肌肉的主要生物力學(xué)特征

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇肌肉的主要生物力學(xué)特征范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

肌肉的主要生物力學(xué)特征范文第1篇

摘 要 采用文獻(xiàn)資料法、歸納分析對目前舉重科研中使用的運(yùn)動生物力學(xué)方法進(jìn)行綜述，為豐富發(fā)展舉重教學(xué)和科研提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 舉重 運(yùn)動學(xué) 動力學(xué) 生物學(xué)

在中國知網(wǎng)上以舉重、挺舉、生物力學(xué)為關(guān)鍵詞，查閱了國內(nèi)外文獻(xiàn)資料并進(jìn)行歸納總結(jié)。本研究試圖從舉重的運(yùn)動學(xué)研究、舉重的動力學(xué)研究、舉重的生物學(xué)研究，三個方面對舉重中涉及到的生物力學(xué)科研進(jìn)行綜述，為更好的進(jìn)行舉重運(yùn)動生物力學(xué)科研提供參考價(jià)值。

一、舉重的運(yùn)動學(xué)研究

國外學(xué)者[1]認(rèn)為在過渡階段和下蹲支撐階段女子和男子相比，屈膝幅度明顯較小，動作也慢。此外，男子在第一發(fā)力階段施加在杠鈴上的功明顯要大于第二發(fā)力階段。相反，女子在兩個動作階段表現(xiàn)出近似的機(jī)械功。約翰·加漢姆爾[2]提出了抓舉技術(shù)“杠心”（杠鈴橫杠中心點(diǎn)，即杠鈴重心所在位置）的最佳軌跡成明顯的“S”形軌跡。張躍[3]通過分析我國優(yōu)秀運(yùn)動員抓舉技術(shù)在不同動作階段“兩心”在矢狀面和水平面上的偏移，結(jié)合“杠心”最佳軌跡的特點(diǎn)，揭示動作技術(shù)的穩(wěn)定性。劉宗友[4]發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀男子舉重運(yùn)動員的杠心軌跡穿越重心軌跡，杠心幾乎貼著人體重心向上運(yùn)行，表現(xiàn)出發(fā)力“近”的特點(diǎn)。單信海[5]等通過研究崔文華抓舉200.5公斤超世界記錄的技術(shù)分析，也發(fā)現(xiàn)杠心軌跡穿越重心軌跡的特點(diǎn)。而WolfgangBaumann[6]等通過研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員的杠鈴軌跡均沒有穿越垂直參考線，而是表現(xiàn)為杠鈴向身體的后方運(yùn)動，最終導(dǎo)致運(yùn)動員在發(fā)力后的后跳。而這被Vorobyev[7]認(rèn)為是動作技術(shù)不穩(wěn)定的表現(xiàn)。從杠鈴的軌跡及膝關(guān)節(jié)角的變化上看，抓舉動作存在兩次最大伸膝過程和一次屈膝過程[8]。Enoka，R.M指出[9]，舉重的屈膝過程在確定身體姿勢，使杠鈴的運(yùn)動軌跡更靠近髖關(guān)節(jié)和背部肌有一定意義，允許在一個更加適宜的階段充分利用膝關(guān)節(jié)伸肌的力量。Garhammer，J[10]指出抓舉技術(shù)的優(yōu)秀運(yùn)動員在過渡階段仍能保持杠鈴垂直速度的繼續(xù)上升。Tadao Isaka[11]、楊斌勝[12]、張躍[13]、Raoul F [14]研究結(jié)果證實(shí)了上述觀點(diǎn)，指出：在過渡階段，膝關(guān)節(jié)回屈的同時，為了保持杠鈴垂直速度的繼續(xù)增加，應(yīng)積極快速地伸髖。

二、舉重的動力學(xué)研究

國外學(xué)者[15]通過攝像和測力臺同步測試對10名男子舉重運(yùn)動員的抓舉技術(shù)的60%和70%強(qiáng)度進(jìn)行了測試，結(jié)果表明在抓舉60%和70%的強(qiáng)度時，受試者在第二發(fā)力階段的地面反作用力明顯大于第一發(fā)力階段和失重階段。艾康偉[16]通過應(yīng)用逆向動力學(xué)的分析方法對抓舉的技術(shù)動作各關(guān)節(jié)的受力和凈矩進(jìn)行計(jì)算分析，他們對抓舉動作髖關(guān)節(jié)凈力矩分析表明，對于抓舉，髖關(guān)節(jié)最大凈力矩與對應(yīng)此時刻的髖關(guān)節(jié)角度呈負(fù)相關(guān)。劉平等[17]指出抓舉技術(shù)失敗動作分為杠鈴前掉和后掉，前掉主要和發(fā)力效果因子及接鈴調(diào)整因子有關(guān)，后掉主要是接鈴調(diào)整失敗。杠鈴最大速度、慣性上升高度和發(fā)力最大力量是監(jiān)控發(fā)力效果的主要指標(biāo)，接鈴Fy力變化、跳步距離、引膝Fy力變化是監(jiān)控接鈴的主要指標(biāo)。跳步是影響動作成敗的關(guān)鍵因素，它與杠鈴的橫向運(yùn)動趨向、接鈴成敗高度相關(guān)，引膝Fy力、發(fā)力彈杠時杠鈴前向運(yùn)動和發(fā)力杠鈴后向運(yùn)動是決定跳步距離的主要因素。Yung-Hui Lee等[18]得出在抓舉過程中的兩種典型的地面反作用力曲線：兩種曲線在杠鈴離地前0.2秒到杠鈴離地瞬間這段時間都呈現(xiàn)穩(wěn)定的增長趨勢。Carlock[19]等通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員的縱跳能力和舉重表現(xiàn)呈高度相關(guān)。K.Funato[26]發(fā)現(xiàn)高水平運(yùn)動員與一般運(yùn)動員相比，在抓舉時的地面反作用力有兩個明顯特征：1.失重時間較短，能夠更好的利用肌肉收縮彈性能；2.在失重期間表現(xiàn)出更大的向前的水平力，說明更好的利用了伸髖肌群的力量。

