基于生物力學(xué)手段探究武術(shù)445+8動作特征與規(guī)律,運動生物力學(xué)論文在大型武術(shù)比賽中不能順利完成競技武術(shù)套路B級拋+接類高難度動作，已成為困擾教練員和運發(fā)動的一大心理障礙。當(dāng)前，怎樣才能夠高質(zhì)量完成這類高難度動作，已成為當(dāng)今武術(shù)科研中一個亟待解決的問題。因而，對445+8技術(shù)動作進(jìn)行生物力學(xué)分析顯得尤為重要。通過生物力學(xué)手段對445+8動作進(jìn)行分析，探究其動作特征與運動規(guī)律，旨在為廣大教練員和運發(fā)動把握該技術(shù)動作特點，提高成功率，進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練提供有力的理論支持。1研究對象與方式方法1．1研究對象競賽套路445+8高難度動作。1．2研究方式方法1．2．1三維影像分析法拍攝現(xiàn)場:第11屆全運會武術(shù)套路比賽預(yù)賽(時間:2018年4月2224日;地點:上海國際體操中心)、決賽(時間:2018年10月1214日;地點:山東省濱州市奧體公園體育館)?，F(xiàn)場用2臺日本產(chǎn)JVC9800型號的攝像機拍攝了運發(fā)動完成445+8動作的全經(jīng)過。拍攝經(jīng)過:擺放攝像機，使2臺攝像機與受試者活動中心區(qū)域的連線夾角為90(符合拍攝夾角大于60小于120的拍攝要求)。拍攝前調(diào)節(jié)好攝像機的拍攝形式，拍攝頻率為25幀，拍攝速度為50場/s，機身高度約為1．5m，拍攝距離大約為10m。先將預(yù)先支好的三維輻射框架擺于實驗對象的大致活動區(qū)域，然后對框架進(jìn)行30秒左右的拍攝，拍攝完畢后撤掉框架，再對每個實驗對象所要完成的動作進(jìn)行屢次重復(fù)拍攝。試驗現(xiàn)場如此圖1所示。錄像解析經(jīng)過:利用德國SIMI0motion7．3錄像解析系統(tǒng)進(jìn)行逐幀解析，采用漢納范(Hananvan)人體模型:6個環(huán)(關(guān))節(jié)點，使用DLT法計算得到解析點的三維空間坐標(biāo)，據(jù)運動生物力學(xué)的相關(guān)原理對運發(fā)動的技術(shù)動作進(jìn)行分析與評價。1．2．2數(shù)理統(tǒng)計法運用SPSSv16．0軟件對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行獨立樣本T檢驗。2研究結(jié)果與分析445+8(拋+搶背+接)難度等級B級，難度動作銜接分值為0．1分。技術(shù)動作由拋器械、搶背、抓接器械3個步驟組成，拋器械時左腳在前右腳在后，搶背(前滾翻)完成后抓接器械時，右腳在前左腳在后。本文按其運動規(guī)律對動作的拋器械階段、器械空中階段、抓接器械階段3個階段進(jìn)行分析。2．1拋器械階段動作技術(shù)分析拋器械動作階段是指從助拋開場到器械脫手止。器械出手動作很重要，由于器械出手的同時運發(fā)動需要做搶背動作，所以器械出手后的高度、速度、角度對完成后續(xù)動作至關(guān)重要。它關(guān)系到器械在空中飛行的方向，空中弧線的高低大小，運行的距離以及器械的翻轉(zhuǎn)度數(shù)。因而，我們對長、短器械中成功與失敗的各5名運發(fā)動在完成上拋動作時，器械出手后的高度、角度、速度和兩膝角度的變化情況進(jìn)行比照分析(表1－表2)。