第四章-运动生物力学原理-缓冲动作

1、游运动生物力学运动生物力学游永豪游永豪合肥师范学院合肥师范学院 体育科学系体育科学系Telel-mailE-mail：游第五节第五节 缓冲动作的生物力学原理缓冲动作的生物力学原理主主要要内内容容动作形式动作形式1力学原理力学原理2动作特征动作特征3游一、动作形式一、动作形式动作动作形式形式结束性的缓冲动作结束性的缓冲动作过渡性的缓冲动作过渡性的缓冲动作控制性的缓冲动作控制性的缓冲动作游目前体操界难度系数最高的动作目前体操界难度系数最高的动作-play-play花样滑冰花样滑冰健美操健美操结束性的缓冲动作结束性的缓冲动作游u 直体后空翻转体直体

2、后空翻转体14401440的落地是在完成正确的动作技术情况下进行的。落地前的落地是在完成正确的动作技术情况下进行的。落地前控制展体时间，当完成转体时，身体是沿着预定的抛物线轨迹行进，为保证落控制展体时间，当完成转体时，身体是沿着预定的抛物线轨迹行进，为保证落地的稳定，落地时一定要由脚前掌过渡到全脚掌，与此同时，髋、膝、踝关节地的稳定，落地时一定要由脚前掌过渡到全脚掌，与此同时，髋、膝、踝关节做协调、急剧的退让性收缩，上体前倾缓冲，髋关节的弯曲让身体重心迅速下做协调、急剧的退让性收缩，上体前倾缓冲，髋关节的弯曲让身体重心迅速下降，使落地便于稳定降，使落地便于稳定, ,从而完成整个难度动作从而完成

3、整个难度动作. .直体后空翻直体后空翻转体转体14401440图解图解u 结束动作的稳定性是此类动作的基本要求，也是动作的难点。从力结束动作的稳定性是此类动作的基本要求，也是动作的难点。从力学条件分析，学条件分析，高难度复杂空翻转体动作的落地缓冲动作比空中动作高难度复杂空翻转体动作的落地缓冲动作比空中动作要复杂。要复杂。结束性动作结束性动作好坏往往是运动员在重大比赛中取得优好坏往往是运动员在重大比赛中取得优异成绩的关键。异成绩的关键。游缓冲阶段缓冲阶段蹬伸阶段蹬伸阶段缓冲动作是落地的必然动作，又为蹬伸做好准备，缓冲动作是落地的必然动作，又为蹬伸做好准备，缓冲动缓冲动作的好坏直接影响到完成动作的

4、质量。作的好坏直接影响到完成动作的质量。 短跑短跑中蹬伸是产生水平加中蹬伸是产生水平加速度的重要阶段，缓冲动速度的重要阶段，缓冲动作就要从这个前提出发而作就要从这个前提出发而与之相适应，包括缓冲开与之相适应，包括缓冲开始的始的，以及在以及在。 过渡性的缓冲动作过渡性的缓冲动作游 员腾空结束，摆动腿着地进人缓冲阶段。因此短跑支员腾空结束，摆动腿着地进人缓冲阶段。因此短跑支撑阶段的缓冲动作主要由膝、踝两个关节的活动完成。我国运撑阶段的缓冲动作主要由膝、踝两个关节的活动完成。我国运动员动员与国外优秀运动员相差无几，而与国外优秀运动员相差无几，而为为134.742134.742，与奥卓林，与奥卓林(1

5、40(140一一148148) )模式要求范围有较大的差模式要求范围有较大的差距，与世界一流百米选手相比差距也很明显距，与世界一流百米选手相比差距也很明显( (贝利最大缓冲膝角贝利最大缓冲膝角为为139139、刘易斯约为、刘易斯约为142142) )。游 l 我国运动员第二阶段时间比美国运动员长，还说明我国运动员的缓冲时间较长，支撑腿我国运动员第二阶段时间比美国运动员长，还说明我国运动员的缓冲时间较长，支撑腿的退让工作能力差，肌肉由退让转为克制性收缩的速度慢。的退让工作能力差，肌肉由退让转为克制性收缩的速度慢。l造成我国短跑运动员支撑阶段支撑腿缓冲幅度过大的原因主要是造成我国短跑运动员支撑阶段

6、支撑腿缓冲幅度过大的原因主要是由于膝关节弯曲幅度由于膝关节弯曲幅度过大过大。途中跑支撑阶段支撑腿膝关节缓冲幅度过大不但是影响我国男子百米运动员蹬。途中跑支撑阶段支撑腿膝关节缓冲幅度过大不但是影响我国男子百米运动员蹬伸速度与摆动速度的重要因素；而且造成支撑阶段缓冲时间过长，从而影响步频的进伸速度与摆动速度的重要因素；而且造成支撑阶段缓冲时间过长，从而影响步频的进一步提高。一步提高。l从表从表1 1可以看出，我国百米运动员可以看出，我国百米运动员垂直支撑到最大缓冲间的时间（垂直支撑到最大缓冲间的时间（B B）明显比美国运动明显比美国运动员长，是因为美国运动员步幅比中国运动员大。而脚着地至垂直缓冲的

