1961年國(guó)際田聯(lián)正式承認(rèn)玻璃鋼撐竿，美國(guó)人戴維斯當(dāng)年就用這種器械創(chuàng)造了4．83 m的世界紀(jì)錄，從此，撐竿跳高運(yùn)動(dòng)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，截止于1994年烏克蘭著名運(yùn)動(dòng)員布勃卡成功地越過(guò)6．14 m，在玻璃鋼撐竿時(shí)期男子室外世界紀(jì)錄共改寫(xiě)了51次，較之金屬竿時(shí)期，其成績(jī)提高了1．32 m。
　　場(chǎng)地設(shè)備器材的創(chuàng)新可以加快運(yùn)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新的過(guò)程，這在很多項(xiàng)目上都得到了印證，撐竿跳高則是其中的典型范例。玻璃鋼撐竿以其優(yōu)越的物理性能，為人體機(jī)能能力的發(fā)揮和運(yùn)動(dòng)技術(shù)水平的提高提供了巨大的空間，可以說(shuō)，正是因?yàn)檫@種先進(jìn)器械的使用，以及在使用過(guò)程中人們對(duì)其性能的逐漸認(rèn)識(shí)和把握。才有了撐竿跳高運(yùn)動(dòng)如此燦爛的今天。但是長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)對(duì)撐竿跳高技術(shù)的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐卻往往將“人”“竿”割裂，即脫離撐竿去單獨(dú)追求人體的動(dòng)作效果。從撐竿跳高歷史發(fā)展(木桿時(shí)期，竹竿時(shí)期，金屬竿時(shí)期，玻璃鋼撐竿時(shí)期)的視角出發(fā)，既然撐竿跳高技術(shù)的演變和水平的提高很大程度上依賴于撐竿的變化。那么不了解玻璃鋼撐竿的基本知識(shí)和特性，以及這種特性與人體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，就必然會(huì)影響到對(duì)玻璃鋼撐竿的高效使用，同時(shí)也將制約對(duì)現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)的正確理解。
　　為此，本文從玻璃鋼撐竿主要物理特性的角度出發(fā)，在分析現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)的某些變革的同時(shí)，有重點(diǎn)地探討了“人”“竿”之間的相互聯(lián)系和影響，目的是為了充分消化和吸收先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)技術(shù)，促進(jìn)對(duì)撐竿跳高項(xiàng)目特有規(guī)律的認(rèn)識(shí)和把握，以推動(dòng)我國(guó)撐竿跳高運(yùn)動(dòng)水平的進(jìn)一步提升。
　　
　　1　研究方法
　　
　　主要采用文獻(xiàn)研究法和調(diào)查訪問(wèn)法。在對(duì)有關(guān)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)、材料力學(xué)和專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練理論分析的同時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的判斷和論證。
　　
　　2　玻璃鋼撐竿的特性概述
　　
　　這種器械屬于玻璃鋼(glass fiber reinforced plastics)制品，因此．標(biāo)準(zhǔn)而科學(xué)的中文名稱應(yīng)為：玻璃鋼撐竿(中華人民共和國(guó)部頒標(biāo)準(zhǔn)的正式名稱就是“玻璃鋼撐竿”)。長(zhǎng)期以來(lái)所普遍使用的“尼龍撐竿”一詞，可能與引進(jìn)的時(shí)代常把化纖物品統(tǒng)稱為“尼龍(nylon)”有關(guān)，這種撐竿的原材料區(qū)別于尼龍，因此這一稱謂是不科學(xué)的。而“玻璃纖維撐竿”則僅僅是對(duì)英文“fiber－glass pole”的直譯，也不夠確切。
　　與以往的撐竿相比，玻璃鋼撐竿具有一些顯著的優(yōu)越性，概述如下：