三、舉重的生物學(xué)研究

陸愛云等[20]認(rèn)為從肌肉的活動順序上來看，股直肌、豎直肌、脛骨前肌是較早動員的肌肉，爾后才是肱三頭肌、三角肌、前臂屈肌及肱二頭肌等，反映出舉重項(xiàng)目是大肌肉先活動再帶動小肌肉的特點(diǎn)。盧德明[21]使用八導(dǎo)遙測肌電儀測試了股四頭肌（內(nèi)、外、直肌），臀大肌、股二頭肌、小腿三頭肌、骶棘肌和背闊肌等8塊肌肉的肌電圖。各動作階段肌電圖曲線的電壓值以校準(zhǔn)信號的電壓值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量、計(jì)算得到，各動作階段肌電的振動頻率由該動作階段的時間與振動次數(shù)求得。孫礪等[22]選取8塊在抓舉過程中具有代表性的淺層骨骼肌做同步肌電測量。運(yùn)用相關(guān)軟件得出8名運(yùn)動員在3個不同重量的抓舉全過程中8塊骨骼肌活動的先后順序（時序）。龐軍等[23]研究使用Motionanalysis三維分析系統(tǒng)及Norexon 16道肌電儀，對一般水平的運(yùn)動員在不同重量下進(jìn)行挺舉的動作進(jìn)行了生物力學(xué)方面的瀏試。通過運(yùn)動學(xué)和肌電圖分析，得出一般運(yùn)動員在捉舉不同重蚤杠鈴時具有不同的生物力學(xué)特征。

四、小結(jié)與展望

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)：目前對于舉重項(xiàng)目的研究，以抓舉為主，挺舉相對較少。特別對于挺舉的運(yùn)動學(xué)研究文獻(xiàn)相對匱乏，其中還以女子挺舉為主，對于優(yōu)秀男子舉重運(yùn)動員的挺舉研究不多。同時運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)及肌電學(xué)敏感數(shù)據(jù)之間相關(guān)性研究尚未發(fā)現(xiàn)，未來以期為突破口，這將豐富和發(fā)展運(yùn)動生物力學(xué)在舉重科研中的理論。

參考文獻(xiàn)：

[1] Comparative 3-dimensional kinematic analysis of the snatch technique in elite male and female greek weightlifters[J]. Journal of Strength & Conditioning Research.2002.8.16（3）：359-366.

[2] 約翰·加漢姆爾.國際運(yùn)動生物力學(xué)專輯[M].國家體委科教司.1988.

[3] 張躍，蔡國均等.抓舉運(yùn)動“兩心”的運(yùn)動規(guī)律及人體做功的功率和效率[J].體育科學(xué).1990.3（5）：35-37.

[4] 劉宗友.切爾諾梅爾金197.5kg抓舉技術(shù)分析[J].湖北體育科技.2004.3（2）：45-48.

[5] 單信海，嚴(yán)政，張政.崔文華抓舉200.5kg超世界記錄的技術(shù)分析[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào).1999.5（4）：62-65.

[6] Wolfgang. The Snatch Technique of World Class Weightlifters at the 1985 World Championships[J]. International Journal of Sport Biomechanics.1988（4）.

[7] Vorobyev， A.N. Weightlifting[J].Budapest：IWF.1978.

[8] 章旌紅.舉重提鈴動作的運(yùn)動力學(xué)分析[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào).1999.8（4）：36-39.

[9] Enoka，R.M. The Pull in Olympic weightlifting[J]. Medicine and Science in Sports.1979.11.

[10]Garhammer，J. Biomechanical Profiles of Olympic weightlifters[J]. International Journal of Sport Biomechanics.1985（1）.

[11] Tadao Isaka. Kinematic Analysis of the Barbell During the Snatch Movement of Elite Asian Weight lifters[J]. Journal of Applied Biomechanics.1996.12.

[12] 楊斌勝.吳數(shù)德創(chuàng)128kg抓舉世界記錄的技術(shù)[J].中國體育科技.1986.8（2）：66-67.

[13] 張躍，蔡國鈞，劉偉民.從三維立體空間看李順柱抓舉技術(shù)的生物力學(xué)特征[J].體育與科學(xué).1988.7（5）：51-54.

[14] Raoul F， PhD U.S. Olympic Committee Colorado Springs， Colorado Science and Technology to Enhance Weightlifting Performance： The Olympic Program.Strength and Conditioning[J]. 1996.8.

[15] Ground reaction forces during the power clean[J]. Journal of Strength & Conditioning Research.2002.8.16（3）：423-427.

[16] 艾康偉，李方祥等.舉重抓舉和下蹲翻運(yùn)動學(xué)比較和用力特征分析[J].體育科學(xué).2005.25（7）：62-66.

[17] 劉平，張貴敏等.我國優(yōu)秀男子舉重運(yùn)動員抓舉技術(shù)結(jié)構(gòu)研究[J].體育科學(xué).2005.25（1）：51-55.

[18] Yung-Hui Lee， Chin-Yang Huwang， and Yang-Hwei Tsuang. Biomechanical Characteristics of Preactivation and Pulling Phases of Snatch Lift[J]. Journal of applied biomechanics.1995.11：288-298.

[19] Jon M. Carlock. The Relationship Between Vertical Jump Power Estimates and Weightlifting Ability： A Field-Test Approach[J]. The Journal of Strength and Conditioning Research.2004（Vol.18，No.3）：534–539.

[20] Ground reaction forces related to athletic performance between international and national weightlifters[J].

[21] 陸愛云，龐軍等.不同重量下男子抓舉動作的生物力學(xué)特征[J].上海體育學(xué)院學(xué)報(bào).2000.6（3）：62-67.

[22] 盧德明.影響運(yùn)動技術(shù)訓(xùn)練水平提高的幾個難題[A].香山科學(xué)會議第174次學(xué)術(shù)討論會文集：中國數(shù)字化虛擬人體的科技問題[C].北京.2001：67-68.

