跳远运动员起跳的旋转特点及起跳能力与腾空技术，本文主要内容关键词为：跳远论文,运动员论文,能力论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
跳远运动员起跳产生的旋转特点，是指起跳时人体受到向前翻转与向后翻转力矩的大小。跳远运动员的起跳能力是指跳远运动员在助跑速度节奏达到最快时，起跳腿与摆动腿快速蹬摆使人体获得的最大垂直与水平速度大小。腾空技术是指人体在腾空运动时，通过身体上、下肢动作变化实现的收腹举腿动作程度与时空关系。跳远腾空技术包括：蹲踞式、挺身式、走步式三种。目前国内外教科书和文献资料、以及跳远运动实践都普遍认为：走步式腾空技术克服身体前旋较挺身式腾空技术优越；挺身式腾空技术克服身体前旋较蹲踞式腾空技术优越。然而，在跳远运动实践中，任何跳远运动员都感受到一个规律，只要起跳时能合理完成摆动腿快速摆动与制动动作，起跳后身体无任何前旋运动趋势，所掌握的空中动作就能顺利完成。如果起跳时摆动腿无积极的快速摆动与制动动作，起跳后身体不但有明显前旋运动趋势，而且腾空动作无法完成。因此，有必要对跳远起跳时的前旋特点和起跳能力与腾空技术进行探讨，重新理解这些问题。
1 关于跳远起跳产生旋转特点的传统观点回顾
传统观点认为：“跳远起跳时，产生使身体向前方的旋转力，空中动作就是要减少身体向前旋转，保持身体在空中的平衡”[1]。认为：“走步式跳远，向后摆的腿是伸直的，向前摆的腿是弯曲的，两腿动作的转动惯量产生了差距，加快了下肢前移的速度；向前绕环的臂是伸直的，向后绕环的臂是弯曲的，两臂动作的转动惯量也产生了差距，因而减慢了上体前移的速度。这样上、下肢动作抑制了向前的旋转运动，从而使人体在空中保持相对平衡，延长腾空时间”[2]。
然而，传统观点没有注意在跳远起跳结束瞬时，人体身体动作已是充分展开，身体形成的前旋转动半径（以足为参照系）已达到最大，转动角动量(Iω)为最大，人体在腾空后通过改变身体姿势达到增加转动半径，减小前旋转动角速度是非常有限的。但是，为什么人体在腾空过程中身体无任何前旋运动的趋势？这必然是人体在起跳结束时身体的某一动作使人体产生了向后转动的角动量，抵消了人体在起跳结束时的向前转动角动量。
2 跳远起跳的前旋特点
从图1可知，跳远起跳时，由于人体重心投影点处于支撑面的后方，此时水平分力的f是脚着地瞬间，脚相对于地面向前的水平速度与地面的冲击作用产生的反作用力，其方向与人体运动方向相反，对人体产生负加速度：垂直分力N，是抵抗人体向下运动，使人体保持一定的高度。同时，水平分力对人体产生向前翻转的力矩(M=f.H)，垂直分力产生向后翻转的力矩(M′=N.L)。由于人体从脚着地向支撑面中心的垂直上方运动，实际上是人体围绕支撑人体的支撑面向前转动。这个向前翻转的力学条件是由水平分力f提供的。所以，人体跳远起跳时运动的力矩，必须是M>M′，才能使人体保持动态平衡和迅速位移。因而起跳时，从脚着地至人体重心在前脚掌支撑面垂直上方，人体产生向前转动的角加速度是通过M减去M′力矩获得的。
图1 跳远起跳至人体重心在支撑面垂直上方的受力特点
由于人体在起跳过程中支撑腿的膝关节角度是由减小转为增大的变化过程，人体围绕支撑面转动的转动半径必然是由缩短转为迅速增长的变化过程，人体重心与支撑面的方位是体前、支撑面上方、体后变化过程，所以人体在起跳过程中身体产生的向前转动角加速是迅速增大变化过程。如果以支撑腿与人体重心水平速度关系角度看，提出跳远起跳时身体要产生向前方向旋转运动趋势的观点是无可非议的。
