杨亚红跳马侧手翻直体侧空翻转体630°运动学分析

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摘要：通过录像观看了1999-2004年世界体操锦标赛和奥运会体操比赛跳马单项决赛，反复观看了杨亚红跳马侧手翻直体侧空翻转体630°的录像资料。研究认为：杨亚红是我国女运动员中最早完成侧手翻直体侧空翻转体630°的优秀跳马选手，在近几年的全国体操比赛中多次夺得跳马冠军，她在跳马决赛中跳这个动作时从没失败过，成功率很高，动作稳定质量较高，能起到示范和借鉴作用。

关键词：跳马；侧手翻直体侧空翻转体630°；杨亚红

中图分类号：G832.219文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)04-0565-04

本文通过运动学分析揭示了杨亚红完成的跳马侧手翻直体侧空翻转体630°的运动学规律和技术特点，为我国运动员发展这类动作提供理论依据和技术参数，对提高我国女子跳马的技术水平，在2008年奥运会上取得突破性的进展有积极的推动作用。

1研究对象与方法

1.1研究对象杨亚红，北京籍国家体操集训队队员，多次夺得全国体操比赛跳马冠军。

1.2研究方法

1.2.1文献资料法查阅跳马有关文献资料30余篇。

1.2.2观察法通过录像观看了1999-2004年世界体操锦标赛和奥运会体操比赛跳马单项决赛。

1.2.3专家访谈法根据本课题研究内容对教练员、运动员及体操与生物力学专家进行了调查访问。

1.2.4运动学研究法

1.2.4.1录像的拍摄2004年5月-2005年3月三次拍摄了杨亚红跳马侧手翻直体侧空翻转体630°动作。

1.2.4.2录像的解析与处理对拍摄到的原始材料，用美国ARIL运动生物力学高速解析系统，采用系统人体模型：21个关节点，25个环节控制点，解析了三套共250多幅画面，获得41 860多个数据，用数字滤波法进行平滑，截断频率为6。解析系统流程见图2，然后根据本课题研究内容采集了身体重心轨迹、水平速度、垂直速度及各关节角度等数据。

拍摄动作代号：三次拍摄杨亚红跳马侧手翻直体侧空翻转体630°，2004年5月在苏州全国体操比赛跳马决赛中拍摄的动作代号为A1；2005年3月在国家队体操馆拍摄的动作代号为A2；2004年10月在杭州全国体操比赛跳马决赛中拍摄的动作代号为A3。

2结果与分析

2.1整体动作评价与特点

2.1.1动作稳定成功率高A1、A2、A3三次动作都成功的完成了，总体评价是踏跳有力，快速撑马推手和摆腿，第二腾空较高，转体速度较快，转体到位，落地较稳。

2.1.2时间分配特点从两脚触板开始至两脚落地，各阶段所用时间分配如下：踏跳0.08 s，第一腾空0.10 s，推手0.13 s，第二腾空0.98 s(表1、图3)。从时间分配来看，踏跳、第一腾空和推手所用时间极短，只占总时间的1/4。这是杨亚红完成该动作的一大特点。

2.1.3重心轨迹位移特点杨亚红A1、A2、A3三次动作身体重心轨迹走向基本相似。双脚踏上板后重心出现了很小的向下倾斜坡度，蹬离时重心又上升；第一腾空重心抛物线逐渐上升；撑马推手是在重心轨迹继续上升过程中进行的；第二腾空重心抛物轨迹先是逐渐上升，身体一边绕纵轴转体，一边绕额状轴翻转。距地面高度明显增加，能量转换性质主要是动能转化为势能，从重心最高峰值至落地重心轨迹逐渐下降，抛物线轨迹继续绕身体纵轴向左转体同时直体向后翻转，能量又从势能迅速转化为动能，并对落地产生强大的冲击力（图4）。

2.1.4身体重心水平速度变化特点A1、A2、A3身体重心水平速度的变化趋势是逐渐减小的。三次平均上板过程最大瞬时水平速度为7.53 m/s，经过踏跳和推手后，水平速度明显减小，推离马后第二腾空水平速度趋于稳定，落地时水平速度减到2.21 m/s（表2、图5）。

2.2各阶段动作技术分析

2.2.1踏跳阶段技术从测算的材料看（表4），两脚触板前上板过程最大瞬时水平速度，A1为7.63 m/s，A2为7.45 m/s，A3为7.53 m/s，三次平均为7.53 m/s，与过去研究过的材料相比，这个水平速度还是不错的，在《女子跳马跳转180°屈体后空翻动作的运动学分析》一文中，莫慧兰等5名运动员上板过程最大瞬时水平速度平均为7.50 m/s。充分说明杨亚红助跑和上板技术做得比较好，助跑和上板的水平速度还是比较快的，完全可以满足完成该动作所需要的水平速度。

