乒乓球运动员正手弧圈球技术的地面支撑作用力分析

 

摘要:运用两块瑞士产KISTLER三维测力台对10名优秀男乒乓球运动员正手拉弧圈球技术过程中地面对人体的地面支撑反作用力进行测试。用两种发力方式拉弧圈球,一为用最大力量,二为中等力量。从垂直、水平、前后3个方向对完成轻拉和重拉时左右脚地面支撑反作用力的生物力学特征进行了描述,并对两种技术动作之间左右脚支反力的最大力值进行了对比分析,得出:(1)完成轻拉和重拉时,垂直方向上的地面支撑反作用力最大,左右和前后方向上的支反力较小;身体重心的移动影响地面支撑反作用力的变化,两者之间有密切联系。(2)发力拉弧圈球时,更要注重增加左右方向和前后方向上的蹬地力和重心移动幅度。

Abstract: Using two three-dimensional Swiss production KISTLER force platform in 10 elite male tennis players Forehand loop technology to face the process of supporting the body's reaction to test the ground. Hair force in two ways Pull Loop, one is to use maximum force, two medium strength. From the vertical, horizontal, front and rear direction on the completion of 3 light pull and pull heavy foot at about the ground reaction force supporting the biomechanical characteristics were described, and about two feet between the technical movements of the most vigorously supporting reaction force values were compared and analyzed: (1) complete light weight pull and pull, the vertical ground reaction force supporting the largest, around and around the direction of the branch is rather small; the body center of gravity of the mobile impact of changes in ground reaction force support between the two are closely linked. (2) loop hair pulling force, the greater attention to the left and right and front to increase the kicking direction and focus of soil fertility movement range.

 

关键词:地面支撑反作用力;弧圈球技术;乒乓球运动员

Key words: ground reaction force support; loop technology; Table Tennis

 

 

近年来国际乒联对乒乓球竞赛规则的三大改革,以及现代世界乒乓球技术的迅猛发展,都要求我们要借助于科技的力量和手段更加全面、深刻地认识乒乓球技术的规律,观念上不

断地更新,技术上不断创新进步,训练方法上更加科学合理,才能继续保持我国乒乓球运动长盛不衰。乒乓球正手弧圈球技术是乒乓球比赛中的重要得分手段。对运动员在完成动作技地面对人体的地面支撑反作用力(即运动员蹬地力)特征的研究,有助于认识运动员下肢发力的特点,是动作技术分析和诊断的一项重要内容,至今尚未见有对乒乓球运动员蹬地力研究

的报道。

　本文运用KISTLER三维测力台测试系统对乒乓球正手弧圈球技术进行测试,运动员分别用中等力量和最大力量两种方式击球。以揭示乒乓球运动员正手拉弧圈球时蹬地力的特征,

并找出两种不同用力拉弧圈球的异同,为乒乓球技术的科学训练提供理论服务。

 

1研究对象与方法

1.1测试对象

测试者为北京体育大学运动系10名优秀乒乓球运动员,

均为横握拍弧圈结合快攻打法,胶皮为反胶(见表1)。

 

1.2实验方法

运用两块瑞士产KISTLER三维测力台对运动员击球过程

中地面对人体的地面支撑反作用力进行测试。每块测力台长

0.6 m,宽0.4 m,面积为0.24 m2,两块测力台中心的距离约为50cm,测力台采集频率为1 000 Hz,每次采集时间为5 s。两块测

力台通过测力测试系统中的数据采集系统实现内同步。

测试运动员站在测力台上,两只脚分别站在每块测力台的

中央,要求保证两脚始终分别在面积为0.24 m2的测力台区域

里运动的前提下,自然地完成正手拉弧圈球技术动作。用两种

发力方式拉弧圈球,一为用最大力量,二为中等力量,简称为重

拉和轻拉。每组动作的测试方法为运动员一直进行多球练习

由实验员判断当技术动作比较稳定时,开始采集,各个测试系统

同时采集5 s后停止,然后保存文件,准备下一组动作的测试

测试应得到至少3次动作技术质量较高,且两个测力台系统数

据都完整的动作。

 

