100m跑技术的生物力学分析

100m跑技术的生物力学分析2000年5月固原师(自然科学版).VIav.2OOO第21卷第3期JournnlofGuvuanTeBchersCollege(NaturieneeFatiEo)vo1.21No.3100m跑技术的生物力学分析陈维科(固原师专纪委监察室宁夏固原756000)摘要:100m跑速度的提高是诸多因素综台效应的结果.本文对影响loom成绩的主要因素结台中外运动员技术数据进行了生物力学分析,认为保持步频,逐渐加大步幅是提高IOOm成绩的主要途径;发展提高综台素质是必备条件,/关键词:反应速度;摆蛆技术;支撑技术;步幅与步频,I中圈分类号:G822文献标识码:A文章编号:loo10491f20】.O090q.1起跑及加速跑技术z-117.1.1起跑时身体各关节角度分析正确的起跑技术是建立在生物力学原理之上.快速的起跑主要取决于两大因素,一是反应要快,二是蹬离起跑器快.其技术参数见表1.衰1从表l数据看出,起跑时重心高,后腿大小腿处于最佳解剖学角度,这样伸膝动作幅度小,后蹬时间短,蹬伸力量最大,有利于发挥水平速度和提高步频起跑时身体重心稍靠后,两腿压簿起跑器,这样亦有利于两臂迅速推离地面,以获得向前的支撑反作用力,减轻起跑前几步的负担,使整个身体协调放松,以节省能量,增加起跑速度起跑后蹬角度要稍大,更利于起跑后的加速跑.12起跑反应速度分析快速反应速度和起跑能力是高水平运动员必备的素质,是取胜的主要因素之一,它与运动员速度水平有关.从有关资料可以看出,中国运动员在起跑反应时间上与国外运动员相比尚有一定差距.见表2.收稿日期:l999一l1O1作者简介:陈雏秤(1953一),男,宁夏隆德县人.刮教授,主要从事体育教学与研究第21卷第3期陈维科:lOOm跑技术的生物力学分析9从表2中得知,世界lOOm男女前三名优秀运动员平均起跑反应时间为130ms左右.另从资料中看到,世界男子前八名运动员的反应时间平均为132ms,女子为168ms,而中国运动员郏晨,李涛为168ms和173ms,田玉梅为240ms,中国男子前八名运动员平均为228ms,女运动员为229ms.在近几年世界田径大赛中,现代优秀运动员起跑的反应时间更快,如米切尔90ms,约翰逊为95ms,伯勒尔120ms,他们表现出超人的反应速度.通过对比分析认为,中国运动员与世界优秀运动员的反应时间差距较大,男子相差32ms,女子相差109ms,与米切尔,约翰逊相比差距则更大.这就形成影响我国lOOm成绩的主要原因之一.1.3加速跑技术分析加速跑要求运动员自起跑后的第一步起就加强后蹬,逐渐加快步频和加大步幅,以极快的速度和加速能力向前跑进.使步频在20m处达到最快,30m处使速度达到最高速度的95%,步频4.45步/s,步幅为2.30m/步;50米处使速度达到最高速度的98%以上,步频达466步/s,步幅达2.5Ore/步.用3.84s时间跑完30m,用5.60s时间跑完50m.另外,在加速跑过程中,腾空时间与支撑时间比例变化较大,前几步几乎没有腾空时间或很短,支撑时间长,随着速度的增加,腾空时间越来越长,支撑时间则越来越短.见表3.裹3加速跑阶段各步支撑与腾空时间变化(前10步2途中跑技术2.1摆臂技术分析正确的摆臂技术必须在方向上,时机以及摆臂角度变化上符合要求.在方向上与摆动腿的方向一致,应强调后摆快速有力,动作幅度大,以增加异侧腿的蹬地力量和摆动腿髋快速向前送出;前摆小而积极有力,以利于加快步频;后摆角度在100.左右,前摆角在55.左右;支撑垂直时角度,由前向后摆时约在130.左右,由后向前摆时约在90.为宜.见表4表4中美运动员摆臂角度变化技术参数固原师专(自然科学版)2000年5月从表4中摆臂技术数据分析认为,中国运动员摆臂动作幅度均大于美国运动员,形成摆臂角度大,半径长,费力且摆速慢,并加重了肩部负担,同时造成步颓慢,跑速低.正确的摆臂技术前摆角度不应超过60,支撑垂直时由前向后摆为130.,后摆角度不超过loo.,由后向前摆时以90.为宜.2.2摆动腿技术分析摆腿技术,在一个单步中占54.3%,后摆占总摆动时间的6%,前摆占总摆动时间的61.5%,因此说,前摆是速度的主要来源,是短跑的主要技术.