踏跳是为第一腾空所需要的能量和获得的身体姿势做了充分准备，也是完成跳马动作的关键技术环节。

杨亚红的踏跳技术特点是：

1) 上板过程两脚积极主动去踏板，触板瞬间两脚应踏在重心投影线前面，形成一定的制动踏跳，这时上板角小于90°，A1、A2、A3三次平均上板角为65°（表3），这样一个制动角度为部分重心水平速度转化为部分垂直速度创造了条件。因为踏跳有一个过程，需要一定的时间，两脚踏在重心投影线前是客观需求，非常必要的。

两脚触板瞬间身体的姿态与位置对于 完成好踏跳技术也是非常重要的，根据材料分析（表3、图6），两脚触板瞬间下肢各关节应保持适度的弯曲，A1、A2踝角平均102°，左右膝角平均为150°和154°，左右髋角平均为112°和120°，膝踝关节角度过大或过小都不利于踏跳力量的发挥。

在两脚触板的同时，两臂微屈摆至肩水平位置（图6），A1、A2左右肩角平均为94°和105°，上体稍前倾，A1、A2上体前倾角平均为15°左右。触板瞬间两臂位置过高，上体过份后仰不利于做好正确的踏跳技术，获得最佳的蹬离角。

2) 两脚触板后经短暂的缓冲立即快速有力的蹬腿，充分蹬直腿，直至尖离板（图7），整个踏跳时间很短，A1，A2，A3均为0.08 s，杨亚红A1，A2，A3三次动作蹬离板瞬间重心垂直速度都有明显增加（表3、表4），三次平均由触板时的-0.28 m/s增加到离板时的3.70 m/s，相反重心水平速度都有明显减小，由6.60 m/s，减小到4.40 m/s，重心水平速度的损耗主要是克服脚对板的支撑反作用力沿水平方向的分力；垂直速度的增加主要是通过双脚有力的蹬伸及踏板的弹性张力获得。

3) 两脚蹬离板瞬间身置和姿态发生了明显变化。上体前倾角和下肢各关节角度明显增大（表4），上体前倾角由15°增加到37°，左右膝角分别由150°和154°，增加到169°和175°，左右踝角分别由102°和102°增加到106°和113°，两腿充分蹬直，直至脚尖离板。这样身体重心位置高度比触板时增加了23 cm左右。

2.2.2第一腾空技术从重心在空中移动的轨迹曲线和腾空时间来看，身体重心在第一腾空过程中是持续上升的（图4）。根据公式T=V/g(V为离板瞬间重心垂直速度、T为到达重心抛物线最高点的时间)，以杨亚红重心垂直速度计算T=3.70/9.8=0.38 即到达第一腾空抛物线最高点为0.38 s，而实际上第一腾空的飞行时间都没超过0.11 s也就是说撑马时身体重心仍保持上升势头。

杨亚红在蹬离前腹肌紧张、髋微屈，这样既可以避免挺腹影响力的传递，又可以拉长腰背肌有利于第一腾空加速的摆腿。这时，髋关节角度明显增大，尤其是右髋角，撑马时A1、A2、A3平均增加到157°。脚的运动速度明显加快，撑马时左右脚分别达到8.37 m/s和11.37 m/s（表5），左右脚速度不一样是因为摆腿过程中出现了分腿，按规则要求分腿是不允许的。

2.2.3推手阶段技术依次撑马依次推离马是侧手翻类动作最明显的一个特点。从以下几个方面进行具体分析。

1) 杨亚红左手撑马瞬间（图8），左手外旋，左臂弯曲，A1、A2左肘角平均131°，撑马的位置较低，靠近近侧端边缘，偏左一点，大约离远侧端马头1.00～1.20 m之间。由于撑马位置低，左手撑马瞬间身体重心高于左手撑马位置，因此，撑马角较大，A1、A2、A3三次平均撑马角为43°（表3）。

2) 右手撑马后立即进入左右手依次推离马阶段，肘角和肩角略有增加。离马时A1、A2左右肘角分别增加到147°和164°，左右肩角分别增加到129°和157°（表6），说明左右手有一定的推手顶肩动作，推手时间较短，约为0.13 s左右（表2），快速有力的顶肩推手使重心水平速度继续减小，平均减到3.23 m/s垂直速度虽没有增加，但仍保持2.68 m/s的较高水平，这对提高第二腾空高度有积极作用。

3) 依次撑马推手是在重心轨迹上升的过程中完成的。这时，身体继续向前、向上、向侧移动，两腿也继续向前、向侧摆动，离马时两脚并没有减小的趋势，左右脚分别达到13.30 m/s和11.67 m/s（表6），这是杨亚红完成该动作的一大特点，这对杨亚红完成第二腾空身体翻转极为有利。