然而，在跳远起跳结束时，由于摆动腿是以膝关节固定一定角度的快速制动，从摆动腿快速制动开始至结束，摆动腿环节重心必然受到惯性效应影响(-F=ma)，形成惯性效应对髋关节的力矩（见图2），使人体产生向后翻转运动趋势的转动角动量，这种惯性效应对髋关节的力矩所产生向后翻转的转动角动量，是抵消或减小起跳时人体产生向前翻转的转动角动量。如果向后翻转的转动角动量小于向前翻转的转动角动量，人体腾空时身体必然获得向前翻转的角动量，这种向前翻转的角动量是无法通过改变肢体动作来克服，造成落地时因上体的前倾程度大，双腿不可能实现高抬前伸动作；如果向后翻转的角动量等于向前翻转的角动量，人体在腾空时身体无任何向前、向后翻转的角动量，人体可以最大限度地通过改变肢体动作实现双腿高抬前伸动作；如果向后翻转的转动角动量（运动员的摆动与制动能力非常强）微大于向前翻转的转动角动量，人体在腾空时身体产生向后翻转的转动角动量，身体将出现后倾展体动作[3]（见图3的走步式起跳后的展体身体后倾），更有利于双腿高抬前伸落地动作的形成。
图2 跳远起跳摆动腿快速制动的力学特点
图3 跳远腾空时的旋转特点对身体纵轴及动作的影响
3 腾空时的旋转特点
在腾空运动中，人体是按照起跳结束瞬时获得的运动轨迹和运动状态进行运动。人体在起跳结束瞬时获得的运动轨迹特点已是公认的规律，这里无须赘述：人体在起跳结束瞬时获得的运动状态特点是遵循角动量守恒定律。所以，人体在腾空运动中，如果获得了向前翻转的角动量，在有限的腾空展体时间内，身体纵轴线与地面的夹角必然形成前倾锐角，其角度的大小与向前翻转的转动角动量大小有关；如果人体没有获得向前翻转的转动角动量，则呈垂直角；如果人体获得了向后翻转的转动角动量，在有限的腾空展体时间内，身体纵轴线与地面的夹角必然形成后倾锐角（见图3）。这是因为人体腾空时如果获得了向前或向后翻转的转动角动量，身体必然产生向前或向后翻转的角惯量，人体只能通过改变身体姿势形成相向运动，增加转动半径，减小转动角速度。但是，由于人体在起跳时身体已基本充分伸展，在腾空时通过改变身体姿势达到增加转动半径的空间是非常有限的。
由于人体在腾空运动时身体姿势的改变遵循动量矩守恒定律，所以人体在腾空运动中，两臂之间、两腿之间、上肢与下肢之间都满足动量矩守恒定律。从图3看，人体完成挺身式腾空动作时，上肢与下肢之间呈相向运动，身体任何姿势不会改变人体在起跳结束时获得的转动角动量；人体完成走步式腾空动作时，向后摆的腿是基本伸直摆动，向前摆腿是曲腿摆动，而向后绕环的臂是弯曲摆动，向前绕环的臂是伸直摆动，形成了摆动惯量和角速度的差异。然而，尽管两腿之间、两臂之间的摆动惯量和摆动角速度不同，但是两腿之间、两臂之间、以及上肢与下肢之间的动量矩相等，方向相反。两腿与两臂的相向摆动，使身体的躯干呈相向扭转，避免身体的单向转动，保证躯干中部和头保持在原有的相对位置，这种相向扭转的动量矩同样相等，方向相反。
图4 同一腾空技术与不同训练水平阶段的腾空动作时空特点
虽然两腿之间、两臂之间相向摆动时，向前摆腿是曲腿摆动，向前绕环的臂是伸直摆动，如果仅从这一单一的腿、臂快速摆动特点看，这种单一的腿、臂快速摆动能“加快下肢前移的速度”和“减慢上体前移的速度”，“抑制（身体）向前的旋转运动”。但是，如果从两腿之间、两臂之间的相向摆动特点看，一条腿的直腿摆动与另一条腿的曲腿摆动、一支臂的直臂摆动与另一支臂的曲臂摆动，只是分别满足同类肢体相向摆动、上体与下体之间相向运动、以及上体与下体之间相向扭动的动量矩守恒。所以，在同类一组肢体环节的相向运动中，一个肢体环节通过减小转动惯量与相对快速摆动角速度的摆动，必然是另一个肢体环节通过增大转动惯量与相对减慢摆动角速度的摆动，这种同类肢体环节的相向运动并非能改变腾空时身体已获得的转动角动量，不可能对身体向前的旋转运动产生抑制。如果要改变腾空时身体已获得的向前旋转的角动量，必须有相反的外力矩作用。因此，提出腾空时通过改变肢体动作速度，达到“抑制（身体）向前的旋转运动”的观点是不完全准确的。
4 起跳能力与腾空技术的关系
