【基于生物力學(xué)解析跑的功效性探究9600字（論文）】

基于生物力學(xué)解析跑的功效性研究目錄TOC\o"1-3"\h\u34121引言 1305112研究方法 39523跑的生物力學(xué)研究 4192023.1健身跑 433013.1.1健身跑的運動學(xué)研究 493853.1.2健身跑的動力學(xué)研究 558973.1.3健身跑的肌電學(xué)研究 7238253.2競技跑 953573.2.1競技跑的運動學(xué)研究 9274393.2.2競技跑的動力學(xué)研究 12235103.2.3競技跑的肌電學(xué)研究 13104444結(jié)論 15147464.1健身跑 15252954.2競技跑 1519528參考文獻 16摘要：跑步鍛煉是人們最常采用的一種身體鍛煉方式，這主要是因為跑步技術(shù)要求簡單，無需特殊的場地、服裝或器械。無論在運動場上或在馬路上，甚至在田野間、樹林中均可進行跑步鍛煉。但是使跑更高效、更省力、更合理是比較困難的，不合理的跑姿還會對人體造成一定的損傷。本文通過生物力學(xué)的角度對健身跑和競技跑的運動學(xué)、動力學(xué)、肌電學(xué)三方面的動作特特進行比較與分析，探求低耗能、高效率、最優(yōu)化的跑的方式，為合理的跑的動作技術(shù)提供科學(xué)的依據(jù)，預(yù)防一些不合理、不科學(xué)的跑姿造成的身體傷害。關(guān)鍵詞：跑；生物力學(xué)；運動學(xué)；動力學(xué)；肌電學(xué)；1引言跑步是人類最原始也是最有效的運動方式，跑步的定義是指陸生動物使用足部移動。它在運動上的定義是一種步伐，雙腳不會同一時間踫到地面。它亦可以是一種有氧的運動或厭氧的運動。而跑是單腳支撐和騰空相交替，蹬與擺相配合，動作協(xié)調(diào)的周期性運動。跑按照不同方式分類有很多種：按照距離分有：長跑、中長跑、短跑；按照速度分有：全速跑、變速跑、慢跑；按照不同鍛煉目的分有：上坡跑、下坡跑、跨步跑、負重跑、有氧跑、越野跑等；按照跑的目的可以分為健身跑和競技跑。從人體運動科學(xué)多方面來講，跑主要從生理學(xué)、解剖學(xué)、運動損傷等方面來進行研究。本文通過總結(jié)分析眾多學(xué)者在生物力學(xué)角度的健身跑和競技跑的研究，對健身跑和競技跑在運動學(xué)、動力學(xué)、肌電學(xué)方面的特征做出比較詳細的描述與分析，提出使跑更高效、更輕松的措施和建議，從而提高跑的效率，這對合理的跑的動作技術(shù)和預(yù)防損傷也有一定重要性。2研究方法通過用中國知網(wǎng)查閱文獻，關(guān)鍵詞為“跑步”或含“健身跑”、“生物力學(xué)”或含“運動學(xué)”或含“動力學(xué)”或含“肌電”，檢索設(shè)定在題目和關(guān)鍵詞，查閱資料的年限為1980年1月1日至今，選取其中相對有代表性的20篇文獻為文章提供參考。對跑的生物力學(xué)研宄基本情況與發(fā)展進行總結(jié)與分析，對跑的動作給出較科學(xué)高效合理的建議。3跑的生物力學(xué)研究生物力學(xué)是利用力學(xué)的原理與方法研究生物系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的一門科學(xué)。這一定義確定了生物力學(xué)實際上是一門研究領(lǐng)域與范圍都非常廣泛的科學(xué)。運動生物力學(xué)是生物力學(xué)的一個重要分支，是研究體育運動中人體機械運動規(guī)律的科學(xué)。