7、时间及后蹬时员长，是因为美国运动员步幅比中国运动员大。而脚着地至垂直缓冲的时间及后蹬时间间（ACAC）明显比美国运动员短，过短的后蹬时间不利于后蹬力量的发挥，同时也影响明显比美国运动员短，过短的后蹬时间不利于后蹬力量的发挥，同时也影响摆动腿摆动的速度和幅度，并且容易造成后蹬角过大。摆动腿摆动的速度和幅度，并且容易造成后蹬角过大。中美优秀百米运动员支撑中美优秀百米运动员支撑各阶段时间各阶段时间比较比较A A 脚着地瞬间至支撑阶段脚着地瞬间至支撑阶段 B B 垂直支撑至最大缓冲垂直支撑至最大缓冲 C C 最大缓冲至脚蹬离地面最大缓冲至脚蹬离地面支撑阶段支撑阶段中国中国美国美国差值差值P PA AB

8、 BC C0.025 0.034 0.009 0.010.025 0.034 0.009 0.010.014 0.011 -0.003 0.010.014 0.011 -0.003 0.010.044 0.050 0.006 0.010.044 0.050 0.006 0.01游控控制制性性缓缓冲冲动动作作这类缓冲动作是人体与外界物体或人体相互作用时，通过缓冲动这类缓冲动作是人体与外界物体或人体相互作用时，通过缓冲动作作延长相互作用的时间，减小冲力延长相互作用的时间，减小冲力，以便控制器械或避免受伤。，以便控制器械或避免受伤。 游二、力学原理二、力学原理缓冲动作的肌肉退行性工作缓冲动作的肌肉退

9、行性工作缓冲动作非代谢作用缓冲动作非代谢作用缓冲动作的实例分析缓冲动作的实例分析主主要要内内容容缓冲动作减小冲击力缓冲动作减小冲击力缓冲动作理论基础就是缓冲动作理论基础就是动量定理动量定理，此外还应遵循生物学，此外还应遵循生物学原理。原理。 游 动量定理动量定理：2121()F ttmvmv屈膝缓冲，下肢肌肉做退让性收缩，以加长力的作用距离，增长力的作用屈膝缓冲，下肢肌肉做退让性收缩，以加长力的作用距离，增长力的作用时间，从而达到减小的目的。时间，从而达到减小的目的。 （一）缓冲动作减小冲击力（一）缓冲动作减小冲击力落地是竞技太极拳跳跃类动作的最后一个技术环节，也是反应动落地是竞技太极拳跳跃类

10、动作的最后一个技术环节，也是反应动作稳定性的重要部分。作稳定性的重要部分。落地前应尽量伸展身体，利用肢体的变化落地前应尽量伸展身体，利用肢体的变化，以减小转动角速度。在落地后，由于较大下落时，以减小转动角速度。在落地后，由于较大下落时还具有较大的垂直速度和水平速度，还具有较大的垂直速度和水平速度，也是也是保证落地稳定性的关键因素。保证落地稳定性的关键因素。游参与完成缓冲参与完成缓冲肌肉的肌肉的退让性退让性工作能力工作能力运动员支撑阶段运动员支撑阶段的的缓冲准备、掌缓冲准备、掌握缓冲技术的能握缓冲技术的能力力缓冲技术的缓冲技术的决定因素决定因素下肢肌肉缓冲能力的强弱直接影响缓冲质量的高低及正确下

11、肢肌肉缓冲能力的强弱直接影响缓冲质量的高低及正确缓冲动作的完成。缓冲动作的完成。（二）缓冲动作的肌肉退让性工作（二）缓冲动作的肌肉退让性工作游生物力学的研究表明生物力学的研究表明：肌肉肌肉克制克制性工作性工作时时发挥的力发挥的力量最小量最小静力性工静力性工作作时发挥时发挥的肌肉力的肌肉力量次之量次之肌肉退让肌肉退让性工作性工作时时发挥的力发挥的力量最大量最大根据牵张反射机制，根据牵张反射机制，退让性工作能更好地退让性工作能更好地使拉长的肌肉进行后使拉长的肌肉进行后继性收缩，将继性收缩，将弹性势弹性势能转化为动能能转化为动能，在缓，在缓冲阶段使关节周围的冲阶段使关节周围的大肌肉群发挥最大工大肌肉

12、群发挥最大工作效率。作效率。 游三级跳远下肢肌工作的外部特征三级跳远下肢肌工作的外部特征123蹬伸阶段，伸蹬伸阶段，伸展力矩大于载展力矩大于载荷力矩，肌肉荷力矩，肌肉由等长收缩转由等长收缩转化为克制性工化为克制性工作。作。每一次踏跳分三个阶段每一次踏跳分三个阶段 缓冲阶段缓冲阶段 此阶段人体重此阶段人体重力及惯性力等力及惯性力等载荷力矩大于载荷力矩大于肌群的拉力矩，肌群的拉力矩，肌肉做退让性肌肉做退让性工作。工作。当重心下降至当重心下降至最低点时，上最低点时，上述两力矩相互述两力矩相互平衡，肌肉由平衡，肌肉由退让性工作变退让性工作变为等长收缩。为等长收缩。游l由此可以看出：在由此可以看出：在缓