在跳远运动实践中，运动员起跳能力的不断提高，主要表现在起跳结束时人体获得的垂直与水平方向运动的初速度不断增大。其中，人体在垂直方向运动的初速度不断增大，必然增长人体在腾空时的腾空时间(t=2Vo/g)，使人体在原有水平速度基础上增加水平方向运动距离；人体在水平方向运动的初速度不断增大，必然增长人体在有限腾空时间内的水平方向运动距离。
随着运动员的起跳能力不断提高，腾空技术的发展从掌握蹲踞式技术向挺身式技术、挺身式技术向走步式技术转变。这三种腾空技术的共同最终目的是保证人体在落地瞬时，双腿高抬前伸动作的完成。但要实现腾空技术的转变必须以腾空时间的增长、身体整体肌肉收缩的力量和速度提高为基础。
由于运动员的起跳能力不断提高，必然是身体整体肌肉收缩能力的同步提高，而身体整体肌肉收缩能力的同步提高，必然是肌肉收缩力量和速度的同步提高。所以，随着运动员起跳能力的不断提高，人体腾空运动的时间必然增长，身体完成单一动作的时间相对缩短。如果运动员随着起跳能力的不断提高，而腾空技术却保持在原有水平（保持原有蹲踞式、挺身式或走步式的步数），必然是人体在腾空运动时，相对过早地完成双腿高抬前伸动作，使该动作的完成至落地还有一定的时间（见图3），造成双腿后群肌被相对充分拉长后出现“肌肉拉长后的松驰”[4]情况，使双腿后群肌的弹性形变力下降，影响着地动作的合理完成。如果运动员的起跳能力还没有得到提高，肌肉收缩的力量和速度也只是停留在原有水平上，而运动员却要片面超前追求掌握相对难度的腾空技术，那么，运动员的原有肌肉收缩力量和速度能力却不能保证肢体在现有的腾空时间、空间内完成相对复杂的合理动作，运动员所掌握的腾空技术也只是对这一腾空技术的动作形式掌握，并且是在关键动作还未完成之前就进入下一动作，最终造成双腿不能合理高抬前伸，影响实际跳远成绩。因此，跳远运动员的起跳能力是腾空技术发展的基础，在起跳能力还未提高之前，不宜超前掌握相对复杂的腾空技术。
由于腾空技术发展依赖起跳能力的提高，所以跳远运动员在初级训练阶段，因起跳能力有限，肌肉收缩力量和速度相对小和慢，腾空的时间和空间相对短和小，运动员在腾空时只需要通过完成单一动作的蹲踞式技术，就能实现落地时的双腿高抬前伸动作；跳远运动员在中级训练阶段，因起跳能力得到发展，肌肉收缩力量和速度相对增大和较快，腾空的时间和空间相对增长和增大，运动员在腾空时需要通过完成相对复杂的挺身式技术，才能保证落地时的双腿高抬前伸动作；跳远运动员在高级训练阶段，因起跳能力得到更大的发展，肌肉收缩力量和速度相对更大和更快，腾空的时间和空间相对更长和更大，运动员在腾空时需要通过完成相对更复杂的走步式技术，使肢体通过自然的协调摆动过渡，然后展体，最终实现落地时的双腿高抬前伸动作。
因此，可以为，从腾空技术发展的绝对观看，走步式腾空技术为跳远最好或最先进的腾空技术；从起跳能力与腾空技术关系的相对观看，只有与起跳能力相匹配的具体腾空技术，才是跳远最好或最先进的腾空技术，这样才能保证跳远运动员在某一训练水平阶段的最远运动成绩产生。
5 结论
5.1 在跳远起跳结束时，从摆动腿快速制动开始至结束，摆动腿环节重心必然受到惯性效应影响，形成惯性效应对髋关节的力矩，使人体产生向后翻转的转动角动量，这种向后翻转的转动角动量，是抵消或减小起跳时人体产生向前翻转的转动角动量。
5.2 人体在腾空运动中，同类肢体环节的相向运动并非能改变腾空时身体已获得的转动角动量，如果要改变腾空时身体已获得的向前旋转的角动量，必须有相反的外力矩作用。提出腾空时通过改变身体动作速度，达到“抑制（身体）向前的旋转运动”的观点是不完全准确的。
5.3 从腾空技术发展的绝对观看，走步式腾空技术为跳远最好或最先进的腾空技术；从起跳能力与腾空技术关系的相对观看，只有与起跳能力相匹配的具体腾空技术，才是跳远最好或最先进的腾空技术，这样才能保证跳远运动员在某一训练水平阶段的最远运动成绩产生。