短距離場地自行車運動員起動技術動作生物力學分析,運動生理學論文

短距離場地自行車運動員起動技術動作生物力學分析,運動生理學論文1前言短距離場地自行車運動是人與機械裝置相結(jié)合,運發(fā)動通過蹬踏自行車產(chǎn)生較高的移動速度進行競爭的周期性競速運動項目[8]。與公路自行車項目相比,短距離場地自行車比賽具有距離短、速度快、強度大和戰(zhàn)術變化多樣的特點。對技術細節(jié)處理的好壞有可能直接決定運動成績,而起動技術是其中最重要的一個環(huán)節(jié)[2,7,12]。查閱我們國家有關自行車技術的資料發(fā)現(xiàn),對起動技術動作方式方法和重點的具體描繪敘述極少,尤其缺乏生物力學根據(jù)。在訓練中,教練員和運發(fā)動對于起動技術動作的介紹也存在模糊不清甚至不統(tǒng)一的情況。由于沒有準確概念指導,教練員經(jīng)常僅憑經(jīng)歷體驗去矯正運發(fā)動的技術,造成運發(fā)動動作不一且實效性較差。本研究旨在通過揭示短距離場地自行車運發(fā)動起動技術動作的生物力學特點、原地起動技術的運動學和肌電活動特征,探討曲柄起動角對于起動成績的影響。以此為根據(jù),對起動技術提出規(guī)范要求和改良建議,起到實踐中的指導作用。2研究對象與方式方法2.1研究對象本研究以短距離場地自行車項目的原地起動技術為研究對象,選取北京市自行車隊11名運發(fā)動作為實驗對象(表1)?！?】2.2研究方式方法2.2.1文獻資料調(diào)研從北京體育大學圖書館、國家圖書館、國家體育總局自行車擊劍運動管理中心、中國知網(wǎng)以及其他網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫中查閱了相關文獻和資料,主要包括下面幾個方面:1)我們國家場地自行車項目發(fā)展的情況;2)短距離場地自行車運動技術的教學資料以及相關研究文獻;3)解剖學和運動生物力學的基本知識。2.2.2跟蹤調(diào)查根據(jù)研究需要,于2020年6月和2020年4月,跟隨北京市自行車隊在老山自行車館和蘆城體校自行車館進行備戰(zhàn)2020年全運會的訓練和比賽,對該隊短距離場地自行車項目原地起動技術訓練進行長期、深切進入的觀察,期間向教練員、運發(fā)動詢問有關現(xiàn)行原地起動技術的動作要領、訓練方式方法等,記錄并整理第一手資料。2.2.3專家訪談采用面訪、和網(wǎng)絡訪談等多種方式對相關的專家學者進行訪談,包括運動訓練學專家學者3人、自行車項目教練員(領隊)3人、短距離競速項目運動員3人、科研及管理人員2人。訪談的內(nèi)容主要包括原地起動技術的動作方式方法和要領,原地起動技術的力學原理和形態(tài)學原理以及實驗方案的可行性。2.2.4實驗法在北京市蘆城體校室內(nèi)自行車館,對北京市自行車隊11名運發(fā)動在計時賽出發(fā)點上利用起跑器原地起動的技術進行測試,測試前以全賽道騎車追逐跑作為準備活動,使運發(fā)動的身體和技術狀態(tài)接近日常訓練狀態(tài)。每人測試3次,每次測試之間間隔10min,使運發(fā)動充分恢復體力,3次測試起動時曲柄與水平面的夾角分別為15、30和45,其他起動條件保持不變,對3次起動騎行60m進行手動計時并記錄成績。用攝像儀和肌電儀同步采集起動的運動學數(shù)據(jù)和外表肌電數(shù)據(jù)。1.主要儀器與設備:起跑器、秒表、芬蘭產(chǎn)的MegaWinME6000-16導肌電測試系統(tǒng)、索尼JVC攝像機、量角器。2.