袁雪雪

1 前言

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的主要研究方向就是運(yùn)用力學(xué)等知識(shí)對(duì)人體在運(yùn)動(dòng)方面進(jìn)行解剖研究，并找出最適合最有效的運(yùn)動(dòng)軌跡或方法來(lái)提高人的運(yùn)動(dòng)技術(shù)，規(guī)范人的運(yùn)動(dòng)軌跡。目前許多國(guó)內(nèi)外著名專家、學(xué)者開始并進(jìn)行利用生物力學(xué)的知識(shí)來(lái)研究體育運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作，找出普遍的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和提高運(yùn)動(dòng)機(jī)能與技術(shù)，使體育項(xiàng)目得到更好更合理的發(fā)展和推進(jìn)。本文主要通過(guò)多種科學(xué)有效的研究方法，利用生物力學(xué)的相關(guān)知識(shí)控制相同坡度、對(duì)不同速度跑步時(shí)各關(guān)節(jié)角度的大小及變化發(fā)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并得出隨速度的增加左右關(guān)節(jié)角度運(yùn)動(dòng)曲線越來(lái)越相似，希望本次研究為未來(lái)相關(guān)體育動(dòng)作的研究奠定一定研究基礎(chǔ)。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

本次研究是以我校研究生學(xué)院2017級(jí)體育研究生的某個(gè)學(xué)生為研究對(duì)象。該學(xué)生身體素質(zhì)良好，身高168cm、體重61kg、心率為70次/min、肺活量3564ml，并無(wú)任何疾病或疾病史。

2.2 研究方法

2.2.1 文獻(xiàn)資料法

通過(guò)在圖書館查閱有關(guān)跑步速度與角度的相關(guān)書籍、期刊等資料，并在中國(guó)知網(wǎng)、力學(xué)相關(guān)網(wǎng)站以及其他網(wǎng)站查閱相關(guān)論文、視頻等資料。了解近幾年國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)力學(xué)和體育方面的研究，研究力學(xué)對(duì)體育動(dòng)作分析的重要作用，為以后力學(xué)在體育的研究提供一定的研究基礎(chǔ)。

2.2.2 個(gè)案研究法

以我校研究生學(xué)院17級(jí)體育研究生的某個(gè)同學(xué)為研究對(duì)象，將其在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的關(guān)節(jié)角度變化記錄，并進(jìn)行分析。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)法

選取進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的研究生在坡度為4的跑步機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)者的跑步速度分別為4m/s、5m/s、6.5m/s，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)者現(xiàn)在跑步機(jī)上進(jìn)行跑步，直到跑步速度為勻速后，在進(jìn)行拍攝視頻工作。然后運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)軟件進(jìn)行處理分析。

2.2.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

將實(shí)驗(yàn)所得到的視頻運(yùn)用APAS進(jìn)行處理并得到有關(guān)數(shù)據(jù)運(yùn)用EXCLE進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.2.5 邏輯分析法

把實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后和了解到的文獻(xiàn)資料進(jìn)行邏輯分析，撰寫有關(guān)研究的論文。

3 研究結(jié)果與分析

此次試驗(yàn)是在坡度為4度的跑步機(jī)上共分為3種不同的速度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)每一種跑步速度的踝關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度和髖關(guān)節(jié)角度分別進(jìn)行研究。

3.1 坡度為4、速度為4m/s時(shí)各關(guān)節(jié)的對(duì)比分析

在坡度為4、速度為4m/s時(shí)，運(yùn)用APAS軟件提取踝關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度和髖關(guān)節(jié)角度的相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用EXCLE處理相關(guān)數(shù)據(jù)制作成表格，并進(jìn)行對(duì)比分析，見(jiàn)圖1。

圖1 坡度為4、速度為4m/s時(shí)各關(guān)節(jié)的對(duì)比分析表

由圖1分析得出，在坡度為4、速度為4m/s的條件下，研究踝關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、髖關(guān)節(jié)角度以及重心的變化。左踝關(guān)節(jié)和右踝關(guān)節(jié)的折線進(jìn)行對(duì)比，右踝關(guān)節(jié)角度折線變化比左踝關(guān)節(jié)角度折線變化較為明顯，說(shuō)明跑步時(shí)右腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度比左腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化的比較明顯，并且右腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于左腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度，以及右腳踝關(guān)角度的最小值也大于左腳踝最大值；左膝關(guān)節(jié)角度和右膝關(guān)節(jié)的折線進(jìn)行對(duì)比，左膝關(guān)節(jié)角度折線變化與右膝關(guān)節(jié)角度折線變化都非常明顯，說(shuō)明跑步時(shí)左膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度與右膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化也是都比較大，左右膝關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在著兩個(gè)交叉點(diǎn)說(shuō)明兩個(gè)膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是交替進(jìn)行的，這也符合人體跑步時(shí)膝關(guān)節(jié)交替進(jìn)行的原則；左髖關(guān)節(jié)角度和右髖關(guān)節(jié)的折線進(jìn)行對(duì)比，左髖關(guān)節(jié)角度折線變化與右髖關(guān)節(jié)角度折線變化都有一定的變化但不非常明顯，說(shuō)明跑步時(shí)左髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度與右髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化都是比較小，運(yùn)動(dòng)幅度不大，左髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度大于右髖關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)角度，且左右髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中存在著交叉點(diǎn)；重心運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度變化幅度相對(duì)較小。