運用生物力學(xué)的相關(guān)原理來研究跑步時，其目的就是要合理的掌握跑步技術(shù)，降低跑步運動所帶來的受傷風(fēng)險。目前，關(guān)于跑步生物力學(xué)的測量參數(shù)可以劃分為運動學(xué)參數(shù)、動力學(xué)參數(shù)和生物學(xué)參數(shù)。其中，運動學(xué)參數(shù)的測量包含運動的時間參數(shù)、空間參數(shù)和周期劃分，如重心速度、關(guān)節(jié)角速度、關(guān)節(jié)角度、運動軌跡等；動力學(xué)參數(shù)的測量包含地面作用力與反作用力、關(guān)節(jié)力矩、關(guān)節(jié)功率、轉(zhuǎn)動慣量等；而生物學(xué)參數(shù)的測量則包含人體測量學(xué)、肌電測量等生物學(xué)因素[1]。3.1健身跑健身跑是一種“長、慢、遠”的健康跑步方法，曾以“有氧代謝運動之王”而風(fēng)靡全球，由德國學(xué)者阿肯在1947年提出，健身跑也被稱為“慢跑”、“有氧健身跑”、“健身長跑”。長期以來,健身跑尤其是慢跑以其簡單,經(jīng)濟,并能改善新陳代謝,提高健康水平以及防治疾病的一項健身運動,受到廣大群眾的歡迎。近些年來隨著參加慢跑運動的人數(shù)增加,由跑步引發(fā)的運動損傷越來越受到人們的重視。特別是常年從事慢跑運動的健身者,運動損傷現(xiàn)象尤其明顯。這些損傷不僅影響到正常的工作和生活,而且還影響到身體健康。所以運用生物力學(xué)有關(guān)原理來研究慢跑,對如何科學(xué)有效的進行慢跑有很大的幫助。3.1.1健身跑的運動學(xué)研究步長與步頻步長是研究最多的生物力學(xué)參數(shù)之一。步長是指一足的著地點與同一足的下一個著地點之間的距離。步頻，即腳步的頻率，指跑步時兩腿在單位時間內(nèi)交替的次數(shù)。速度由步長和步頻決定。步長和步頻在長跑速度范圍內(nèi)成正比,在速度提高時步長變化不大甚至可能會減小,而步頻相應(yīng)增加,比慢速時更快。在給定速度下,通常選擇特定得步長和步頻。影響步長的因素主要有速度、人體形態(tài)大小、地面特性、肌纖維成分、疲勞狀況、和損傷史等。跑速、步長和步頻之間的關(guān)系表3.1跑速、步長和步頻之間的關(guān)系研究學(xué)者研究結(jié)果Williams在速度變化時，步頻和步長之間的變化是非線性的PeterR.Cavanagh當速度從3.0m/s到4.0m/s時,步頻增加0.06Hz,增加幅度只有4%。而步長在相同情況下其幅度增加則是28%呂望山小步幅、快頻率的跑步技術(shù)不等于越小越快越好，較大步幅跑技未必就不好由表3.1可知，在Williams的研究中[2]，速度變化步頻和步長之間的變化是非線性的，速度較高的時候步頻的增加相對更大些；在PeterR.Cavanagh等人的研究中[3]，當速度從3.0m/s到4.0m/s時,步頻增加0.06Hz,增加幅度只有4%。而步長在相同情況下其幅度增加則是28%,因此步長對提高速度的貢獻比步頻要大；呂望山提出[4]，小步幅、快頻率的跑步技術(shù)不等于越小越快越好，較大步幅跑技未必就不好。綜上所述，可知雖然步長和步頻隨著跑速的增加而增加，但是步頻快慢和步幅大小在不同速度下是有不同搭配比例的，過大或過小的步幅和過慢或過快的步頻都有礙跑速的發(fā)揮。