跨栏的力学原理

跨栏的力学原理

随着竞技体育的发展，田径比赛的竞争日趋激烈，正确认识与深刻理解项目特征对确立正确的训练指导思想，提高训练效果显得越来越重要。正确认识和理解项目特征是科学安排运动负荷的重要依据，是改革创新训练方法手段的重要依据。反之，如果对项目特征认识不清，理解肤浅，就不可能构建行之有效的训练方案，在训练时就练得不准，即使运动员平时练得再苦、运动负荷量再大也不会有显著的成效，甚至还会产生负面效应。
　　跨栏跑是带障碍的跑，是一项在固定条件(栏高、栏距、栏间步数)限定下依靠提高动作速度、加快步频提高速度的障碍跑项目。正式比赛项目有女子100米栏和男子110米栏，男、女400米栏。
　　
　　—、运动素质的特征
　　
　　发展运动员的力量与速度素质水平是跨栏运动训练的重要任务，必须根据影响专项运动速度的专项素质因素来确定和认识其运动素质特征。跨栏跑技术复杂，对运动员的运动素质有专门的要求，根据专项特点，专项运动素质主要包括速度、力量、柔韧与专门耐力几个方面。
　　
　　(一)速度素质
　　主要是移动速度和动作速度，即“三步一跨”的周期运动速度。“速度”是跨栏的灵魂，一名优秀的跨栏运动员首先要有良好的短跑速度，全程跑有十个栏架，九个栏间跑，400米栏栏间距离更长。以110米跨栏跑为例，近年来110米栏的成绩不断提高，但优秀运动员的平跑成绩与跨栏跑的成绩差大约是1．6-2秒，平跑与跨栏跑的成绩差变化甚微。所以说，平跑速度的提高是决定跨栏成绩的重要因素。另外，由于跨栏跑栏间跑距离是固定的，因此提高跨栏跑速度的关键在于保证适宜步长的前提下努力提高步频。专项动作速度，表现在起跨攻栏快，侧平拉腿快，下栏着地快，跑→跨→跑转换快等，整个跨栏步动作完成得迅速，一气呵成。因此，过栏速度与栏间跑速度是跨栏跑的核心。运动员要提高“三步一跨”的周期运动速度。
　　
　　(二)力量素质
　　快速力量是跨栏运动员的力量特征。无论是栏间跑，起跨攻栏，侧平拉、下栏着地等动作都是要求肌肉爆发性地用力，快速力量充分体现在完成动作的速率要求上。400米栏运动员还应具备快速力量耐力的特征。运动员在完成跨栏跑的同时要跨越十个栏架，比平跑难度大，要求高，特别是在跨栏跑的后半程是运动员最艰难的时刻，普遍感到力不从心。由于大量缺氧，乳酸生成并大量堆积，中枢神经工作能力下降，肌肉收缩速度减慢，导致步幅、步频下降，攻栏无力等现象。良好的力量耐力是肌肉长时间对抗疲劳的能力，该能力的提高和发展应针对400米栏的特点来安排训练，以适应比赛时肌肉工作的特点和要求。
　　
　　(三)耐力素质
　　决定400米栏专项运动成绩的决定因素是速度和速度耐力水平，特别是在跑的后半程(第八栏至终点)，由于体能消耗，机体大量缺氧，引起一系列的生理、生化变化，乳酸大量生成并堆积，神经兴奋下降，呼吸困难，移动速度和动作速度减慢，因此训练中着重提高运动员专项动作耐力，提高在高强度情况下耐受乳酸刺激能力的训练，从而提高机体持续工作的能力。
　　
　　(四)柔韧素质
　　由于运动员在起跨攻栏时，摆动腿积极大幅度地前摆上栏，起跨腿积极充分地蹬地，在栏上形成大幅度的分腿动作。优秀运动员在栏上两大腿的分腿角度可达125°，另外，在过栏时起跨腿采取的特殊的外展提拉动作，技术上要求髋关节的活动比任何田径项目都要大，涉及到屈、伸、内收、外展、旋内、旋外，并要速度快。而髋关节周围韧带短，髋部各骨之间运动性很小，同时髋关节基本是身体重心所在，是用力的始发部位，所以髋关节的力量与灵活性对跨栏运动员的重要性不言而喻，应特别加强训练。
　　
　　二、肌肉工作特点与专项技术动作特征
　　
　　跨栏运动员跑的技术应具有高重心、快频率、节奏性强等专项特点。专项运动中的肌肉工作特点是专项力量训练的依据，是专项训练手段选择与设计的依据，专项运动中肌肉工作是与专项技术动作紧密结合的。跨栏跑运动中专项技术动作不同决定于肌肉工作特点不同，栏间跑时工作肌群则是在一定时间持续地完成仅缩，肌肉的负荷与收缩方式是对称的，周期的，单向的，对运动环节的共济性、协调性要求高。在完成跨栏步动作时，工作肌群工作方式则是不对称的，非周期性的。摆动腿大幅度前摆，起跨腿的外展提拉，完成一个快速的交叉换步动作，其形式与肌肉收缩是特殊的，在训练中必须加强特殊的专门训练。作为一名教练员，如果不了解和掌握专项运动的肌肉工作特点，就不可能深刻理解跨栏项目特性，给训练手段的选择和使用、训练方案的制定与实施带来极大的盲目性。