平面定點攝像:拍攝點距離騎行軌跡10m,攝像機機頭與運發(fā)動重心等高,拍攝頻率為50Hz,取自行車車輪中心和曲柄中心為解析點,運用視訊錄像解析系統(tǒng)進行運動學數(shù)據(jù)的解析,得到車輪和曲柄的時間參數(shù)、角度參數(shù)。3.外表肌電采集:選取下肢左、右各8塊肌肉:臀大肌、股直肌、股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌、股二頭肌、腓腸肌外側(cè)頭、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、脛骨前肌采集肌肉活動信號。電極粘貼的皮膚外表都經(jīng)過定位、剃刮、打磨和酒精擦拭4道工序處理,用彈性繃帶加固電極和導線。測量各塊肌肉的最大肌電幅值(MVC),以20%作為肌肉活動閾值標準對每塊肌肉的積分肌電進行標準化處理。4.攝像與肌電采集同步方式方法:同步裝置分別與攝像機和肌電儀相連,運發(fā)動在動作之前,攝像機與肌電儀均提早開機,當測試人員按下觸發(fā)裝置時,肌電信號打上同步標志,同時,攝像機拍攝燈亮,以同步標志和燈亮的時間為同步時刻,進而實現(xiàn)兩個系統(tǒng)的同步測試。2.2.5數(shù)理統(tǒng)計用Excel對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理,包括均值、標準差和單因素方差分析、t檢驗,所有統(tǒng)計檢驗的顯著水平設置為P=0.05。3原地起動技術的理論分析3.1原地起動技術的動作概述短距離場地自行車比賽起跑時,自行車由起跑器的抓手固定、運發(fā)動在自行車上要做最后的姿態(tài)調(diào)整,至最佳狀態(tài)之后便保持不動,將所有注意力集中在聽覺上。起跑信號是倒計時5s,第6s時模擬槍聲響起,起動器自動松開自行車,運發(fā)動出發(fā)。運發(fā)動一般都采用離座站立式姿勢出發(fā),起動時快速發(fā)力踏蹬,軀干前振使重心前移,同時配合上肢拉把動作,力爭在最短的時間內(nèi)打破自行車靜止的慣性,獲得初速度。3.2原地起動的生物力學因素分析短距離場地自行車的原地起動是一個人車合一的經(jīng)過,運發(fā)動通過由上肢、軀干、骨盆和下肢所構成的運動鏈帶動曲柄轉(zhuǎn)動,進而驅(qū)動車輪獲得加速度并逐漸進入平穩(wěn)、高速的協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)階段。從動作構造的角度來看,原地起動技術動作只是周期性單一動作構造中的一個環(huán)節(jié),起動技術與高速狀態(tài)下的踏蹬技術具有某些共性的特征,但由于起動技術由靜至動的特殊性,其與高速狀態(tài)下的踏蹬動作又有著鮮明的區(qū)別。結(jié)合前人對自行車運動踏蹬動作的研究以及本次專家訪談的結(jié)果,本研究以為,影響起動效果的生物力學因素能夠歸納為3大類:內(nèi)力因素、器械因素和環(huán)境因素。內(nèi)力因素是指與人體動作形態(tài)、肌肉工作相關聯(lián)的內(nèi)在性力學因素,是自行車最根本、最主要的驅(qū)動因素。內(nèi)力因素包括肌肉的起止長度,肌肉長度的變化,力臂長度,施加于肌肉上的載荷,阻力臂,力的作用方向,作用線及作用類型、作用點,關節(jié)角,肌拉力角,單關節(jié)肌和多關節(jié)肌,肌纖維類型及排列方式,有關杠桿(滑輪)數(shù)目和類型,肌肉的收縮類型(向心、等長、離心),收縮的速度,肌肉募集形式(激活頻率、同步性、有關運動單元數(shù)目),肌肉內(nèi)摩擦阻力,肌肉的粘滯性等[15,17]。內(nèi)力因素間的互相作用可影響到肌肉力、力矩及肌肉功的傳遞[14]。