　　2．1質(zhì)輕玻璃鋼撐竿原材料較輕，又采用變截面設(shè)計(jì)，所以要比同等長(zhǎng)度的金屬竿輕出許多，從而方便了運(yùn)動(dòng)員的持竿助跑，有利于速度的發(fā)揮。
　　2．2高強(qiáng)按照要求正常使用，一般不易折斷(如原來(lái)國(guó)產(chǎn)撐竿的疲勞試驗(yàn)就達(dá)到過(guò)10 000次左右)，較之竹竿，其安全程度提高了許多。
　　2．3彎曲大玻璃鋼撐竿在跳躍時(shí)可以產(chǎn)生并承受較大的彎曲，這是其最為優(yōu)越的物理特性。有關(guān)材料表明，世界一流男子運(yùn)動(dòng)員的最大彎竿量已超過(guò)了1．50 m。
　　玻璃鋼撐竿的“大幅度彎曲”對(duì)于撐竿跳高運(yùn)動(dòng)而言具有兩個(gè)方面的意義，首先：可以有效地縮短“人一竿”的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，同等條件下這無(wú)疑有益于豎竿。統(tǒng)計(jì)分析得知，跳躍時(shí)撐竿的最大彎曲量與握竿高度呈高度的正相關(guān)(r=0．77，p　　
　　3　現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)的主要變革
　　
　　握竿高度和騰起高度是撐竿跳高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的解構(gòu)性參最。既然玻璃鋼撐竿“大幅度彎曲”的物理特性促進(jìn)了握竿高度和騰起高度的增加，那么，如何在使用(跳躍)過(guò)程中加大撐竿的彎曲，即人體的動(dòng)作更有利于彎竿，同時(shí)，身體的運(yùn)動(dòng)又能很好地利用撐竿的反彈效能，從而越過(guò)更高的橫桿，就成為現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)發(fā)展與完善的基本依據(jù)。實(shí)際上，近年來(lái)?yè)胃吞呒夹g(shù)中的一些變革也是圍繞這一方向而展開(kāi)的。
　　3．1“鞭打式擺體”和“自由起跳”既然“大幅度彎曲”可以有效地提高握竿高度和騰起高度，那么，在撐竿跳高過(guò)程中就要首先設(shè)法加大玻璃鋼撐竿的彎曲量。有關(guān)研究表明，撐竿跳高起跳階段撐竿的彎曲量占總彎竿量的14．5％，懸垂階段占總彎竿量的15．4％，擺體階段撐竿的彎曲量增加最多。占總彎竿量的70．1％，由此可見(jiàn)，合理的彎曲應(yīng)主要體現(xiàn)在擺體階段，而人體以上握點(diǎn)為軸擺動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的離心力則是撐竿彎曲的主要?jiǎng)恿?lái)源。由公式(F=mrw2)可知，加大轉(zhuǎn)動(dòng)半徑和角速度是增加離心力的重要因素，但轉(zhuǎn)動(dòng)半徑與角速度之間通常存在著相互制約的關(guān)系，如何轉(zhuǎn)化這一矛盾，即在不過(guò)多縮短轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的情況下設(shè)法增加角速度，就成為現(xiàn)代擺體技術(shù)動(dòng)作設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。在使用玻璃鋼撐竿的早期，運(yùn)動(dòng)員普遍采用“后倒團(tuán)身”式的擺體技術(shù)，即起跳后很快就開(kāi)始屈髖收腿，靠縮短身體半徑來(lái)增加擺動(dòng)速度，這種技術(shù)僅考慮了身體的上升速度，而忽視了對(duì)于撐竿的作用力，因?yàn)樯眢w半徑的過(guò)早縮短必然會(huì)減弱對(duì)撐竿的離心作用，從而使撐竿的彎曲量受到影響，這種技術(shù)尤其不利于運(yùn)動(dòng)員在高握點(diǎn)的情況下使用大硬度的撐竿?，F(xiàn)代擺體技術(shù)則要求運(yùn)動(dòng)員在長(zhǎng)擺階段充分體現(xiàn)出“鞭打”用力的特征，即在起跳后的懸垂過(guò)程中身體拉長(zhǎng)并軀干具有較大的運(yùn)動(dòng)速度，懸垂結(jié)束時(shí)下手推離撐竿，隨之壓肩，使軀干的速度向下肢傳遞，同時(shí)起跳腿以較直的狀態(tài)做振浪式的“兜掃”，布勃卡、伊欣巴耶娃都是這種技術(shù)的出色表現(xiàn)者。鞭打式擺體利用動(dòng)量傳遞的力學(xué)原理，即在不降低運(yùn)動(dòng)速度的情況下進(jìn)行大幅度的擺體，這樣不僅增加了彎竿的力量，同時(shí)也使身體容易達(dá)到適宜的彈射前狀態(tài)。
