1、07 浅谈跨栏平衡的生物力学特征及训练方法 曾令华 山东省淄博市张店区东方实验学校 跨栏步是跨栏技术中的关键技术，而在跨栏步技术中摆动腿和起跨腿又是其核心部分，在跨栏步阶段只有掌握好栏间平衡，才能更好的实现跑栏技术。通过研究 110 米栏跨栏步阶段的力学平衡可以更好地深入了解关于跨栏步的理论力学支撑，为掌握跨栏技术提供有力的帮助。国外对于跨栏步的研究现状是主要通过精确的生物测试仪器对跨栏技术的各个环节进行有效的观测和分析。国内对于跨栏步的力学分析研究主要实在对 Geoffrey Dyson 理论研究的基础上进行纠正和补充。为以后国内外跨栏运动员更好的避免运动损伤提供了有力的依据。 一、 生物力
2、学平衡理论 1、转动惯量 转动惯量是量度转动物体惯性大小的物理量。转动惯量越大，转动状态越不容易改变。身体质量分布离轴越近转动惯量越小，身体质量分布离轴越远转动惯量越大。 2、人体或器械转动的动量矩 当人体处于腾空无支撑状态时重力作用于质心不对基本轴产生力矩，若不计空气阻力，则可将封闭的人体看做封闭的力学系统，满足动量矩守恒的条件。 二、跨栏步力学分析的演变历程 1、Geoffrey Dyson 理论 起跨腿的逆时针的作用与上体以及臂产生的反作用相互抵消，防止上体产生扭曲。起跨腿向上方提拉的作用与上体向起跨腿的倾屈所产生的的反作用相互抵消。腿的下压动作所形成的作用与反作用有利于上体的抬起，即腿
3、的下压的作用与上体抬起的反作用相互抵消。 2、王晓琳关于跨栏步技术的生物力学分析 摆动腿的高抬与躯干的前倾做相向运动，它有利于攻栏。 摆动腿的下压与起跨腿的提拉做相向运动，形成协调的剪绞动作。 3、耿海军等人关于跨栏步阶段躯干转动惯量的生物力学研究 根据跨栏步中摆动腿的动作，以及借鉴 Geoffrey Dyson 的理论研究，提出了关于对 Geoffrey Dyson 理论的一些看法，主要是对于 Geoffrey Dyson 理论的不足进行相应的补充与说明。 4、张菲菲关于基于足底压力的男子跨栏运动员跨栏步生物力学特征分析人体在运动过程中与地面之间有 3 种情况：腾空，单支撑，双支撑。人体以某
4、一部位为着地支撑与地面接触时，人体向地面施加垂直压力的作用分布点或地面给人体反作用力的轨迹形成一条曲线，称为足底压力中心轨迹。在完成攻栏动作时，摆动腿迅速上摆攻栏，起跨腿蹬地迅速有力，躯干前倾向摆动腿靠近，重心前移，作迅速积极的攻栏动作。 三、对跨栏步力学演变历程的分析及自己的看法 1、关于 Geoffrey Dyson 理论的看法 起跨腿的外展用力的角动量并不是头-躯干向右倾斜所产生的角动量来加以平衡的，因为由于受到右髋环节灵活性所限，进行头-躯干的向右倾斜是非常困难的。右臂顺时针的角动量仅仅是右腿逆时针角动量的一半。 综上所述，Geoffrey Dyson 理论是不合理的。 2、关于王晓琳
5、的跨栏步技术的生物力学分析的看法 攻栏阶段，摆动腿的高抬的作用与摆动腿异侧臂的前伸和躯干前倾的总的反作用相互补偿，保持身体平衡。 栏间阶段，起跨腿的提拉作用与起跨腿同侧臂的后摆和摆动腿的适当下压的总的反作用相互补偿，保持身体平衡。 下栏阶段，摆动腿的下压的作用与躯干抬起和起跨腿的提拉的总的反作用相互补偿，保持身体平衡。 3、关于耿海军等人的跨栏步阶段躯干转动惯量的生物力学研究的看法 （1）攻栏：摆动腿上摆产生的向上的角动量 38 单位与头-躯干下降靠近摆动腿产生的向下的角动量30 单位相互抵消，保持平衡。 （2）栏间：起跨腿自上而下的提拉产生向上的角动量。 （3）下栏：头-躯干抬起产生向上的角
6、动量与起跨腿自上而下的提拉产生向上的角动量二者之和与摆动腿下压产生向下的角动量相互抵消。 4、关于张菲菲的基于足底压力的男子跨栏运动员跨栏步生物力学特征分析的看法 在攻栏阶段，起跨腿迅速有力蹬地，起跨足形成的“”形状的压力轨迹是由足根部外侧往足中部经一拐点后往上方移动。 5、关于上述分析的总结以及理论基础的阐述 水平面，对于水平面上动量矩的守恒主要的是在 Geoffrey Dyson 理论上结合耿海军等人的生物力学研究并通过深入的研究张菲菲的基于足底压力的男子跨栏运动员跨栏步生物力学特征分析为基础理论进行研究，并最终得出结论。 冠状面，起跨腿自下而上的外展作用产生的动量矩与摆动腿的下压作用产生的反作用的动量矩相互抵消，以实现位于冠状面上动量矩的守恒。 矢状面，对于矢状面上动量矩的守恒主要的是在 Geoffrey Dyson 理论的基础上结合耿海军等人的跨栏步阶段躯干转动惯量的生物力学研究对 Geoffrey Dyson 理论进行改正和补充，并最终得出结论。