　　跨栏跑完整技术其动作结构完全不同于平跑中的单步技术，它的关键技术是由跑转为跨，由跨转为跑。跨栏步技术完成得好与坏直接影响到跨栏成绩。根据力学原理人体腾空后的抛物线轨迹的速度、方向、角度等取决于离地瞬间的腾起初速度和角度，由此运动员过栏时身体重心的抛物线的轨迹方向，速度、角度是否合理有效，在栏上滞留时间长短，过栏速度的快慢，决定的主要因素是起跨技术是否合理。选择适宜的起跨距离，全身协调配合形成积极向前的攻栏态势。下栏着地，摆动腿要积极前摆，迈出第一步。
　　
　　三、能量供应的特征
　　
　　根据运动中能量供应来源分三个供能系统，即磷酸原系统，糖酵解系统，有氧氧化系统。任何运动过程这三种供能均存在，但供能比例明显不同。运动中以何种方式提供能量，决定于运动强度和运动持续时间。因此在以发展能量代谢供能能力为目的的体能训练中，首先必须选准在专项中起主导作用的能量系统，不同距离不同项目的跨栏其供能特点不同，根据生物化学原理得知，在10秒以内的运动项目主要以磷酸原系统供能为主，持续1分钟力竭运动主要以糖酵解供能为主。由此我们可以确认女子100米栏和男子110米栏属极限强度运动，主要是以磷酸原系统供能为主，在训练中应主要发展该系统的供能能力，提高运动员诸肌群在无氧状态下的收缩速度，以增加肌肉中的ATP(三磷酸腺昔)和CP(磷酸肌酸)含量，以及提高ATP酶的活性。所以，机体中ATP和CP的储备以及二者的代谢能力是最高跑速的生理生化基础。400米栏主要是以糖酵解系统供能为主，在训练中要提高运动员专项速度耐力，抗疲劳能力的训练，专项耐力是400米栏运动员的一个主要训练成分，专项耐力训练的目的是适应乳酸的酸性效应，缓冲乳酸对人体务器官的影响，提高乳酸的耐受能力，提高肌肉的工作能力。发展糖的无氧酵解能力与训练负荷，运动时间，休息间歇时间等训练负荷的组合方式有密切关系，合理的负荷组合在短期内可有效地改变运动员的糖酵解能力，训练负荷的组合取决于教练员的训练水平，它是教练员对项目特征认识和训练指导思想的集中体现，对取得400米栏优异成绩尤为重要。
　　
　　四、比赛获胜因素特征
　　
　　跨栏跑是速度性项目，运动员要以最短的时间，最快的速度跑完规定的距离，并以最后决赛成绩排名决定优胜，田径竞赛规则规定了各项跨栏比赛的赛次、分组及录取原则及方法(见100米栏、110米栏、400米栏赛次、分组、录取原则及方法表)，所以，比赛规则规定的取得优胜与创造成绩的条件，也是确定项目特征的重要依据。
　　参赛运动员应根据录取原则及方法确定自己的比赛目标，合理地分配自己的体力，采取有效的战术，争取比赛的胜利。短距离的跨栏跑一般一天以内完成几个赛次，比赛强度大，正式比赛是按小组名次加成绩递补进入到下一赛次，在小组比赛时要尽量争取进入到规定的录取名次，有利于保持体力和心理上的优势。如果不能获取规定名次，应竭尽全力争取以较优成绩替补，从而跻身进入下一赛次。越到最后赛次运动员体能消耗越大，比赛越激烈，体能技术要求越高，往往是决定胜负的关键时刻。因此，运动员要根据各赛次的对手及赛后情况合理分配体力，采取有效战术，同时要有针对性地安排适应各种赛制的比赛，加强运动员在比赛中心理、战术的调控能力，提高运动员在高强度连续比赛中的能力，争取在比赛最后获胜。
　　总之，随着人们对训练实践和科学研究的不断深入，我们必须及时学习先进的理论与研究成果，提高对我国男女跨栏项目特征与训练规律认识的深度，发现和探索提高运动成绩的训练理论与途径。要学会用科学的方法合理安排运动负荷、准确选择有效的方法和手段来进行训练，做到练得“准”，练得“巧”，练得“有效”，从而保证训练任务和目标的实现。