滯空時間
定義
滯空時間的定義有兩種說法:
①運動員起跳後,從雙腳都離開地面到任意一隻腳接觸地面的時間間隔。
②運動員起跳後,從肩膀上升至最高點到肩膀明顯開始下落的時間間隔。
(其中定義②選擇的參考標準為“肩膀”而不是“上肢”的原因是:由於籃球運動員在空中通常會做出“拉桿”、“閃躲”之類的動作,其上肢勢必不能保持在同一高度。滯空的目的②是“為投籃提供一個相對穩定的發力支點”,而手臂的直接支撐點是“肩膀”,所以參照點選擇“肩膀”更加科學。)
解析
根據定義①的解析
根據定義①,運動員的“滯空時間”取決於其跳躍高度,跳得越高滯空時間越長,不存在違背物理定律的現象。
跳躍高度主要取決於“腿部力量”、“腰腹力量”和“跑動速度”。
垂直彈跳之初,人體形成三個彎曲:腰部彎曲、膝關節處彎曲和踝關節處彎曲。
彈跳過程可劃分四個階段:
1.起跳時首先是腰部發力,此時腿部仍處於彎曲狀態,腰腹力量大的人可以使軀幹產生較大的向上加速度。
2.腰部發力還未完成,緊跟著腿部開始發力,大腿力量大的人可以使膝蓋以上部位產生較大加速度。
3.腰部完全舒展,腿部繼續發力,人體向上速度達到極限。
4.膝關節處完全舒展,踝關節開始舒展,小腿力量大的人可以繼續提供向上支撐力,直至雙腳離開地面。
以上過程主要有三處肌肉做功:腰腹肌肉,大腿肌肉,小腿肌肉。
設“起跳”到“離地”之間重心移動距離為h,離地時初速度為v,肌肉做功分別為 W腰 W膝 W踝,人體質量為m。
根據能量守恆定律: W腰 + W膝 + W踝 - mgh = 1/2mv^2
而跳越高度H = v^2 ÷(2×g)
所以,跳躍高度不僅與“大腿力量”有關,而且與“腰腹力量”和“小腿力量”有關。
助跑彈跳與垂直彈跳
助跑彈跳通常比垂直彈跳要高一些,是因為跑動中的人起跳那一剎那,人體呈後傾斜狀。①導致運動速度方向由水平變成斜向上,從而在豎直方向產生速度分量,有了豎直向上的初速度;②同時人的起跳方式也發生了改變,由雙腳起跳變成了單腳起跳;③並且,發力之初,人體重心高度要高於垂直彈跳。①+③有利於跳高,②不利於跳高,所以有些人雙腳起跳比助跑起跳要高,但是大多數人助跑彈跳要高於垂直彈跳。
理論最長滯空時間①
如何使人的滯空時間(定義①)達到最長?
答案是:起跳後,人在空中蜷縮成一團,使雙腳儘可能靠近人體重心,從而使雙腳都儘可能晚一些接觸地面。
目前,人類彈跳的極限是160cm左右。假設某人身高2m,直立時重心在1m處;蜷縮時身高0.6m,此時重心在0.3m處)。
根據 h=1/2gt^2 得 t=√2h/g
人起跳階段的時間是t1= √[(2×1.3)÷9.8]
人下落階段的時間是t2= √[2×(1.3+0.7)÷9.8]
所以整個懸空時間T=t1+t2≈1.15(秒)
通常情況下,人不會以蜷縮姿態落地,並且這樣也是很危險的。
如果人以舒展狀態落地,則滯空時間計算方式如下:
T = 2×t =2 √[(2×1.3)÷9.8] ≈ 1.030(秒)
另外給出幾則喬丹的彈跳與滯空的數據:
1.喬丹垂直彈跳98cm,極限彈跳122cm,綜合彈跳106cm。
2.以上對應的滯空時間①分別為:0.894秒;0.998秒;0.930秒
3.喬丹當年扣籃大賽有一記“罰球線扣籃”,其滯空時間為0.92秒。折算出來的彈跳高度為104cm。
4.由於喬丹手上拿著籃球,影響跳躍高度;並且為了飛躍這么長距離,勢必要減小豎直方向的速度分量。所以喬丹極限彈跳能大大超越104cm,而達到122cm是很有可能的。
5.喬丹的綜合彈跳是1.06M,網上1.60M的數據是筆誤,由於流傳甚廣所以產生了惡劣的影響。
根據定義②的解析
根據定義,在彈跳達到一定程度並足以完成以下動作時,滯空時間完全取決於身體柔韌性和平衡能力。
人體在空中受到的力主要是重力,相對於重力其它力可忽略不計。
運動員在空中為了保持肩膀高度相對穩定,通常會利用改變 “上、下肢位置” 來代替軀幹部分的位移。
在觀眾看來,其軀體部分好像停滯在了空中,但實際上這是不違反物理定律的。
他的四肢在動,重心就在動,並且重心的運動軌跡符合自由落體規律,不存在意識形態的“滯空”。
滯空時間長度取決於“四肢重量占身體的比重”、“身高” 和 “變形程度”。
比重越大,身高越高,變形程度越誇張,其重心變化範圍就越大,肩膀停滯的時間就越長。
理論最長滯空時間②
如何使人的滯空時間(定義②)達到最長?
起跳後按照重心上升規律,逐漸蜷縮身體,雙腿上縮,雙手上揚;重心達到最高點後,按照重心下降規律,逐漸舒展身體,雙腿下踢,雙手下擺。此時間內,肩膀高度可保持不變。
假設某人身高2m,伸手向下站立,重心在1m處;蜷縮高度0.6m,蜷縮伸手向上,重心在0.3m處。
所以其重心可調範圍為:S = 1m - 0.3m =0.7m
滯空時間(定義②) T = 2 × √[(2×0.7)÷9.8] ≈0.75秒
可見 “滯空時間②” 與彈跳高度沒有直接關係。
世界上“滯空時間②”最長的人很可能並不是籃球運動員,而是雜技運動員或者體操運動員。
滯空感覺
①人起跳,在最高點附近時,由於豎直方向速度很小,不容易察覺,所以給人產生停滯的感覺。
②四肢的位置變化,代替了軀幹部位的豎直位移,從而產生滯空感。仔細觀察喬丹扣籃時的腿部動作,先上揚後下踢,這個細節是滯空的關鍵。