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说明“完成%”意旨缓冲阶段支撑腿及摆动腿所完成的髋角变化幅度占离地瞬刻与着地瞬刻支撑腿与摆动腿髋角变化总幅度的百分比,“髋剪绞速度”是指支撑腿与摆动腿髋角速度绝对值之和,“摆动腿膝点速度”是指摆动腿膝关节点水平速度与垂直速度的合速度.
图5不同跑道上支撑腿及摆动腿髋角速度及剪绞速度曲线
2.5斜坡超速跑支撑过程中压力中心变化特征分析
压力中心(压心)是支撑反作用力合力的作用点,它作用于支撑脚上的某位置,通过分析压心在脚上相对位置的变化,可以更准确地判断不同斜坡上跑支撑脚的着地和支撑的方式的细微变化,从而揭示出斜坡跑对提高短跑成绩的重要机制.图6不同斜坡跑支撑腿压力中心随运动方向变化拟合曲线
图6是标准化后4种斜坡与平道跑支撑过程压心于运动方向的变化规律.这些曲线有一共同的变化规律,即都有四个特别时相.其中A点实际代表运动员着地脚的趾指关节恰好落在测力台中心瞬刻,由于着地之初的巨大冲击力,压心随着踝关节的屈曲缓冲先向后移至B点(即向踝关节点靠近),随着缓冲继续,后又快速移回趾指关节C点附近,离地时,压心移至脚尖,也就是着地时趾指关节前D点位置.
进一步研究发现:1)平道与斜坡跑压力中心轨迹的变化趋势几乎接近,但下坡跑的后移幅度大且后移速度相对较快,在大约占支撑时间的11%左右达到最大后移(10cm左右),从C点的波峰值看,运动员的支撑脚压力中心几乎又回到趾指关节,再结合摄像慢放发现,下坡跑运动员着地脚跟均跟测力台面有瞬间接触(占100%),而平道跑中有7名运动员后脚跟与测力台没有接触(占58.3%),2)3°与4°斜坡压力中心轨迹后移幅度几乎接近,1°、2°斜坡与平道后移幅度相对较小且后移速度相对慢些,在大约在占支撑时间13%左右达到最大后移(7cm左右).
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2.6斜坡超速跑支撑腿刚度及地面支反力变化特征分析
“刚度(Stiffness)”一词,起源于物理学,为“虎克定律”的一部分,有时又翻译成“劲度”,其含义与物理学上的“模量”相近,指物体在受载时抵抗变形的能力,刚度大则变形小,刚度小则变形大.当短跑运动员下肢着地时,刚度可增加支持组织的强度,抵抗地面对人体施加的反作用力.从运动表现角度看,支撑腿刚度值决定于肌肉、肌腱、韧带、软骨和骨骼的整体[11,12],一定水平的刚度表现可以有效发挥肌肉的拉长-缩短循环(Stretch-ShorteningCycle,即SSC)功能,进而可以在运动着地过程中有效释放贮存在肌肉骨骼系统中的弹性能[13,14].
图7不同斜坡跑支撑腿刚度变化特征从图7可以看出,高速下坡跑支撑腿刚度值普遍高于平道跑,随着坡角的增加,腿刚度值呈戏剧性增加(P<0.05),即其值从平道跑的16.44KN/m增加至3°斜坡的20.23KN/m,此外.当坡角增至4°时,腿刚度突然下降,再从表1数据显示4°斜坡刚度值波动很大,变异度C.V值(12.6%)最高,这可能暗示4°对大多数受试者不适合,因而很可能引起了运动员跑的技术结构发生了较大的改变所致.
3结论
1)斜坡超速跑引起着地腿支撑时间明显变短,这种变化是通过缩短缓冲时间实现的,缓冲距离相对变化较小,而蹬伸距离明显增长,缓冲时间/后蹬时间及支撑时间/腾空时间两个比值更趋加合理.
2)斜坡超速跑引起着地腿着地髋角显著减小,离地髋角相对不变,而摆动腿则呈现相反的规律,同时,摆动腿摆幅增加,离地时髋角较小,摆动腿屈髋幅度大,这有利于身体重心前移,并进而增加蹬伸距离.
3)斜坡超速跑引起摆动腿与支撑腿的髋角速度均值显著增加,大腿剪绞速度显著高于平道,因而有利于人体质心提速,斜坡跑引起摆动腿膝关节速度、着地腿“扒地”速度均显著高于平道,因而使运动员着地时拥有较小的支撑膝角与髋角,从而更有利于SSC功能的发挥.4)斜坡超速跑引起着地腿压力中心后移幅度相对较大且后移速度相对较快,运动员着地脚跟与测力台面存在广泛接触,斜坡坡度大小对支撑腿的刚度有显著变化,在一定范围内,坡角增加,刚度增加,而刚度增加的主要原因是斜坡超速跑改变了运动员支撑脚着地方式,由平道跑的脚尖(指跖关节)――脚中部型向指跖关节――后脚跑触地型转变.
5)斜坡训练对提高速度是很有效的,但斜坡的坡度大小对训练效果影响较大,坡角太小(10或以下)或坡角太大(40或以上),训练效果较差,20、30斜坡既能增大运动员的跑速,又不影响运动员跑的动作技术结构,因而被确定为本次实验对象的最佳坡角.
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