因为摆动半径小,摆时就省力,摆速就越快,这就需要膝充分放松,使大小腿充分折叠前摆,带动同侧骨盆积极前送,与支撑腿形成looIlo.的夹角.积极,有力,充分的前摆动作,加大了支撑腿对地面的压力,使支撑腿具有很大的势能,从而提高后蹬的效果,为加大步幅,促使身体重心快速前移和摆动腿的积极下压,两腿的快速交换动作的完成起了重要作用.有关技术参数见表5表5两腿摆蹬时各关节技术参数从表5中看出,美国运动员前摆时大小腿平角为25.左右,小腿折叠紧,极大的缩短了摆动半径,加快了前摆速度.当摆动腿向前摆出时,两腿夹角大,有利于髋的前送和加大步幅;前摆迅速,两腿蹬摆转换快.世界优秀运动员利易斯前摆大小腿折叠28o,前摆后与水平面夹角23.,蹬转摆时间0.24s,前摆速度9.3弧/s,而中国运动员大小腿折叠角度33.9.,前摆后大腿与水平面的夹角为5.,蹬转摆时间为0.03Is,前摆速度85弧/s.分析认为,中国运动员差距在于大小腿折叠角度大,增大_r前摆的阻力矩,减小了前摆的角速度;大腿前摆太高,增加了垂直速度,易导致向上跑的弊端,对增加水平速度很不利.23支撑技术分析前摆动作时间,速度和方向,直接影响支撑的蹬地时间,方向和蹬伸角度,也影响髋腰的伸展,前摆动作对步频,步长的影响,正是通过对后支撑和垂直支撑时的影响而实现的.支撑技术在一个单步中占45.7%,支撑与后蹬=1:11,支撑与腾空=1:1.2;合理的短跑技术核心是缩短支撑时间.正确的支撑技术是在后蹬结束阶段膝关节弯曲度保持在l5o.一l55.左右,后蹬角度约为52.左右,腿前倾大,与地面形成30.平角,这样膝关节角度变化小,支撑时间短,后蹬动作就快(0.05s),向前的水平速度大,蹬摆转换快.解剖学认为,膝关节处于155.角时.膝肌肉的拉力角和拉力矩大,有利于大小腿的快速折叠前摆;根据生物力学分析,当膝处于155.角时,能充分发挥髋关节的伸展力量.2.4步幅与步频技术分析从lOOm优秀运动员全程节奏可以看出,起跑加速阶段,速度的增加主要依靠步幅步频同步增长;在途中跑阶段,步频趋于稳定,速度持续增加主要依靠增大步幅;而在最后阶段,保持步频或在步频稍有下降,以增大步幅来完成.第26届奥运会百米冠军贝利(984)和前世界记录创造者刘易斯(986),他们分别在6O一7Om达到最高速度(12.05m/s),刘易斯43.7步跑完全程,最大步幅2.85m,最大步频4.86步/s,平均步幅2.29m,平均步频440步/s.中国运动员郑第2l卷第3期陈维科:100m跑技术的生物力学分析93晨在80m达到最高速度(11.28m/s),平均步幅2.16m;平均步频4.46步/s,46.3步跑完全程.通过计算得知,郑晨平均步频比刘易斯快0.06步/s,全程快出1.36m;刘易斯平均步长比郑晨每步步长长0.13era,全程长出5.63m,即136<5.63;郑晨步频快出的1.36m,远远小于刘易斯步幅大于郑晨在全程步频上所占的优势,若用郑晨100m最后10m的速度计算,4627m的距离需用0.43时间跑完.世界优秀运动员约翰逊,伯勒尔,米切尔,他们的步频全程只达到最高值的92%,直至终点都是以增大步幅,稳定的步频保持了较高速度,这一合理的步幅,步频比例关系为最高速度的获得与保持创造了良好条件.这充分说明在提高100m成绩中步幅优势大于步频优势,步幅对成绩的影响远远大于步频的影响,100m成绩的提高与步幅成正比.3最后冲刺跑技术分析最后冲刺跑是100m跑的关键部分,要求运动员保持和尽大可能发挥最高速度跑完全程刘易斯,郑晨等运动员最后冲刺时速度变化见表6.从表中可以看出,郑晨,李涛绝对速度分别低于约翰逊和刘易斯0.77m/s和0.84m/s,显示差距较大,至终点后约翰逊,刘易斯能保持较高速度,下降率为2.9%和1.5%;而郑晨,李涛为3.5%和5.3%;从数据可以看到,刘易斯,约翰逊具有极好的保持最高速度能裹6中国与世界100m优秀选手冲捌跑阶段技术参数力和非凡的速度耐力.与之相比,李涛,郑晨在这两方面又有一定差距,这又是造成他们100m成绩落后的主要原因之一.4结论前摆技术是短跑的主要技术.前摆时大小腿折叠要紧,以缩小摆动半径,加快前摆速度,带动同侧髋积极前送,为提高后蹬效果,加大步幅,促进两腿的快速交换创造条件步幅与步频是提高速度的两个决定性因素,步幅优势大于步频优势,只有坚持保持步频,加大步幅这一合理的辩证关系,才