探究钟摆现象在中长距离自由泳中的运用

摘 要：本文运用文献资料法、数理统计法、逻辑分析法、观察法及访谈法，对2012年伦敦奥运会和2013年的世界游泳锦标赛上孙杨1500m和400m项目的数据进行研究，并与同样是1500m项目的自由泳选手哈克特以及一般中长距离游泳选手的数据进行比对，试分析钟摆现象对中长距离自由泳存在的促进作用。分析表明：优秀的中长距离自由泳选手在800及1500米的比赛中，其技术动作有钟摆现象的相关现象存在。
1 前言
近15年来，游泳界在短距离自由泳项目上的人才不断涌现，波波夫、霍根班德、菲尔普斯、罗切特、小西埃洛等各领风骚，但在中长距离自由泳项目上这种人才交替领先的现象却很罕见。索普的强项在于200m和400m自由泳，哈克特是典型的中长距离选手，擅长400m、800m到1500m自由泳项目，从1998年获得第一个世界冠军到2008年退役，统治了中长距离自由泳项目10年。之后张琳与朴泰桓短暂的昙花一现，到2010年孙扬开始全面统治中长距离项目，成为自中长距离自由泳之王哈克特之后名至实归的接班人，至今已有3年多的时间。在这3年多期间，孙杨除了在2011年世锦赛上400m自由泳意外输给了朴泰桓，在2012年伦敦奥运会和2013年的世锦赛，孙扬再没有让400m到1500m的冠军旁落。一个新的中长距离自由泳统治者的诞生，孙杨以中间游进过程轻松而高效、冲刺阶段加速明显的这种独有鲜明的技术特点，开始让很多业界人士研究与效仿。一个优秀的运动员，除了要有良好的身体条件和心理素质，要从小开始进行艰苦的训练，还要有鲜明的技术特点，才能成为真正的统治者，可以预见，如果孙杨不输给最大的对手“自己”，完全可以在中长距离自由泳项目上继续保持5年的优势。
笔者观察孙杨比赛的视频资料，发觉其动作节奏及动作幅度等与采用钟摆现象的“永动球”有着异曲同工之处，故作此探讨，试阐述钟摆现象在自由泳中的体现、益处以及技术训练方法。
2 研究对象、方法及研究思路
2.1 研究对象
本文以中长距离游泳运动员孙杨、哈克特以及一般游泳运动员在1500m项目的数据为研究对象。
2.2 研究方法
2.2.1 文献资料法
通过视频与互联网收集与本次论文所要研究的三名运动员中长距离的所需数据，同时还查阅了20余篇与中场距离自由泳有关的论文期刊，为本次研究打好理论基础。
2.2.2逻辑分析法
运用逻辑分析法对数计的统计结果进行分析，并得出相关的结论。
2.2.3观察法
查找所需研究对象的相关视频，对其技术动作进行分析、观察、比对，并进行总结，为此探讨提供论据。
2.2.4访谈法
笔者访问了现福建省体工队从事公开水域马拉松游泳项目的运动员，以及原省体工队的教练。就长距离游泳中 进行探讨，并加以记录。
3 研究结果与分析
3.1钟摆现象的释义

上图是一典型的钟摆原理示意图，摆球摆动到最高点时，具有最大的势能，在最低点时具有最大的动能。摆球由高点摆至低点的过程中，势能逐渐转化为动能。再摆至高点时动能又逐渐转化为势能。在这一循环的运动状态下，摆球只受到了自身的重力而没有受到其他附加的外力作用。在理想状态下，忽略摆球摆动过程中的空气阻力和链接点的摩擦阻力，摆球摆动通过自身重力的作用可以进行无限次循环往复的现象，这种现象称为机械能守恒，这种现象的模拟也在我们儿童时期候的玩具“永动球”中看到。理想的物理公式为：
Ep=mgh
Ek=（1/2）mv2
Ep………………势能
Ek………………动能
m………………物体质量
g………………重力加速度
h………………物体高度
v………………物体运动速度
在能量守恒的状态下，最高点时Ep= 最低点时Ek，也就是说摆球最高点的高度与最低点的速度平方成正比。
在摆动过程中，摆球的速度连续不断地在快与慢之间渐变，形成钟摆式的节奏。

