1961年國際田聯(lián)正式承認(rèn)玻璃鋼撐竿，美國人戴維斯當(dāng)年就用這種器械創(chuàng)造了4．83 m的世界紀(jì)錄，從此，撐竿跳高運動進入了一個新的時代，截止于1994年烏克蘭著名運動員布勃卡成功地越過6．14 m，在玻璃鋼撐竿時期男子室外世界紀(jì)錄共改寫了51次，較之金屬竿時期，其成績提高了1．32 m。
　　場地設(shè)備器材的創(chuàng)新可以加快運動技術(shù)創(chuàng)新的過程，這在很多項目上都得到了印證，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，為人體機能能力的發(fā)揮和運動技術(shù)水平的提高提供了巨大的空間，可以說，正是因為這種先進器械的使用，以及在使用過程中人們對其性能的逐漸認(rèn)識和把握。才有了撐竿跳高運動如此燦爛的今天。但是長期以來，我國對撐竿跳高技術(shù)的認(rèn)識和實踐卻往往將“人”“竿”割裂，即脫離撐竿去單獨追求人體的動作效果。從撐竿跳高歷史發(fā)展(木桿時期，竹竿時期，金屬竿時期，玻璃鋼撐竿時期)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和特性，以及這種特性與人體運動之間的關(guān)系，就必然會影響到對玻璃鋼撐竿的高效使用，同時也將制約對現(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，有重點地探討了“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的運動技術(shù)，促進對撐竿跳高項目特有規(guī)律的認(rèn)識和把握，以推動我國撐竿跳高運動水平的進一步提升。
　　
　　1　研究方法
　　
　　主要采用文獻研究法和調(diào)查訪問法。在對有關(guān)結(jié)果進行運動生物力學(xué)、材料力學(xué)和專項訓(xùn)練理論分析的同時，進行相應(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(中華人民共和國部頒標(biāo)準(zhǔn)的正式名稱就是“玻璃鋼撐竿”)。長期以來所普遍使用的“尼龍撐竿”一詞，可能與引進的時代常把化纖物品統(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，所以要比同等長度的金屬竿輕出許多，從而方便了運動員的持竿助跑，有利于速度的發(fā)揮。
　　2．2高強按照要求正常使用，一般不易折斷(如原來國產(chǎn)撐竿的疲勞試驗就達(dá)到過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，世界一流男子運動員的最大彎竿量已超過了1．50 m。
　　玻璃鋼撐竿的“大幅度彎曲”對于撐竿跳高運動而言具有兩個方面的意義，首先：可以有效地縮短“人一竿”的轉(zhuǎn)動半徑，同等條件下這無疑有益于豎竿。統(tǒng)計分析得知，跳躍時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動成績的解構(gòu)性參最。既然玻璃鋼撐竿“大幅度彎曲”的物理特性促進了握竿高度和騰起高度的增加，那么，如何在使用(跳躍)過程中加大撐竿的彎曲，即人體的動作更有利于彎竿，同時，身體的運動又能很好地利用撐竿的反彈效能，從而越過更高的橫桿，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)。實際上，近年來撐竿跳高技術(shù)中的一些變革也是圍繞這一方向而展開的。
　　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，合理的彎曲應(yīng)主要體現(xiàn)在擺體階段，而人體以上握點為軸擺動時所產(chǎn)生的離心力則是撐竿彎曲的主要動力來源。由公式(F=mrw2)可知，加大轉(zhuǎn)動半徑和角速度是增加離心力的重要因素，但轉(zhuǎn)動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，即在不過多縮短轉(zhuǎn)動半徑的情況下設(shè)法增加角速度，就成為現(xiàn)代擺體技術(shù)動作設(shè)計的理論基礎(chǔ)。在使用玻璃鋼撐竿的早期，運動員普遍采用“后倒團身”式的擺體技術(shù)，即起跳后很快就開始屈髖收腿，靠縮短身體半徑來增加擺動速度，這種技術(shù)僅考慮了身體的上升速度，而忽視了對于撐竿的作用力，因為身體半徑的過早縮短必然會減弱對撐竿的離心作用，從而使撐竿的彎曲量受到影響，這種技術(shù)尤其不利于運動員在高握點的情況下使用大硬度的撐竿?，F(xiàn)代擺體技術(shù)則要求運動員在長擺階段充分體現(xiàn)出“鞭打”用力的特征，即在起跳后的懸垂過程中身體拉長并軀干具有較大的運動速度，懸垂結(jié)束時下手推離撐竿，隨之壓肩，使軀干的速度向下肢傳遞，同時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。鞭打式擺體利用動量傳遞的力學(xué)原理，即在不降低運動速度的情況下進行大幅度的擺體，這樣不僅增加了彎竿的力量，同時也使身體容易達(dá)到適宜的彈射前狀態(tài)。
　　鞭打式擺體的力學(xué)原理是：一個鏈狀物．質(zhì)量大的一端先做加速運動，在制動過程中其動量就會向游離端傳遞。從而使末端部分產(chǎn)生極大的運動速度。由此可見，懸垂時軀干(質(zhì)量大的一端)的運動速度是鞭打的動量基礎(chǔ)，懸垂速度又直接取決于運動員的起跳速度，而起跳速度不僅與助跑速度關(guān)系密切，同時也與人體在起跳過程中對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，近年來在撐竿跳高起跳技術(shù)中產(chǎn)生了“自由起跳(free take off)”的動作概念。插竿起跳過程中穴斗抵住撐竿時的制動，對于人體向前運動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，如損失過大，則會嚴(yán)重影響后續(xù)的鞭打效果。所謂“自由起跳”，就是要設(shè)法減小插竿起跳時撐竿對于人體的限制，要求踏跳點嚴(yán)格控制在靜態(tài)插穴(即直竿狀態(tài))時上握點的垂線下方，充分向上舉竿，只有當(dāng)起跳腿蹬伸時竿頭才能觸及穴斗底端(撐竿這時才彎曲)，運動員的主觀感覺就好像是跳上撐竿一樣，在起跳過程中撐竿不呈現(xiàn)大的彎曲。