下肢各關(guān)節(jié)的運動表3.2慢跑時下肢各關(guān)節(jié)角度的變化階段髖關(guān)節(jié)膝關(guān)節(jié)踝關(guān)節(jié)著地瞬間屈曲角度平均為25.63度左右膝關(guān)節(jié)并沒有完全伸展，角度為172.5度左右平均跖屈的角度為83.1度離地瞬間髖關(guān)節(jié)角度平均為12度膝關(guān)節(jié)并沒有完全伸展，其平均角度為158.69度達到跖屈最大值，最大跖屈角度為99.8度如表3.2所示，慢跑時下肢各關(guān)節(jié)公認角度可以概況為，腳即將著地時,髖關(guān)節(jié)大約屈曲角度平均為25.63度左右；膝關(guān)節(jié)并沒有完全伸展，角度為172.5度左右；踝關(guān)節(jié)平均跖屈的角度為83.1度。在腳離地瞬間，髖關(guān)節(jié)角度平均為12度；膝關(guān)節(jié)并沒有完全伸展，其平均角度為158.69度；而踝關(guān)節(jié)達到跖屈最大值，最大跖屈角度為99.8度。著地瞬間膝關(guān)節(jié)彎曲比較明顯，小腿并沒有明顯往前伸，這樣一方面減少了制動力，一方面有利于緩沖地面沖擊力。下肢各關(guān)節(jié)正確彎曲的角度是合理、高效跑姿的重要特征。3.1.2健身跑的動力學(xué)研究運動學(xué)研究物體的位置、速度等隨時間變化的規(guī)律,而不考慮導(dǎo)致物體位置和運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因。從動力學(xué)角度進行研究，力是改變物體運動的原因。早期和跑有關(guān)的地面反作用力研究只局限在受試者和速度之間的關(guān)系,因為那時沒有計算機數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)。隨著測力臺和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計算機化的發(fā)展,地面反作用力的搜集和分析就變得簡單。作為地面反作用力與時間關(guān)系曲線的結(jié)果就能被搜集和分析。身體所受力的大小是跑步向前運動的基礎(chǔ),當腳著地時地面就會對腳產(chǎn)生支撐反作用力,地面的這種支撐反作用力不但能使身體和各環(huán)節(jié)產(chǎn)生加速運動,還能把力傳到其他附近關(guān)節(jié)[5]。地面反作用力人類在跑步運動的過程中，足部作為人體下肢的末端環(huán)節(jié)會直接與地面進行接觸從而產(chǎn)生地面支撐反作用力。在跑步的動力學(xué)研究中，研究者通常使用三維測力臺系統(tǒng)采集受試者在跑步支撐階段的三維地面反作用力及相關(guān)指標。通過三維測力臺系統(tǒng)的測量，可以獲得足部與地面的支撐反作用力，這種作用力作用在人體足部的三個不同方向，它們分別是垂直方向地面反作用力、前后方向地面反作用力和內(nèi)外方向地面反作用力。垂直方向的地面反作用力表3.3垂直方向的地面反作用力峰值研究學(xué)者研究結(jié)果胡宗祥光腳跑的第一峰值明顯大于著鞋跑的第一峰值，在第二峰值上,著鞋跑和光腳跑并沒有顯著性差異常桐博[6]足后部觸地時，垂直GRF存在兩個波峰，并且第二個峰值高于第一個峰值，此時的第一峰值大小為1.71倍體重，而在非后足觸地模式下只有一個峰值。足后部觸地時的GRF垂直分量最大峰值為2.49倍體重，非后足觸地時的垂直GRF峰值為2.67倍體重如表3.3所示，在胡宗祥的研究中，光腳跑的沖擊力峰值明顯大于著鞋跑的沖擊力峰值，可知鞋底可以緩沖部分的沖擊力。而在后繼第二垂直力峰值上,著鞋跑和光腳跑并沒有顯著性差異,說明著鞋跑和光腳跑對足部受力的影響主要在著地階段。