4 钟摆现象在自由泳中的表现
自由泳技术动作的钟摆效果，是从水平面（如图1）看，双臂在连续交换提臂和入水的过程中，身体沿着纵轴心摆动，摆动角度大约35°～45°。从游进方向的矢状面（如图2）看，是双臂交替移动的过程。这一动态过程具有与钟摆现象相似的特征。
关于如何正确做好自由泳的动作，现已有众多可参阅的文献资料。而本文研究的要点是对钟摆现象产生的效果，在长距离自由泳中的运用。用推水及身体摆动后提升肘部所产生的重力势能转化为手臂入水前伸的动能，尽量减少肌肉发力的环节，降低体能的无谓消耗，贮存充分的能量，在竞赛中最后胜出，用这种技术在中长距离自由泳中所起到的作用。技术的而关键点就在于如何充分利用重力势能的作用减少自由泳移臂过程发力的环节。
在自由泳的技术动作中，两只手臂是交替运动的，一只手在水面上移动时，另一只手则在水下进行抱水和推水的技术动作，在钟摆现象中，抱推水的作用一是推进身体的前进，另一个作用是利用迅速推水动作的惯性为提臂（肘）做准备，在沿着身体纵轴转动的同时，两只手相互交替运动，形成连贯性的钟摆效果。
5 自由泳钟摆现象产生的“力感”与“势感”
5.1 水感的概念
水感是指运动员在游进中依靠身体（包括手、臂）触觉感受外界水压力的变化情况，本体感觉感受体内肌肉用力程度，用力方向和身体位置的变化情况，并通过大脑皮层进行精密的分析，综合来调整，控制自己的动作，正确的方向，速度和身体位置的能力。
在此，我将“水感”细化为“力感”与“势感”。

5.2 “力感”与“势感”的概念
“力感”是指在游泳划水过程中，手掌与手臂对水产生的相对作用力时的感觉，通常是指手掌抓水时、手臂抱水及推水时的感觉。我们游进是通过身体与水产生的相对作用力而前进的，力感的好坏，直接影响了我们抓水、抱水与推水的效果。
“势感”是指在游进过程中，由于身体某一局部位置向上提升时借助惯性所产生的与前进方向一致的动力趋势，这一趋势主要由身体位置提升后的重力所产生，而其他的辅助外力作用很小，并因此能促进身体上浮与滑行。
5.3 力感与势感的关系
充分利用钟摆现象来提升中长距离自由泳的能力，需要在游泳过程中提升运动员的力感和势感。力感和势感是构成钟摆现象中的两种趋势，力感是动能的体现，而势感则是势能的体现。在中长距离自由泳技术中，不能仅强调力量与耐力，忽视力感与势感的作用。
在自由泳技术动作中，势感可以看做是在身体沿着纵轴做35°～45°转动时移臂的感觉。力感与势感的作用相辅相成，拥有好的力感可以提升势感的效果，同样良好的势感可以提升力感的作用。从技术上分析，好的力感提高了推水的作用，增强了游泳前行的效果，能更有效地保持身体的平衡，增强移臂的惯性，减少摆动的阻力，以达到提高势感的效果。而好的势感可以减少移臂过程中多余的发力环节，利用手臂重力和惯性的冲力入水，增大划臂幅度，节省体力和积蓄能量，以达到提升抱水和推水的力感作用。势感与力感有效地结合，提高游进过程中的水感，使身体变得轻浮，减少阻力。
6 优秀运动员技术动作中对钟摆现象的应用
我国前著名运动员周雅菲在解说伦敦奥运会上孙杨自由泳的技术特点时，指出孙杨的手臂在水下划水时几乎没有多余的气泡，说明孙杨的划水效果好，就是所谓力感很好，没有多余的浪费。但与此同时我们需要注意的是，孙杨技术动作中的势感也是所有运动员中最好的。观察孙杨的水上移臂动作，他在推水结束开始提肘到提肘到最高位置时，速率由快至慢，但肘部移到最高位置后向前伸臂的过程速率由慢至快，这个动作过程的速率变化要较其他选手明显很多，这个特点可以表明，孙杨在这个技术动作中充分利用了钟摆现象所产生的势感作用。
中长距离自由泳在竞技游泳项目中是指400m、800m和1500m三个自由泳项目，而我国运动员孙杨就是这三个项目的世界最优秀选手。相比较一般的运动员，孙杨的水上动作舒展，身体的转动顺畅，移臂过程中手肘提起的高度高，手臂的划幅大，这从一定程度上提高了孙杨移臂时手臂和肩部的前冲力，使得前端迎面阻力最小，身体在水中的滑行效果好，钟摆节奏清晰，势感优势明显。按照钟摆理论，这种游法可以在过程中相对地减少划水和打腿的频次，节省了更多的体力，提高最后加速冲刺的能力。
1500m自由泳途中游
50m划水频次 打腿频次 提肘高度（mm）
孙杨 27 2~4 300
哈克特 32 4~6 250
最后50m冲刺
50m划水频次 打腿频次 提肘高度（mm）
孙杨 33 6 260
哈克特 34 6 240