肌肉的主要生物力學(xué)特征范文第2篇

關(guān)鍵詞 運(yùn)動生物力學(xué) 易損傷部位 體操

中圖分類號：G832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0前言

體操是我國傳統(tǒng)優(yōu)勢運(yùn)動項(xiàng)目，舉國體制使得競技體操得到快速發(fā)展。從歷次奧運(yùn)會中國獲得獎牌來看，競技體操獲得的獎牌所占總獎牌的比重在四分之一波動。然而榮耀的背后有鮮為人知的痛苦，由于體操項(xiàng)目具有難、新、力、美、穩(wěn)的特征，運(yùn)動損傷現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，導(dǎo)致現(xiàn)在運(yùn)動員過早退役，使運(yùn)動員的運(yùn)動生涯提前結(jié)束。訓(xùn)練的非科學(xué)性造成我國體操運(yùn)動員嚴(yán)重的運(yùn)動損傷，影響其進(jìn)入優(yōu)秀體操運(yùn)動員的行列，這不僅給國家?guī)順O大的人才浪費(fèi)，而且影響我國競技體操整體水平的提高。因此，分析體操運(yùn)動過程中容易損傷部位損傷機(jī)制，為預(yù)防和減少運(yùn)動損傷、設(shè)計(jì)專項(xiàng)訓(xùn)練方法等有指導(dǎo)意義。

1運(yùn)動損傷

1.1運(yùn)動損傷的概況

運(yùn)動損傷可分為兩類，即慢性勞損性傷和急性一次致傷。前者主要是訓(xùn)練過度、教學(xué)組織不當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。此類損傷主要有手腕、踝關(guān)節(jié)的各種慢性創(chuàng)傷性腱鞘炎等；后者最常見的是落地或失手時姿勢失常而致傷，此類損傷主要有骨折、摔傷等。研究表明，慢性損傷多于急性損傷。

體操是指練習(xí)者在地面上、持輕器械或在器械上，完成依據(jù)人體生理、解剖特征及人體運(yùn)動生物力學(xué)原理設(shè)計(jì)的各種不同難度動作，在空間上展示身體技藝，表現(xiàn)力量、健康、美麗、智慧的一種實(shí)踐活動。J.E.Taunton提到由于競技體操競爭較激烈，過去十年競技體操的隊(duì)伍不斷壯大，由于青少年的骨骼發(fā)育不完全，沒有針對性的科學(xué)的訓(xùn)練方法，足踝、腕骨關(guān)節(jié)、腰等極易受到損傷。

1.2運(yùn)動損傷導(dǎo)致運(yùn)動員過早退役

隨著競技體操動作難度的不斷發(fā)展和競爭越來越激烈，運(yùn)動損傷已成為我國體操運(yùn)動員退役的主要原因。何曉敏以國家隊(duì)和專業(yè)隊(duì)現(xiàn)役和退役的運(yùn)動員為研究對象，指出歷屆奧運(yùn)女子體操冠軍的最佳年齡平均為21歲左右，甚至還有高齡而我國運(yùn)動員在18歲以前就退役了，潛力還未得到完全發(fā)揮，主要原因就是運(yùn)動性損傷。

2易受傷部位損傷機(jī)制

2.1腕部骨關(guān)節(jié)損傷部位機(jī)制分析

體操運(yùn)動員腕部骨、關(guān)節(jié)的變異和損傷較常見，學(xué)者調(diào)查了50名體操運(yùn)動員，X線征象分析發(fā)現(xiàn)體操長期訓(xùn)練導(dǎo)致的損傷主要表現(xiàn)在橈骨遠(yuǎn)端骨骺骨折、尺骨莖突骨折和舟骨骨折。被調(diào)查對象均處于青春期或青春前期，他們的骨骺較周圍纖維軟骨脆弱，致使其可塑性較強(qiáng)容易損傷。支撐動作對舟、月骨、橈骨遠(yuǎn)端骨骺關(guān)節(jié)面施加力量不平衡，則可以形成扭錯應(yīng)力，當(dāng)這個應(yīng)力超過了骨骺所能承受的最大限度，骨骺就會破裂。

肌腱是一種索條狀沒有彈力的組織，當(dāng)肌肉收縮時肌腱緊張并拉成直線。人體的活動是依靠肌肉的收縮與肌腱的牽引實(shí)現(xiàn)的。因此，當(dāng)肌腱繞過關(guān)節(jié)或骨骼的隆起部位時，為避免緊張的肌腱滑脫深筋膜就在這些部位增厚成環(huán)狀或?qū)捚降闹С謳⒓‰旃潭ǎ缡滞蟛课坏耐蟊硞?cè)韌帶等。

2.2腰部受力特點(diǎn)及損傷的力學(xué)分析

腰椎是脊柱的主要承載部分，也是運(yùn)動損傷的多發(fā)部位。所以對于力量型的運(yùn)動員來說，腰椎的損傷往往意味著運(yùn)動生涯的結(jié)束即過早的退役。采用生物力學(xué)的方法研究腰椎運(yùn)動的力學(xué)性質(zhì)，了解其承載的機(jī)制，不僅可以掌握科學(xué)的發(fā)力動作，充分發(fā)揮運(yùn)動潛能，還可以避免損傷并延長運(yùn)動壽命。外國學(xué)者指出自由體操中空翻、下橋等甩腰動作的多次反復(fù)練習(xí)，長期的疲勞導(dǎo)致腰椎損傷，腰部是運(yùn)動鏈中的核心部位，核心部位的損傷直接影響動作技術(shù)的提高。

