运动员选材的生物力学分析

【摘 要】运动生物力学是一门把力学规律运用到体育运动中，以研究人体的机械运动规律和特点解决有关技术问题的应用学科。所谓技术规格，就是符合使用的目的，合乎人体结构和运动生物力学规律，及其动作顺序、方向，用力的时间和节奏都有合理的技术要求。它在运动技术训练和运动器械设计、改造等方面的作用已经被人们所接受。但在科学选材方面的作用尚未被充分认识到。本文运用文献资料法，逻辑分析法等方法，对运动员选材进行生物力学分析，旨在为今后的运动员选材提供一些参考价值。

【关键词】运动员选材；生物力学；身体素质

1、运动生物力学的相关知识

运动生物力学是指从力学、生物学及人体结构力学的角度对体育运动技术的基本规律进行研究。不同运动项目有不同的技术动作，其动作结构也不同，这就决定了对运动员的形态结构、身体素质的要求也不同。运动生物力学对运动技术的研究内容主要有身体姿势的关节角度、身体各环节作用的力及配合情况以及优秀运动员的技术优化模型等。

1.1人体结构材料力学。运动生物力学把人体骨骼看作支撑器官，研究它的力学性能及安全强度；把两骨通过关节的连接看作是运动偶，把依次连接起来的运动偶看作是运动链；把骨骼、关节和肌肉构成的整体视为骨杠杆系统；分析在肌肉的拉力下骨骼围绕关节所进行的转动；探讨肌肉在运动链中的各种作用。同时也涉及呼吸、血液循环等器官的力学特性。

1.2人体静力学。人体静力学主要是研究人体从事体育活动时的平衡问题。运动生物力学把人体看作是组合物体，分别由头、躯干、上臂、前臂、手、大腿、小腿和足这些环节组成。用一定的方法确定人体各环节重心，并求得人体重心。

1.3人体运动学。人体除平衡运动外，还有位移运动、旋转运动和复杂的空间运动。这是以人的整体运动的主要特征进行的分类，是相对的。在这相对的分类中，多见的是复杂的空间运动。人体运动学是从空间和时间的观点描述人体的运动，探讨人置的变化和时间的关系，求得平动和转动中的位移、时间、速度和加速度，也研究跳跃和投掷的合理角度等问题，它抓住运动的外形，分析运动的现象和过程。

1.4人体动力学。以力学定律为基础，探讨力和人体运动的关系。当把人体当做一个力学对象研究其受力情况时，将影响人体运动的力分为外力和内力两类。外力是人体以外别的物体的作用，是使人体产生加速度或发生变形的原因，它包括人体重力、支撑反作用力、摩擦力和流体阻力等。内力是人体各部分之间的相互作用，只使人体发生变形、产生局部加速度，它包括组织器官的被动阻力和肌肉拉力等，其中肌肉拉力是制约人体运动的主导力。一般，人体运动是人体与外界环境之间的相互作用引起的。

1.5各项运动技术的生物力学分析。这是紧密结合体育实践为运动训练服务的一部分内容，常对各项优秀运动员的运动技术进行定量的研究，探讨各项运动技术的原理和最佳运动技术。

2、运动生物力学在选材中的运用

运动生物力学的研究内容决定了它在科学选材中的重要作用。因此，要达到科学的目的，首先要了解不同运动项目的技术特点，提出各运动项目的技术参数，进而确定各专项运动员应具备的身体形态、机能，素质条件以及各专项优秀运动员的理想训练目标和优化模型，以此作为科学选材的依据之一。

2.1生物力学选材的优化模型。运动员在进行选材的时候，必须对不同项目的运动规律有本质的认识，而且这种认识不能局限于纯力学的水平，还要结合人体的生物学的特点。只有这样才能根据个专项的技术特点和参数，确定其专项运动员应该具备的条件，进而提出选材的依据。然而，我们知道对于同一专项相同水平的不同运动员的技术指标是存在着差异的。因此，我们在进行科学选材时不能以某一个优秀运动员的技术作为所有其他运动员的技术参照标准，而应该对某专项的优秀群体进行技术测试与科学分析，找出关键的技术指标及其合理范围，建立代表该项群体特征的技术模型及其技术模型的演变过程，以此为选材依据，对一般运动员进行技术测试与评价，预测其成绩的发展潜力，进行科学选材。同时，在科学选材的过程中，要对模型进行不断的修正和完善，使其能真正地指导科学选材，提高运动员的成材率，减少淘汰率。

