简明论游泳运动的生物力学特征

1.有效地利用升力和阻力，产生较高的反作用力

有效的划水方式是采用复杂的曲线运动,过程中运动员通过不断地改变手、前臂的倾斜以及运动的方向,以便升力和阻力合成一个较高的反作用力,产生有效的推进力。

2.手臂划水中的“高肘”姿势

手臂划水采用“高肘”姿势是合理的游泳技术明显的特点之一。从流体力学的观点来看,手-前臂相对于肩先转动,使环节在水流中以最有效的形状和位置工作(手和前臂的表面积和动力系数),产生较大的反作用力。关节运动也使肌肉拉紧,抗拒较高的流体反作用力值。

3.保持动作周期的连贯性

游泳是一个周期性运动,游泳时在用力阶段后,需要还原四肢初始的工作姿势,与初始动作交替进行。在还原阶段,受到的是流体的阻力和惯性,直到下一个游泳周期的用力阶段开始为止,游速减小。周期内游速的波动不可避免,这种波动会增加游泳者的能量消耗。通过缩短还原动作的时间、增加划水动作的幅度和频率、改进手臂和腿动作的时序,即保持动作的连贯性,尽量减少速度的波动。

4.减小流体的阻力和反向作用力

摩擦阻力和压差阻力均与物体的形状有关,通过改进技术动作会减小压差阻力。肢体回程动作阻力的产生,仍是摩擦阻力、压差阻力、兴波阻力和惯性阻力作用的结果。通常,优秀的游泳运动员与普通游泳运动员的根本差别之一是减小流体阻力的能力。游泳时头和身体与水平方向的夹角都影响所受到的流体阻力,游泳者必须保持合理的流线型身体姿势,尽可能地减小压差阻力与兴波阻力。

5.游泳时涡旋的产生不是起阻碍作用

如何产生合理的涡量强度,以保证所产生的推进力足以克服阻力,同时避免出现过强的涡旋,减少能量损失,给运动技术的改进提供了一个新的视角。

6.划水频率与划水幅度的比率

划水频率是单位时间内完成的完整划水次数。划水幅度是游泳者一次划水,或一个完整的游泳周期运动的距离。游速等于划水频率和划水幅度的乘积,划水频率与划水幅度的不同组合,都能获得相同的游速。但是太高的划水频率会妨碍游泳动作的协调性,当频率较高时,动作还原时肌肉不可能相对充分放松,而使运动员很快进入疲劳状态。

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投掷项目世界纪录的演变之标枪

掷标枪早在古希腊奥运会上已列为比赛项目。1886年,在斯堪的纳维亚国家(芬兰、瑞典)的运动会上,瑞典运动员以35.81 m的成绩夺冠,1906年,掷标枪被列为国际正式比赛项目。1908年9月,两届奥运会冠军瑞典运动员埃·勒明以62.32 m的成绩创造了第一个世界纪录。

随着田径运动的蓬勃发展以及科学技术在田径运动中的不断运用,掷标枪技术由古代发展而来的原始投掷技术不断得到改革而逐渐完善。掷标枪是一个比较复杂的多轴性旋转项目,用单手握住一根长2.2～2.7 m的梭性流线体金属枪,由肩上持枪经过一段预先助跑连接投掷步获得动量,通过爆发式的最后用力作用于标枪的纵轴上,将标枪经肩上投出去。掷标枪技术的演变是非常有趣的,在古代,可以在标枪上缠绕皮带帮助用力,可以用手指顶在标枪的尾端进行投掷,还有加助跑的投远和原地投准。持枪法由过去的肩下携枪助跑,发展为现在的肩上持枪助跑。握枪法由古老的钳式握法,发展为现在的现代式握法。投掷步由过去的“单足跳”“后交叉”发展为现在的“前交叉”。现代的投掷技术,有利于投掷步的加速,表现出良好的超越器械,加长了投掷的工作距离,并能很好地沿着标枪纵轴用力。事物在不断地发展,人们在探讨更为合理的技术过程中,尽可能在使掷标枪技术符合人体解剖结构的形式和生物力学的原理,研究更新的投掷技术。

男子标枪成绩从60 m提高到70 m用了16年,从70 m提高到80 m经历了25年。第一个把标枪掷出70 m外的是瑞典运动员埃·吕德奎斯特,1928年,他创造了71.01 m的世界纪录。破纪录次数最多的是芬兰运动员马·耶尔维宁,1930年到1936年,他10次刷新世界纪录。这一时期,他垄断了这项纪录,成绩从71.57 m提高到77.23 m。他的祖国芬兰被称为“标枪之国”。继耶尔维宁之后,芬兰另一位选手于·尼卡宁在1938年8月和10月先后以77.87 m和78.70 m两次刷新世界纪录。受第二次世界大战的影响,此后的15年中标枪成绩一直停滞不前。