3損傷的康復(fù)和預(yù)防

任何運(yùn)動都要遵循人體生物學(xué)、解剖學(xué)和力學(xué)上的規(guī)律，利用所學(xué)知識指導(dǎo)訓(xùn)練預(yù)防和避免一些損傷，還可以有助提高訓(xùn)練的效果。訓(xùn)練負(fù)荷不宜太大，合理安排運(yùn)動量是防止運(yùn)動損傷高發(fā)生率的有效措施。加強(qiáng)核心力量訓(xùn)練。競技體操中，身體始終處于非平衡狀態(tài)的位移之中，核心部位是人體動力鏈的中間環(huán)節(jié)，如果核心力量弱則身體的平衡能力、穩(wěn)定性則弱。體操運(yùn)動員落地時通過兩腳踝、膝、髖關(guān)節(jié)等合理彎曲來減緩壓力負(fù)荷對人體的傷害并控制平衡。所以，體操運(yùn)動員經(jīng)常要控腰來維持平衡，通過腰部核心部位肌肉力量的整體協(xié)調(diào)用力保證落地穩(wěn)定性避免損傷。

4小結(jié)

體操運(yùn)動員運(yùn)動損傷一般為疲勞積累成的慢性勞損。關(guān)于我國體操運(yùn)動損傷的研究越來越廣泛，運(yùn)動損傷的年輕化趨勢令人擔(dān)憂。運(yùn)動損傷的預(yù)防就顯得尤為重要，結(jié)合運(yùn)動生物力學(xué)更科學(xué)地組織訓(xùn)練，加強(qiáng)核心力量訓(xùn)練，有效地提高運(yùn)動技術(shù)并預(yù)防運(yùn)動損傷的發(fā)生。預(yù)防運(yùn)動性損傷的一套科學(xué)理論體系以及國家相關(guān)部門對國家運(yùn)動員因傷退役的安撫措施有待健全和完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 李文慧.我國少年藝術(shù)體操運(yùn)動損傷現(xiàn)狀及訓(xùn)練學(xué)致因探討[D].北京體育大學(xué)，2001.

肌肉的主要生物力學(xué)特征范文第3篇

關(guān)鍵詞：地方病；生物力學(xué)；腰椎壓力

中圖分類號：TP39；R682.3；R135文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：2095-2163（2015）04-

0引言

氟中毒[1]是一種地方性疾病，輕度的體現(xiàn)為兒童氟斑牙，重度的體現(xiàn)為成人氟骨癥。氟斑牙的調(diào)查對象一般為8～12歲兒童，診斷時醫(yī)生通常需彎腰低頭進(jìn)行。由于一次性調(diào)查人數(shù)較多（碘缺乏病中檢查甲狀腺的情況與之類似），所以盡管勞動強(qiáng)度不大，但醫(yī)生腰酸背痛在所難免，還可能引發(fā)慢性腰痛等脊椎病[2-4]。為此，若把領(lǐng)獎臺特征的階梯式站臺（“領(lǐng)獎臺”）應(yīng)用到兒童氟斑牙診斷中，讓待診兒童按個頭大小分組站于“領(lǐng)獎臺”接受診斷，則有利于減輕醫(yī)生腰部疲勞。醫(yī)生腰椎壓力等數(shù)據(jù)通過法國達(dá)索公司的虛擬樣機(jī)軟件CATIA工效學(xué)模塊[5]進(jìn)行“檢測”。

1構(gòu)建CATIA模型

1.1人體生物力學(xué)

生物學(xué)中，人體處于站姿或坐姿時，身體由脊椎、髖骨、腿和腳支撐，主要靠腰椎和髖骨支撐上身體重。其中人體脊椎由7節(jié)頸椎、12節(jié)胸椎和5節(jié)腰椎構(gòu)成，平時靠肌肉維持其“S”形，腰椎粗大且硬，幾乎承受著人體上身的全部重量，并實(shí)現(xiàn)前曲后仰、側(cè)曲、扭轉(zhuǎn)等運(yùn)動，第三、第四腰椎為整個脊椎骨中受力最大的部位。腰椎的不良力學(xué)行為（如長時間壓縮等）[3]將加重腰椎負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生疲勞，甚至引發(fā)腰椎間盤損傷等脊椎病[4]。CATIA軟件的工效學(xué)設(shè)計(jì)與分析模塊，應(yīng)用L4～L5[6]非線性三維有限元模型，能夠?qū)ρ祲毫Φ壬锪W(xué)參數(shù)進(jìn)行描述。

1.2人體模型

CATIAV5R20中有美、加、法、日、韓、德、中（臺）共7個國家的人體模型。兒童氟斑牙的現(xiàn)場調(diào)查中，站姿是醫(yī)生診斷病情的主要姿勢。本例采用中國人模型，男性醫(yī)生身高1.75m，待診兒童身高取樣1.35m、1.50m和1.65m，如圖1所示。

（a）1.35m（b）1.50m（c）1.65m

2生物力學(xué)分析及改善措施

2.1生物力學(xué)分析（BSAA）

BSAA指生物力學(xué)單一動作評價(jià)，針對給定姿態(tài)下人體的腰椎、關(guān)節(jié)等處受力（或力矩）等進(jìn)行測量。以圖1（a）為例，通過“[開始][工效學(xué)設(shè)計(jì)與分析][HumanActivityAnalysis][分析][BiomechanicSingleActionAnalysis…]”即得分析結(jié)果，見圖2。其中L4-L5腰椎壓力由身體負(fù)荷壓力、軸扭曲力和彎曲力三部分組成。

可見，1.75m身高醫(yī)生診斷1.35m、1.50m和1.65m（1.80m僅為分析對照而設(shè)）身高兒童氟斑牙時醫(yī)生L4-L5腰椎壓力分別為2369N、2069N、1679N（醫(yī)生正常站姿時1165N）。隨著接受診斷兒童的身高增大，醫(yī)生工作時的L4-L5腰椎壓力驟減（彎曲力“貢獻(xiàn)”最大）。

2.2改善措施

設(shè)想兒童在接受診斷時分組站于“領(lǐng)獎臺”（見圖4），其嘴巴部位跟醫(yī)生眼睛高度基本平齊（相當(dāng)于醫(yī)生自然站姿），則醫(yī)生L4-L5壓力分別比原來減少50.8%、43.7%和30.6%，如圖3所示。