出手角度的界定:器械、手、手腕以手為定點，手臂水平前舉與器械成一直線為180，器械垂直向上為90。兩膝的角度是以髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)以膝關(guān)節(jié)為定點。通過表1－表2能夠看出，成功者不管是短器械還是長器械在出手的高度上均低于失敗者，P＜0.01，差異性到達(dá)非常顯著水平。出手高度過高或過低均不利于后續(xù)動作的完成，過低導(dǎo)致器械在空中飛行的高度過低不利于完成身體難度動作，過高運發(fā)動完成身體動作時會出現(xiàn)等待接器械的現(xiàn)象，不利于動作銜接影響整體節(jié)拍。短器械出手高度應(yīng)控制在1.23m左右，長器械出手高度應(yīng)控制在1.32m左右較為適宜。出手的速度和角度是完成器械拋接類高難度動作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，出手速度和角度影響著器械在空中飛行的速度、拋物線的大小和飛行距離，出手速度過快容易導(dǎo)致器械在空中的飛行速度快于人體滾翻時的位移速度，慢則反之，使人械在時空上不能同步。出手的角度決定著器械在空中的運行軌跡，角度越大器械在空中的拋物線越長，器械前沖速度越快，飛行距離越遠(yuǎn)，落點較遠(yuǎn)。角度過小則拋物線短，器械前沖力小，器械空中飛行距離就短，器械翻轉(zhuǎn)速度過快，落點較近。器械飛行距離過遠(yuǎn)會導(dǎo)致運發(fā)動在完成前滾翻后器械遠(yuǎn)離人體不利于抓接器械，落點較近運發(fā)動完成前滾翻時，器械會落于運發(fā)動身后。成功者運發(fā)動的短器械出手速度為5.930.01m/s，失敗者為6.090.02m/s，P＜0.01。長器械為5.890.02m/s，失敗者為6.110.02m/s，P＜0.01。成功者短器械出手角度為156.20.1，失敗者為162.80.4，P＜0.01。長器械為128.10.4，失敗者為133.20.6，P＜0.01。從所測數(shù)據(jù)來看失敗者的出手速度明顯快于成功者，出手角度也大于成功者，差異性到達(dá)非常顯著水平。兩膝角度決定著人體身體重心的高低，運發(fā)動在拋出器械后要迅速向前在地上做一個前滾翻動作，此時人體重心過高不利于運發(fā)動迅速前翻，滾翻前后腳要積極向前蹬伸增加滾翻初速度。從所測數(shù)據(jù)分析，成功者的人體重心略低于失敗者，成功者短器械左膝角度為135.90.4，失敗者為135.60.7，P＞0.05，兩者之間沒有顯著差異。成功者右膝角度為153.30.6，失敗者為158.50.4，P＜0.01，差異性到達(dá)非常顯著水平。成功者長器械左膝角度為158.80.5，失敗者為161.21.7，P＜0.05，兩者之間差異性顯著。成功者右膝角度為162.53.3，失敗者為168.00.3，P＜0.01，兩者之間差異性到達(dá)非常顯著水平。通過右膝的數(shù)據(jù)能夠看出失敗者后(右)腿膝關(guān)節(jié)角度過大，腿伸展較直，在做前滾翻時不能充分利用后腳發(fā)力做向前的蹬伸動作。2.2器械空中飛行階段動作技術(shù)分析器械拋離出手到抓接器械動作之間，為器械的空中飛行階段。由于器械種類、拋、接方式的不同，拋出后器械在空中飛行的形態(tài)也不同。短器械刀、劍，在空中飛行的形態(tài)為垂直狀態(tài)，劍或刀的尖部朝上把端朝下，長器械則在拋出后器械的頂端領(lǐng)先在空中翻轉(zhuǎn)180或360，下落時抓接器械的頂端或把端。