　　鞭打式擺體的力學(xué)原理是：一個(gè)鏈狀物．質(zhì)量大的一端先做加速運(yùn)動(dòng)，在制動(dòng)過(guò)程中其動(dòng)量就會(huì)向游離端傳遞。從而使末端部分產(chǎn)生極大的運(yùn)動(dòng)速度。由此可見(jiàn)，懸垂時(shí)軀干(質(zhì)量大的一端)的運(yùn)動(dòng)速度是鞭打的動(dòng)量基礎(chǔ)，懸垂速度又直接取決于運(yùn)動(dòng)員的起跳速度，而起跳速度不僅與助跑速度關(guān)系密切，同時(shí)也與人體在起跳過(guò)程中對(duì)于助跑速度的利用狀況息息相關(guān)。由于這一邏輯關(guān)系的逐漸明確，近年來(lái)在撐竿跳高起跳技術(shù)中產(chǎn)生了“自由起跳(free take off)”的動(dòng)作概念。插竿起跳過(guò)程中穴斗抵住撐竿時(shí)的制動(dòng)，對(duì)于人體向前運(yùn)動(dòng)的自由度而言是一種約束，這種限制的結(jié)果使助跑所獲得的水平速度遭到一定的損失，如損失過(guò)大，則會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)的鞭打效果。所謂“自由起跳”，就是要設(shè)法減小插竿起跳時(shí)撐竿對(duì)于人體的限制，要求踏跳點(diǎn)嚴(yán)格控制在靜態(tài)插穴(即直竿狀態(tài))時(shí)上握點(diǎn)的垂線下方，充分向上舉竿，只有當(dāng)起跳腿蹬伸時(shí)竿頭才能觸及穴斗底端(撐竿這時(shí)才彎曲)，運(yùn)動(dòng)員的主觀感覺(jué)就好像是跳上撐竿一樣，在起跳過(guò)程中撐竿不呈現(xiàn)大的彎曲。這種技術(shù)可以簡(jiǎn)要地理解為起跳時(shí)機(jī)的相對(duì)提前，即撐竿未獲得最終支撐時(shí)人體的踏跳觸地已經(jīng)開(kāi)始，這樣在起跳初期的一個(gè)瞬間就擺脫了撐竿的約束(自由起跳)，從而減少身體速度的損失，在動(dòng)量方面為懸垂擺體奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)，使“鞭打式擺體”得以充分實(shí)現(xiàn)。
　　撐竿的彎曲有利于握竿高度和騰起高度的增加，而玻璃鋼撐竿又可以承受較大的彎曲，所以現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)強(qiáng)調(diào)人體動(dòng)作對(duì)于撐竿的彎曲作用，“鞭打式擺體”就是順應(yīng)這一要求而產(chǎn)生的，“鞭打式擺體”的前提是人體要有快速的運(yùn)動(dòng)速度，除了繼續(xù)加快助跑速度(基本動(dòng)能儲(chǔ)備)外，就是要設(shè)法減少起跳過(guò)程中人體運(yùn)動(dòng)速度的損失，而“自由起跳”則是減少速度損失的有效方式。“鞭打式擺體”和“自由起跳”技術(shù)均出自于撐竿跳高強(qiáng)國(guó)俄羅斯，其優(yōu)越性已在國(guó)外一流選手身上得到了驗(yàn)證，結(jié)合玻璃鋼撐竿的特性去認(rèn)識(shí)這些先進(jìn)的技術(shù)，則能促進(jìn)我們的消化吸收過(guò)程，從而節(jié)省時(shí)間，加快趕超步伐。以發(fā)揮我們?cè)诩夹g(shù)借鑒和引進(jìn)方面的“后發(fā)優(yōu)勢(shì)。
　　3．2伸展階段“L”向“I”姿勢(shì)的完整轉(zhuǎn)換 撐竿跳高的騰起高度主要由兩個(gè)分量所構(gòu)成，即推離撐竿瞬間身體重心距上握點(diǎn)的高度(H1)和推離撐竿后身體重心的騰飛高度(H2)，其中H1占到整個(gè)騰起高度的90％左右。H1主要取決于人體的姿勢(shì)，良好身體姿勢(shì)的標(biāo)志是在推離撐竿瞬間基本形成“單臂倒立”的支撐狀態(tài)，這種“倒立”的程度與伸展轉(zhuǎn)體階段身體的“倒體”程度直接相關(guān)，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以形象地用“L”姿勢(shì)向“I”姿勢(shì)的轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行描述。