“領(lǐng)獎臺”作為兒童接受診斷的地點(diǎn)，可使醫(yī)生能以正常站姿工作。該“領(lǐng)獎臺”可如下設(shè)計(jì)：

（1）尺寸。三個臺面的長度、寬度均分別為0.6m、0.30m，高度依次為0.30m、0.45m、0.15m；

（2）材質(zhì)及使用方法。可采用三個小木匣拼接，便于攜帶（可盛裝工作用品）。

肌肉的主要生物力學(xué)特征范文第4篇

關(guān)鍵詞：競技健美操；直角支撐；運(yùn)動生物力學(xué)

中圖分類號：G831.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-3612(2007)06-0863-03

Sports Biomechanics Analysis of Lsupport Double Turn in Competitive Aerobic Gymnastics

HAN Chunying1, HAN Jia2

(1. Aerobic Gymnastics Section, Physical Education College, Xinjiang Normal University, Urumqi 830053, Xinjiang, China;

2. Physical Education Department, Shanghai University of Sports, Shanghai 200438, China)

Abstract:By means of threedimensional highspeed shooting and digitization and electromyography, the experiment researched the technique of Lsupport double turn and obtained sports biomechanics parameters of Chinese elite aerobic gymnastic athletes, in order to definite the technical structure and characteristics of the movement at this difficulty level, find out athletes' unreasonable techniques, provide referential information for better training, and provide academic and practical references for gymnasts to execute this movement in high performance in international tournaments.

Key words: competitive aerobic gymnastics; Lsupport; sports biomechanics

難度動作是競技健美操一個重要組成部分，對難度動作的研究必然是健美操研究中的一項(xiàng)重要課題，而用運(yùn)動生物力學(xué)的方法對難度動作進(jìn)行研究，對于明確難度動作的技術(shù)結(jié)構(gòu)、特征，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員完成動作過程中不合理的動作技術(shù)，為運(yùn)動員和教練員提出技術(shù)改進(jìn)的參考性意見等方面都能起到重要的作用。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象 別蓁蓁，連續(xù)3年全國健美操錦標(biāo)賽、冠軍賽、精英賽女子單人操冠軍，健美操世界錦標(biāo)賽女子單人操第22名，國家級運(yùn)動健將。

1.2 研究方法

1.2.1 影片解析系統(tǒng)圖像解析法 使用兩臺JVC9800高速攝像機(jī)，主光軸正交，以100幀/秒的拍攝頻率，拍攝圖像資料，并用TJ-MOTION三維圖像解析系統(tǒng)進(jìn)行圖像解析，獲得有關(guān)運(yùn)動學(xué)的參數(shù)。

1.2.2 肌電測試 使用芬蘭產(chǎn)ME3000 P4肌電測試儀，以1000HZ的采樣頻率，采集各組難度動作選定分析的各塊肌肉的肌電活動信號，并用MEGAWIN2.0軟件對原始肌電信號進(jìn)行處理、分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 直角支撐轉(zhuǎn)體720°的力學(xué)結(jié)構(gòu)特征 直角支撐轉(zhuǎn)體720°是一個以兩只手交替為圓心（支撐點(diǎn)），以腳尖到支撐點(diǎn)的距離為半徑的周期性圓周運(yùn)動。各運(yùn)動周期規(guī)律相似，研究其中一個周期的力學(xué)技術(shù)特點(diǎn)，就能近似的知道整個運(yùn)動過程的技術(shù)規(guī)律。明確直角支撐轉(zhuǎn)體720°的力學(xué)結(jié)構(gòu)特征，對于分析該動作的技術(shù)特點(diǎn)以及肌肉用力工作情況，有著重要的意義。

圖1所示L為轉(zhuǎn)動半徑，轉(zhuǎn)動半徑越大，轉(zhuǎn)動慣量也隨之變大，轉(zhuǎn)動就越困難。在腿長一定的時候，如果想要減小轉(zhuǎn)動半徑，唯一的方法就是臀部后撤，使折體角θ減小。其后果是含胸、弓背，導(dǎo)致減分，這種情況在很多運(yùn)動員身上發(fā)生。高質(zhì)量完成這個動作則要求運(yùn)動員應(yīng)保持上體正直，髖部前送，使身體和支撐手臂在一個平面內(nèi)，同時折體角θ控制在90°。圖5是直角支撐從準(zhǔn)備階段到轉(zhuǎn)動開始力的分析示意圖。我們可以將推動瞬間的力分解為與轉(zhuǎn)動方向相切的力F1，和沿著推動手臂的力F2，F(xiàn)2又可以被分解成指向圓心的力C1，和與地面垂直的力C。對于這個動作，關(guān)鍵參數(shù)是切向力F1和法向力C1。

根據(jù)牛頓運(yùn)動定律F=ma，如果知道手在推離地面瞬間的加速度，帶入相應(yīng)的環(huán)節(jié)質(zhì)量，F(xiàn)1就能清楚的反應(yīng)出來。推離手一旦離開地面以后，整個人體就可以看作是圍繞以支撐點(diǎn)為圓心的圓周運(yùn)動，根據(jù)F=mv2/R，向心力C1也能求得出。其中F1的大小決定著轉(zhuǎn)動是否能順利完成，而C1大小決定是否有足夠的力能使身體重心移至以另外一只手為圓心的支撐面內(nèi)。這兩個力對于動作的完成至關(guān)重要，知道這兩個力的大小，就可以診斷運(yùn)動員不能完成這個動作是力量不夠或是其他原因，對于指導(dǎo)運(yùn)動員的訓(xùn)練有著非常重要的意義。

2.2 直角支撐轉(zhuǎn)體720°的運(yùn)動學(xué)分析 從表1，運(yùn)動員完成這個動作共耗時3.0 s，第一個180°轉(zhuǎn)體耗時0.76 s，轉(zhuǎn)動角速度為4.08 r/s，第二個轉(zhuǎn)體180°耗時0.72 s，轉(zhuǎn)動角速度為4.30 r/s，第三個180°轉(zhuǎn)體耗時0.69 s，轉(zhuǎn)動角速度為4.55 r/s，第四個180°轉(zhuǎn)體耗時0.81 s，轉(zhuǎn)動角速度為3.88 r/s。可見整個轉(zhuǎn)體過程是先加速、后減速的運(yùn)動，在第三個180°轉(zhuǎn)體時達(dá)到最大的角速度，通過最后的一個180°轉(zhuǎn)體完成減速過程。

