【原】从生物力学的角度看待短跑技术的优化

      短跑是一项代表人类极限速度的运动，从世界顶级优秀运动员到每名年轻人都在追求着极限速度的能力。

• 从运动的功能及原理认识其发现：摆动腿的运动是提高跑速的关键运动环节。人类运动相比于机械轮子的运动，后者在加速后不必频繁的加减速。

       短跑运动在运动过程中，运动员的摆动腿和支撑腿一直在做着加速、减速运动。

       跑动开始后，下肢由静止阶段向摆动腿的加速演变，摆动腿加速并越过身体后开始下落并开始减速着地，当摆动腿一侧脚着地后，这时脚变为静止状态，另一侧依旧在向前移动，整个过程循环往复。

• 从应用力学角度看待整个运动过程，其摆动腿是在肌肉作用下腿部动作耗能：E从0-1/2mv²，又从1/2mv²-0的一个过程，其中m为摆动腿质量，v为身体跑动速度。

• 从功能定理可得：F=ma=1/2mv² 。 

  F为摆动腿肌肉做功，d为摆动腿肌肉做功时收缩的距离，所以身体速度v²=2Fd/m

  由上公式可知短跑时跑速主要受摆动腿肌肉力量影响，同时还受摆动腿的质量作用^[1]。一个高的跑速应该由肌肉快速做功能力并伴随有小的腿部质量来反映。因此，短跑的速度由摆动腿加速和减速制动来决定.

• 在不增加大腿质量情况下，加速训练改进中应关注髂腰肌，大腿制动训练应关注臀大肌。但不同阶段的加速与制动比值存在较大差异，有研究表明水平制动力在起跑后较小，在整个加速阶段（0-36米）不断增大，当达到最大速度时，水平制动力达到平台期不再变化。

  此外有研究表明，加速阶段的制动力显著小于最大速度阶段^[2]。加速阶段的推进力比最大速度阶段大46%，制动力为最大速度阶段的44%^[3]。

• 人体是一个多环节运动链，上肢环节的运动会对支撑面产生一种支撑反作用力。当上肢做反向支撑面运动时，动支撑反作用力增大，其力学公式为F=ma
  

  m为上肢环节重量；a为环节加速度^[1]。由上述公式可得，在短跑训练时，上肢质量与加速度的增加都会增加动支撑反作用力。因此，在摆臂训练中，适度增加摆臂负重训练有利于把速度和力量与正常短跑的技术结构结合起来。对于短跑运动员而言,上肢力量训练除了围度或绝对力量的增加，其更应重视摆臂的协调性和持久力。有研究认为^[4],30 s左右的“抡绳摆臂”练习能够有效地发展运动员摆臂时的协调性和持久性。

       本文从基本力学方向结合人体运动，探讨分析短跑的运动模式，从而从力学角度分析该运动的上下肢训练，促进其动作优化。

       另，关于完成百米记录的理论最短时间是否可以计算的问题，笔者认为，理论时间不可以计算，但9.58秒的世界记录可以再破。原因主要是不知道该以何人为计算人，例如以博尔特为计算，但我们也不知道后面是否会出现超越他的人。记录可以突破的原因是，从历史大规律看，随着技术的革新，肯定会出现新的训练方式、超越现有的辅助器材；只是这个时间不确定，也许是好多年。

参考文献：

[1] 金季春. 运动生物力学高级教程[M]. 北京体育大学出版社, 2007.

[2] 于佳彬. 短跑加速阶段与最大速度阶段生物力学特征研究[D].上海体育学院,2016.

[3] Mero, A. and P.V. Komi. Force-EMG-and elasticity velocity relationships at submaximal, maximal and supramaximal running speeds in sprinters[J]. Eur J Appl Physiol 1986, 55(5):553-561.

[4] 姜自立,李庆.对短跑力量训练的再思考[J].山东体育学院学报,2017,33(05):86-93.