案——在肩关节处形成一个刚性支点,而非直臂姿态下的柔性摆动支点。
普通运动员的肩部支点,更多是承接下肢传导的力量,而博尔特的肩部刚性支点,由于超长臂展的存在,形成了一个“力的反射放大器”。
当下肢蹬离起跑器产生的地面反作用力向上传导至核心时,曲臂带来的肩部刚性支点,能够有效阻止力量向上肢末端的无效发散;同时,超长臂展形成的杠杆结构,会将这部分力量“反射”回髋部。
并通过杠杆放大效应。
提升送髋动作的力矩。
对于普通运动员而言,送髋动作的力矩主要依赖下肢肌肉的收缩,而博尔特则通过上肢的长杠杆反射,获得了额外的力矩加成!
这就是他在0-10米启动阶段,能够以远超身高预期的敏捷性完成送髋的核心原因。
具体而言,0-10米启动阶段结束后,运动员的身体重心从“前倾支撑”向“向前推进”过渡,此时的送髋动作需要一个向前的牵引力。
博尔特的曲臂摆动,在前摆时肘部保持90°左右的弯曲角度,前臂与地面近似平行,这个角度恰好让超长前臂的摆动方向与身体前进方向完全一致。
当手臂前摆时,肩部肌肉的收缩力通过曲臂的刚性结构,转化为一个向前的牵引拉力,这个拉力由于超长前臂的杠杆放大效应,强度远超普通运动员。
而拉力的作用点位于躯干上部,恰好能够带动髋部向前平移,形成“上肢牵引-髋部跟随”的高效送髋模式。
反观直臂摆动,博尔特的超长手臂若保持直臂姿态,摆动方向更多是垂直于身体前进方向的侧向分力,不仅无法形成有效的髋部牵引力,反而会因手臂过长导致重心左右偏移,干扰送髋动作的稳定性。
而普通运动员的直臂摆动,虽不会出现如此明显的重心偏移,但也无法提供有效的牵引拉力。
此外,这些美国科研人士也不是吃素的。
曲臂起跑技术还针对博尔特的身体形态,优化了地面反作用力的利用效率。
他们根据牛顿第三定律,得出下肢蹬离起跑器的力量与地面反作用力大小相等、方向相反。
在起跑阶段,运动员的身体前倾角度较大,地面反作用力存在垂直向上和水平向前两个分力。
垂直分力用于对抗重力,保持身体平衡。
水平分力则是推动身体向前的核心动力。
对于身高1米96的博尔特而言,其身体重力矩更大,需要更多的垂直分力来维持平衡……
这意味着水平分力的占比容易被压缩。
而他的曲臂摆动,通过上肢与下肢的协同摆动,形成了一个“上肢前摆-下肢蹬伸”的力偶系统,恰好弥补了这一短板。
力偶的本质是两个大小相等、方向相反且不共线的平行力组成的力系,能够使物体产生纯转动效应。
博尔特的曲臂前摆与下肢蹬伸形成的力偶,具有普通运动员无法比拟的优势。
一是超长臂展带来的力偶臂更长,力偶矩的大小与力偶臂长度正相关,因此他的力偶矩强度更高。
二是曲臂姿态让力偶的作用方向更精准,完全指向髋部的转动方向。
在起跑加速阶段,这个高强度的力偶直接作用于髋部,使髋部产生向前的转动力矩,从而放大了地面反作用力的水平分力效果——
原本用于维持平衡的部分垂直分力,也被转化为驱动送髋的水平动力,让博尔特的送髋动作从“被动跟随”变为“主动驱动”。
而普通运动员的力偶系统,由于臂展较短,力偶臂长度有限,力偶矩强度不足,难以实现垂直分力向水平分力的高效转化。
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