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杠鈴的知識點

生活 更新时间:2024-11-26 05:33:46

杠鈴的知識點(幹貨拉起杠鈴的力學)1

首先,讓我們來對運動過程中所涉及的物理學知識進行一些大緻的了解。力矩,或者說是旋轉力(有時會采用扭矩這個術語),是施加于一根剛性的直杠上的力,它能讓處于直杠一端的物體繞着一根軸旋轉。當力的作用方向與被旋轉物體的夾角成90°的時候,力矩處在最大值。想象着用一個扳手旋轉一個螺母——如果你的雙手相對扳手的角度比較詭異的話,旋轉的力量就不會太強,而當你的手和扳手的夾角成90°時就能産生最強的發力效果。這也是為什麼機械工總是希望有一定的空間,能夠讓他的手和扳手的夾角成直角,然後再扳動螺母的原因。

杠鈴的知識點(幹貨拉起杠鈴的力學)2

圖1:由扳手和螺栓所展示的重要力學概念——力臂

力矩也會随着發力點和被旋轉物體之間距離的加長而增加。握點和螺栓之間的距離越長,你就能夠越容易地旋轉螺栓。力臂是螺栓和你在扳手上的握點之間的距離,而這個距離是螺栓到你對扳手施加的拉力所在直線的垂直距離(圖1)。相比于較短的扳手,較長的扳手更好用。因為如果拉力的角度保持高效的話,更長的長度就能夠産生更長的力臂。力臂的長度由一段直杠的長度和拉力角度共同決定。當你以小于90°的角度拉動一根長扳手的時候,轉動螺栓的效果就不會太好,因為發力點和螺栓之間的水平距離沒有扳手本身那麼長。也就是說,在此過程中你創造了一段較短的力臂。與之類似,以90°的角度拉動一根短扳手對轉動一個很緊的螺栓來說也不會很有效,因為系統的力臂比較短。

這一點适用于借助背部舉起重量的所有動作,也就是包括硬拉和深蹲。重力沿一條筆直的垂線“向下”發揮作用。手中的杠鈴杆總是筆直向下地向人體施加拉力,所以這個系統中的力臂是在水平方向上被測算出來的。與一個更接近垂直角度的較長的背部相比,一個更接近水平角度的較短的背部可能有着與之相同的力臂長度。最佳的情況貌似是一個處于垂直角度的較短的背部。但不幸的是,這個系統中的其他物理因素阻礙了我們讓硬拉的力學機制更加有利于我們進行拉起動作。如果背部相對腿部來說較短的話,讓背部處于更加接近垂直的狀态會讓我們的髋部下沉、膝蓋前移,進而導緻身體前傾,這樣就會把杠鈴杆向前推。這樣的連鎖反應會将杠鈴杆推向腳中心點的前方,并讓肩膀處于杠鈴杆的後方,而這兩種情況對舉起大重量都是不利的,其中的原因我們會在接下來的内容中探讨。

杠鈴的知識點(幹貨拉起杠鈴的力學)3

圖2:第一類杠杆

用扳手和螺栓的模型來簡要描述力臂這個概念是比較合适的,但它并不能精準地描述硬拉過程中髋關節發生的變化情況。當然,也有另一種描述硬拉力學機制的方法。通過軀幹肌肉的支持保持剛性的髋部和脊柱形成一個第一類杠杆。重溫一下你學過的物理學知識,一個第一類杠杆的支點處于負重和移動杠杆的力的作用點之間,而剛性的部分就成為傳遞力的物體——像跷跷闆那樣(圖2)。力臂的長度是沿着支點兩側的剛性部分被計算出來的。如果兩個力臂的長度相同,并且這個系統處于平衡狀态的話,施加于負重的力和負重自身的重力就是相等的,力臂兩端的垂直移動距離也是相等的。如果力臂在一端變長,在另一端變短的話,短力臂端就會更慢地移動更短的距離,長力臂端則會以更快的速度移動一段更長的距離。但是長力臂端的速度是以施加在短力臂端的更大力量為代價的,而施加在短力臂端的力量會以長力臂端的直杆長度為基數成倍增加。

所以,如果你在第一類杠杆的長力臂端向下推(或者拉)的話,你就能以一個較慢的速度将一個大重量移動一段較短的距離,就像你用撬杠撬動一根釘子那樣。或者你在短力臂端向下推(或者拉)的話,你就能以一個較快的速度移動一個小重量,就像你踩到了一個耙子時,它的把手會擊中你的臉那樣,或者像古時候攻城戰中抛石機的運作方式那樣(圖3)。

