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【摘要】运用文献资料法对花样滑冰自由滑跳跃动作的垂直速度、角动量、转动惯量产生和作用初步进行了力学分析，总结影响起跳动作的关键参数，探索动作最佳化原理，为今后实践打下基础。
【关键词】跳跃；垂直速度；角动量；转动惯量。
0.前言
花样滑冰跳跃是一种复杂的运动，跳跃作为自由滑的重要难度指标，在自由滑中占有重要的地位，在一套的自由滑中，平均要完成13---14个动作，而跳跃动作平均要达到7---8个，本文主要跳跃来说明其起跳的生物力学特征。在跳跃技术中我们要解决以下几个问题: 垂直速度、角动量、转动惯量等重要参数。
1.垂直速度
垂直速度是身体重心在空中飞行时的基本参数，起跳时的垂直冲量，产生垂直速度，由于冲量依赖于作用力的大小、方向及施力的时间，所以滑冰运动员必须产生一个垂直地面反作用力，以获得起跳的垂直速度，垂直冲量是能通过计算力—时间曲线下的面积来得到的。可用公式表示I=■Fdt=m(v2-v1)，( I—是冲量，F—合外力，t2—是结束时间，t1—是开始时间，F—合外力，V1是初速度，V2是末速度)[2]。垂直速度是由运动员运用腿部的弹跳力而获得，它与空停时间和高度有其一致性，由于运动员获得了一定的垂直速度，而使人体能在空中停留一段时间，使跳跃具有了一定的高度，因此知道其中一个参数就会知道另外两个参数。以男子为例:两周半跳的空停时间大约0.63 s，垂直速度为大约3.13 m/s，高度大约0.49 m，三周半最长空停时间平均为0.71 s，高度为0.62 m，垂直速度为3.48 m/s。由此看来垂直速度的大小是决定运动员在空中完成动作的质量，助滑时具有一定的垂直速度运动员才能跳的越高，有足够的空停时间，在空中飞得更长的时间，来完更多周数的旋转。垂直速度主要有两方面决定的。
1.1通过支撑腿膝关节的伸展产生
在前外跳的滑行阶段，滑冰运动员有小的负向垂直速度，身体重心有向下运动的趋势，在滑行阶段的后半阶段，重心存在负值，即重心有向下的速度。其中重心向下速度，可达到-1.3 m/s，一般人速度上升前速度都在零左右。通过支撑腿膝关节的积极的充分伸展蹬地，离冰时获得足够的垂直向上速度。这和原地纵跳的情况差不多，向上跳时先下蹲再向上跳，使主动肌被充分拉长，为跳起创造条件。在这个阶段，起跳的重心变化幅度平稳，重心呈逐渐升高趋势，起跳时动作完成得流畅，起跳的速度垂直分量就越大。同时，在下降时，有利于保持身体的稳定性，有利于整体动作姿态上的流畅性，是成功起跳的关键。
1.2通过水平速度“转移”为垂直速度
运动员在滑行阶段通过充分的助滑获得水平速度，在过渡阶段的后半段，运动员支撑腿膝关节的充分伸展，切向速度的垂直分量逐渐减小到零，而径向速度分量变为正，这时所有的环节都向上运动，过渡阶段结束时，蹬冰腿的旋转冰刀以垂直于滑冰运动员运动方向与冰面接触，向前旋转给身体质心一个相对转动轴的切向分速度，水平速度的切向速度的分量转移到垂直速度，水平速度被转移到了垂直速度上，运动员开始起跳产生一个较大的垂直速度。垂直速度一般范围在2.5—3.0m.s-1，而优秀运动员可达3.3m.s-1以上[3]。
垂直速度与水平速度的比值越大，人体重心的腾起角就越大，反之就越小。有研究显示：随着水平速度、起跳技术的逐渐提高，腾起角逐渐降低。
运动员起跳时通过腿部的蹬伸获得垂直速度，同时一部分水平速度转化为垂直速度，起跳前后水平速度均会减少，起跳技术的好坏与水平速度转化为垂直速度的能力息息相关。所以垂直速度是通过滑冰运动员质心的切向和径向运动来增加的。