這一現(xiàn)象提醒我們,在慢跑健身時應(yīng)適當穿軟底鞋,減少著地時地面對足部乃至人整體的沖擊。在常桐博的研究中，足后部觸地時，垂直GRF存在兩個峰值，而在非后足觸地模式下只有一個峰值。足后部觸地時的GRF垂直分量最大峰值為2.49倍體重，非后足觸地時的垂直GRF峰值為2.67倍體重。前后方向的地面反作用力分力最值表3.4前后方向的地面反作用力分力最值研究學(xué)者研究結(jié)果胡宗祥著鞋跑和光腳跑的最大制動力和推動力沒有顯著性差異，光腳跑的最大制動力早于著鞋跑出現(xiàn)，著鞋跑的最大推動力早于光腳跑常桐博兩種觸地模式下，GRF在前后方向分量的變化曲線波形相近，都出現(xiàn)了兩個方向相反的最大值，其中負方向最大值代表前后方向最大制動力，正方向最大值代表前后方向最大推進力。對前后方向GRF變化曲線相對時間積分，得到代表制動和蹬伸的阻力沖量Ia和動力沖量Ib。在觸地模式為足后部中Ia：Ib=1.86，而在NRFS中Ia：Ib=0.51，足后部觸地時產(chǎn)生的阻力沖量大于動力沖量，而非足后部觸地時獲得更大的動力沖量如表3.4所示，在胡宗祥的研究中，著鞋跑和光腳跑的最大制動力和推動力并沒有顯著性差異，光腳跑的最大制動力早于著鞋跑出現(xiàn)，最大推動力的發(fā)生則是著鞋跑早于光腳跑。在常桐博的研究中，足后部觸地時產(chǎn)生的阻力沖量大于動力沖量，而非足后部觸地時獲得更大的動力沖量。所以可以得出，著鞋跑時跑速更快，在非足后部觸地跑時前進的力更大。左右方向的地面反作用力分力最值表3.5左右方向的地面反作用力分力最值研究學(xué)者研究結(jié)果胡宗祥光腳跑的峰值和谷值都明顯大于著鞋跑，著鞋跑的變化規(guī)律比光腳跑的較好，其峰值和谷值都明顯小于光腳跑的內(nèi)外方向的地面反作用力是造成運動方向改變的主要原因，如表3.5所示，光腳跑的峰值和谷值都明顯大于穿鞋跑，著鞋跑的變化規(guī)律比光腳跑的較好，其峰值和谷值都明顯小于光腳跑的，著鞋跑能大大減少左右方向的應(yīng)力。內(nèi)外方向地面反作用力能夠判定跑者在跑步過程中的運動軌跡，當內(nèi)外方向的力過多的作用于跑者就會導(dǎo)致跑者的跑步軌跡呈曲線行進，從而過多的消耗跑者體能、減慢跑步速度、降低跑步效率。3.1.3健身跑的肌電學(xué)研究sEMG信號是從肌肉表面引導(dǎo)和記錄到的肌肉活動時神經(jīng)肌肉系統(tǒng)生物電變化,它是一維時間序列信號,所測到的肌電變化可反映整塊肌肉的功能狀況,故研究肌肉的信號,對于評價肌肉功能狀況具有很重要的意義。常用的分析指標有振幅和頻率。是進行時域分析的重要指標,它可在時間維度上反映信號振幅的變化特征。從解剖學(xué)角度說,跑步的下肢動作技術(shù)主要是由髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運動組成的。而這些關(guān)節(jié)的運動,主要是靠臀大肌、股四頭肌、胭繩肌、內(nèi)收肌、小腿三頭肌和脛骨前肌等肌肉的收縮來完成。因此本部分內(nèi)容主要通過以下指標對跑的下肢技術(shù)動作在整個動作周期中的臀大肌、股直肌、股二頭肌、股內(nèi)側(cè)肌、股內(nèi)肌、股外肌、腓腸肌外側(cè)頭和脛骨前肌的肌電學(xué)特征進行研究。肌電圖指標的選擇及其含義平均肌電最大振幅各肌群在不同動作階段表現(xiàn)出的肌電振幅最大值。該指標可揭示肌肉的用力情況。各肌肉所做功的百分比在不同動作階段各肌肉所做功所占的百分比。該指標可揭示在同一動作階段里不同肌群所起的作用大小?？傮w來說,下肢各肌肉群在腳著地前后具有較大的活性,而在離地前活性減小。