迈克尔·杰克逊 45 度前倾是怎么做到的?( 二 )


参数
根据公开的信息 , MJ的身高为=1.75m , 体重为=60kg 。 文献测得成人踝关节旋转中心与足底屈肌的距离约为=0.05m 。 要应用上文中的模型来计算MJ45度前倾时跟腱肌的张力大小 , 还需要知道MJ身体重心高度 。
如图11所示 , 人体的质心位置可以通过简单的实验进行测量 。 实验中 , 让人体平躺于一块长为的平板上 , 记平板两端测得的净重(扣除平板重)分别为和 。 则可根据杠杆原理计算出人体重心高度 , 以及重心高度与身高比:文献中给出了男女各16人的实验测量数据 , 相应的重心高度与身高比的统计结果见图12 。 测量结果表明 , 所有人的重心高度与身高比相差不大 , 几乎都在0.5-0.6之间 。 从平均来讲 , 女性的重心高度与身高比约为=0.543 , 而男性为=0.560 。 因此 , 可以认为MJ的重心高度约为1.750.56=0.98m 。
如果我们以MJ为标准身材 , 并假定其它身高的人在各维度上的尺寸仅是MJ的一个等比例缩放 。 则可以计算得到人体质量与身高立方的比例系数 , 以及跟腱到踝关节中心距离与身高的比例系数:结果
首先我们应用上述模型计算一下MJ在表演45度前倾时 , 跟腱部位承受的力 。 将上文确定的参数代入模型中可得MJ跟腱肌肉张力为:这个力相当于MJ自身体重的13.9倍 , 或相当于832kg产生的重力 。 研究表明 , 正常人在剧烈奔跑时 , 跟腱承受的力量峰值约为体重的12.5倍 , 而在跳跃或骑自行车时承受的力量可达体重的6-8倍 。 显然 , MJ在完成45度前倾时 , 跟腱部位承受的力超过了一般剧烈运动 。
接下来再讨论一下不同身高、不同前倾角度对跟腱张力的影响 。 将比例系数=11.2kg/m、=0.0286和=0.56(以男性为例)的数值代入模型中 , 可得身高为的人前倾角时跟腱张力为根据上式 , 我们可以绘制出不同身高的人在前倾相同角度45时跟腱张力的函数图像(图13) , 以及相同身高的人前倾不同角度时跟腱张力的函数图像(图14) 。
图13和14显示 , 身高越低 , 前倾角度越小 , 则跟腱所承受的张力就越小 , 反之亦然 。 跟腱张力正比于身高的三次方和前倾角度的正弦值 。 如果认为跟腱的截面积正比于身高的平方 , 则跟腱肌肉单位截面上承受的拉力(拉伸应力)正比于身高 。
结论
迈克尔·杰克逊45度前倾动作 , 犹如摆脱地心引力 。 除了特制舞鞋 , 完成该动作还需要强大的跟腱力量 。 跟腱肌肉对身体施加了一个反向力矩 , 与重力力矩平衡 。 本文根据力学平衡原理 , 建立了数学模型 , 计算出MJ在表演该动作时跟腱承受的张力相当于MJ自身体重的13.9倍 , 这是一个相当大的力 , 远超一般剧烈运动时的跟腱张力 。
本文还将模型推广到不同身高的人前倾不同角度的情况 。 研究表明 , 个头越瘦小 , 越容易完成45度前倾 , 前倾时跟腱张力正比于身高的三次方 , 跟腱肌肉单位截面上承受的拉力(拉伸应力)正比于身高 。 前倾角度越小 , 跟腱承受的张力就越小 , 前倾时跟腱张力正比于角度的正弦值 。 杰克逊能够完成该动作 , 一方面得益于其是专业的舞者 , 经过专业的训练 , 跟腱肌肉比普通人粗 。 另一方面也得益于其身高适中 , 体重偏轻 。
迈克尔·杰克逊作为不可复制的偶像并非偶然 。 45度前倾动作具有一定的危险性 , 建议普通人不要轻易尝试该动作 , 一不小心可能会造成跟腱受伤或断裂 。
参考资料
[1]
ManjulandTripathi.Howdidmichaeljacksonchallengeourunderstandingofspinebiomechanics?JournalofNeurosurgery.Spine,2018.
[2]
Michealjacksonage,death,wife,family,biographyandmore:
[3]