2.角动量（动量矩定理）
运动员为了获得重心的垂直速度外，还要获得身体腾空时的初始动量矩，以保证有足够的腾空时间来完成空中的转体动作。其公式：M（t）dt=Iω1-Iω2，M（ t）为变力矩、Iω为动量矩。滑冰运动员在起跳阶段产生的角动量，这个通过质心相对身体纵轴的角动量，使其在空中完成所需的旋转。通过摆动腿和手臂积极运动来产生偏心力，偏心力的作用线不通过身体旋转轴，便产生了通过滑冰运动员质心纵轴的角动量。
在跳跃起跳的滑行阶段，相对垂直轴角动量起主要作用的是摆动腿的运动。摆动腿的运动引起了地面反作用力，这个力是个偏心力，使产生纵轴的偏心外力矩，其方向与滑冰运动员将要在空中旋转的方向一致，此力矩将使人体产生对质心的角动量，到滑行阶段结束时滑冰运动员获得了飞行时总角动量，在滑冰运动员进入前外跳的过渡阶段时，水平地面反作用力主要是由摆动腿的运动产生的，在到过渡阶段末时相对通过身体质心纵轴的角动量趋于不变甚至减小。并以此动量矩进入腾空，从而完成空中旋转动作[4]。
3.转动惯量
当肌力矩一定时，减少环节或环节系对某轴的转动惯量，可以达到增大转动角速度或角加速度的目的。通常采用参与转动的环节或环节系的质量尽可能靠近转轴的方法。以减小对转动的环节或环节的转动惯量，从而提高转动角速度或角加速度。
一般情况下，旋转的周数越多在起跳中相对身体垂直轴的转动惯量越小。滑冰运动员身体对垂直轴的转动惯量在滑行结束时达到最大值，在这个时刻以后摆动腿和起跳腿积极伸直减小了对垂直轴的转动惯量，在过渡阶段和转体阶段转动惯量继续减少。滑冰运动员在更多周数旋转跳跃的空中阶段紧收双臂，使双臂尽可能的靠近身体中心，这样转动惯量更小。另外，为了完成更多周数的旋转时，是通过冰面的预旋转。此时身体要积极主动绕旋转轴向旋转方向转动。过早或过晚都会破坏预转的效果和平衡，预转必须在转身阶段完成，两臂与浮足要跟随身体预转，决不能先于身体向旋转方向摆动[5]。也就是用身体转动带动两臂，采用合理的“双臂对称”的摆动技术，只有如此，才能获得稳定的旋转和快速的转体，进而增加了平均角速度。起跳足离开冰面的一瞬间，由于预转的结果，才有收臂加速转的意义。过分的用两臂加力预转是不正确的技术运动。
另外，运动员要完成更多周旋转时需要有充分的腾空时间，当旋转的周数需要延迟落地时间时，那么所增加的飞行时间就得通过在空中屈髋、膝关节完成。但是这样做时，落冰时由于髋关节与膝关节已经充分屈，不能再通过髋、膝关节屈延长的时间来缓冲地面的反作用力。支撑腿角度较小，重心偏低，这虽然有利于保持身体的稳定性,但不利于随后重心速度进一步的缓冲，并使重心在缓冲末阶段处于很低的位置，在整体的动作姿态上则显得流畅性不足。这就要求运动员落冰时有意识控制支撑腿冰刀，让冰刀着冰方向趋于重心飞行位移方向。
以上从垂直速度、角动量、转动惯量产生和作用对速度滑冰自由滑跳跃动作作了初步分析，但对跳跃起作用的其它参数本文还没有充分分析总结，比如，起跳时的关节角度、腾起角、重心升起的高度等。但是，从以上分析中可以找出技术动作的共性问题，为研究技术动作的规律性、提高技术动作的稳定性、探索和创新难度跳跃动作，促进花样滑冰技术水平的不断提高，具有重要的意义。■
【参考文献】
［１］（美）费拉基米尔M.扎齐奥尔斯基.运动生物力学--运动成绩的提高与运动损伤的预防（M）. 第九卷，陆受云译.北京--人民体育出版社,2004，314—329.
［２］运动生物力学编写组.运动生物力学（第二版）.北京:高等教育出版社,2000.