在整個動作周期中,腳觸地動作要比離地動作更重要。各肌群的肌電表現(xiàn)表3.6各肌群的的肌電表現(xiàn)肌群擺動前期擺動后期著地后緩沖階段臀大肌肌電幅值較小開始活躍繼續(xù)增大肌電幅值最大股直肌肌電幅值較小開始活躍繼續(xù)增大肌電幅值最大股二頭肌肌電幅值較小開始活躍繼續(xù)增大肌電幅值最大內(nèi)收肌肌電幅值較小開始活躍繼續(xù)增大肌電幅值最大股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌肌電幅值較小開始活躍并成爆發(fā)式增加繼續(xù)增大肌電幅值最大脛骨前肌肌電幅值較活躍肌電幅值最大肌電幅值較活躍肌電幅值較活躍由表3.6分析可以看出除了脛骨前肌外所有被測肌肉在擺動階段,它們的肌電幅值都非常小,只有到了擺動后期,也就是在著地前肌電幅值才開始增大。在支撐的緩沖階段是所有被測肌肉最活躍時期,除了脛骨前肌外,最大肌電幅值都出現(xiàn)在這個階段,這說明在緩沖階段下肢環(huán)節(jié)所受的外力最大,肌電的增加是為了更好地起緩沖作用,并儲存一定的彈性勢能。而在支撐的蹬伸階段,其肌電活動也并不十分活躍。這說明,在健身跑的下肢動作技術(shù)中,肌肉的發(fā)主要是在緩沖階段,由于慢跑的速度較慢,不需要爆發(fā)式的肌肉力量,在蹬伸過程沒有表現(xiàn)出十分活躍的肌電活動,說明蹬伸過程的動力很大一部分是來自緩沖階段肌肉儲存的勢能和慣性。3.2競技跑競技的跑步種類非常多，按照距離分有：長跑、中長跑、短跑；按照速度分有:全速跑、變速跑、慢跑；按照不同鍛煉目的分有：上坡跑、下坡跑、跨步跑、負重跑、有氧跑、越野跑等。3.2.1競技跑的運動學(xué)研究運動學(xué)是研究跑步生物力學(xué)的基礎(chǔ)，例如，通過運動學(xué)的分析研究，可以為單個跑步周期的下肢運動提供一個合理的關(guān)節(jié)運動模式。跑步過程中下肢的運動主要是關(guān)于髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的彎曲和伸展，軀干的傾斜程度以及踏地角等諸多生物力學(xué)特征的變化，這些都可以通過測量其運動學(xué)參數(shù)對跑步過程中的技術(shù)動作進行研究分析。國內(nèi)大多學(xué)者在研究跑的運動學(xué)方面，是從性別、速度、著地方式、鞋的種類、地面種類等方面對跑的下肢關(guān)節(jié)進行運動學(xué)分析，本文旨從跑步周期、下肢關(guān)節(jié)角度、軀干前傾程度和穩(wěn)定性、上肢擺臂的運動特征進行分析比較。跑步周期的階段劃分表3.7幾種不同跑步周期階段劃分的比較研究學(xué)者依據(jù)階段目的楊梅琳[7]跑步時腿與軀干的相對位置前蹬、后蹬、后擺、前擺田麥久跑步中各技術(shù)環(huán)節(jié)的任務(wù)和不同的肌肉用力特點緩沖、后蹬、前擺、準備著地張保羅[8]跑步技術(shù)中各個不同階段的任務(wù)緩沖、后蹬、前擺、下壓認識跑步周期中技術(shù)的階段性和連貫性。文超人體重心和身體環(huán)節(jié)的相對關(guān)系，以及人體的運動特點緩沖、后蹬、后擺、前擺編寫組《田徑運動高級教程》[9]跑時單腿動作的性質(zhì)和技術(shù)任務(wù)著地緩沖、后蹬、折疊前擺、下壓準備著地駱建[10]人體運動的受力特點、肌肉用力特點、以及身體環(huán)節(jié)的運動特點支撐著地緩沖與后蹬、騰空體后折疊擺腿、支撐擺腿、騰空體前“趴地式”著地擺腿揭示跑步運動規(guī)律崔喜燦[11]身體重心與環(huán)節(jié)重心及身體支撐點的位置關(guān)系折疊后擺、前擺、下壓著地緩沖、后蹬如表3.7所示，從跑步周期劃分發(fā)展情況來看，對后蹬階段的劃分，大家持一致的意見。