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

摘要

跨栏跑是属于跑跨结合的一项运动,属于固定组合结构的非对称周期性运动项目,其技术关键在于跑跨的结合转变。在跨栏跑的一次全程中,完成十次不自然的大步,这个不自然的大步,在跨栏技术中称之“跨栏步”。完整的跨栏步过程,一般分为起跨攻栏、栏上动作、下栏动作等几个不可分割的部分。跨栏步技术是以动作的起跨角度、距离、速度和力量等四个因素决定,其中动作速度是核心。角度距离是保证,用力效果是根本。跨栏步技术的好坏直接影响运动成绩。
　　目前查阅大量文献未找到有关跨栏运动项目足底压力方面的的文章,说明在足底压力研究方面跨栏跑还还处于空白阶段。大多数学者聚焦在男子110米栏的现状发展,录像统计分析和简单的三维摄像等,都是从运动学角度分析技术动作,实验案例解析的所占比例较小。由于对跨栏全程的比赛进行跟踪拍摄所要求的条件比较高,本研究结合二维影像解析的运动学分析和足底压力动态学压力测试的研究方法对跨栏的跑过程分阶段进行拍摄和解析的实验研究,重点分析起跑和第一栏动作技术的足底压力中心轨迹、脚底各个分区的压强峰值和腾空时相、足底分区冲量的大小五个方面探讨跨栏运动足底压力动念分布特征。通过对优秀跨栏运动员跨栏技术动作和足底压力分布特征进行描述和定量的分析,研究跨栏运动员不同的足底压力分布模式及其对运动员最佳技术的影响。探讨运动项目足在各动作阶段的用力机制,为训练、比赛及避免运动创伤、运动鞋的研发和设计等,在该领域的研究提供理论基础和定量的数据理论依据。
　　本研究结论如下:
　　(1)跨栏运动员的攻栏意识相对较强,起跨攻栏速度较快,速度幅度变化较大,起跨角偏大,身体重心上下浮动大。下栏距离较远,没有形成一种流畅的“跑栏”技术。
　　(2)跨栏运动中的起跨攻栏的足底压力中心轨迹由足跟部外侧往足中部经一拐点后往外上方移动,成∫型。下栏过程左右足差异显著,起跨攻栏足前掌支撑着地,摆动腿由足中部外侧迅速过渡前掌内侧蹬伸离地,两足的前进合力方向呈内“八”字。
　　(3)“跨栏步”第二阶段腾空过栏时间T2偏长平均在420ms±15ms左右,与跨栏步三阶段的距离分配有直接关系。
　　(4)上栏步起跨攻栏腿(左足)的足部最大压强峰值部位位于前掌的第2跖骨处,其它区域峰值分柿由大到小依次为第1跖骨＞第3跖骨＞第1趾骨＞足跟内侧＞足跟外侧＞第4跖骨＞第5跖骨。右足摆动腿最大压强峰值位于前掌内侧的第2跖骨关节头。
　　(5)上栏步和下栏步的足底冲量最大的部位是第2跖骨,不容易导致足的内翻趋势,容易导致足横弓塌陷。
　　(6)跨栏运动中起跨攻栏足足底压强值低于摆动腿,力集中在足前掌中部,第二跖骨区承受最大压力,第五跖骨区和足跟区承受较小的力。