中国体育科技
CHINA SPORT SCIENCE AND TECHNOLOGY
1999年 第35卷 第11期  Vol.35 No.11 1999



800 m跑运动生物力学分析
纪仲秋　姜桂萍　汤海鹏　周之华
摘要： 对运动员在800 m跑比赛中的技术动作进行生物力学分析，分析了身体重心、下肢动作、机 械能量和能量有效性，其结果有利于改进技术，并为指导训练提供参考依据。
关键词：中跑∥800 m∥运动能量∥运动生物力学
Sports Biomechanical Analysis on 800 Meters Running
Ji Zhongqiu, Jiang Guiping, Tang Haipeng, Zhou Zhihua
Abstract: In this paper, the author studies the center of gravity, action of legs, mechani cal energy. The main purpose is to improve technique and to guide the training. 
Key words:800m∥kinetic energy∥sports biomecha nics
1　前　言
　　对运动员在比赛中的技术动作进行生物力学分析，对教练员指导训练将有重要意义。本文对 女子800 m跑比赛中关于运动员的身体重心、下肢动作、机械能量和能量有效性等进行了研究，结果可为运动员训练时提供参考。
2　研究方法
　　对曲云霞在1994年广岛亚运会上800 m决赛和冈本在1995年福冈的800 m(表1)比赛中动作用VTR摄像机(SONYCCD-VX1)从侧面以60格／s，露出时间1／500～1／1000 s进行了摄影。位置坐标在矫正器高3.6 m、宽约5 m的摄影范围的6个地方依次放置，用DLT法对身体各部分的坐标进行了换算。从摄像每一幅上读身体上23个分析点，用Walton报告二维的DLT法算出，这种方法推定点和实测值两个平均误差是水平0.011 m，垂直方向0.010 m，Winter考察Butterworth low-pas digital filter 6Hz的截断频率进行了平滑，微分求得速度。空中状态下，用以下方法修正腾空时间，身体重心的轨迹在空气阻力无视情况下，为一条抛物线，身体重心空中运动以下假定：

表 1　女子800 m跑运动员身体特征

　曲云霞冈本
年龄(岁)2319
身高(cm)172162
体重(kg)5745
分析动作时记录1.59.852.03.45


　　即X方向(水平方向)等速运动，Y方向重力加速度取-g的运动。最小二乘法推定了二维空间的数据。这2人的身体机械能量是把身体14个刚体(头部、躯干、上臂、前臂、手、大腿、小腿、足)各个关节点假定为刚体系，用以下公式算出：
　　
　　以上i=1-14，g是重力加速度。Mi、Hi、vi、Ii、Wi是各部分质量、到重心高度差、重心的线速度、绕重心的主转动惯量和角速度。式中3项是位置能量、向前运动能量及转动能量。向前运动和位置能量有效性系数。
　　
EI、Mi、Vi、CT是跑有效性系数、身体质量、重心水平速度、一步时间。机械能量有效系数FpK是运动能量和位置能量有效系数，它反映了机械能量对运动的影响。
3　结果与分析
3.1　步频和步幅
　　曲云霞和冈本步长几乎相同，曲的身高比冈本高0.10 m，步长的身高比有很大差异，非支持 距离和支持时间冈本方面大。所以，重心滞空移动距离冈本比曲大，步频曲比冈本大。
表 2　冈本和曲云霞的步频、步幅和有关因素一览表

　曲云霞冈　本
跑速度(m／s)6.536.22
步长(m)1.831.87
身高比1.061.15
重心支持距离(m)0.840.84
接地重心距离(m)0.320.33
重心离地距离(m)0.520.51
重心非支持期距离(m)0.991.03
步频(次／s)3.573.33
1步时间(s)0.280.30
支持时间(s)0.130.14
非支持时间(s)0.150.16
滞空时间比1.151.14


3.2　身体重心的动作
　　身体重心是代表身体运动的代表点，中距离跑重心的上下移动少时跑的能量消耗小，效率好 。图1是曲和冈本跑时身体重心垂直移动的轨迹和曲线棍图。重心的最高值曲和冈本分别是1 .021 m和0.953 m。重心的最低值曲和冈本分别是0.964 m和0.887 m。曲和冈本的身体重心的上下移动的垂直距离分别为0.057 m和0.065 m，冈本的值比曲高0.008 m。从图1中看出，冈本的身体重心是支持期时比曲有大的下沉；支持期膝关节的最大屈曲角度时髋关节的角度约比冈本小6%(表3)，冈本身体重心大的上下移动主要是支持期膝关节和髋关节有很大的屈曲。
表 3　下肢的角度和角速度　单位：角度(°)、角 速度(°／s)

　曲云霞冈　本
退回收局面大腿上提最大角度130.2124.0
最大角速度11.510.1
小腿转动最大角度61.750.2
小腿转动最大角速度13.713.7
支持局面膝关节角度156.6159.6
支持局面膝最大屈曲角度149.0140.7
膝最大屈曲时髋关节角度173.3164.4

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