器械上拋脫手后，要求人體和器械的運動在時、空上要協(xié)調(diào)準(zhǔn)確配合。既不能使器械運行先于身體完成動作，也不能使身體動作過于超前于器械，否則將造成失敗。因而，我們對運發(fā)動在完成動作時，器械在空中飛行的最高高度、飛行速度、位移距離和人體位移距離及人械水平速度差的變化情況進(jìn)行比照分析(表3－表4)。從表3－表4來看，器械被拋出后空中最高的高度，失敗者高于成功者，P＜0．01，兩者之間的差異性非常顯著。就兩者錄像技術(shù)來看，成功者的抓接器械銜接要好于失敗者，由此斷定失敗者拋出的器械高度略高，不利于后續(xù)動作的銜接。短器械空中最適宜高度應(yīng)控制在3．83m左右，長器械應(yīng)控制在4．10m左右。器械飛行速度，短器械成功者與失敗者差異性到達(dá)了非常顯著水平，1．9140．008m/s，1．960．01m/s，P＜0．01。長器械成功者與失敗者之間差異性也到達(dá)了顯著水平，1．620．01m/s，1．6460．008m/s，P＜0．05。器械飛行的速度過快容易導(dǎo)致器械位移過大或下落速度過快。器械水平位移、人體位移及人械水平速度差是導(dǎo)致器械能不能成功抓接的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。器械水平位移與人體位移數(shù)據(jù)差過大，將會導(dǎo)致人體與器械之間的距離過大，影響抓接器械。短器械的器械位移、人體位移和長器械的器械位移，成功者與失敗者的差異性均到達(dá)非常顯著水平，P＜0．01。長器械中人體位移，成功者與失敗者之間檢測結(jié)果差異性顯著，P＜0．05。人械水平速度差檢測的是器械向前飛行的速度與人體向前滾翻的人體速度之差，此時假如器械快于人體速度則器械先于身體完成動作，假如器械慢于身體動作則身體動作先于器械完成動作，均不利于后續(xù)動作的完成。長、短器械的人械速度差，成功者與失敗者差異性均到達(dá)了非常顯著水平，P＜0．01。2．3抓接器械階段動作技術(shù)分析抓接器械動作階段是指將拋入空中的器械穩(wěn)定而又準(zhǔn)確的抓接住經(jīng)過。抓接器械固然是拋接器械的最后一步，也是最重要的一步，不容忽視。抓接器械失誤，一是屬于未完成動作不予加分，假如器械掉地還會相應(yīng)扣分，同時給運發(fā)動心理上造成極大負(fù)擔(dān)，不利于后續(xù)技術(shù)水平的發(fā)揮;二是抓接器械失誤極易對運發(fā)動造成身體傷害。因而，我們對運發(fā)動抓接器械時的器械下落速度、高度、接器械的角度、兩膝角度等因素進(jìn)行比照分析(表5－表6)。據(jù)表5－表6顯示，成功者器械下落的速度明顯慢于失敗者，P＜0．01，差異性非常顯著。器械下落速度過快不利于運發(fā)動抓接器械，一是運發(fā)動來不及判定器械的落點，二是下落速度越快，手在抓接器械時器械遭到手掌支撐反作用力的壓縮負(fù)荷越大，容易使器械彈出，導(dǎo)致失誤。抓接器械的高度，成功者要略高于失敗者，長器械也略高于短器械，如抓接器械高度過低，不利于抓接器械后向下的順勢緩沖，長器械高于短器械是防止緩沖后銜接動作時長器械觸地，造成其他錯誤而被扣分。成功者短器械抓接器械的高度為1．3220．008m，失敗者為1．18m，P＜0．01，差異性到達(dá)非常顯著水平。成功者長器械抓接器械高度為1．530．01m，失敗者為1．47m，P＜0．05，差異性顯著。