身体条件
身高（公分） 臂展（公分）
孙杨 198 211
哈克特 198 204

在查阅了众多文献资料及网络数据后，笔者发现前1500m记录保持者哈克特在身高、臂展、擅长项目等方面是与孙杨最接近的选手，故将两者的技术动作作一比较。在观看了两位选手相关的比赛视频后，笔者发现，途中游过程中，孙杨的50米距离的划水频次和打腿的频次非常低，身体滚动和移臂时产生的前冲力也在维持着身体的良好滑行。而哈克特确实是一位力量和耐力都很好的运动员，他的臂展与身高都与孙杨接近，但他的划水频次比孙杨多。这从一定程度上说明他的划水效果并不如孙杨。而从水上动作上来说，孙杨的动作更舒展，身体的转动顺畅，移臂过程中手肘提起的高度及手臂的划幅要明显高于哈克特，钟摆节奏清晰，势感优势明显。而哈克特的水上动作就孙杨相比，显得更为僵硬。按照钟摆现象的释义，笔者认为在游的过程中孙杨节省了更多的体力，所以为最后50米的冲刺提供了保障。在最后的冲刺中，孙杨把划水频次加到33次，打腿频次加到6次时，逐渐拉开与其他选手的距离。但就哈克特而言，他在最后的冲刺中并没有将领先优势拉大，划水频次的提高幅度也不如孙杨多。
7 钟摆现象中势感培养及动作矫正
笔者曾在暑假期间从事过游泳培训班的教学工作，对于初学者在自由泳动作学习中出现的问题进行总结，并与福建省体工队公开水域马拉松游泳项目的运动员以及曾福建省体校的教练进行沟通交谈，得出以下数据。
一般的运动员，在缺少长期系统的训练和天赋的情况下，对自由泳技术运用钟摆现象的感觉相对模糊，特别是缺少对钟摆现象中势感的理解，一般会出现身体沿着纵轴转动幅度小于35°，提肘高度不够，缺少手臂自然向前方入水的动力，使用了额外附加移臂的力量，手臂动作紧张，身体在水中的滑行效果差。另一种现象是身体转动过度，超过了45°，出现动作的停滞与不连贯，需要用附加的腰部力量去转动身体，动作节奏混乱。这两种现象都与钟摆现象不相符。
无论是专业从事游泳的运动员还是业余爱好游泳的人，都会在这项运动中体会这样的感觉，就是在某个时刻段动作感觉特别好，动作连贯舒展，游进效果明显。也可能在某个时刻找不到感觉，节奏不好，怎么游都不得劲，花了不少力气却收效甚小，这就是水感的作用。保持水感需要的进行长期科学的训练和运动员自身的天赋和身体条件，因此培养在自由泳中利用钟摆现象所产生的势感作用，是必须要用心钻研的课题。与50m和100m短距离自由泳项目特点不同，运动员在这两个距离上需要不惜体力的全速冲刺，要把动作频率加快到极致，因此钟摆现象不适用在这两个项目上，400m以上的中长距离则没有运动员能做到全程冲刺，就需要爆发力和耐力的合理分配，需要每一个动作的效率，因此合理利用钟摆现象，优化游泳技术，就可以将节省体力与保持速度有效结合，达到最佳成绩的效果。
在游泳技术中利用钟摆现象，保持连续不断的势感与速度的转化，减少阻力，需要在平时训练中进行雕琢，消除破坏钟摆效果的因素。可以从身体的各个部位进行矫正。

8 结论
钟摆原理其实是一个理想化的物理学原理。需克服空气阻力和衔接点的摩擦力才能实现所谓永动。若将此现象的部分理论依据运用于中长距离自游泳当中，利用游泳技术中力感与势感的作用，可以有效地将动能和势能进行充分循环性的转换，减少不必要的体力支出，从而为最后的冲刺提供保障。与此同时，适度的摆动能够增大前冲动量，并减小前端迎面阻力。
本文提出的钟摆现象在中长距离自游泳中的运用，是针对以前业界对游泳技术单纯理解为力量与速度关系而提出的一个新的观点，特别是势感是钟摆现象中不可缺少的部分。因此，理解钟摆现象在中长距离自游泳中的所产生的作用，在训练中培养运动员的势感，是提高中长距离自游泳成绩的一个方向。