體育論文：淺析短跑運(yùn)動(dòng)員李杰的生物力學(xué)特點(diǎn)

體育論文：淺析短跑運(yùn)動(dòng)員李杰的生物力學(xué)特點(diǎn)合理的起跑技術(shù)影響著運(yùn)動(dòng)員100米跑節(jié)奏和成績。而起跑環(huán)節(jié)是二級(jí)運(yùn)動(dòng)員李杰的薄弱環(huán)節(jié)，因而選擇此問題進(jìn)行探究。一、研究對(duì)象本研究選取華南師范大學(xué)田徑運(yùn)動(dòng)員李杰蹲踞式起跑為研究對(duì)象，對(duì)其起跑進(jìn)行了10次拍攝。二、研究方法實(shí)驗(yàn)所用儀器：本次實(shí)驗(yàn)采用iphone6s后置攝像頭進(jìn)行拍攝，此外還有5米的皮尺一個(gè)、標(biāo)志物若干以及起跑器。實(shí)驗(yàn)步驟：(1）拍攝前期：拍攝現(xiàn)場的布置：在100米起點(diǎn)準(zhǔn)備好一個(gè)起跑器，從起跑線開始用皮尺在跑道上測(cè)量5米，每一米放置一個(gè)標(biāo)志物用于后續(xù)的視頻測(cè)量。在距離跑道外沿6.25米，距離起跑線后沿1.72米處放置攝像機(jī)，相機(jī)拍攝范圍為7.5米，拍攝高度為28厘米。(2）拍攝中期：一位發(fā)令員進(jìn)行發(fā)令，一位拍攝人員進(jìn)行拍攝。分別從運(yùn)動(dòng)員左右兩側(cè)各拍攝5次。(3）拍攝后期：拍攝后期使用Dartfish軟件對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行分析并收集相關(guān)數(shù)據(jù)，并將獲得的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel并進(jìn)行分析處理。三、結(jié)果與分析（一）預(yù)備姿勢(shì)前、后膝關(guān)節(jié)開放角表1 膝關(guān)節(jié)開放角對(duì)比/預(yù)備姿勢(shì)時(shí)膝關(guān)節(jié)開放角度在調(diào)整運(yùn)動(dòng)員身體重心位置起著重要作用，同時(shí)適宜的開放角度有利于運(yùn)動(dòng)員的啟動(dòng)。以前后膝關(guān)節(jié)開放角度分別為90100和110130為標(biāo)準(zhǔn)，則運(yùn)動(dòng)員李杰前后膝關(guān)節(jié)角度基本處于合理范圍內(nèi)，且與眾多國內(nèi)100米跑高手的比較中發(fā)現(xiàn)，該運(yùn)動(dòng)員在預(yù)備環(huán)節(jié)其前后膝關(guān)節(jié)角度并沒有顯著差異（p>0.05），但每次完成預(yù)備姿勢(shì)時(shí)膝關(guān)節(jié)開放角度波動(dòng)較大，前、后膝關(guān)節(jié)角度波動(dòng)最大差值分別達(dá)23.9和13，說明其技術(shù)的穩(wěn)定性和嫻熟程度以及身體控制能力有待加強(qiáng)。（二）預(yù)備姿勢(shì)軀干前傾角在本文中定義預(yù)備姿勢(shì)軀干前傾角為軀干縱軸與水平面的夾角。表2 運(yùn)動(dòng)員李杰軀干前傾角部分?jǐn)?shù)據(jù)表/運(yùn)動(dòng)員李杰軀干前傾角為-37.684.44，與研究認(rèn)為的最適前傾角（-17）相比偏小。雖然合理的前傾角能夠有效減小身體穩(wěn)度從而利于獲得向前的水平推動(dòng)力，但筆者認(rèn)為這易使運(yùn)動(dòng)員前傾翻倒或搶跑且還可能使運(yùn)動(dòng)員起跑時(shí)失去平衡而導(dǎo)致起跑節(jié)奏紊亂。運(yùn)動(dòng)員為維持身體平衡易導(dǎo)致第一步過大并增加下肢負(fù)擔(dān)。這是因?yàn)榈烹x瞬間對(duì)其受力分析（理想化討論），設(shè)起跑器對(duì)人體作用力T1與重力G夾角為則由力矩M=Fr可知隨著夾角減小，rsin(-)=-rcos（(，)）的值便會(huì)逐漸減小因而M也隨之減小。