　　撐竿跳高的竿上動(dòng)作要經(jīng)過(guò)從懸垂到支撐的轉(zhuǎn)換。即人體重心必須從握點(diǎn)之下轉(zhuǎn)移到握點(diǎn)之上。早年使用金屬撐竿時(shí)，這一向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程主要是靠雙臂的拉引來(lái)完成，為了避免在拉引時(shí)由于下手臂的支撐用力而影響上體的后倒。金屬竿撐竿跳高技術(shù)在插竿起跳時(shí)采用了下手向上手靠攏的“滑手”動(dòng)作。使用玻璃鋼撐竿則不然，因?yàn)橄率值闹问菗胃蛷澢谋匾獥l件，尤其是兩手之間要有一定寬度的握距，所以不能采用“滑手”動(dòng)作，這樣，如果繼續(xù)強(qiáng)調(diào)拉引，下手的支撐用力以及兩手的握距必然會(huì)影響身體的充分后倒，從而影響H1的高度。玻璃鋼撐竿的反彈力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手臂的拉引力量，所以現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)在伸展轉(zhuǎn)體過(guò)程中最明顯的變化就是不要求下手做刻意的拉引，取而代之的是下手臂彎曲貼緊撐竿，以保證“倒體”的充分實(shí)現(xiàn)，在這一過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員主要注意控制身體向上的運(yùn)動(dòng)方向和身體的伸展程度，即盡量促使身體從“L”向“I”姿勢(shì)完整地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以求獲得最大的H1高度。換言之，現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)伸展轉(zhuǎn)體時(shí)身體向上運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿?lái)源是玻璃鋼撐竿的反彈力量，即撐竿的反彈力足以保證在下手臂不刻意拉引的情況下身體仍能持續(xù)地向上運(yùn)動(dòng)(撐竿的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)換成了人體的重力勢(shì)能和動(dòng)能)，而這也為下手臂運(yùn)動(dòng)方式的改變提供了可能性(下手臂從“拉引”變成“貼竿”)。金屬竿技術(shù)盡管采用“滑手”動(dòng)作，但強(qiáng)力拉引仍會(huì)影響身體的充分后倒，所以“L”向“I”姿勢(shì)的轉(zhuǎn)換是不完整的。另外玻璃鋼撐竿彎曲大必然反彈過(guò)程長(zhǎng)。這也使得人體的充分后倒伸展具有足夠的工作距離。從而保證了“L”向“I”姿勢(shì)的完整轉(zhuǎn)換。由于玻璃鋼撐竿跳高技術(shù)是從金屬竿技術(shù)中蛻變出來(lái)的，所以國(guó)內(nèi)許多人在使用玻璃鋼撐竿時(shí)仍然遺留著大量的“拉引”痕跡，近年來(lái)國(guó)外對(duì)這一問(wèn)題的認(rèn)識(shí)逐漸清晰，以致在國(guó)際田聯(lián)和美國(guó)的田徑教科書(shū)中，都明確地取消了“拉引”這一傳統(tǒng)的技術(shù)階段。
　　綜上可見(jiàn)，現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)動(dòng)作的構(gòu)建十分重視充分利用玻璃鋼撐竿“大幅度彎曲”的物理性能，重視“人一竿系統(tǒng)”的相互作用，即人體的動(dòng)作不僅要有利于彎竿(縮短“人一竿”的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑并儲(chǔ)存更大的彈性能量)，同時(shí)還要善于利用撐竿的反彈以保證身體的充分向上。深入認(rèn)識(shí)彈性器械對(duì)于人體運(yùn)動(dòng)的影響，把身體的動(dòng)作與器械的彈性作用巧妙結(jié)合，將能取得更好的運(yùn)動(dòng)效果，這在跳板跳水、競(jìng)技體操(如高低杠)等項(xiàng)目中都可以得到相關(guān)的啟示。
　　
　　4　撐竿的彎曲與硬度
　　