由于器械、场地的不断改进,运动员训练水平和身体条件的不断提高,男子标枪成绩从80 m提高到90 m只用了11年时间。第二次世界大战以后,首次打破这一项目沉寂局面的是美国选手布·赫尔德,他于1953年一举突破了80 m大关,以80.41 m创下新的世界纪录。他的成功主要是完善了标枪的性能,他退役之后,与哥哥一起开设了赫尔德标枪公司,成为世界三大标枪厂家之一。1983年,他为美国运动员汤姆·佩特拉诺夫设计了“赫尔德型”标枪,使得佩特拉诺夫一举创下了99.72 m的世界纪录。

这一时期,空气动力学已在标枪运动中得到很好的应用,提高了标枪的滑翔性能。1984年7月20日,民主德国运动员乌威·霍恩在柏林的一次比赛中,标枪出手后像长了翅膀一样久久没有落地,当标枪飞到90 m上空开始下落时又碰到上升气流,标枪再次升起,又继续滑翔了一段才俯冲落地,最后他以104.80 m创造了惊人的新世界纪录,将99.72 m的纪录提高了5.18 m。这一成绩让国际田联不得不作出决定,为安全起见,自1986年4月1日起,男子标枪的中心前移4 cm。就这样,霍恩的这一枪宣判了滑翔性能标枪的“死刑”,霍恩的成绩也成了永久的世界纪录。

新型标枪出现后,英国选手巴克利于1990年7月20日在伦敦创造了90.98 m的新世界纪录。芬兰选手扬·泽莱兹尼1992年将其改写为94.74 m,接着于1993年4月6日在南非的彼得斯堡又创造了95.54 m的新纪录。1996年5月26日,他在耶拿举行的“奥林匹克日”田径赛上将纪录又提高到98.48 m。

女子标枪1920年才在世界上逐渐推广,到1932年第10届奥运会时才被列为国际比赛项目,当时美国运动员以43.68 m的成绩取得冠军。但在这届奥运会之前,美国选手金德尔创造了第一个世界纪录46.74 m。

在20世纪60年代初期,苏联选手E.奥卓林娜成为这一项目的代表人物。她曾三次打破世界纪录,其中,61.38 m是世界上第一个突破60 m大关的成绩,但未被批准为正式的世界纪录。1972年6月11日,民主德国选手鲁特·富克以65.06 m的成绩打破世界纪录,当年奥运会夺冠后,她又三次打破世界纪录。1979年她以69.52 m的成绩再创世界纪录,1980年,33岁的她将纪录再次提高到69.96 m。1985年6月4日,民主德国选手佩德拉·菲尔克以75.26 m和75.40 m的成绩两次刷新世界纪录,首次突破75 m大关,1987年7月29日,她又以78.90 m的成绩再破世界纪录,1988年9月9日,她在波斯坦创造了80 m的惊人纪录。

从1999年起,女子标枪的中心也被前移了3 cm,目的是降低和限制标枪成绩。在1999年西班牙塞维尔欧洲田径赛上,希腊选手特泽利尼创造了67.09 m的新世界纪录。在同一比赛中,1993年和1997年世锦赛女子标枪冠军挪威选手哈特斯塔德掷出68.19 m的成绩,但她未能通过禁药检验,遭世界田径联合会判决成绩无效。2000年6月30日,在意大利罗马进行的国际田联黄金联赛中,她在第四次试投中投出了68.22 m的新纪录,将原世界纪录提高了1 m多。2000年7月29日,在黄金联赛奥斯陆站的比赛中,她在最后一轮中奋力一掷,将自己的纪录又提高到69.48 m。2001年7月1日,古巴选手奥斯莱迪斯·梅嫩德斯在希腊举行的国际田径赛上,以71.54 m的成绩刷新女子标枪世界纪录,成为使用新标枪后第一个成绩超过70 m的女选手。2005年8月14日,在赫尔辛基田径世锦赛最后一天的女子标枪决赛中,梅嫩德斯又以71.70 m的成绩改写了世界纪录并夺得金牌。

2008年9月13日,国际田联总决赛在斯图加特进行,在首日的女子标枪比赛中,捷克名将奥运会冠军斯波塔科娃以72.28 m的成绩打破了世界纪录。一个月以前的北京奥运会,斯波塔科娃在大雨中投出了71.42 m的惊人成绩,为她带来了一枚奥运会金牌,这让俄罗斯名将阿巴库莫娃的70.78 m成为徒劳。这次在斯图加特,斯波塔科娃延续了自己近期的惊人状态,最终以72.28 m把世界纪录提高了58 cm。