女子花样滑冰六种跳跃动作起跳阶段角动量比较研究

本文通过三维运动分析系统，对比研究了女子花样滑冰运动员六种双周跳（Axel/Lutz/Flip/Loop/Salchow/Toe loop）起跳时的全身及肢体部位角动量（Angular momentum）特征。研究发现不同跳跃类型通过躯干局部项（Local term）和四肢传递项（Transfer term）的差异化组合实现相近的全身角动量，揭示了花样滑冰多周跳的力学机制差异。

　　

引言

花样滑冰多周跳技术中，起跳阶段获得的角动量（L）直接影响空中旋转周数。研究选取六种跳跃（按难度升序：Axel/Lutz/Flip/Loop/Salchow/Toe loop），通过对比双周跳的角动量生成策略，为运动表现提升提供理论依据。

方法

7名日本国家级女子运动员完成六种双周跳，采用39标记点三维运动捕捉系统（500Hz）采集数据。基于14环节刚体模型计算全身及各部位（躯干、手臂、腿）角动量，分解为传递项（L^transfer＝r_i×m_iv_i）和局部项（L_i^local＝R_iI_i^′ω_i^′），数据经标准化（体重×身高²）后统计分析。

结果

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  全身角动量：Axel（需额外半周旋转）与Flip存在显著差异（p=0.043），但各跳跃总量相近（0.247–0.262 s^-1）。

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  肢体贡献：

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    躯干：局部项占比最高（约50%），Lutz传递项显著大于其他跳跃（p<0.021）

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    手臂：Axel右臂传递项显著突出（p<0.046），左臂动量分布差异较小

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    腿部：自由腿传递项主导，Lutz（42.3%）显著高于Flip（32.8%），而Axel自由腿贡献最低（16.9%）

讨论

1. 1.

   力学机制：所有跳跃通过躯干旋转（局部项）和四肢摆动（传递项）协同实现角动量，但策略各异：

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     Axel依赖双臂对称摆动补偿自由腿低贡献

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     Lutz因外刃起跳反向预旋，自由腿传递项最大

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     Salchow通过短飞行时间（0.372s）配合高转速完成动作

2. 2.

   训练启示：高难度跳跃（如Axel）需重点优化：

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     起跳前自由腿快速收拢（降低转动惯量I）

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     空中阶段肢体收紧时机与角动量守恒（L=Iω）的精准匹配

结论

花样滑冰多周跳通过差异化肢体力学组合实现相近角动量，该发现为运动生物力学建模和专项训练提供了定量依据。未来需结合运动学分析，进一步揭示多周数跳跃（三/四周）的角动量调控机制。