圖3 直角支撐轉(zhuǎn)體720°的重心位移曲線圖圖3表明：直角支撐轉(zhuǎn)體過程中，身體重心在0.27 m和0.30 m之間小范圍內(nèi)變化。隨著時間推移，重心上下波動的情況加劇，有可能是因?yàn)轶w力下降，技術(shù)發(fā)揮不夠穩(wěn)定造成的。

對于直角支撐轉(zhuǎn)體720°，判斷其完成質(zhì)量優(yōu)劣的最關(guān)鍵的一個因素就是折體角的大小。剛才已經(jīng)分析過，完成質(zhì)量好的選手，折體角應(yīng)該很接近90°。而通過運(yùn)動學(xué)解析得到的運(yùn)動員折體角度為圖4所示：

從圖4中可以看出：運(yùn)動員在完成這個難度的過程中，折體角在45.33°和79.67°之間變化，說明運(yùn)動員完成動作的質(zhì)量還并不高。折體角還不夠穩(wěn)定，也還沒有達(dá)到90°的標(biāo)準(zhǔn)，還出現(xiàn)“臀部后縮”的現(xiàn)象，會被減分，提示我們在訓(xùn)練中還要加強(qiáng)運(yùn)動員身體姿態(tài)的控制練習(xí)，不能只求難度，不求質(zhì)量。

2.3 直角支撐轉(zhuǎn)體720°的動力學(xué)分析 在整個動作的平均肌電圖中，作三個標(biāo)記點(diǎn)：1代表動作開始，2為轉(zhuǎn)體180°時刻，3是轉(zhuǎn)體360°時刻，4為轉(zhuǎn)體540°時刻，5為動作結(jié)束（圖8）。圖5中第一道（綠色）為左腹直肌肌電信號，第二道（紅色）為左股直肌肌電信號，第三道（藍(lán)色）是右腹直肌肌電信號，第四道（紫色）為右股直肌肌電信號。

我們對四個階段分別進(jìn)行肌電活動基本結(jié)果的運(yùn)算，并將得到的平均肌電水平數(shù)據(jù)繪制成圖表，見圖6：

從圖6我們可以看出以下4個現(xiàn)象

1) 雖然各階段、各塊肌肉的平均肌電水平都有差異，但是整體的表現(xiàn)和大小順序還是比較固定的：左腹直肌平均肌電最小，主要集中在82～123uv之間，其次是右腹直肌，主要集中在89～136uv之間，再次是左股直肌，集中在165～246uv的范圍內(nèi)，最大的是右股直肌，大都在340uv以上。

2) 股直肌的平均肌電水平高于腹直肌，尤其是右側(cè)，有時股直肌的平均肌電水平達(dá)到腹直肌的四倍以上。這與我們平常認(rèn)為“做直角支撐的時候應(yīng)該是腹直肌用力比較多”的觀念相悖。產(chǎn)生這種情況可能有以下幾個原因：

①腹部脂肪比大腿要厚一些，這會對表面肌電信號的采集造成一定的影響；

②從各塊肌肉功能來看，腹直肌主要是使軀干和大腿產(chǎn)生相向運(yùn)動。當(dāng)做直角支撐的時候，要使腿部抬離地面，腹直肌用力是必然的，但是參與這個動作的還有髂腰肌和股直肌。尤其是股直肌，除了完成這個任務(wù)以外，它還有另外一項(xiàng)最主要的功能就是讓膝關(guān)節(jié)伸直，不能接觸地面，而且整個過程肌肉都要保持緊張。

③也是最有可能的一點(diǎn)，是因?yàn)樵谧鲞@個動作的時候，運(yùn)動員由于腹肌力量不足，而產(chǎn)生了臀部后縮的動作變形，導(dǎo)致本來應(yīng)該由腹直肌承擔(dān)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到了股直肌上的現(xiàn)象。

3) 同類型的肌肉，右側(cè)要比左側(cè)的平均肌電水平高。導(dǎo)致這種結(jié)果可能有以下三種情況：

①與運(yùn)動員平常的訓(xùn)練有關(guān)。如果在平常的訓(xùn)練當(dāng)中經(jīng)常做右腿股直肌的練習(xí)，或者有右腿難度動作習(xí)慣的運(yùn)動員，這個部位的肌纖維就相對比較粗，力量也比較強(qiáng)，肌電水平也高。

②與該難度動作技術(shù)特點(diǎn)有關(guān)。直角支撐轉(zhuǎn)體720°是一個向左轉(zhuǎn)動的動作。右手主動發(fā)力推地面，使身體重心落在左手的支撐面內(nèi)，身體各環(huán)節(jié)圍繞以左手和左肩關(guān)節(jié)連線為軸的圓周運(yùn)動。當(dāng)右手在推進(jìn)過程中，右側(cè)的相關(guān)肌群會有一個協(xié)同用力的動作，致使右側(cè)肌肉的放電水平增高。

③也是最有可能的一點(diǎn)是和運(yùn)動員不良運(yùn)動技術(shù)有關(guān)。運(yùn)動員因?yàn)樽髠?cè)肌肉力量太差，但是為了完成這個動作，往往投機(jī)取巧，把左腳搭靠在右腳上，把左腿的重力人為地分配在右腿上。有時這樣的小動作，很難被發(fā)現(xiàn)，但是肌電信號很明顯的反映出右側(cè)肌電水平比較高的現(xiàn)象。

4) 根據(jù)圖表1中的線性趨勢線，我們發(fā)現(xiàn)隨著動作的進(jìn)行，股直肌的肌電水平表現(xiàn)出下降的趨勢，而腹直肌的肌電水平卻有小幅度升高的趨勢。