3.2 坡度為4、速度為5m/s時(shí)各關(guān)節(jié)的對(duì)比分析

在坡度為4、速度為5m/s時(shí)，運(yùn)用APAS軟件提取踝關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度和髖關(guān)節(jié)角度的相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用EXCLE處理相關(guān)數(shù)據(jù)制作成表格，并進(jìn)行對(duì)比分析，見(jiàn)圖2。

由圖2分析得出，在坡度為4、速度為5m/s的條件下，研究踝關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、髖關(guān)節(jié)角度以及重心的變化。左踝關(guān)節(jié)和右踝關(guān)節(jié)的折線進(jìn)行對(duì)比，左右踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度的變化幅度相對(duì)較小，但左踝關(guān)節(jié)角度與左髖關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)角度有4次的交叉點(diǎn)，與圖1相比左踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度有所減小但不是十分明顯，而右踝關(guān)節(jié)與圖1相比角度變化比較明顯，角度有了明顯的減小，可以理解為跑步速度的加快可以較小踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度；左膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度與右膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度相比，左膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化相對(duì)較小，右膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化幅度非常明顯，但左右膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化曲線發(fā)生了小部分重疊現(xiàn)象，與圖1相比左膝關(guān)節(jié)角度有了明顯的增高且變化幅度減小，右膝關(guān)節(jié)角度幅度變化幅度較大，與圖1相比變化角度有所較??；左髖關(guān)節(jié)角度和右髖關(guān)節(jié)的折線進(jìn)行對(duì)比，左髖關(guān)節(jié)角度折線變化與右髖關(guān)節(jié)角度折線變化都有一定的變化幅度但不非常明顯，左髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于右髖關(guān)節(jié)角度，與圖1相比左款關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度有了明顯的增加，右髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度有了微微有了提高，但提高幅度不大；重心運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度變化幅度相對(duì)較小，與圖1相比變化幅度減小。

圖2 坡度為4、速度為5m/s時(shí)各關(guān)節(jié)的對(duì)比分析表

3.3 坡度為4、速度為6.5m/s時(shí)各關(guān)節(jié)的對(duì)比分析

在坡度為4、速度為6.5m/s時(shí)，運(yùn)用APAS軟件提取踝關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度和髖關(guān)節(jié)角度的相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用EXCLE處理相關(guān)數(shù)據(jù)制作成表格，并進(jìn)行對(duì)比分析，見(jiàn)圖3。

圖3 坡度為4、速度為6.5m/s時(shí)各關(guān)節(jié)的對(duì)比分析表

由圖3分析得出，在坡度為4、速度為6.5m/s的條件下，研究踝關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、髖關(guān)節(jié)角度以及重心的變化。左踝關(guān)節(jié)和右踝關(guān)節(jié)的折線進(jìn)行對(duì)比，左右踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度的變化幅度相對(duì)較小，同時(shí)左踝關(guān)節(jié)角度與右踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)角度有2次的交叉點(diǎn)，與圖1相比左踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度有所增加但不是十分明顯，而右踝關(guān)節(jié)與圖1相比角度變化比較下降十分明顯，角度有了明顯的減小，左踝關(guān)節(jié)角度和有踝關(guān)節(jié)角度隨速度的增加變化幅度也來(lái)越相近；左膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度與右膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度相比，左膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化與右踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化幅度差距不大，同時(shí)左右膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化曲線出現(xiàn)了2次的交叉點(diǎn)，與圖1相比左膝關(guān)節(jié)角度有了較為明顯的減少但變化幅度沒(méi)有非常明顯的變化，與圖1相比右膝關(guān)節(jié)角度幅度變化幅度不大，變化角度有所較小；左髖關(guān)節(jié)角度和右髖關(guān)節(jié)的折線進(jìn)行對(duì)比，左髖關(guān)節(jié)角度折線變化與右髖關(guān)節(jié)角度折線變化都有一定的變化幅度但不非常明顯，且左髖關(guān)節(jié)角度變化折線與右髖關(guān)節(jié)角度變化這些有4次的交叉點(diǎn)，同時(shí)左髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度略大于右髖關(guān)節(jié)角度，與圖1相比左款關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度有了明顯的減小，右髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度有了微微有了減小，但提高幅度不大；重心運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度變化幅度相對(duì)較小，與圖1相比變化幅度減小。

3.4 坡度為4、速度為4m/s、5m/s、6.5m/s重心長(zhǎng)度對(duì)比分析

在坡度為4、速度為4m/s、5m/s、6.5m/s時(shí)，運(yùn)用APAS軟件提取相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用EXCLE處理相關(guān)數(shù)據(jù)制作成表格，并進(jìn)行對(duì)比分析，見(jiàn)圖4。

圖4 坡度為4、速度為4m/s、5m/s、6.5m/s時(shí)重心的對(duì)比分析表

由圖4得知，在坡度為4速度分別為4m/s、5m/s、6.5m/s時(shí)，重心長(zhǎng)度的也在不斷的變化之中，由圖的表面不難看出，在相同的坡度上，隨著速度的增加重心長(zhǎng)度的變化會(huì)不斷地減小。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出在相同的坡度上，隨著速度的加快左右踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度、左右膝關(guān)節(jié)角度以及左右髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化左右幅度越來(lái)越相似，左右差距越來(lái)越??；重心隨著速度的加快越來(lái)越趨于穩(wěn)定。

4.2 建議

由于研究的是按個(gè)體沒(méi)有極大的說(shuō)服性，下一步研究更多群體，為未來(lái)的研究提供一定的研究?jī)r(jià)值。