器械因素是指由自行車零部件的機械工作特性以及人體與器械的互相作用特點所決定的,對踏蹬效果具有約束或促進作用的因素。這些因素主要有曲柄長度和角度、傳動比、坐墊高度、手把高度和長度、腳踏板的角度、鏈條大小及形狀、輪的大小、質(zhì)量、直徑及慣性等。器械因素的變化會使得運發(fā)動的肌肉初長度、關節(jié)角位置、關節(jié)運動幅度、阻力載荷等發(fā)生相應改變,進而影響肌肉用力以及力在人體和器械之間的傳遞。環(huán)境因素主要有重力、摩擦力和空氣阻力,華而不實,摩擦力對起動成績的影響與賽道的場地情況有關,空氣阻力對起動技術的影響不大。3種生物力學因素相互作用產(chǎn)生力、力矩和肌肉功以克服騎行阻力,獲得好的騎行成績[13,19]。對于一名短距離場地自行車運發(fā)動來講,在影響起動技術動作的生物力學因素中,有一些因素是比擬固定的、難以改變的,如比賽場地條件、自行車車輪的規(guī)格、運發(fā)動本身的基本身體形態(tài)等;有一些因素則是能夠改變的,如內(nèi)力因素中的肌肉工作方式和效果能夠通過訓練不斷改良,器械因素中的傳動比、曲柄角度等則能夠人為地進行調(diào)整,關鍵在于找到內(nèi)力因素和器械因素的最佳結(jié)合點,進而提高起動成績。張莉清研究以為,當前我們國家自行車運發(fā)動原地起動技術動作的缺乏主要是肌肉協(xié)同發(fā)力缺乏,曲柄位置過高導致不能快速到達最大用力的有利角度以及拉把動作導致身體重心后移,進而影響起動加速[10],華而不實,曲柄位置是指原地起動時前曲柄與水平面的夾角,本研究稱其為曲柄起動角。從力學角度分析,自行車的曲柄裝置是一個杠桿,人體作用于曲柄上的踏蹬力有兩個分量,只要垂直于曲柄的切向力才是有用力,產(chǎn)生力矩推動曲柄轉(zhuǎn)動。由此可知,當曲柄與水平面平行時,踏蹬力全部轉(zhuǎn)化為有用力,此時的曲柄處于最大杠桿用力狀態(tài)。在起動動作中,考慮到運發(fā)動從發(fā)力到驅(qū)使曲柄轉(zhuǎn)動有一個時間的延遲,運動單位的募集和發(fā)力也是一個漸進的經(jīng)過,所以,前曲柄應當比水平位置略高,以便當曲柄過渡到最大杠桿用力狀態(tài)時,人體產(chǎn)生的踏蹬力也到達較高值,兩者結(jié)合產(chǎn)生最好的踏蹬效果。另外,曲柄略微抬高也有利于前腿的下蹬和后腿的提拉用力。當前,我們國家自行車運發(fā)動在訓練和比賽中所慣用的曲柄起動角大小不一,缺乏對這一技術動作的規(guī)范要求。因而,本研究從運發(fā)動慣用的曲柄起動角范圍內(nèi)選取了3個角度:15、30、45作為實驗因素,探究不同起動角度對于起動成績的影響,以及不同角度下起動時,運發(fā)動的技術表現(xiàn)和肌電活動情況。4實驗結(jié)果與分析4.1不同曲柄起動角對起動成績的影響實驗測試了11名運動員分別在15、30、453個曲柄起動角上起動后騎行60m的時間(表2)。經(jīng)單因素方差分析得到P=0.016(P0.05),表示清楚曲柄起動角這一變量對場地自行車運發(fā)動原地起動60m的成績具有顯著性影響。對3次測試成績的兩兩比擬發(fā)現(xiàn),當曲柄起動角為30時,11名運發(fā)動60m起動時間最短,當曲柄起動角為45時,起動時間最長,經(jīng)t檢驗,兩次測試成績不具有顯著性差異(P=0.075),但15和45以及30和45曲柄起動角的測試成績都具有顯著性差異(P0.05)。