分享

拳击运动中的力速平衡分析

 运动机能形态学 2022-08-10 发布于北京

【王景辉-运动机能形态学团队】

拳击是最古老的格斗运动之一,是一项奥林匹克运动项目,可分为一系列重量等级。拳击比赛允许运动员通过拳头击打对方的头部和躯干,击倒是拳击比赛中最富有激情的场面,因此许多拳击手通过系统性训练以及使用不同的训练策略争取最大限度地提高拳击冲击力,进而增加击倒对手的可能。

来自拳击新闻-戈洛夫金:不要因为一场失败而低估一个拳手

运动员进行击打时产生的动量会转移到目标上,然而根据肌肉张力-速度曲线可知,肌肉受到高水平神经信号刺激时会产生较大的力量和硬度,但相应的会对肌肉的长度变化和环节速度产生更大的阻力。拳击手是如何平衡二者的矛盾关系呢?

图2. 张力-速度曲线

1. 肌肉二次激活现象

通过观察运动员击打目标时相关肌肉的肌电图发现,从击打开始至结束,共出现了两个峰值,呈现出激活-放松-激活的肌肉工作模式。初始峰值与运动开始时间同步,这可能是为了在运动前增强身体的刚度和稳定性。例如三角肌,通俗地说是为了加强躯干与肢体的连接,方便环节(大臂/肱骨)在近端关节的启动。随着肢体速度的提升,部分肌肉进入放松阶段。接着会第二个峰值出现在与对手(沙袋)接触时

图3. 运动员使用右手直拳击打沙袋时相关肌肉的肌电图呈现出“双峰”现象。其中,RRA-右侧腹直肌 RIO-右侧腹内斜肌 LRA-左侧腹直肌 LEO-左侧腹外斜肌

这种肌肉工作模式使肢体远端环节的速度在激活-放松阶段大大增加,当肌肉二次激活时又增加了肢体的刚度提高了有效质量,使击打力增大。

2. 有效质量(Effective mass)

人的手臂是由肱骨、尺骨、桡骨、腕骨、掌骨和指骨及其周围软组织通过关节相连接构成。现实生活中的碰撞问题多为非弹性碰撞(物体通常出现形变、发声、发热),当拳击手挥拳击中目标时,根据牛顿定律可知反作用力会通过接触面作用在手臂上,因此在关节处极易发生形变,造成动能损耗。这些易于变形的质量被称为“摆动质量”(wobbling mass),其特点是无法有效传递冲击力。

在碰撞过程中,碰撞系统的刚性越大,碰撞的弹性就越小。碰撞的弹性越小,传递给目标或对手的动量就越大。在拳击运动中有效质量不仅仅与上肢有关,还受躯干等其他部位质量的影响。因此有效质量的数值大于拳头本身的质量,这是因为在击打瞬间手臂肌肉保持紧张,可以使手更好地与身体其他部位连接,以便利用身体其他环节的动量。

这也就解释了为什么重量级拳击手与轻量级拳击手挥拳的速度相差无几,而击打力却存在显著差异的原因。根据Neto等人的研究表明,有效质量:

其意义是击打过程的动量变化等于碰撞后目标所受到的冲量。碰撞期间的有效质量和碰撞前的拳头的速度的乘积与最大冲击力F max密切相关。

最后,实际上,即使是非常缺乏经验的新手,也会在打过几拳之后,下意识地收缩关节周围的肌肉使关节变硬,以保护拳头和肢体。但是,他们很可能在冲击发生的早期就提前激活了这些肌肉,缩短了肌肉放松阶段的时间。较早的出现第二次激活会减缓撞击速度S,从而降低系统的动量。而专业的拳击运动员会在撞击瞬间激活肌肉,并在撞击过程中产生持续且较大的冲击力。据此,可以认为,第二峰值与撞击瞬间同步出现的能力是区分拳击水平的指标之一

提升肌肉快速放松和快速收缩的能力对于这种速度力量的增益可能是有帮助的。另外,对于手臂肌肉来说二次激活的出现是否表现出完全同步性尚待进一步具体验证。

参考文献:
McGill SM, Chaimberg JD, Frost DM, Fenwick CM. Evidence of a double peak in muscle activation to enhance strike speed and force: an example with elite mixed martial arts fighters. J Strength Cond Res. 2010 Feb;24(2):348-57. 
Lenetsky S, Nates RJ, Brughelli M, Harris NK. Is effective mass in combat sports punching above its weight? Hum Mov Sci. 2015 Apr;40:89-97. 
Nakano G, Iino Y, Imura A, Kojima T. Transfer of momentum from different arm segments to a light movable target during a straight punch thrown by expert boxers. J Sports Sci. 2014;32(6):517-23. 

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多