對“從腳著地到身體重心成垂直為止”的“前蹬階段”的含義與命名，有意見分歧。根據(jù)這一階段的跑的各技術(shù)環(huán)節(jié)的任務(wù)和肌肉用力特點對其命名為“緩沖階段”更妥。但對擺動時期的命名也持有不同的意見，有人稱之為“后擺階段”，也有人稱之為“前擺階段”。之后國內(nèi)仍有研究者對它提出了質(zhì)疑，指出從整體看，之前的劃分方法不利于兩腿同步動作協(xié)調(diào)配合的動力學(xué)特征分析，到崔喜燦以身體重心與環(huán)節(jié)重心及身體支撐點的位置關(guān)系為依據(jù)，提出了周期階段的新的劃分方法，把一個周期中兩個方向上的單腿動作過程劃分為折疊后擺、前擺、下壓著地緩沖、后蹬4個階段，既反映了單腿動作周期階段的任務(wù)和肌肉用力特點，又體現(xiàn)出兩腿動作協(xié)調(diào)配合時周期動作的對應(yīng)性及動作過程的同步性和反方向性的特征。軀干的傾斜程度表3.8途中跑的軀干前傾研究比較研究學(xué)者研究結(jié)果蘇錫華[12]軀干的前傾角度在80°至89°之間最為合適蔣煒[13]“后蹬式短跑途中跑技術(shù)”要求軀干前傾,“劃船式短跑途中跑技術(shù)”要求軀干后傾如表3.8所示，可知目前為止跑的軀干前傾研究很少。在途中跑中，隨著跑的速度提高，軀干的前傾角度越來越大，一般變化在80°至89°之間最為合適。從功效性角度來講,正確合理的軀干前傾角度可以提高跑的效率。而且在跑的后蹬階段時，軀干的前傾角度最大。“后蹬式短跑途中跑技術(shù)”要求軀干前傾,而“劃船式短跑途中跑技術(shù)”要求軀干后傾。這都是用于維持跑動中的平衡，而劃船式短跑途中跑時軀干后傾后,軀干部分的重心后移,軀干部分的重力會對著地點產(chǎn)生更大的向后旋轉(zhuǎn)的力矩，不致跌倒和更有利于神經(jīng)—肌肉系統(tǒng)鞭打扒地發(fā)力。上肢擺臂技術(shù)表3.9短跑時上肢擺臂技術(shù)比較研究學(xué)者擺臂的肘關(guān)節(jié)角度擺臂的方向敬繼紅[14]前擺肘的角度為60-70°，后擺到垂直部位130-150°上臂帶動前臂屈肘前后擺動,兩臂盡量前擺后擺文學(xué)權(quán)[15]前擺肘的角度不應(yīng)超過60°，后擺肘的角度不應(yīng)超過100°必須和擺腿的方向一致,前擺稍向內(nèi)(手與肩并平),后擺稍向外(擺到最高點時上臂近乎與地面平行,與軀干約成90°)丁先瓊[16]當手臂擺至體側(cè)時,肘角約為130-140度,到后擺最高點時,又減小到90度左右為宜應(yīng)力求作到與前進方向一致,并保持在同一個平面上李健[17]肘關(guān)節(jié)角度為60°時,擺動半徑最小,與上臂的長度相等。上臂由肘關(guān)節(jié)到指尖和指尖到肩關(guān)節(jié)的連線形成了一個正三角形正確的擺臂方向和速度方向相一致,即前后方向擺動擺臂技術(shù)，是跑步技術(shù)中的重要組成部分，目前在跑步過程中擺臂動作的運動學(xué)特征的研究很少，主要研究擺臂的技術(shù)分析和訓(xùn)練方法。如表3.9所示，其中，我們可以看到，擺臂的肘關(guān)節(jié)角度范圍可以分為：前擺肘的角度范圍大致60°-70°，當手臂擺至體側(cè)時，肘角約為130—150度，后擺肘的角度不應(yīng)超過100°；對擺臂方向的研究結(jié)果基本一致，只是說法不同，可以歸結(jié)為其研究對象不同，敬繼紅、文學(xué)權(quán)、丁先瓊是從10秒原地高抬腿跑、30米行進間跑和100米起跑三個方向進行的研究，李健是對百米跑進行的研究。