1.3数据处理

受试运动员中有两人为左手执拍,为了研究方便,在计算

时将这些左手执拍运动员的左脚蹬地力作为右脚蹬地力处理

右脚蹬地力作为左脚蹬地力处理。由于选用的人体模型是对称

的,这样的处理对结果无影响。

运用KISTLER数据分析软件对原始数据进行处理,然后

用Microsoft Excel软件进行分析和处理。采用的统计学方法主

要是独立样本T检验。

 

2结果与分析讨论

用两块KISTLER三维测力台按垂直、前后和左右方向记

录了运动员分别完成两组动作时的地面支撑反作用力(简称支

反力)。本文分析的是从第一次还原时刻到下一次还原时刻的

一个动作周期中(包括4个阶段5个特征时刻)运动员蹬地力的

变化,对3个方向蹬地力曲线变化的特点及各自出现峰值与谷

值力的大小进行了分析。当运动员均衡地站在测力台上,准备

测试前,先对系统进行清0。本文中的图是从上一个动作技术周

期的随挥结束到下一个动作周期的引拍结束为止地面对人体的

支撑反作用力,比实际一个动作技术周期多了上个周期的还原

阶段和下个周期的引拍阶段,以便清晰地看出地面支撑反作用

力的变化特征。

 

2.1垂直方向的支撑反作用力

完成乒乓球击球技术过程中,在垂直方向上的分力最大

垂直支反力的大小和变化取决于3个因素:(1)身体的重力;(2)

身体重心的上下移动,使在垂直方向上的加速度和地面支撑反

作用力也随之不断改变;(3)完成动作的时序。在整个动作过程

中,双脚始终分别站在一块测力台上,在完成动作的不同阶段

身体重心在不断地从右脚转移到左脚,又从左脚转移到右脚,从

而身体重心也在不断地上下移动,从而形成了垂直方向上支反

力的力-时间特征曲线。

如图1所示,左右脚在垂直方向上的力,两组动作显示出

了基本相同的变化规律,只是峰值的大小有所不同。在还原时

刻,人体重心处于两脚之间,身体的移动速度也很慢,两块测力

台上显示的基本为0。

先分析右脚蹬地力的变化。右脚是动作的主要发力环节

向后引拍时,身体重心逐渐移向右脚,右脚的支反力开始大于

零,曲线向上走,右脚支反力逐渐增大至引拍结束B点附近达

到最大值,然后右脚向右后方蹬地,右脚的支反力开始减小,身

体重心开始向左脚转移,经过身体平行站位时刻,右脚支反力开

始变为低于零。这时球拍继续向前在C点,挥拍击球,后随着随

 

表2轻拉和重拉在垂直方向上支反力出现峰值对比(n=10)N

挥动作,身体重心继续往左脚移动,右脚的力变为最小,超过D

点之后,身体又向右转体,重心又开始向右脚转移,右脚的支反

力开始增大,到a点再次还原时,右脚的支反力重新接近于0,

形成一个动作周期。

左脚作为动作技术过程中的支撑腿,在垂直方向上的支反

力的变化方向与右脚相反。从图1中可以看到,左右脚与横坐标

围成的面积,分别位于水平轴的上方和下方,两者面积基本相

同,正负相抵消。两脚对时间的冲量之和应为0,因为人体两只

脚始终站在测力台上,身体并未腾空。

对比轻拉和重拉出现峰值的大小,可以看出两种不同用力

之间支反力的特点,位于曲线下方的谷值的数值和峰值在大小

上基本上相同,只是方向相反。

从图1和表2可以看出,在垂直方向上,右脚的支反力峰

值,轻拉时为220.57±14.78,重拉时为226.67±19.55,两者差异

不显著。右脚支反力峰值是引拍结束时刻附近,这说明重拉和轻

拉在引拍过程中,重心在从左脚移动到右脚的幅度相似,两者此

时垂直方向蹬地力大小基本相同。

 