　　材料學(xué)一般用撓度來(lái)衡量桿件的彎曲，由于撓度在跳躍過(guò)程中不好計(jì)算，所以國(guó)內(nèi)外在體育研究中多用撐竿竿弦的縮短量(彎曲時(shí)竿弦相對(duì)于直竿的縮短量。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)攝影解析即可得到)來(lái)描述撐竿的彎曲，有關(guān)材料表明，世界一流男子運(yùn)動(dòng)員的最大彎竿量已超過(guò)了1．50 m，而中國(guó)10名優(yōu)秀男子運(yùn)動(dòng)員的平均彎竿量卻只有1．17 m。“大幅度彎曲”是玻璃鋼撐竿優(yōu)越性能的集中體現(xiàn)，所以，繼續(xù)加大撐竿的彎曲量應(yīng)該是我們的努力方向之一。
　　在討論撐竿的彎曲時(shí)，不可避免地要碰到另外一個(gè)問(wèn)題，即撐竿的硬度。所使用撐竿的硬度也是反映運(yùn)動(dòng)員技術(shù)水平和能力的一項(xiàng)指標(biāo)，因?yàn)樵趶澑土肯嗤瑫r(shí)，撐竿彈性力的大小主要取決于竿子的軟硬程度(彈力=材料的倔強(qiáng)系數(shù)×彈性形變量)。理想的狀態(tài)是所用的撐竿既硬又能產(chǎn)生較大的彎曲。誠(chéng)然，撐竿的“彎曲”和“硬度”是一對(duì)矛盾，但辯證地看，二者又都取決于運(yùn)動(dòng)員跳彎撐竿的能力，因?yàn)樵黾訐胃?ldquo;硬度”的適宜前提是不過(guò)多減少撐竿的彎曲量(最好能保持原有的彎曲量)，而越硬的竿子則越不易跳彎，這就需要更大的彎竿力量。所以，現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)愈加重視人體運(yùn)動(dòng)對(duì)于彎竿的作用，要求助跑快速、起跳正確、擺體高效，從而保證玻璃鋼撐竿優(yōu)越物理性能的充分發(fā)揮。
　　目前，各種品牌的撐竿都是用竿全長(zhǎng)處的臨界載荷來(lái)代表?yè)胃偷挠捕?，例如?80／66型號(hào)的撐竿，意為竿長(zhǎng)4．80 m，臨界載荷是66 kg，即這一撐竿4．80 m處的臨界載荷為66 kg。“臨界載荷”是材料力學(xué)中的一個(gè)基本概念，其含義是當(dāng)作用在細(xì)長(zhǎng)桿上的軸向壓力值達(dá)到或超過(guò)一定限度時(shí)，受壓桿可能突然變彎，即產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，使受壓桿直線形式的平衡開(kāi)始由穩(wěn)定轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的軸向壓力值稱為壓竿的臨界載荷。由此可知，臨界載荷越大，撐竿也就越硬。
　　在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中，運(yùn)動(dòng)員的握竿高度不盡相同，所使用撐竿的長(zhǎng)度也不一樣，況且運(yùn)動(dòng)員的握竿點(diǎn)通常要短于撐竿的全長(zhǎng)，因此，如果用撐竿型號(hào)中的臨界載荷(竿全長(zhǎng)處的臨界載荷)來(lái)籠統(tǒng)描述跳躍時(shí)撐竿的硬度，必定不準(zhǔn)確，故缺乏客觀的可比性，甚至?xí)?dǎo)致盲目地更換撐竿。
　　經(jīng)過(guò)論證和誤差分析，本文認(rèn)為可以利用材料力學(xué)中的有關(guān)原理來(lái)推算運(yùn)動(dòng)員上握點(diǎn)處(即握竿高度)的臨界載荷：
　　第一步：根據(jù)已知條件求撐竿的抗彎剛度
　　
　　5　結(jié)論
　　
　　1)玻璃鋼撐竿的采用。使運(yùn)動(dòng)員的握竿高度和騰起高度得到了大幅度的提高，因此，了解和掌握玻璃鋼撐竿的物理特性，有助于深入認(rèn)識(shí)撐竿跳高項(xiàng)目的特有規(guī)律。
　　2)“大幅度彎曲”是玻璃鋼撐竿最為優(yōu)越的物理特性。充分利用這一特性，在跳躍時(shí)既要合理增加撐竿的彎曲，又要高效利用撐竿的反彈，使“人一竿系統(tǒng)”的功能最大化，是現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)發(fā)展與完善的基本依據(jù)，“鞭打式擺體”、“自由起跳”、“完整的伸展倒體”等技術(shù)變革也主要是圍繞這一方向而進(jìn)行的。
　　3)本文所提供的計(jì)算方法，可以相對(duì)客觀地反映出運(yùn)動(dòng)員在跳躍時(shí)握竿點(diǎn)處的撐竿硬度。