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圖3

力量翻中後背的長力臂被用來加速手中的杠鈴杆,并且利用了髋部轉動的角速度。投石機,一種中世紀的機器,就使用了相同的原理。我們可以主動利用背部較長力臂的杠杆作用,而不是在開始加速前通過使背部更接近垂直的方式減小它。

因為我們的肌肉隻能沿長度方向小幅收縮,所以我們的骨骼系統由一系列的杠杆組成,它們能夠以幾倍于肌肉收縮距離的長度移動,代價是需要肌肉産生更多的力量。人體的髋部是一個第一類杠杆。 背部和骨盆構成了杠杆的剛性部分;髋關節是支點;後鍊中的腘繩肌、臀肌和内收肌在髋部後側(短力臂端)産生向下的拉力;而你手中的負重在髋部前方(長力臂端)産生了向下的拉力(圖4)。如果由後鍊産生的力量足夠大的話——如果你足夠強壯——髋部後側短力臂端也能借助杠杆撬起髋部前方的長力臂端,即使那裡的重量很大。同時發生的膝關節伸展過程雖然使這個系統複雜化了,但影響不太大。如果我們可以設計硬拉大重量的系統的話,最好讓髋部更靠近杠鈴杆。但我們做不到這一點,所以我們不得不充分利用身體既有的力學特點來設計硬拉的動作,這也是為什麼我們要盡可能地保持杠鈴杆靠近髋部的原因。一些高水平的舉重者會有意識地拱起上背部以縮短他們的髋部與杠鈴杆之間的距離。你以後會知道,這恰恰就是背闊肌的功能。

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圖4:人體髋部,一個第一類杠杆

這就是硬拉過程中杠杆系統的運作方式。但如果你足夠強壯的話,力臂也能以另一種方式運作:在移動較短距離的短力臂端施加足夠的力量,能夠使長力臂端需要移動較長距離的負重加速移動。這是在翻舉和抓舉中出現的情況。在加速拉起杠鈴的過程中,更長的力臂——更接近水平的背角——被保留下來,以便在拉起杠鈴的過程中讓背部更容易“甩”起來。硬拉不需要加速,髋部和杠鈴杆之間的較長力臂就變成了不利因素,盡可能快速調整背角更接近垂直是舉重者用來解決這個問題的最佳方式。

理論上來說,大重量硬拉的杠鈴杆的運動路徑應該是筆直的,因為這是在空間中把一個物體從一點移動到另一點的最短距離,同時也是最高效的方式。讓杠鈴垂直向上移動是因為這與重力作用于杠鈴的方向相反。功被定義為力(在對抗重力做功的情況下,就等于作用于負載杠鈴上的重力)與位移(計算出來的杠鈴移動距離)的乘積。因為重力的作用方向豎直向下,舉重者隻能以豎直向上做功的方式對抗重力,而其他任何方向上的運動都代表着額外的能量消耗(圖5)。

杠鈴的知識點(幹貨拉起杠鈴的力學)6

圖5

對抗重力做的功完全是垂直位移産生的,因為重力作用在垂直方向上。杠鈴杆在任何水平方向,上的運動都不能對抗重力做功,所以舉重者在水平方向上耗費力氣是低效的行為。

水平作用于杠鈴杆上的力——相對于舉重者向前或者向後的方向——都會導緻杠鈴杆在上升的同時出現前移或者後移,但這種水平方向的力并不能對抗重力做功。換句話說,如果你願意的話,你可以提着杠鈴在房間裡到處走,但硬拉的部分就隻是在垂直方向上改變杠鈴的位置(從地面上到你手中的鎖定位置)所需要做的功。硬拉過程中杠鈴杆運動的最短距離是在一條豎直的垂直線上,所以選擇任何一條更長的杠鈴杆運動路徑都是低效的。大多數與運動項目相關的動作——想一下柔道、滑雪或者橄榄球——都不是一條垂直線那麼簡單,但杠鈴舉重涉及的動作可以是這樣的,而且它們也應該是這樣的。

硬拉讓杠鈴杆處于雙腿的前方,這不同于推舉,更不同于深蹲——舉重者把杠鈴平衡在肩膀上(位于腳中心點的正上方),從而使分配在杠鈴杆兩側的身體重量是差不多均等的,以利于在舉重過程中保持平衡。而硬拉必須在舉重者的大部分身體處于杠鈴杆後方的情況下保持平衡。這樣的要求使舉重者必須考慮舉重者-杠鈴系統重心的問題。在硬拉過程中,系統的重心會出現小幅變化。

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後面的文章将解析翻舉和抓舉,希望對力量訓練者們有幫助。

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