跑的生物力学分析在线视频

同学们好

我们今天来介绍一下跑的生物力学分析

我们之前学过

对动作技术进行生物力学分析

首先要将分析的动作技术的阶段划分

我们可以把跑分为三个阶段

起跑阶段 途中跑阶段 冲刺跑阶段

我们今天主要介绍

途中跑阶段的生物力学分析

如视频所示

世界百米飞人博尔特

多次刷新世界纪录

在2009年以958秒

创造的新世界纪录的比赛中

博尔特全程共跑了41步

在70m左右时峰值速度达4446km/h

在最高速度时的步长达到285m

由这张图可以看出

对跑步技术分析的切入点有很多

今天我们主要是影响步长

步频的因素来分析

影响步长的有着地距离

腾空距离和后蹬距离

跑步的步长和步频的乘积是跑步速度

这里说的步长是一个单步的长度

步频是单位时间跑步的步数

世界优秀运动员完成百米运动

基本上需要41-45步

而博尔特是42-43步

在创造最新世界纪录的比赛中

更是跑出了41.5步

我们要进行动作阶段的划分

首先要确定动作技术的特征画面

划分相邻两个动作阶段的临界点画面

我们称为动作技术特征画面

如图

是着地时刻的动作技术特征画面

我们对步长的定义是

一个单步的长度

主要由三个距离构成

着地距离L1

蹬伸距离L2

腾空距离L3

有三个特征后面

分别是

脚着地时刻 脚离地时刻

对侧脚着地时刻

如图所示

其中着地距离是指着地时刻

着地点到重心的水平距离

蹬伸距离是指离地时刻

支撑点到重心的水平距离

腾空距离是指一脚离地时刻

到另一脚着地时刻

重心在水平方向移动的距离

对于途中跑阶段的划分

我们主要划分为腾空阶段

和支撑阶段两个大阶段

在腾空阶段又可以划分为

脚离地时刻到两大腿夹角

最大时刻的腿分阶段

两大腿夹角最大时刻

到对侧脚着地时刻的腿合阶段

支撑阶段可以分为

脚着地时刻到最大缓冲时刻的缓冲阶段

最大缓冲时刻到脚离地时刻的蹬伸阶段

下面我们来对支撑阶段进行受力分析

脚着地时刻

由于脚相对地面向前下运动

所以地面给人体的反作用力指向后上方

这个力可以分解为

水平向后的力和垂直地面向上的力

在最大缓冲时刻

地面支撑反作用力和人体重力方向相反

在蹬伸离地时刻

地面反作用力指向前上方

可以分解为水平向前的力和垂直向上的力

我们可以在支撑阶段

运用牛顿第二定律

进行动作技术的动力学分析

跑步的支撑阶段人体受两个力

重力和地面反作用力

地面给人体的力可以分解为

向后方向的分力和垂直向上的分力

前后方向的分力

对跑步速度产生影响

我们要注意的是

如果是穿钉鞋运动

这个力不能叫摩擦力

向上的分力与重力的合力

影响重心的上下起伏

在着地时刻

地面反作用力的水平分力与运动方向相反

产生的加速度方向也指向后

因此

这个力是阻力

它使人体向前运动的速度下降

在垂直方向的分力和重力的合力向上

使得重心下降的速度减慢

在蹬伸阶段

地面反作用力指向前上方

水平方向的分力指向前

加速度也向前

使得人体跑步速度加快

因此

这个力是动力

在垂直方向的分力和重力的合力向上

使人体加速蹬起

我们仔细观察一下

具有速度之王的豹子的着地及蹬伸技术

结合前面讲的牛顿第二定律

以及支撑阶段的受力分析

我们来思考一下

为什么说短跑的关键技术是着地技术

着地技术为什么要强调 扒地动作

所谓扒地技术

是指跑步着地前

相对于运动者本身来讲

前腿做大腿下压

小腿后摆的动作技术

是为着地做准备

而运动员着地后远端

做扒地的动作形式

着地技术的好坏

影响着着地角的大小

从而影响到

（1）地面反作用力

影响水平方向上的分力的大小

因为此阶段的运动为减速运动

水平方向上的分力越大

跑步速度损失越严重

（2）影响着地距离大小

从而影响缓冲时间

进而影响步频

（3）影响支撑腿的着地缓冲程度

缓冲动作适当且充分

对蹬伸越有利

关于着地距离的分析如图所示

短跑项目中

世界优秀运动员

往往采用图中的两种跑步姿态进行跑步

而大多数运动员

采用躯干微微前倾的跑步姿势

而个别运动员采用坐式跑

也叫躯干直立式的跑步

这两种跑姿最主要的区别

表现在大腿相对于髋关节运动形式

躯干微微前倾的运动员

骨盆会前倾

骨盆的前倾

造成了大腿前摆幅度相应减少

而后蹬幅度相应增大

而躯干直立的运动员

形成运动时大腿前摆幅度相应增加

后蹬幅度相应减小

这两种跑姿运动员构成了各自的步幅特点

在跑步的支撑阶段

我们往往忽略空气阻力

人体只受到重力和地面反作用力

我们肢体的摆动会影响人体

对外界的作用力

所以

运动员在训练中也会主动去发展上肢力量

肢体的摆动在不同阶段产生的影响也不同

呈现先加速

后制动的运动形式

躯干与摆动环节之间的相互作用力为

躯干给摆动肢体向前上的作用力

使其加速摆动

同时摆动肢体给躯干的反作用力向后下

这个反作用力作用在支撑腿上

增大了支撑腿的弹性势能的储备

并传递到地面

增大了蹬地力

摆动环节制动阶段

躯干给摆动环节向后下的作用力

摆动环节呈现减速状态

摆动环节给躯干反作用力指向前上

这时候减少了支撑腿的负荷

增大了蹬伸速度

下面我们来总结分析一下

跑步时摆动动作的生物力学分析

（1）跑步的着地腿的 扒地动作

一方面可有助于形成较短的着地距离

另一方面可减少着地脚

与地面的碰撞阻力

（2）摆动环节的加速摆动

使支撑腿蹬伸肌群储存的弹性能增加

摆动环节的快速制动

使支撑腿的蹬伸速度增大

（3）摆动肢体的摆动幅度

摆动速度决定了肩轴转动幅度

转动速度

从而影响了髋轴的转动幅度

转动速度

即影响了步幅和步速

（4）人体在腾空阶段的运动

符合角动量守恒定律

与下肢相对比

上肢的质量较小

而且相对肌肉力量较强

因此在摆动时上肢比下肢容易加速

并保持高频率的运动

所以上肢的摆动动作

对下肢的快速摆动及提高步频起促进作用

在训练中应有意加强上肢肌肉的力量

今天给大家介绍了

跑步的阶段划分及途中跑的技术分析

希望同学们课后可以结合自己的专项

举一反三

掌握动作技术的分析方法

谢谢大家