13、冲阶段缓冲阶段，下肢肌群有的作退让性工作，下肢肌群有的作退让性工作，而有的作克制性工作，退让性工作和克制性工作并存，但而有的作克制性工作，退让性工作和克制性工作并存，但就其在缓冲过程中所起的作用大小看，就其在缓冲过程中所起的作用大小看，肌肉的退让性工作肌肉的退让性工作占绝对优势占绝对优势，因此，因此，肌肉退让性工作能力越强，缓冲的效肌肉退让性工作能力越强，缓冲的效果就越好。果就越好。l对从事跳跃项目的运动员，在训练过程中应不断提高起跳对从事跳跃项目的运动员，在训练过程中应不断提高起跳腿退让工作的能力。腿退让工作的能力。 游l跳跃运动项目的踏跳动作，在爆发用力之前的缓冲动作，由于跳跃运动项目的踏

14、跳动作，在爆发用力之前的缓冲动作，由于人体快速助跑的冲力和重力与地面作用力的相互作用，使即将人体快速助跑的冲力和重力与地面作用力的相互作用，使即将完成蹬伸动作的肌肉进行离心收缩，下肢肌肉被动拉伸而积累完成蹬伸动作的肌肉进行离心收缩，下肢肌肉被动拉伸而积累了弹性势能与肌张力。这种了弹性势能与肌张力。这种弹性势能属弹性势能属非代谢能非代谢能，在后继的向，在后继的向心收缩过程中被利用，转化为后继动作（如后蹬）的动能，即心收缩过程中被利用，转化为后继动作（如后蹬）的动能，即同时也增加了肌肉总收缩力。同时也增加了肌肉总收缩力。l人体动能的获得，并非完全是通过肌肉消耗能量物质由肌肉的人体动能的获得，并非完

15、全是通过肌肉消耗能量物质由肌肉的收缩产生，其中一部分是通过肌肉及肌腱中积蓄的势能转换而收缩产生，其中一部分是通过肌肉及肌腱中积蓄的势能转换而产生的。产生的。肌肉储能的大小和再利用的效率反映了运动员下肢的肌肉储能的大小和再利用的效率反映了运动员下肢的力量素质和动作技术的优劣。力量素质和动作技术的优劣。（三）缓冲动作非代谢作用（三）缓冲动作非代谢作用游实例分析：体操跳马踏跳动作实例分析：体操跳马踏跳动作- -PLAYPLAY踏跳技术分为上板、缓冲、蹬伸三个阶段。踏跳技术分为上板、缓冲、蹬伸三个阶段。缓冲阶段，伸肌做被动退让性工作，承受巨大的冲击力，其腿的负缓冲阶段，伸肌做被动退让性工作，承受巨大的

16、冲击力，其腿的负担量可达体重的担量可达体重的10101414倍。倍。整个缓冲阶段的整个缓冲阶段的应该缩短。应该缩短。缓冲时间取决于缓冲时间取决于、（髋、膝、踝关节）、（髋、膝、踝关节）、。缓冲的幅度应尽可能小些，使整个缓冲的幅度应尽可能小些，使整个缩短。缩短。游曲线是用曲线是用曲线是用曲线是用前脚掌着板技术，因踝关节参加缓前脚掌着板技术，因踝关节参加缓冲，缓冲阶段中垂直冲击力和水平冲，缓冲阶段中垂直冲击力和水平冲击力都小于全脚掌着板，可使膝冲击力都小于全脚掌着板，可使膝关节被迫弯曲的程度减小，有利于关节被迫弯曲的程度减小，有利于。据研究材料证明，采用前脚掌着板起跳技术据研究材料证明，采用前脚掌

17、着板起跳技术的运动员，的运动员，起跳时间可缩短起跳时间可缩短0.020.020.030.03秒左右。秒左右。 游NFNFNF重力重力 垂直支撑反作用力垂直支撑反作用力QFG G水平反作用力水平反作用力QFNLQL等效于力矩等效于力矩 及力及力等效于力矩等效于力矩 及力及力NFNF 是使运动员产生向上加速度的原因是使运动员产生向上加速度的原因QF是使重心产生减速度的原因。是使重心产生减速度的原因。QFNF游上述分析可知，上述分析可知，而合理的，而合理的选择着板角对正确完成踏跳和后续动作具有重要作用。选择着板角对正确完成踏跳和后续动作具有重要作用。 研究证明，研究证明，在缓冲阶段应在缓冲阶段应，可以提高垂直支撑反作用力，缩短缓冲时间，有利于使重可以提高垂直支撑反作用力，缩短缓冲时间，有利于使重心快速转为向斜上方的运动，同时可以减少水平速度的损心快速转为向斜上方的运动，同时可以减少水平速度的损失，