通過對比，可得出擺臂的方向應(yīng)和擺腿、前進、速度的方向一致，即前后方向擺動，前擺稍向內(nèi)(手與肩并平),后擺稍向外(擺到最高點時上臂近乎與地面平行,與軀干約為90°)。裸足跑時下肢運動學(xué)參數(shù)的變化特征表3.10裸足跑時下肢運動學(xué)參數(shù)的變化特征運動學(xué)參數(shù)研究結(jié)果足著地方式的變化足跟垂直速度的最小值出現(xiàn)時間均早于第一跖趾關(guān)節(jié)下肢關(guān)節(jié)角度的變化裸足跑前著鞋狀態(tài)下的髖關(guān)節(jié)角度為42.3,比裸足跑和裸足跑后著鞋時的大5°左右，且裸足跑各階段和裸足跑后著鞋狀態(tài)的髖關(guān)節(jié)屈角與裸足跑前著鞋狀態(tài)相比差異具有顯著性；足著地時刻裸足跑前、后著鞋狀態(tài)下的踝關(guān)節(jié)角度分別為7.6°和4.5°,明顯大于裸足跑各階段的踝關(guān)節(jié)角度；足著地時刻膝關(guān)節(jié)角度在各種狀態(tài)之間差異不具有顯著性下肢關(guān)節(jié)ROM的變化裸足跑時足著地期的膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)ROM均減小,與著鞋跑相比差異具有顯著性,而髖關(guān)節(jié)的ROM,裸足跑與著鞋跑相比差異不具有顯著性。裸足跑時足蹬離期的踝關(guān)節(jié)ROM明顯減小,與著鞋跑相比差異具有顯著性,而髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的ROM,裸足跑與著鞋跑相比差異不具有顯著性。由表3.10可知，在鄭義等人對裸足跑時人體下肢運動學(xué)的研究中[18]，足著地方式在脫鞋前、裸足1min至裸足30min,以及著鞋后各階段均為后足著地的跑步方式，并不是直接轉(zhuǎn)變?yōu)榍白阒鼗蛑凶阒氐呐懿椒绞?。由此說明,從穿鞋跑轉(zhuǎn)變?yōu)槁阕闩苁且粋€循序漸進的過程,30min的裸足跑練習(xí)對原本習(xí)慣穿鞋跑的跑者適應(yīng)并轉(zhuǎn)變?yōu)槁阕闩苁遣粔虻?跑者需要更長的時間來適應(yīng)裸足跑；在裸足跑的足著地過程中髖關(guān)節(jié)角度較穿鞋跑時有所減小,并一直延續(xù)到再次穿鞋跑步的過程中。而踝關(guān)節(jié)角度在裸足跑時減小,但當再次穿鞋跑步時又回到了較大的水平；裸足跑時髖關(guān)節(jié)的活動范圍與著鞋跑時相比沒有明顯變化,而膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的活動范圍表現(xiàn)為減小的趨勢。3.2.2競技跑的動力學(xué)研究幼兒不同跑步著地方式的動力學(xué)特征表3.11幼兒跑步支撐期3種著地方式下肢肌肉力值著地方式研究結(jié)果足跟著地股中間肌、股外側(cè)肌上束、股外側(cè)肌下束、股內(nèi)側(cè)肌上束、股內(nèi)側(cè)肌下束、股內(nèi)側(cè)肌中束的肌肉力值最大前足著地腓骨短肌、腓骨長肌、第三腓骨肌的肌力力值角較大全足著地腓骨短肌、腓骨長肌、第三腓骨肌的肌力力值較大由表3.11可知，在趙盼超等人對幼兒不同跑步著地方式的生物力學(xué)研究中[19]，在前足著地和全足著地時跑步者的腓骨短肌、腓骨長肌、第三腓骨肌的肌力較大，大于足跟著地跑步者。