從圖7我們很容易看出四塊肌肉的積分肌電值，左腹直肌最小為336uvs，右股直肌最大為1118uvs，占整個過程的46%。同時我們也看到兩塊股直肌是主要用力的肌群，他們的積分肌電在總的肌電值中，占71%。

圖8顯示左右側(cè)肌群的荷載分布情況，右側(cè)積分肌電值為1495uvs，占總體的60.9%，其貢獻(xiàn)率最大。

3 結(jié)論與建議

通過肌電信號的處理和分析以及運(yùn)動學(xué)解析，我們發(fā)現(xiàn)對于直角支撐轉(zhuǎn)體720°，運(yùn)動員在完成這個動作共耗時3.0 s，整個轉(zhuǎn)體過程是先加速、后減速的運(yùn)動;身體重心在0.27 m和0.30 m之間小范圍內(nèi)變化，隨著時間推移，重心上下波動的情況加劇，說明運(yùn)動員在技術(shù)發(fā)揮和肌肉的耐久性方面還有待提高。直角支撐轉(zhuǎn)體720°要求整個過程中保持上體正直，軀干和大腿的夾角應(yīng)該穩(wěn)定在90°。而運(yùn)動員完成動作的質(zhì)量、身體姿態(tài)都距離規(guī)則上要求的標(biāo)準(zhǔn)還相差一定的距離。尤其是折體角在45.33°至79.67°之間變化，差值達(dá)34.34°，波動很大，出現(xiàn)了“臀部后縮”的現(xiàn)象，導(dǎo)致本來應(yīng)該由腹直肌承擔(dān)的荷載轉(zhuǎn)移到右股直肌承擔(dān)，表現(xiàn)在肌電圖中的情況為：股直肌平均肌電值很高（平均為260uv），而腹直肌平均肌電水平較低（平均為108uv）的現(xiàn)象。提示我們在訓(xùn)練中應(yīng)該對運(yùn)動員身體姿態(tài)提出較高的要求，同時加強(qiáng)運(yùn)動員腹直肌的練習(xí)，以提高這個動作的完成質(zhì)量。

同時，對于直角支撐轉(zhuǎn)體720°這個應(yīng)該左右肢平衡用力的動作，應(yīng)雙腿并攏，兩條腿均衡用力完成動作。但是肌電圖表現(xiàn)明顯的左右側(cè)不對稱的現(xiàn)象，說明運(yùn)動員很可能已經(jīng)出現(xiàn)了左右側(cè)肌肉力量訓(xùn)練不均衡的情況，或者運(yùn)動員在完成動作時，出現(xiàn)了例如把左腳搭在右腳上才能完成動作的不良動作習(xí)慣，這樣勢必對運(yùn)動員身體素質(zhì)的全面發(fā)展，和準(zhǔn)確掌握動作技術(shù)造成不良影響，應(yīng)該予以及時的糾正。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓甲.運(yùn)動生物力學(xué)在競技健美操中的應(yīng)用初探[D]．十一屆全國運(yùn)動生物力學(xué)大會論文集，2002，10.

[2] 國際體操聯(lián)合會健美操競賽規(guī)則（2005-2008）.

[3] 盧德明.運(yùn)動生物力學(xué)測量方法[M].北京：北京體育大學(xué)出版社，2001，5.

[4] 劉卉.三維攝影（攝像）解析中人體關(guān)節(jié)角度計(jì)算方法[D]．十一屆全國運(yùn)動生物力學(xué)大會論文集，2002，10.

肌肉的主要生物力學(xué)特征范文第5篇

關(guān)鍵詞：生理學(xué)基礎(chǔ)；解剖學(xué)基礎(chǔ)；生物化學(xué)基礎(chǔ)；生物力學(xué)基礎(chǔ)

力量素質(zhì)是肌肉力量的綜合反應(yīng)，無論是絕對力量還是相對力量，都離不開人體神經(jīng)肌肉系統(tǒng)完全被激活時所釋放出的力量，而肌肉全部力量的總和在實(shí)踐中又稱為最大力量，最大力量的激發(fā)，是生理、解剖學(xué)、生物化學(xué)和生物力學(xué)共同作用的結(jié)果。

1.肌肉力量訓(xùn)練的生理學(xué)基礎(chǔ)

肌肉力量是機(jī)體依靠肌肉收縮克服和對抗阻力來完成運(yùn)動的能力。從生理學(xué)角度來看，肌肉力量的大小取決于肌纖維的類型、肌肉的體積、肌肉的長度和收縮速度三方面。

1.1肌纖維的類型

肌纖維通常由慢肌和快肌組成，也稱為Ⅰ型和Ⅱ型，其中快肌又分為快縮無氧糖解肌纖維即Ⅱa型和快縮有氧糖解肌纖維即Ⅱb型兩個亞型。這兩類肌纖維具有完全不同的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和機(jī)能特征，主要特征見表1。對處于自然生長發(fā)育中的青少年來說，肌纖維類型所占的百分比處于動態(tài)的發(fā)展，男性的Ⅰ型纖維從出生到35歲呈倒“U”型變化，9歲前Ⅰ型纖維的百分率顯著增加，19歲后則顯著減少；青春期男性的Ⅰ型纖維百分率比青春期女性的高，青春期女性的Ⅱ型纖維百分率比青春期男性的高，但20-29歲年齡段女性的Ⅰ型纖維百分率比男性高，Ⅱ型纖維在青春期后期達(dá)到成年人的百分率。

表1 肌纖維類型的主要特征

1.2肌肉的體積

肌肉的絕對力量與該肌肉的生理橫斷面積呈正相關(guān)，而肌肉的生理橫斷面積由肌纖維的數(shù)量和大小決定。肌纖維數(shù)量的增加是指肌纖維在運(yùn)動訓(xùn)練中表現(xiàn)出的肌纖維分裂或生成現(xiàn)象，增加的是肌肉中的蛋白質(zhì)，主要表現(xiàn)為肌凝蛋白的增加，其含量的增加可以使肌肉收縮的力量和速度得到提高；肌纖維的大小表現(xiàn)為肌纖維的增粗，當(dāng)運(yùn)動時，通過肌肉不斷收縮與放松，促使毛細(xì)血管增加，結(jié)締組織變厚，能量儲備增加，橫斷面也隨之增大。