由此結(jié)果能夠推斷,短距離場地自行車原地起動技術動作中的曲柄起始角度不能過大,也不宜太小,30是比擬合理的,在這一起動角上出發(fā)有利于提高運發(fā)動的起動成績?！?】4.2起動技術動作的運動學特征4.2.1車輪速度上升的連貫性分析將前10m騎行的時間數(shù)據(jù)進行歸一化處理,采用3次樣條的插值方式方法將絕對時間轉(zhuǎn)化為相對時間,采用百分比表示,獲得的車輪中心速度-時間曲線如圖1~圖3所示,自行車在15、30和45曲柄起動角起動后騎行10m,到達的速度分別為3.75m/s,3.94m/s和3.71m/s,講明在30曲柄角上起動時,前10m起動加速效果最好。趙芳、周興龍的研究發(fā)現(xiàn),短距離自行車原地出發(fā)技術較好的運發(fā)動車輪速度遞增曲線較平滑,速度上升較連貫,具有良好的用力[11]。本測試也出現(xiàn)了一樣的結(jié)果,即在30曲柄起動角上起動時,車輪中心的速度-時間曲線要比15和45的曲線更為平滑,速度起伏較小,講明這一曲柄起動角有助于提高運發(fā)動起動加速的連貫性?！?】4.2.2第1踏蹬周期車輪速度變化分析自行車起動過程中,第1個踏蹬周期是技術的關鍵,而克制踏蹬周期中的死點區(qū)問題又是起動技術的核心[6]。為了更清楚明晰地分析短距離自行車運發(fā)動起動第1個踏蹬周期的技術狀況,本研究根據(jù)上述車輪中心速度-時間曲線的特點以及曲柄轉(zhuǎn)動1周的時相數(shù)據(jù),將短距離場地自行車原地起動第1個踏蹬周期的速度變化情況繪制成簡化曲線(圖4)。整個曲線由6段直線構成,分別對應曲柄轉(zhuǎn)動1周的6個時相(圖5):原點O為起跑器松開自行車的一霎時;OA段為曲柄從起始角轉(zhuǎn)動到水平角附近即進入曲柄最大杠桿用力狀態(tài)這一階段的加速經(jīng)過;AB段為曲柄從最大杠桿用力狀態(tài)轉(zhuǎn)動到下死點位置的快速加速經(jīng)過;BC段為曲柄在下死點區(qū)域的減速經(jīng)過;CD段為曲柄擺脫下死點區(qū)域后又一次經(jīng)過曲柄最大杠桿用力位置這一階段的加速經(jīng)過;DE段曲柄在上死點區(qū)域的快速減速經(jīng)過;EO為曲柄擺脫上死點后再一次加速至曲柄起始位置的階段。朱旭3次起動測試中,第1個踏蹬周期里曲柄各個時相的車輪速度變化情況見表3。【4】表3顯示,在15、30兩個曲柄起動角上起動時,曲柄轉(zhuǎn)動經(jīng)過OA段的時間都是6%,但平均加速度分別為0.08m/s2和0.05m/s2,講明當曲柄起動角為15時更有利于OA段的加速。這是由于,曲柄更接近水平最大杠桿用力位置,有利于運發(fā)動的第1腳踏蹬力更多地轉(zhuǎn)化為有用力,進而較早克制慣性阻力。與此相比,當曲柄起動角為45時,曲柄經(jīng)過16.5%的時間才越過OA段,速度增幅為0.72m/s,平均加速度為0.04m/s2,比前兩次起動更慢,這與曲柄抬起過高,不利于踏蹬發(fā)力有關。在AB段,15、30、453次起動的曲柄轉(zhuǎn)動時間分別是15%、16.5%和19.5%,轉(zhuǎn)動到B點時,車輪中心的速度分別是1.71m/s、1.64m/s和2.08m/s,平均加速度相差不大。從OA和AB時相的車輪加速情況能夠推斷,早期加速的延遲可能是導致45曲柄角起動效果較差的主要原因。BC段是車輪圓周運動中的下死點區(qū)域。從圓周運動的機械原理可知,由于受人體本身構造特點的制約,下肢在驅(qū)使曲柄運動的經(jīng)過中,不可能在圓周的任何位置都能產(chǎn)生一樣的速度。曲柄在某些位置會表現(xiàn)出相對最慢的角速度,這也就是通常所講的死點[3]。死點區(qū)范圍越大、減速越快就講明踏蹬效果越差。