因此通過拉大步子降低重心使M1的減小能減輕運(yùn)動(dòng)員的前翻程度以維持平衡。同理，在運(yùn)動(dòng)員第一步落地時(shí)進(jìn)行分析，由于重心的降低而使減小,|r2|不變，要使M2M1則地面對(duì)腳的作用力T2則會(huì)增加且T2>G。因而可知落地時(shí)勢(shì)必會(huì)增添腿的負(fù)擔(dān)。（三）預(yù)備姿勢(shì)軀干前傾角在此界定本文重心概念：選取髖關(guān)節(jié)位置作為人體重心位置，以探討預(yù)備姿勢(shì)至蹬離起跑器瞬間重心角度的變化。表3 運(yùn)動(dòng)員李杰預(yù)備姿勢(shì)至蹬離起跑器瞬間重心角度變化及對(duì)應(yīng)軀干前傾角/從表3發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員在預(yù)備到蹬離起跑器時(shí)，身體重心變化均為負(fù)值且最大變化角度達(dá)到13.7。再將重心角度變化和對(duì)應(yīng)的軀干前傾角結(jié)合基本驗(yàn)證上述討論成立。預(yù)備時(shí)過小的前傾角不僅使其浪費(fèi)更多的體力在調(diào)整身體姿勢(shì)上，增加下肢負(fù)擔(dān)，還會(huì)影響其建立良好的起跑節(jié)奏甚至之后的加速跑。（四）起跑前四步軀干前傾角及擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)角度表4 起跑前四步支撐腿蹬離時(shí)軀干前傾角和擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)角度/以世界優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員起跑前三步軀干的前傾角為標(biāo)準(zhǔn)（28、48和47），則從表表明該運(yùn)動(dòng)員起跑前傾角過高。在這四步中其軀干前傾角隨著加速進(jìn)行而逐漸增加且變化幅度比較小，但擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)角度變化異常。筆者認(rèn)為這可能是其跑身體前傾角較大及身體重心較高導(dǎo)致后蹬角度較高，從而使膝關(guān)節(jié)角度增加。另外，針對(duì)該變化，筆者認(rèn)為根本原因在于不合理的預(yù)備姿勢(shì)，節(jié)奏的紊亂導(dǎo)致該運(yùn)動(dòng)員不規(guī)則的角度變化，特別是第二步膝關(guān)節(jié)角度的急劇增加或許是由于第一步落地時(shí)運(yùn)動(dòng)員為控制身體平衡造成的（T2的增加導(dǎo)致M2的增加），此后由于身體平衡得以控制，加速節(jié)奏逐漸建立，因而膝關(guān)節(jié)夾角得以縮小。（五）前四步步長及著地時(shí)膝關(guān)節(jié)角度表5 步長變化/米若以第一步三腳半到四腳，第二步四腳到四腳半此后逐漸增加為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)員第一步步長偏小而非偏大，這可能是理想化討論中忽略膝關(guān)節(jié)的屈也可使重心降低，從而r減小以降低身體重心，因而未表現(xiàn)出第一步過大。所以僅從力學(xué)角度看有時(shí)并不合適。表6 著地時(shí)支撐腿膝關(guān)節(jié)角度/表7 膝關(guān)節(jié)角度變化/膝關(guān)節(jié)角度變化小且與優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的角度變化存在顯著差異（p<0.05）。結(jié)合其重心偏高和表6數(shù)據(jù)該運(yùn)動(dòng)員前四步著地時(shí)膝關(guān)節(jié)角度偏小，證明上述討論合理。因此筆者認(rèn)為是其過于緊張的下肢限制了該運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)角度變化從而影響步長，而根本原因仍在于預(yù)備姿勢(shì)時(shí)過小的軀干前傾角。