4) 右手推离马时身体处于侧倒立位置（图9），A1、A2、A3三次动作平均推离角为78°，因为是侧手翻推手，重心和右手支点的连线与马水平面后夹角不可能达到90°，所以78°的推离角还是比较合理的。

2.2.4第二腾空技术1) 推离马后第二腾空身体重心抛物线轨迹逐渐弧形上升，抛物线的腾起角度是由推离马时的重心水平速度和垂直速度决定的。根据计算，A1、A2、A3三次动作平均腾起角度为40°左右。当身体重心升到最高点后（图10），在重力作用下重心抛物线轨迹又逐渐弧形下落。

2) 要完成好第二腾空动作必须具备必要的腾空高度和腾空时间，这两个指标都是由助跑、踏跳、推手等前面几个阶段决定的，前面几个阶段技术做得好，第二腾空高度就高，腾空时间就长，根据材料（表7），杨亚红A1、A2、A3三次腾空高度平均为2.58 m，比马高1.33 m，重心上升的绝对高度为0.25 m左右（与推离马时的重心高度比）。三次腾空时间平均为0．98 s左右。

3) 杨亚红右手推离马后立即开始向左转体，转体动力主要靠头、肩带动，和两臂向胸腹前屈抱，以减小身体纵轴半径，根据动量矩守恒定理，（K=mr2ω），半径与旋转角速度成反比。半径越短，旋转角速度就越大。为了尽量保持身体纵轴转体半径，转体过程中头要梗直，身体伸直，髋角保持在160°左右。转完630°时身体重心离地面高度在1.25～1.30 m的高度上，略高于马的高度（1.25 m），转体角速度在15 rad/s左右。从图片分析，快转完630°时髋角开始逐渐减小，两臂向体侧移动，其目的有三点：一是增加身体纵轴半径，减小旋转角速度；二是减小横轴旋转半径，以加快身体的翻转速度；三是做好落地的准备工作。

4) 该动作绕横轴做直体翻转，翻转速度较慢，翻转动力：一是推离马时获得的翻转力量；二是转体时两臂向胸腹前屈抱减小横轴旋转半径，以加快身体的翻转速度；三是当身体转完630°后两臂侧伸，髋角减小，也能获得部分翻转动力，加快身体的翻转速度 ，根据计算（表7），从右手推离马至落地瞬间，身体横轴翻转角速度约为8.56 rad/s左右，从纵轴转体速度与横轴翻转速度比较，前者远远大于后者，说明完成该动作的主要矛盾是转体速度 。从图片分析，推离马后重心抛物线轨迹上升到最高点时身体翻转1/2周，上体基本立直，头朝上（图10），大约转体180°，余下的身体翻转和转体度数都是在重心抛物线轨迹下落的过程中完成的。只有加快转体速度才能在较高的位置上转完630°，才能为落地站稳创造有利条件。

2.2.5落地阶段技术杨亚红A1、A2、A3三次落地动作只向后动了一小步，落地还是比较稳的。说明杨亚红落地过程中符合前面讲的力学规律和基本要求，根据材料（表8，图11）亚红两脚落在重心投影线后面（对人体面向马的方向来说），落地角为63°左右，这样能形成比较合理的制动力矩，对抗向后的旋转力矩，落地角过大或过小都会使旋转力矩与制动力矩失去平衡，造成落地不稳。

3结论

杨亚红完成的跳马侧手翻直体侧空翻转体630°是成功的，结论如下：

1) 上板瞬间两脚踏在重心投影线前面，上板角约65°。经缓冲后踏跳快速有力，充分蹬直腿，直至脚尖离板，踏跳时间为0.08 s。蹬离瞬间已开始向右转体，蹬离角约79°左右。

2) 离板后在重心弧形上升的过程中左手积极撑马，同时继续转体，并加速摆腿，从离板至撑马第一腾空飞行时间要短 ，大约0.10 s。

3) 左臂屈肘撑马紧接着右手撑马，左右手依次推离马，肩角和肘角略有增加，推手过程继续转体成侧手翻并腿倒立姿势，同时两腿加速向右摆腿，右手推离马瞬间身体处于单臂侧倒立位置，推离角约78°左右。

4) 杨亚红第二腾空最高点距地面高度为2.58 m左右，腾空时间约为0.98 s左右，右手离马后立即开始向左转体，转体的主要动力是头肩带动和两臂向胸腹前屈抱，转完630°的旋转角速度为15.07 rad/s，横轴翻转角速度为8.56 rad/s，该动作第二腾空主要矛盾是解决转体速度问题。

5) 第二腾空身体伸展和转体到位是做好落地的前提条件。落地时掌握好落地时机和落地角度，杨亚红落地角约为63°左右。落地瞬间，膝角和踝角尽量伸直，有利于延长缓冲时间，减小冲击力。

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