這種技術(shù)可以簡要地理解為起跳時機的相對提前，即撐竿未獲得最終支撐時人體的踏跳觸地已經(jīng)開始，這樣在起跳初期的一個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，在動量方面為懸垂擺體奠定一個良好的基礎(chǔ)，使“鞭打式擺體”得以充分實現(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)強調(diào)人體動作對于撐竿的彎曲作用，“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動速度，除了繼續(xù)加快助跑速度(基本動能儲備)外，就是要設(shè)法減少起跳過程中人體運動速度的損失，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國俄羅斯，其優(yōu)越性已在國外一流選手身上得到了驗證，結(jié)合玻璃鋼撐竿的特性去認(rèn)識這些先進的技術(shù)，則能促進我們的消化吸收過程，從而節(jié)省時間，加快趕超步伐。以發(fā)揮我們在技術(shù)借鑒和引進方面的“后發(fā)優(yōu)勢。
　　3．2伸展階段“L”向“I”姿勢的完整轉(zhuǎn)換 撐竿跳高的騰起高度主要由兩個分量所構(gòu)成，即推離撐竿瞬間身體重心距上握點的高度(H1)和推離撐竿后身體重心的騰飛高度(H2)，其中H1占到整個騰起高度的90％左右。H1主要取決于人體的姿勢，良好身體姿勢的標(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)，其運動過程可以形象地用“L”姿勢向“I”姿勢的轉(zhuǎn)換來進行描述。
　　撐竿跳高的竿上動作要經(jīng)過從懸垂到支撐的轉(zhuǎn)換。即人體重心必須從握點之下轉(zhuǎn)移到握點之上。早年使用金屬撐竿時，這一向上運動的過程主要是靠雙臂的拉引來完成，為了避免在拉引時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)在插竿起跳時采用了下手向上手靠攏的“滑手”動作。使用玻璃鋼撐竿則不然，因為下手的支撐是撐竿彎曲的必要條件，尤其是兩手之間要有一定寬度的握距，所以不能采用“滑手”動作，這樣，如果繼續(xù)強調(diào)拉引，下手的支撐用力以及兩手的握距必然會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”的充分實現(xiàn)，在這一過程中，運動員主要注意控制身體向上的運動方向和身體的伸展程度，即盡量促使身體從“L”向“I”姿勢完整地進行轉(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)體時身體向上運動的主要動力來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)地向上運動(撐竿的彈性勢能轉(zhuǎn)換成了人體的重力勢能和動能)，而這也為下手臂運動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”動作，但強力拉引仍會影響身體的充分后倒，所以“L”向“I”姿勢的轉(zhuǎn)換是不完整的。另外玻璃鋼撐竿彎曲大必然反彈過程長。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)中蛻變出來的，所以國內(nèi)許多人在使用玻璃鋼撐竿時仍然遺留著大量的“拉引”痕跡，近年來國外對這一問題的認(rèn)識逐漸清晰，以致在國際田聯(lián)和美國的田徑教科書中，都明確地取消了“拉引”這一傳統(tǒng)的技術(shù)階段。
　　綜上可見，現(xiàn)代撐竿跳高技術(shù)動作的構(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，即人體的動作不僅要有利于彎竿(縮短“人一竿”的轉(zhuǎn)動半徑并儲存更大的彈性能量)，同時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)識彈性器械對于人體運動的影響，把身體的動作與器械的彈性作用巧妙結(jié)合，將能取得更好的運動效果，這在跳板跳水、競技體操(如高低杠)等項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)一般用撓度來衡量桿件的彎曲，由于撓度在跳躍過程中不好計算，所以國內(nèi)外在體育研究中多用撐竿竿弦的縮短量(彎曲時竿弦相對于直竿的縮短量。運動生物力學(xué)攝影解析即可得到)來描述撐竿的彎曲，有關(guān)材料表明，世界一流男子運動員的最大彎竿量已超過了1．50 m，而中國10名優(yōu)秀男子運動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，不可避免地要碰到另外一個問題，即撐竿的硬度。所使用撐竿的硬度也是反映運動員技術(shù)水平和能力的一項指標(biāo)，因為在彎竿量相同時，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。誠然，撐竿的“彎曲”和“硬度”是一對矛盾，但辯證地看，二者又都取決于運動員跳彎撐竿的能力，因為增加撐竿“硬度”的適宜前提是不過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)愈加重視人體運動對于彎竿的作用，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處的臨界載荷來代表撐竿的硬度，例如：480／66型號的撐竿，意為竿長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)中的一個基本概念，其含義是當(dāng)作用在細(xì)長桿上的軸向壓力值達(dá)到或超過一定限度時，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。
　　在運動實踐中，運動員的握竿高度不盡相同，所使用撐竿的長度也不一樣，況且運動員的握竿點通常要短于撐竿的全長，因此，如果用撐竿型號中的臨界載荷(竿全長處的臨界載荷)來籠統(tǒng)描述跳躍時撐竿的硬度，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)原理來推算運動員上握點處(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。使運動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)識撐竿跳高項目的特有規(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行的。
　　3)本文所提供的計算方法，可以相對客觀地反映出運動員在跳躍時握竿點處的撐竿硬度。