抓接器械角度也是成功抓接器械的重要環(huán)節(jié)。由于器械從高空下落其沖力加之器械本身的重量，此時抓接器械的角度過大，手臂會很難控制住器械(主要是長器械)，器械會隨慣性頂端繼續(xù)運動，導(dǎo)致器械頂端觸地。本次測試中，長器械(1)號運發(fā)動就是由于抓接器械的角度過大導(dǎo)致器械頂端觸地而失誤。測試結(jié)果顯示，成功者與失敗者兩者之間的差異性到達(dá)非常顯著水平，P＜0．01。兩膝角度據(jù)測試結(jié)果顯示，在抓接器械時短器械成功者的人體重心高于失敗者。短器械成功者右膝角度125．90．1，失敗者為123．4，P＜0．01，差異性非常顯著。成功者左膝角度為138．10．2，失敗者為137．2，P＜0．05，差異性顯著。因而能夠看出短器械中(1)號運發(fā)動由于拋器械階段后腿(右腿)過直，沒有充分屈曲，在做前滾翻時后腿蹬伸力不夠?qū)е虑皾L翻速度慢于空中器械飛行的速度，在還沒有完全起身的情況下器械下落，導(dǎo)致后續(xù)抓接的失敗摟抱器械。成功者長器械右膝角度為127．21．1，失敗者為132．6，P＜0．05，差異性顯著。成功者左膝角度為113．71．1，失敗者為118．4，P＜0．05，檢測結(jié)果差異性顯著。由于長器械中(1)號運發(fā)動器械飛行速度過快、位移過遠(yuǎn)，器械的下落速度也過快，運發(fā)動在前滾翻起身以后，需要重心前移才能抓接器械。因而，所測結(jié)果運發(fā)動的手在接觸到器械時的兩膝角度要大于成功者。短、長器械失敗者(2)至(5)號運發(fā)動最終均以器械掉地失敗告終，其導(dǎo)致器械掉地的主要原因是受拋器械階段運發(fā)動出手的高度、角度、速度過大，致使器械在空中飛行階段器械過高、飛行速度過快、位移距離過遠(yuǎn)，在完成前滾翻動作時身體不能夠觸碰到器械而失誤。3結(jié)論與建議3．1結(jié)論3．1．1器械上拋階段(1)出手高度:成功者明顯的低于失敗者，差異性非常顯著P＜0．01;(2)出手角度:成功者與失敗者之間的差異性到達(dá)非常顯著水平P＜0．01，失敗者出手角度過大;(3)兩膝角度:成功者與失敗者左膝角度短器械差異性顯著P＜0．05，長器械沒有顯著差異P＞0．05，右膝角度差異性均為非常顯著P＜0．01;(4)出手速度:失敗者明顯快于成功者，差異性非常顯著P＜0．01。3．1．2器械空中階段(1)器械空中飛行高度:失敗者明顯高于成功者，P＜0．01;(2)器械空中飛行速度:短器械成功者與失敗者差異性非常顯著P＜0．01，長器械差異性顯著P＜0.05;(3)人械水平位移:短器械器械水平位移、人體位移成功者與失敗者差異性非常顯著P＜0．01，失敗者人體與器械位移差距過大。長器械器械位移差異性非常顯著P＜0．01，人體位移差異性顯著P＜0．05，失敗者器械位移過小于人體位移;(4)人械水平速度差:成功者與失敗者兩者之間差異性均到達(dá)非常顯著水平P＜0．01，失敗者人械水平速度差較大。3．1．3抓接器械階段(1)器械下落速度:失敗者明顯快于成功者，差異性非常顯著P＜0．01;(2)抓接器械時的高度:成功者明顯高于失敗者，過低不利于抓接器械時的緩沖。短器械成功者與失敗者差異性非常顯著P＜0．01，長器械差異性顯著P＜0．05;(3)抓接器械角度:長器械成功者與失敗者差異性非常顯著P＜0．01，失敗者抓接器械時角度過大。短器械抓接器械時的角度因失敗者手與器械未接觸因而未測得;(4)抓接器械時兩膝角度:成功者要高于失敗者，短器械右膝角度成功者與失敗者差異性非常顯著P＜0．