注:(1)Fz左是指左脚所受到的支反力,Fz右指右脚所受到的支反力。

(2)特征画面。A点为还原时刻,B点为引拍结束时刻,C点为击球时刻,

D点为随挥结束时刻,a点为再次还原时刻。(3)动作阶段。A-B段为引

拍阶段;B-C段为挥击阶段;C-D段为随挥阶段;D-a段为还原阶段

(以下同)。

 

重拉的左脚最大支反力(207.97±27.20)N大于轻拉

103.39±18.30),在引拍结束时,右脚的峰值两者没有差别,随

挥结束,借着高速挥拍时的惯性,身体重心从右脚向左脚移动得

更多,此时左脚垂直方向蹬地力重拉时更大。

 

2.2水平方向的支撑反作用力

在水平面上的支反力较小(见图2),轻拉和重拉显示出相

同的曲线变化趋势。双脚的发力方向基本一样,以保证身体向左

右的扭转。在向右的支反力上,右脚大于左脚;在向左的支反力

上,左脚大于右脚。

在还原时刻,由于身体还原,左右脚在水平方向上的力在

0附近,随后在引拍阶段,身体向右后扭转,对于右脚来说,随着

重心向右脚的转移,地面给予右脚一个递增的向右的支反力;对

于左脚来说,向左的支反力逐渐减小变为向右的支反力,两者在引拍结束附近,向右的支反力达到最大。

在挥拍击球阶段,身体重心逐渐由右脚向身体中心转移,

右方向两只脚制动,分别到身体平衡位置,向右的力逐渐经过0

变为向左的力,为了配合身体向左转体击球。

 

注:Fx左是指左脚所受到的水平方向上的支反力,Fx右指右脚所

受到水平方向上的支反力,方向向右为正。

在随势挥拍阶段,身体重心继续向右,双脚的支反力达到

向左的最大值后,进入还原阶段,随着身体向右的扭转,双脚向

左的支反力逐渐减小到0,身体再次回到还原状态。

从图2和表3中可以看到,两种力量的弧圈球技术,在水

平方向上,在两处峰值和谷值处的力值,无论是左脚还是右脚,

差异都非常显著。这提示我们在发力拉弧圈球技术时要注重在

左右方向上的蹬地力和左右方向上重心的移动。

表3轻拉和重拉在左右方向上支反力出现的峰谷值(n=10)N

 

2.3前后方向上的支撑反作用力

在前后方向上,地面支撑反作用力也较小。从图中可以看

到,两种力量的正手弧圈球技术的支反力变化曲线相似。在轻

拉和重拉中,在前后方向上的支反力,左右脚呈现相反方向的变

化形式。一只脚向前蹬地的同时,另外一只就向相反方向用力,

以保持击球时身体的稳定。如图3所示显示出前后方向上地面

支撑反作用的力值大小和方向变化情况。

 

注:Fy左是指左脚所受到的前后方向上的支反力,Fy右指右脚所

受到前后方向上的支反力。方向向后为正。

如表4所示,在前后方向上,比较峰值和谷值发现,在两种

力量击球时有显著差异,重拉大于轻拉。说明要发力拉球时,要

 

3结论

本文从垂直、水平、前后3个方向对完成轻拉和重拉时左右

脚地面支撑反作用力的生物力学特征进行了描述,并对两种技术

动作之间左右脚支反力的最大力值进行了对比分析,得出:(1)完

成轻拉和重拉时,垂直方向上的地面支撑反作用力最大,左右和

前后方向上的支反力较小,身体重心的移动影响地面支撑反作用

力的变化,两者之间有密切联系;(2)发力拉弧圈球时,更要注重

增加左右方向和前后方向上的蹬地力和重心移动幅度。

 

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