2.2生物力学选材的科学测试。生物力学在科学选材中占有重要的地位。对于科学选材，运动生物力学可以起到指导作用，但是这些指导作用要依赖于科学的测试手段与方法。因此，选材的科学测试也是非常重要的。要保证选材的科学测试的准确性，就一定要做到测试人员要有科学态度和丰富的专业知识、仪器设备的先进性以及对测试结果的科学的分析。

2.3专项运动员选材的生物力学分析。不同运动项目具有不同的技术动作，其动作结构也不相同，这就决定了各个运动项目对运动员的形态结构、身体素质等的要求也不同。因此，在科学选材过程中，要结合各个专项的技术性要求来进行。下面结合田径运动项目的铅球专项的选材，具体说明运动员的运动生物力学选材的重要性。

在运动生物力学中掷铅球远度有一定的计算公式，掷铅球的出手点的垂线到抵趾板的距离与出手点的位置有关，而出手点的位置有关，而出手点位置又与身高、臂展长度及身体姿势有关。在位置不变的情况下，身高、臂长者具有身体形态方面的优势。对于掷铅球的运动员，影响出手点与落地点的水平距离的主要因素有出手初速度、出手角度和出手高度。这三个因素受运动员的身高、姿势、力量水平等一系列条件的影响，而且，各个因素对它的影响程度不同。其中出手高度对远度的影响就不大。而出手角度对远度的影响相对来说比较大。实验证明，适宜的出手角度在37-42°范围内，而其中还有个人技术风格的差异。理论和实践均已证明，当投掷角度接近45°时对其飞行远度的影响仅为1%，很显然，出手速度对远度的影响是几个因素中最为重要的一个。因此，掷铅球要求几个动作之间衔接连贯、协调；使之发挥最大肌力，延长工作距离，从而提高出手初速度，达到提高运动成绩的目的。根据铅球技术的运动生物力学分析，可以确定运动员的形态结构特点、身体素质要求及动作技术要领，主要的工作肌群及肌肉工作性质、特点。由此可以确定铅球运动员的有关选材标准。在铅球运动员的选材过程中，身体形态方面要注意选择骨架较大、体格壮实、肌肉发达、渐宽胸廓的少年儿童；在其他各个专项运动员的选材过程中，都应该根据其专项技术的特点及对运动员的形态结构、身体素质要求，主要工作肌群的工作性质和特点等来进行选材，选拔符合各专项特点的运动员，从事专项训练，从而提高成材率。

3、结论

运动生物力学是一门应用科学。研究人体运动时，经常需要的参数有人体重心及其坐标、关节运动的角度、人体运动的速度和加速度、踏蹬力量和时间、肌肉工作的强度等，因此必须用测试的方法收集材料，进行研究。这种方法主要是：①摄影记录动作。分为普通摄影、运动光点摄影、连续闪光摄影和电影摄影。普通摄影是用普通照相机摄单个动作，适合研究静力性运动，用途较窄。②测定速度和加速度。有光电计时和加速度测定仪测定两种方法。光电计时，是把光电计时器安装在跑道的等距点上，运动员通过光电计时器的遮光信息，由示波器显示或记录仪描记，可看出经过每两个光电计时器之间的时间，求得平均速度。加速度测定仪由传感器组成，把它带在身上跑动，身体的加速度由示波器显示或记录仪描记下来。③其他测试。a.测定关节角度的变化，可用关节角度仪。b.测定动态力。如测定运动员走、跑和跳跃时产生的各种力量，可用测力仪。C.描记肌电图。测定人在运动时各部分肌肉的状况和变化记录动作，获得原始测定数据是运动生物力学研究的关键一环，在此基础上还需进行分析、综合，上升为理论。运动生物力学可以研究各项运动技术的生物力学特征，从而为运动员的选材提出有关参数，以便从运动生物力学方面了解各专项运动员应具备的形态、机能和素质条件，供选拔运动员时参考。