小,擺動(dòng)的旋轉(zhuǎn)半徑越小,前擺角速度越大,而加快了大腿帶動(dòng)小腿前擺速度。剩余期的關(guān)鍵為維持身體的位置、腳尖上翹、大腿前踢、腳后跟前移;回收腿期關(guān)鍵為維持身體的位置腳尖上翹、大腿前踢、腳后跟上提、在另一只腿著地前使回收腿的膝蓋以腳踝越過(guò)并超過(guò)另一只腿膝蓋。轉(zhuǎn)換期是回收腿后大腿開(kāi)始減速至另一只腿離開(kāi)地面的期間,如轉(zhuǎn)換期能有效的完成,在大腿減速后將會(huì)把向上的力量轉(zhuǎn)換至身體,減輕身體的重量,以達(dá)到更大的步幅。
軀干位置可說(shuō)是短跑動(dòng)作學(xué)中最重要的一環(huán),而身體位置包括核心肌群穩(wěn)定、姿勢(shì)回位及控制軀干直線,核心肌群的穩(wěn)定包括了姿勢(shì)回位及控制。第一對(duì)速度的影響為身體重心將會(huì)前移以致運(yùn)動(dòng)員在跑動(dòng)的同時(shí)軀干縱切軸會(huì)產(chǎn)生向前轉(zhuǎn)的力矩。運(yùn)動(dòng)員將會(huì)用兩種方式補(bǔ)償往前的力矩以防跌倒,一為跑者必須施于更多向下的力量以補(bǔ)償以防過(guò)于向前以防跌倒,如此一來(lái)施于向下的力量就會(huì)多于向前的力量以致跑者失去向前性;二為如果軀干過(guò)于前傾,跑者的著地腳會(huì)落在身體重心之前以補(bǔ)償力矩,如此一來(lái)運(yùn)動(dòng)員便會(huì)遺失些許力量將著地腿推至重心下方才開(kāi)始推向前。第二影響為產(chǎn)生軀干偏離重心軸的扭轉(zhuǎn)。如此一來(lái)下一步必須向前跨大以補(bǔ)償左肩向后的力量,往前跨大步后腳將落至髖關(guān)節(jié)前方,這時(shí)腳的著地力量如果過(guò)于大就會(huì)產(chǎn)生剎車,過(guò)于小就會(huì)流失力量。第三影響在擺蕩期的最后,髖關(guān)節(jié)會(huì)產(chǎn)生向后的彎曲的力量。
本研究通過(guò)對(duì)短跑項(xiàng)目動(dòng)作內(nèi)涵與運(yùn)動(dòng)學(xué)原理分析軟,期待對(duì)動(dòng)作有更深層的了解,以為運(yùn)動(dòng)員和教練或選手在訓(xùn)練或者比賽中為技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用上提供參考與借鑒價(jià)值。