比擬3次起動在下死點區(qū)域的速度變化可知,45曲柄角起動時曲柄越過下死點區(qū)的時間最短,為4.5%,且速度減慢不明顯,講明比起15和30兩次起動,45曲柄角起動時越過第1個下死點的經(jīng)過愈加順暢。當曲柄擺脫下死點區(qū)之后,隨即進入了一個非常明顯的加速階段CD段。45起動時CD段時間為11.5%,固然到D點時速度到達了3.09m/s,是3次起動中最快的,但從起動到D點的累計加速時間已明顯長于15和30兩次起動。另外,30曲柄起動角起動時CD段的平均加速度達到0.11m/s2,是3次起動中最大的,講明此階段踏蹬力轉(zhuǎn)化為有用力的程度最高,踏蹬效果最好。DE段是車輪圓周運動中的上死點區(qū)域,15起動時該階段的速度下降比擬平緩,而30和45兩次起動的速度下降明顯,講明在上死點區(qū)域的過渡效果較差。EO階段,曲柄從E點轉(zhuǎn)回到起始位置,15和30起動時此階段的平均加速度較大,分別為0.07m/s2和0.06m/s2,到達O點時,15、30、453次起動的車輪中心速度分別為3.05m/s、2.92m/s和2.85m/s。【5】綜上所述,在15、30和45曲柄起動角的3次起動經(jīng)過中,45起動前期的OA和AB段加速效果最差,導致起動速度落后于其他兩次起動;在下死點區(qū)BC段,45起動的死點過渡能力較好;而在上死點區(qū)DE段,30和45起動的死點過渡能力較差;AB段、CD段和EO段30起動角的車輪速度增長最快,講明踏蹬效果最好。4.3起動技術動作的肌電分析神經(jīng)肌肉系統(tǒng)協(xié)同活動的變化決定了踏蹬動作的運動學和動力學參數(shù)的外部表現(xiàn),而觀察神經(jīng)肌肉協(xié)同變化的最佳手段就是外表肌電圖技術[9]。因而,利用外表肌電技術研究場地自行車原地起動技術能夠更好地反映技術動作特征。4.3.1起動10m的動作階段劃分結(jié)合錄像與肌電圖發(fā)現(xiàn),所有運發(fā)動起動并騎行10m的運動經(jīng)過涵蓋了3個動作階段:預備起動階段、完好的第1個踏蹬周期和部分的第2個踏蹬周期。以一級運發(fā)動朱旭的3次起動測試作為案例進行分析,其動作階段的時間節(jié)點如表4所示,發(fā)現(xiàn)3次起動騎行10m所花費的時間不同,在曲柄起始角度為30時起動耗時最短,15次之,45耗時最長。曲柄經(jīng)過第1個轉(zhuǎn)動周期的時間也有一樣的規(guī)律:在曲柄起始角度為30時起動第1踏蹬周期耗時最短,15次之,45耗時最長。【6】4.3.2起動各階段下肢肌肉的工作時序在外表肌電技術中,肌電活動曲線是判定肌肉活動開場、結(jié)束和峰值的根據(jù),觀察肌電活動曲線波動出現(xiàn)的次序能夠判定各塊肌肉發(fā)力的先后順序,即肌肉激活順序。在對肌電活動曲線進行數(shù)據(jù)處理的經(jīng)過中,肌電活動閾值的判定具有主觀性,常見的判定標準有3種,即最大肌電幅值(MVC)的15%、20%和25%。本研究中采用20%,以為各肌肉肌電活動曲線的肌電幅值到達該肌肉MVC的20%且持續(xù)0.3s以上則為被激活。為了研究原地起動技術動作下肢肌肉的發(fā)力情況,對照錄像,截取運發(fā)動從發(fā)力抬臀到自行車前輪越過10m標志線為止這一運動經(jīng)過的下肢肌電圖,發(fā)現(xiàn)高水平運發(fā)動(運動等級在一級以上)與普通水平運發(fā)動以及男、女運發(fā)動原地起動技術動作的下肢肌肉激活順序一致(圖6~圖9)。最先激活的都是左、右腿的股四頭肌內(nèi)、外側(cè)頭,然后依次是左、右腿的腓腸肌外側(cè)頭、左、右腿腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、左、右腿股二頭肌、右臀大肌、左脛骨前肌、右股直肌、左股直肌、右脛骨前肌和左臀大肌。