对两组不同纵跳能力群体动作的生物力学分析

　　纵跳能力不仅为爆发力的重要指标，而且也是肌肉力量、跑动速度、身体协调性、柔韧性以及灵活性的一个综合体现。纵跳研究主要应用于力量训练效果反馈[1-2],同时被证明下肢力量和跳跃成绩具有一定的联系。甚至有研究发现踝，膝关节的力矩大小也与跳跃成绩高度相关[3-4].Hubley和Wells[3]研究显示膝关节在 纵 跳 过 程 中 完 成 4 9 % 的 有 效 功，踝 关 节 约 为 2 3 % .然 而 , 从Fukashiro和Komi[4]的调查结果中，膝关节对纵跳成绩约起33%作用，踝关节为16%.这些分歧并没有在今后的研究中被进一步探讨。同时，下肢关节力量状况如何与纵跳高度成绩优秀-落后群体中的统一问题也未曾研究，但这些信息对肌肉力量特征的深入理解非常重要。摆臂动作为纵跳成绩的重要因素已被普遍接受[5-6],这一动作在不同能力的群体中是否存在不同影响也值得追踪。为了更好的理解不同群体纵跳成绩差异性的内在因素，本文针对两组不同纵跳能力群体中的优-劣（有、无摆臂）动作展开生物力学测试， 试图挖掘肌肉力量， 技术特征在纵跳能力的表现。
 

　　1 研究方法

　　1.1 研究对象选择

　　为了获得纵跳能力差异，60位在校大学男生参与纵跳预实验。

　　取成绩最好的8位：年龄（21.6±1.8）岁；身高（1.75±0.06）m;体重（70.8±4.2）kg,作为高水平组。成绩最差的8位：年龄（21.6±1.98）岁；身高（1.72±0.08）m;体重（72.2±9.3）kg,为低水平组。实验被试经调查均无腰背部和下肢各关节疾患、创伤、手术史，下肢个关节肌力和关节活动范围均在正常范围。

　　1.2 实验测试及控制

　　实验被试在进行正式纵跳测试前都给予充分的热身时间，测试中在测力台（kistler,瑞士）上先进行三次摆臂纵跳重复测试，随后再三次无摆臂的重复测试。第二跖趾关节，踝关节外侧，膝关节及大腿外侧都被附上反光标记点，通过6个高速影象捕捉系统（Qualysis,瑞典）进行同步测试。拍摄频率为100fps,数据采集时间设置为6s,包括起跳前的2s准备时间。采用标准逆向动力学方法[7]计算各个关节力矩值，瞬时功率经力矩与角速度之乘积获得。关节拉伸阶段（extension）力矩值定义为正值，弯曲阶段（flexion）定义为负值，所有最后所得数据都经过体重标准化处理。
 

　　1.3 数理统计用SPSS

    13.0 统计学软件对原始数据进行统计处理，得到各项指标的平均数、标准差及各项指标间的差异性和显着性检验（P<0.05）。

　　2 研究结果

　　实验被试有、无摆臂动作下的身体各阶段时间百分比如图1所示。高水平组重心下降至最低点略早于低水平组，摆臂动作对于低水平组的重心移动速度变化并不大。

　　高水平组摆臂动作下纵跳平均成绩高于低水平组约为13cm（表1）；无摆臂动作下约为11cm（表2）。高水平组有、无摆臂动作下下肢关节峰值力矩值都大于低水平组，不过不存在显着差异。峰值功率指标也是高水平组强于低水平组，同时踝关节峰值功值在有、无摆臂条件下存在显着差异，膝关节只有在摆臂动作下存在显着性差异。

　　下肢关节纵跳过程中的力矩和功率随时间变化曲线如图2、3所示。不同水平组的差异性较为明显，下肢关节的功率约从整个动作阶段的70%左右开始转为正值。有、无摆臂动作在不同水平组所引起的差异都不是很大。最明显影响产生在高水平膝关节峰值力矩上，无摆臂动作的峰值力矩出现时间略有提早。
 

　　3 讨论与结论

　　不同水平组在纵跳过程的肌肉力量和功率变化表现出不同情况，如图3表现的峰值功率值清晰解释了两者的差距。由于统计的各个指标已标准化体重系数，两组被试在身高上差距也不大，因此本文认为肌肉的运动能力决定了此次实验结果。Bosco和Komi[8]发现快肌纤维比例与纵跳成绩高度相关。尽管本研究并未深入调查不同水平组的肌纤维成分，高水平组快肌比例应该高于低水平组。

　　本研究同时通过限制手臂运动，关注动作技术在纵跳过程的影响。

　　限制摆臂在两组不同水平被试测试中可降低纵跳高度约10cm左右，但是从关节力矩、瞬时功率上数据差异却不明显（图2和图3），被试本身水平能力仍起主要作用。

　　仅管技术动作在两组不同水平被试中对纵跳成绩引起结果较小，部分结果还是有意义值得探讨。摆臂动作可在身体重心下降阶段增加肌肉负荷，致早期准备阶段（重心下降过程）储存更多的能量于肌肉和肌腱中[9].这部分额外能量可在跳跃阶段迅速释放，使峰值功率（90%~100%纵跳阶段）提高（图3），获得更好的成绩。相关研究表明，膝关节为起跳过程最重要关节[10-11].本研究结果也显示高水平组膝关节功率显着高于低水平组，由于膝关节周围的肌肉群具有优越的弹性储备释放能力，与膝关节稳定作用的拮抗性肌肉群（如：大腿后侧肌肉群）同步性较低[12],所以具有更高的跳跃效率。

　　这其中牵涉到神经肌肉活动的协调作用，亦可作为高水平群体运动特征的下一步研究方向。

　　参考文献：

　　[1] 张春合，刘洪俊。对田径跳跃类运动员下肢爆发力训练后效应的时间研究[J].中国体育科技，2008,44（6）：107-109.
　　[2] Paasuke, M,Ereline,J,Gapeyeva,H.Knee extension strengthand vertical jumping performance in Nordic combined athletes[J].Journal of Sports Medicine and Physical Fitness,2001,41:354361.
　　[3] Hubley, C.L,Wells,R.P.A work energy approach to de-termine individual joint contributions to vertical jumpperformance[J].European Journal of Applied Physiology,1983,50:247-254.