前足著地和全足著地者能夠動用更多的小腿肌力，有利于更大程度的緩沖。足跟著地跑步者的股中間肌、股外側(cè)肌上束、股外側(cè)肌下束、股內(nèi)側(cè)肌上束、股內(nèi)側(cè)肌下束、股內(nèi)側(cè)肌中束的肌肉力值最大，由此可見其大于前足著地和全足著地跑步者。以上分析可知，在幼兒階段時，足跟著地有利于蹬伸，也可動用更多膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)額狀面的運動去維持穩(wěn)定，所以可以在幼兒年齡較小時，用足跟或全足著地的方式去跑步，隨著年齡增長在引導(dǎo)她們向前足著地方式去變化。3.2.3競技跑的肌電學(xué)研究裸足跑時下肢表面肌電的變化特征表3.12裸足跑時下肢各肌肉肌電平均振幅肌肉預(yù)激活期著地期蹬離期脛骨前肌大幅度減小大幅度減小較小腓腸肌外側(cè)頭略有增加略有增加大幅降低股內(nèi)側(cè)肌減小減小減小股二頭肌減小減小減小由表3.12可知，在羅炯等人對裸足跑生物力學(xué)特征的研究中[20]，脛骨前肌的振幅主要是在裸足跑預(yù)激活期和著地期大幅度減小，說明脛骨前肌在這兩個階段被較少的激活，以使踝關(guān)節(jié)處于較跖屈的狀態(tài)完成裸足跑的著地動作。腓腸肌外側(cè)頭的肌電平均振幅主要在裸足跑蹬離期大幅降低，而在預(yù)激活期和著地期則與穿鞋跑時相比略有增加，說明使踝關(guān)節(jié)做跖屈運動的腓腸肌在裸足跑著地過程中被大量激活，足更加跖屈的趨勢可增大足著地面積以減小足與地面間的沖擊力，避免損傷的發(fā)生。而足以較跖屈的姿態(tài)著地就使得蹬離期足進一步跖屈的運動范圍減小，從而使腓腸肌在蹬離期的振幅明顯減小。股二頭肌的平均振幅在裸足跑蹬離期有所減小，即與穿鞋跑相比髖關(guān)節(jié)在裸足跑時屈曲程度減小，而股二頭肌正是使髖關(guān)節(jié)做伸展運動的肌肉，裸足跑時髖關(guān)節(jié)本身就處于較伸展的狀態(tài)，因此不需要動員過多的股二頭肌參與到伸展髖關(guān)節(jié)的運動中來。4結(jié)論4.1健身跑在跑動中需減少前后方向的制動力并增加推進力才能夠更好的提高跑者的跑步效率；內(nèi)外方向地面反作用力能夠判定跑者在跑步過程中的運動軌跡；下肢各肌肉群在腳著地前后具有較大的活性,而在離地前活性減?。辉谡麄€動作周期中,腳觸地動作要比離地動作更重要。4.2競技跑在跑的周期劃分上，把一個周期中兩個方向上的單腿動作過程劃分為折疊后擺、前擺、下壓著地緩沖、后蹬4個階段時，既反映了單腿動作周期階段的任務(wù)和肌肉用力特點，又體現(xiàn)出兩腿動作協(xié)調(diào)配合時周期動作的對應(yīng)性及動作過程的同步性和反方向性的特征；正確的擺臂方向應(yīng)和擺腿、前進、速度的方向一致，即前后方向擺動。參考文獻[1]胡宗祥．慢跑下肢技術(shù)動作的生物力學(xué)研究[D].北京體育大學(xué)，2008.[2]Williams,R.M.（1985）.Biomechanicsofrunning，ExerciseandSportScienceReviews，13,389-441.[3]Cavanagh,P.R.，&Kram,R.（1990）.Stridelengthindistancerunning：Velocity，bodydimensions，andaddedmasseffectseffects.Medi