［３］王旋．王树本.花样滑冰跳跃动作的原理与标准[J].冰雪运动，2002.(2) 98—111．
［４］姜桂萍，纪仲秋，王凯. 花样滑冰点冰跳的运动学研究[J],2006，29(3) 78-79．
［５］王旋，刘颖，樊继东．花样滑冰跳跃动作的摆臂技术分析[J],2000.(3).89-92．
【关键词】跳跃；垂直速度；角动量；转动惯量。
0.前言
花样滑冰跳跃是一种复杂的运动，跳跃作为自由滑的重要难度指标，在自由滑中占有重要的地位，在一套的自由滑中，平均要完成13---14个动作，而跳跃动作平均要达到7---8个，本文主要跳跃来说明其起跳的生物力学特征。在跳跃技术中我们要解决以下几个问题: 垂直速度、角动量、转动惯量等重要参数。
1.垂直速度
垂直速度是身体重心在空中飞行时的基本参数，起跳时的垂直冲量，产生垂直速度，由于冲量依赖于作用力的大小、方向及施力的时间，所以滑冰运动员必须产生一个垂直地面反作用力，以获得起跳的垂直速度，垂直冲量是能通过计算力—时间曲线下的面积来得到的。可用公式表示I=■Fdt=m(v2-v1)，( I—是冲量，F—合外力，t2—是结束时间，t1—是开始时间，F—合外力，V1是初速度，V2是末速度)[2]。垂直速度是由运动员运用腿部的弹跳力而获得，它与空停时间和高度有其一致性，由于运动员获得了一定的垂直速度，而使人体能在空中停留一段时间，使跳跃具有了一定的高度，因此知道其中一个参数就会知道另外两个参数。以男子为例:两周半跳的空停时间大约0.63 s，垂直速度为大约3.13 m/s，高度大约0.49 m，三周半最长空停时间平均为0.71 s，高度为0.62 m，垂直速度为3.48 m/s。由此看来垂直速度的大小是决定运动员在空中完成动作的质量，助滑时具有一定的垂直速度运动员才能跳的越高，有足够的空停时间，在空中飞得更长的时间，来完更多周数的旋转。垂直速度主要有两方面决定的。
1.1通过支撑腿膝关节的伸展产生
在前外跳的滑行阶段，滑冰运动员有小的负向垂直速度，身体重心有向下运动的趋势，在滑行阶段的后半阶段，重心存在负值，即重心有向下的速度。其中重心向下速度，可达到-1.3 m/s，一般人速度上升前速度都在零左右。通过支撑腿膝关节的积极的充分伸展蹬地，离冰时获得足够的垂直向上速度。这和原地纵跳的情况差不多，向上跳时先下蹲再向上跳，使主动肌被充分拉长，为跳起创造条件。在这个阶段，起跳的重心变化幅度平稳，重心呈逐渐升高趋势，起跳时动作完成得流畅，起跳的速度垂直分量就越大。同时，在下降时，有利于保持身体的稳定性，有利于整体动作姿态上的流畅性，是成功起跳的关键。
1.2通过水平速度“转移”为垂直速度
运动员在滑行阶段通过充分的助滑获得水平速度，在过渡阶段的后半段，运动员支撑腿膝关节的充分伸展，切向速度的垂直分量逐渐减小到零，而径向速度分量变为正，这时所有的环节都向上运动，过渡阶段结束时，蹬冰腿的旋转冰刀以垂直于滑冰运动员运动方向与冰面接触，向前旋转给身体质心一个相对转动轴的切向分速度，水平速度的切向速度的分量转移到垂直速度，水平速度被转移到了垂直速度上，运动员开始起跳产生一个较大的垂直速度。垂直速度一般范围在2.5—3.0m.s-1，而优秀运动员可达3.3m.s-1以上[3]。
垂直速度与水平速度的比值越大，人体重心的腾起角就越大，反之就越小。有研究显示：随着水平速度、起跳技术的逐渐提高，腾起角逐渐降低。
运动员起跳时通过腿部的蹬伸获得垂直速度，同时一部分水平速度转化为垂直速度，起跳前后水平速度均会减少，起跳技术的好坏与水平速度转化为垂直速度的能力息息相关。所以垂直速度是通过滑冰运动员质心的切向和径向运动来增加的。
2.角动量（动量矩定理）