下面以朱旭為例進行詳細分析,將其肌電圖經(jīng)數(shù)據(jù)計算和繪制得到在3個不同的曲柄起動角下起動并騎行10m的運動經(jīng)過中下肢主要肌肉的激活時序圖(圖10~圖12,注:朱旭原地起動時前腿為右腿)。1.起動前的預備階段:由錄像觀察得知,在起動前的預備階段,運動員的任務是集中注意力把握倒計時節(jié)拍,在模擬槍聲響起之前1.5s內(nèi)完成離座站立式起動。從圖10~圖12可以看到,預備動作階段中最先激活的是左、右腿的股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌和腓腸肌外側(cè)頭。此時,由于運發(fā)動的雙腳固定在腳蹬上,腳蹬和曲柄的起始位置也已經(jīng)固定,這些肌肉的工作方式都為遠固定主動收縮,使大腿在膝關節(jié)處伸,小腿在踝關節(jié)處屈,進而支撐運發(fā)動在自行車上站立起來。緊接著,右腿臀大肌、股直肌和左、右腿的腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、股二頭肌參加遠固定主動收縮發(fā)力的行列。右腿臀大肌和雙側(cè)股二頭肌收縮使骨盆后傾,股直肌收縮使大腿在膝關節(jié)處伸,腓腸肌內(nèi)側(cè)頭收縮以固定踝關節(jié)和膝關節(jié)防止人體向前傾倒,三者與右腿股內(nèi)側(cè)肌、外側(cè)肌以及左、右腿雙側(cè)腓腸肌外側(cè)頭協(xié)同工作,起到維持人體直立姿勢的作用。幾乎與此同時,最先被激活的左腿股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌停止放電,左腿脛骨前肌被激活,講明在離座站立式起動姿態(tài)構成、維持到踏蹬起動這一連續(xù)的運動過程中,運動員后腿的大腿前群肌有一個短暫的放松經(jīng)過,這有利于其拮抗肌群,即大腿后群肌在踏蹬起動中爆發(fā)式發(fā)力。綜上所述,運發(fā)動起動前預備動作的節(jié)拍非常重要,假如用力過早,就會被起跑器拉住或肌張力下降,假如用力過晚,還未構成有利的站立姿態(tài)就倉促起動或在脫離起跑器支持的條件下起動都會直接影響起動成績。另外,離座站立式的出發(fā)動作有利于增加股二頭肌、臀大肌等的初長度,有利于后續(xù)的收縮發(fā)力。即利用提高肌肉預張力的方式方法使肌肉提早進入工作狀態(tài),進而增大踏蹬的氣力和速度[5]。2.第1個踏蹬周期:由于對肌電圖進行時間階段劃分時,是以曲柄開始轉(zhuǎn)動的時刻作為第1個踏蹬周期的開場,而產(chǎn)生起動驅(qū)動力的原動肌活動是優(yōu)先于曲柄轉(zhuǎn)動的,因而,研究起動時的肌肉發(fā)力需要觀察第一個踏蹬周期起始線左、右兩側(cè)的肌電情況。比擬圖10~圖12可知,起動時,雙腿都有發(fā)力,前腳主要是踏蹬用力,后腳主要是提拉用力。由于起動時曲柄由靜止到運動需要克制巨大的慣性,且剛開場轉(zhuǎn)動時速度很慢,因而,能夠以為,起動霎時下肢主要肌肉的工作方式都為遠固定。介入前腳(右腿)踏蹬動作的肌肉主要有臀大肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌、股二頭肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭和腓腸肌外側(cè)頭。