對于青少年來說，肌纖維的大小從童年早期到青春期是呈線性、連續(xù)增加的。男性的平均肌纖維面積一直增長到25歲，男女肌纖維直徑在16歲時達(dá)到峰值。青春期男性的平均肌纖維面積和增長速度比女性大，女性平均增長約3.5倍，男性平均增長約4.5倍，且男性的Ⅱ型纖維尤其是Ⅱb型纖維的大小增加更多。下肢肌纖維面積增長約20倍，而上肢肌纖維面積在同時期增加7-12倍。

1.3肌肉長度和收縮速度

肌肉在收縮時的初長度與肌纖維中每個肌節(jié)的長度有關(guān)，肌肉收縮產(chǎn)生的張力大小很大程度上取決于活化的橫橋數(shù)目。肌肉收縮前初長度的增加可以通過運(yùn)動訓(xùn)練來達(dá)到。在訓(xùn)練中通過增加用力距離來改進(jìn)技術(shù)動作并積極發(fā)展身體各部位關(guān)節(jié)的柔韌性來增加肌肉收縮前的初長度，使粗肌絲和細(xì)肌絲處于最佳疊加狀態(tài)，使得肌凝蛋白絲和肌纖蛋白絲發(fā)生橫橋數(shù)目最多，致使肌肉的張力最大。

肌肉收縮速度與肌肉力量存在一定的關(guān)系，當(dāng)肌肉做向心收縮的速度線性增加的時，肌肉力量表現(xiàn)出非線性下降，而肌肉做離心收縮的速度線性增加時，肌肉力量表現(xiàn)出相應(yīng)的增加。

2.肌肉神經(jīng)系統(tǒng)的解剖學(xué)基礎(chǔ)

肌肉力量并不完全由肌肉的性質(zhì)決定，神經(jīng)控制能力也起著很大的關(guān)系，神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的抑制機(jī)能及自生抑制可以有效的阻止肌肉力量超出骨骼和關(guān)聯(lián)組織的承受范圍，力量訓(xùn)練反過來又可以減低或抵消機(jī)體的自生抑制機(jī)制以保證肌肉能夠產(chǎn)生更大的力量。而神經(jīng)肌肉系統(tǒng)對肌肉力量的影響主要表現(xiàn)在牽張反射、腱梭、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能狀態(tài)和肌肉工作的協(xié)調(diào)能力四個方面。

力量訓(xùn)練可使運(yùn)動中樞產(chǎn)生強(qiáng)而集中的興奮過程，發(fā)放高頻率興奮沖動，募集更多的運(yùn)動單位參與工作。運(yùn)動單位的招募形式分為兩類，一是由激發(fā)頻率作為歸類向度，通過增加激活頻率，把多次牽拉疊加以產(chǎn)生較大的力量；另一種是由運(yùn)動單位被激活的數(shù)量作為歸類向度，募集的運(yùn)動單位越多，則產(chǎn)生的力量越大。當(dāng)動員的運(yùn)動單位數(shù)量不變時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出的神經(jīng)沖動越高，肌肉收縮力量越大。因此，肌肉收縮的最佳效果是由神經(jīng)沖動的合理頻率的提高，即運(yùn)動興奮性提高，而引起調(diào)動肌肉工作能力的較多腎上腺素、去甲腎上腺素、乙酰膽堿及其生理活性物質(zhì)的釋放，使力量增大的。因此，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能狀態(tài)可以直接影響肌肉的力量，并對力量素質(zhì)的發(fā)展和發(fā)揮起著極為重要的作用。

3.肌肉力量訓(xùn)練的生物化學(xué)基礎(chǔ)

ATP是一種存在于細(xì)胞內(nèi)（胞漿和核漿內(nèi)）、由自身合成并課迅速分解被直接利用的一種自由存在的化學(xué)能形式，提供肌肉收縮的能量而產(chǎn)生人體動作。ATP在人體中的貯量極其有限，遠(yuǎn)不能滿足身體活動的需要。所以，必須邊分解、邊合成，才能不斷的供應(yīng)肌肉活動的需要。ATP再合成所需的能量來自三條途徑：（1）磷酸原系統(tǒng)； （2）糖酵解系統(tǒng) （3）有氧系統(tǒng)。見圖1

5.小結(jié)

生理學(xué)是肌肉量訓(xùn)練的微觀理論基礎(chǔ)，可以較深層次的認(rèn)識肌肉的內(nèi)部構(gòu)造、類型和特點(diǎn)；肌肉神經(jīng)系統(tǒng)的解剖學(xué)將應(yīng)激反射性原理引入肌肉力量訓(xùn)練，解釋了肌肉運(yùn)動的神經(jīng)機(jī)制原理；生物化學(xué)的能量學(xué)理論基礎(chǔ)結(jié)合能量低些的特點(diǎn)解釋了肌肉在不同強(qiáng)度下共作的機(jī)理；生物力學(xué)則將數(shù)學(xué)和物理學(xué)的知識引入肌肉力量訓(xùn)練中，便于數(shù)學(xué)化、精確化、科學(xué)化的解析肌肉動作技術(shù)，探尋最合理、最有效的動作方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧樹勛，王健，喬德才.運(yùn)動生理學(xué)[M].高等教育出版社，2009.

[2] 徐振海，胡德平.兒童少年的解剖生理特點(diǎn)與體育運(yùn)動[J].杭州教育學(xué)院學(xué)報(bào)，1996（2）：35-41.

[3] 胡玉洲.少年兒童生理特點(diǎn)與訓(xùn)練中應(yīng)注意的問題[J].體育成人教育學(xué)刊，2006，22（6）：94.

[4] 秦素榮.試論兒童少年的生長發(fā)育規(guī)律與體育運(yùn)動[J].山西師范大學(xué)體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1995（2）：91-94.