运动员为了获得重心的垂直速度外，还要获得身体腾空时的初始动量矩，以保证有足够的腾空时间来完成空中的转体动作。其公式：M（t）dt=Iω1-Iω2，M（ t）为变力矩、Iω为动量矩。滑冰运动员在起跳阶段产生的角动量，这个通过质心相对身体纵轴的角动量，使其在空中完成所需的旋转。通过摆动腿和手臂积极运动来产生偏心力，偏心力的作用线不通过身体旋转轴，便产生了通过滑冰运动员质心纵轴的角动量。
在跳跃起跳的滑行阶段，相对垂直轴角动量起主要作用的是摆动腿的运动。摆动腿的运动引起了地面反作用力，这个力是个偏心力，使产生纵轴的偏心外力矩，其方向与滑冰运动员将要在空中旋转的方向一致，此力矩将使人体产生对质心的角动量，到滑行阶段结束时滑冰运动员获得了飞行时总角动量，在滑冰运动员进入前外跳的过渡阶段时，水平地面反作用力主要是由摆动腿的运动产生的，在到过渡阶段末时相对通过身体质心纵轴的角动量趋于不变甚至减小。并以此动量矩进入腾空，从而完成空中旋转动作[4]。
3.转动惯量
当肌力矩一定时，减少环节或环节系对某轴的转动惯量，可以达到增大转动角速度或角加速度的目的。通常采用参与转动的环节或环节系的质量尽可能靠近转轴的方法。以减小对转动的环节或环节的转动惯量，从而提高转动角速度或角加速度。
一般情况下，旋转的周数越多在起跳中相对身体垂直轴的转动惯量越小。滑冰运动员身体对垂直轴的转动惯量在滑行结束时达到最大值，在这个时刻以后摆动腿和起跳腿积极伸直减小了对垂直轴的转动惯量，在过渡阶段和转体阶段转动惯量继续减少。滑冰运动员在更多周数旋转跳跃的空中阶段紧收双臂，使双臂尽可能的靠近身体中心，这样转动惯量更小。另外，为了完成更多周数的旋转时，是通过冰面的预旋转。此时身体要积极主动绕旋转轴向旋转方向转动。过早或过晚都会破坏预转的效果和平衡，预转必须在转身阶段完成，两臂与浮足要跟随身体预转，决不能先于身体向旋转方向摆动[5]。也就是用身体转动带动两臂，采用合理的“双臂对称”的摆动技术，只有如此，才能获得稳定的旋转和快速的转体，进而增加了平均角速度。起跳足离开冰面的一瞬间，由于预转的结果，才有收臂加速转的意义。过分的用两臂加力预转是不正确的技术运动。
另外，运动员要完成更多周旋转时需要有充分的腾空时间，当旋转的周数需要延迟落地时间时，那么所增加的飞行时间就得通过在空中屈髋、膝关节完成。但是这样做时，落冰时由于髋关节与膝关节已经充分屈，不能再通过髋、膝关节屈延长的时间来缓冲地面的反作用力。支撑腿角度较小，重心偏低，这虽然有利于保持身体的稳定性,但不利于随后重心速度进一步的缓冲，并使重心在缓冲末阶段处于很低的位置，在整体的动作姿态上则显得流畅性不足。这就要求运动员落冰时有意识控制支撑腿冰刀，让冰刀着冰方向趋于重心飞行位移方向。
以上从垂直速度、角动量、转动惯量产生和作用对速度滑冰自由滑跳跃动作作了初步分析，但对跳跃起作用的其它参数本文还没有充分分析总结，比如，起跳时的关节角度、腾起角、重心升起的高度等。但是，从以上分析中可以找出技术动作的共性问题，为研究技术动作的规律性、提高技术动作的稳定性、探索和创新难度跳跃动作，促进花样滑冰技术水平的不断提高，具有重要的意义。■
【参考文献】
［１］（美）费拉基米尔M.扎齐奥尔斯基.运动生物力学--运动成绩的提高与运动损伤的预防（M）. 第九卷，陆受云译.北京--人民体育出版社,2004，314—329.
［２］运动生物力学编写组.运动生物力学（第二版）.北京:高等教育出版社,2000.
［３］王旋．王树本.花样滑冰跳跃动作的原理与标准[J].冰雪运动，2002.(2) 98—111．
［４］姜桂萍，纪仲秋，王凯. 花样滑冰点冰跳的运动学研究[J],2006，29(3) 78-79．
［５］王旋，刘颖，樊继东．花样滑冰跳跃动作的摆臂技术分析[J],2000.(3).89-92．