臀大肌、股四頭肌和股二頭肌的遠固定主動收縮使運動員伸髖、伸膝,產(chǎn)生下踏腳蹬的力,腓腸肌遠固定收縮使小腿在踝關節(jié)處屈,結(jié)合運發(fā)動站立及向前俯身的重力作用一同下壓腳蹬,進而驅(qū)使曲柄開場轉(zhuǎn)動。與前腳踏蹬相配合,介入后腳(左腿)提拉動作的肌肉主要有脛骨前肌、股二頭肌和腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭。脛骨前肌遠固定收縮使小腿在踝關節(jié)處伸,給腳蹬一個向后帶的力,股二頭肌和腓腸肌則主要以近固定主動收縮的方式起到屈膝的作用,產(chǎn)生后腳上提腳蹬的效果。隨著前腿和后腿分別完成踏蹬和后帶提拉動作,曲柄獲得了一定的起動初速度并轉(zhuǎn)過了下死點,前腿隨即進入提拉階段,后腿則進入前帶階段。右腿股二頭肌、腓腸肌持續(xù)放電,主動收縮以伸髖、屈膝,脛骨前肌近固定收縮使小腿在踝關節(jié)處伸,而臀大肌和股四頭肌則停止放電,進入放松期。此時,左腿的臀大肌、股四頭肌則被激活,伸膝、伸髖帶動曲柄向前轉(zhuǎn)動,以便快速克制上死點過渡到下蹬階段。當曲柄經(jīng)過上死點后,右腿又進入了新一輪的發(fā)力踏蹬,左腿則又進入提拉階段。右腿臀大肌、股四頭肌開始工作,左腿臀大肌和股四頭肌則開場放松。當曲柄轉(zhuǎn)動到起動原始角度時,第2個踏蹬周期開場。上述肌電活動所反映出來的肌肉工作情況與李立的研究基本保持一致[4]。但在蹬踏運動經(jīng)過中,下肢不同肌肉的功能作用上,本研究的肌電分析結(jié)果與前人的研究結(jié)論有所不同。Ryan等[18,16]人指出:單關節(jié)肌肉如臀大肌、股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌、脛骨前肌、比目魚肌在蹬踏經(jīng)過中一直以主要用力肌肉介入運動,而股二頭肌、股直肌、半膜肌、半腱肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭等雙關節(jié)肌肉在蹬踏經(jīng)過中則有所變化。文獻資料表示清楚,雙關節(jié)肌肉在關節(jié)處于關鍵環(huán)節(jié)進行能量傳遞時表現(xiàn)最為活潑踴躍[20]。而本研究的肌電激活時序特征顯示,在起動的第1個踏蹬周期內(nèi),雙側(cè)股二頭肌和腓腸肌是持續(xù)激活的肌肉,而臀大肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌則表現(xiàn)出明顯的左、右腿交替激活特征。3.第2個踏蹬周期:自行車運發(fā)動的踏蹬動作是以車輪中軸為圓心,以曲柄為半徑,通過雙腿交替踏蹬和提拉驅(qū)使曲柄進行機械圓周運動,因而,整個踏蹬經(jīng)過應當呈現(xiàn)出某一特定肌肉用力程序的循環(huán)往復。在圖10~圖12中,固然第2個踏蹬周期不完好,但已經(jīng)能夠看出自行車踏蹬動作周期性的特征。結(jié)合起動10m的時間數(shù)據(jù)(表5)與肌電活動時序圖(圖10~圖12)綜合分析發(fā)現(xiàn),3次起動測試中,預備動作從肌肉開場激活到槍響起動,所花費的時間在1.4s左右,與錄像顯示的動作節(jié)拍特征一致。與15和45兩次起動相比,在30曲柄起動角起動時,左、右腿的臀大肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌的交替放電有較大的重疊區(qū),雙側(cè)腿同位置肌肉的收縮與舒張轉(zhuǎn)換表現(xiàn)出銜接緊湊的特點,講明此時雙側(cè)腿肌肉的協(xié)同工作水平更高層次。另外,在30曲柄起動角上起動時,下肢各主要肌肉的肌電活動還表現(xiàn)出總