人体运动环节的两个重要参数:重量和重心

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伍老大先生在谈优秀球员的重心转移时说,重心转移不是一个思维指挥操作的技术动作,而是一个球员在完成技术动作过程中所表现出来的技术指标:重心的运动轨迹。
我做些辅助工作,介绍一下人体运动环节的两个重要参数:重量和重心。
重心,英文名center
物体的重心位置,质量均匀分布的物体(均匀物体),重心的位置只跟物体的形状有关。有规则形状的物体,它的重心就在几何中心上,例如,均匀细直棒的中心在棒的中点,均匀球体的重心在球心,均匀圆柱的重心在轴线的中点。不规则物体的重心,可以用悬挂法来确定物体的重心,不一定在物体上。
身体总重心位置的确定
运动生物力学最初提出要确定重量和重心这两个环节参数的目的是为了确定不同姿态时的身体总重心位置。
静止时,身体姿态的总重心位置可以通过二维平面平衡板很容易测得。见图1。
http://s15/middle/59377d78gb492b7f8620e&690
这个方法很不实用,因为身体姿态稍有变化,身体总重心位置也随着改变,我们不能用平衡板测出身体所有姿态的总重心位置。
如果能知道每个环节的重量的重心位置,那么根据理论力学中合力矩原理:合力对于任一点(或轴)的力矩等于各个分力对于同一点(或轴)的力矩的代数和,就能求出任何一个身体姿态的总重心位置。
http://s2/middle/59377d78gb492bc8927b1&690
图2是一个已知身体各环节重量W1、W2、……、Wn和环节重心位置距Y轴的水平距离X1、X2、……、Xn,以及距X轴的垂直距离Y1、Y2、Yn,则有:
WXc
WYc
因此,身体总重心位置距Y轴的水平距离为:
Xc
同样可求出身体总重心距X轴的垂直距离:
Yc
任何姿态下的身体总重心位置由此可以确定,为了求出任何姿态的身体总重心位置,就需要求出身体各环节的重量和重心位置。而身体各环节的重量和重心位置,通过下列方法得出:通过尸体解剖等方法求出身体各环节的重量和重心位置,再通过重量比和长度比的概念对人体测量数据和环节参数进行逐步多元回归分析并导出回归方程式推广到任意姿势的人体,最后根据合力矩原理发展成影片解析仪,应用于千变万化的体育动作分析。
通过上述人体重心的测量和计算方法可以发现,身体任意环节在空间改变位置,身体总重心的位置随之改变,有时候,身体总重心甚至不位于身体内部,比如背跃式跳高过杆时的身体姿态、舞蹈下腰时的身体姿态,体操、跳水滚翻某个时刻的身体姿态,等等,总重心位置都在身体之外。人体通过改变身体环节的位置而改变身体总重心的位置,而不是大脑思维直接指挥身体总重心运动。
重心的运动轨迹和运动环节的运动轨迹有什么关系呢?运动生物力学有一个实验思路,可以发现并证明这二者的关系。
利用前面所讲的二维平衡板很容易地测出采取某一静止姿势时的人体总重心位置,那么可以让需要测试的运动环节绕关节中心转动三个位置,身体其他的环节保持不动,这样在平衡板上便可测得三个身体总重心的位置,假设运动环节绕关节中心做圆周运动,那么我们用这种实验方式,便可以发现,身体总重心的运动轨迹也是一个圆,具体的证明公式略。
通过这种实验,可以得出如下结论(总重心圆的物理含义):
1、总重心圆圆心的位置与运动环节的重量有关,运动环节重量大,则总重心圆圆心靠近运动环节瞬时转动中心,反之则远。同时与不动环节重量和重心位置有关,但与运动环节重心位置无关。
2、总重心圆半径虽与运动环节原始重量有关,但在人体运动中,主要与运动环节重心位置有关,即总重心圆半径与运动环节重心离瞬时转动中心的距离成正比。
3、身体重量与总重心圆半径的乘积等于运动环节重量和环节重心圆半径的乘积。
还可以发现并证明,当运动环节重心绕关节运动的轨迹是一条曲线时,身体总重心的运动轨迹也是一条同样的缩小比例的曲线。
这些知识不能在教学中使用,不能直接灌输给受训者,否则会干扰受训者的训练令受训者不知所措,只能作为分析手段,判断受训者的技术动作是否合理,发现问题后制定相应的训练科目去纠正受训者的不合理技术动作,也是因材施教的一个内容或另一种解释。
可见,在高尔夫挥杆教学中教学生做“重心转移”是多么无知和荒谬。