球鞋技術論文
球鞋是我們生活中極為常見的生活用品。下面是小編為大家整理的，希望你們喜歡。
篇一
國內外知名籃球鞋力學效能的實驗研究
摘 要: 目的:瞭解國內外二款知名籃球鞋“耐克”全掌氣墊籃球鞋和“安踏” 非氣墊籃球 鞋的力學效能,評價力學功效。方法:以實驗法測試二款知名籃球鞋的力學效能。結果:二 款知名籃球鞋的壓力測試表明,幾乎所有的被試者“鞋-地”介面平均壓力與峰值壓力“安 踏”鞋比“耐克”鞋稍高,但二款籃球鞋“鞋-地”介面的平均壓力與峰值壓力值都不存在 顯著性差異***P>0.05***;縱跳實驗表明,“安踏”鞋縱跳高度稍高於“耐克”鞋,二 者之 間並無統計學上的差異;摩擦係數實驗表明,“耐克”鞋的動靜摩擦係數優於“安踏”鞋的 動靜摩擦係數,二者的的動靜摩擦係數之間存在統計學上的差異***P<0.05***。
關鍵詞:知名籃球鞋;耐克全掌氣墊籃球鞋;安踏非氣墊籃球鞋;力學效能
中圖分類號:G804.61文獻標識碼:A文章編 號:1007-3612***2010***05-0059-03
An Experimental Study on Mechanical Properties of Well-known Bas ketball Shoes at Home and Abroad
QIU Qiner1,LU Yichen2,LI Jianshe3
***1.Department of Physical Education, Ningbo University, Ningb o 315211, Zhejiang China;2.Zhejiang Wanli University, Ningbo 315100, Zh ejiang China; 3.Zhejiang College of Sports, Hangzhou 311123, Zhejiang C hina***
Abstract: The purpose of this study was to explore mechanical properties and eva luate mechanical effect of the wellknown foreign fullpalmair basketball sh oes of the Nike and domestic nonair basketball shoes of Anta. The method
is to conduct experiment on the mechanical properties of these shoes. The stres s tests show that, almost all mean pressure and peak pressure of Anta was slight ly higher than Nike on “shoesground"indicators, but the average pressure an d peak pressure value does not exist significant differences***P>0.05***. Thevertical jump tests show that the height of vertical jump of Anta was slightly
higher than the Nike but without significant difference. The friction coefficie nt tests show that dynamic or static friction coefficient of Nike is superior th an Anta, and the dynamic or static friction coefficient does exist significant d ifferences***P<0.05***.
Key words: well-known basketball shoes; full-palm-air basketball shoes o f Nike; non-air basketball shoes of Anta; mechanical properties
中國是世界上最大的運動鞋生產和製造基地,在如今全球範圍內,每兩雙運動鞋中就有 一雙是中國製造的。國內著名品牌運動鞋在最近兩年內適應市場專業細分後,開始了自己真 正的專業開發,但其專業效能無法與Nike、Adidas、Asics、Reebok等國際品牌相抗衡。中 國的運動鞋品牌公司很少有自己的研發中心,基本上還是處於產品開發的水平,根本沒有自 己的運動生物力學、生理學、運動學的研究機構支撐其品牌的專業化發展,更多以款式獲得 消費者的青睞。
幾乎所有的生產廠家都宣傳自己產品在部分力學效能上的優越性,提高產品核心競爭力 和附加值,從而影響消費者的認知,產生明顯的價值差異。然而大部分籃球運動鞋僅僅只是 設計上的美觀而缺少實際功能價值,受外界衝力的減少不一定意味著更有效的減少運動損傷 ,因為膝關節損傷的重要因素更多的是運動中的踝關節外翻損傷所致。本論文基於實驗方法 對國內外二款知名籃球鞋的部分力學效能進行測試,評價這兩款籃球鞋的生物力學功效。
1 研究物件與方法
1.1 研究物件 以國內知名品牌安踏非氣墊籃球運動鞋與國際著 名品牌耐克氣墊籃球運動鞋的力學指標效能為研究物件。
1.2 研究方法
1*** 採用Kistler進行足底壓力實驗,實驗物件為寧波大學體育學院學生,對被試進行一週 的動作訓練,保證實驗動作的一致性。讓青年男性大學生穿著國外知名品牌耐克全掌氣墊籃 球鞋和國內知名品牌安踏非氣墊籃球鞋,測試“鞋-地”介面力學引數,測試前沒有劇烈的 運動,在安靜環境下隨機穿鞋進行測試,每次測試間隔時間為20 min。
2*** 採用Quattro Jump縱跳板進行雙手叉腰原地縱跳實驗,每位被試穿“耐克”全掌氣墊 籃球鞋和“安踏”非氣墊籃球鞋分別進行縱跳,被試雙手叉腰,雙腳自然開立於Quattro Ju mp縱跳板上,聽到起跳訊號後開始縱跳,記錄被試穿著每一款籃球鞋竭力縱跳十次的相關高 度,每次縱跳測
投稿日期:2009-04-15
作者簡介:裘琴兒,副教授,碩士,研究方向運動人體科學。 量間隔10 min,讓被試充分休息。
3*** 實驗用鞋:實驗用鞋購置於大型百貨商店“耐克”和“安踏”品牌特許零售商專櫃。
黑色:“安踏” 非氣墊籃球鞋***產品編號:162205-4***
白色:“耐克”全掌氣墊籃球鞋***產品編號:312971-101***
圖1 實驗用鞋
2 結果與分析
2.1 壓力實驗結果分析
2.1.1 實驗原理 根據動量定理的積分形式:
I=∫tt0***∑F1***dt=P-P0
式中所示合外力在一段時間t-t0內,質點動量的改變數等於這段時間內作用於質點合力 的衝量,P0與P分別表示質點的初動量與末動量。因合力的衝量等於各分力衝量的和, 而每一個分力的衝量可表示為平均作用力與時間的乘積。
∑F1***t-t0***=P-P0
在固定動作與訓練基礎上,通過測試運動員在一段時間內腳受到的平均作用力來反映運動鞋 底的緩衝效果,由於測試過程中運動員“鞋-地”介面的作用力不是平均分佈,因此用“鞋 -地”平均壓力的大小來反映運動鞋的力學效能。
2.1.2 實驗結果分析
足底壓力測量技術***measuring technique of plantar pressure***是運用壓力測量儀器 對人體在靜態或者動態過程中足底壓力的力學、幾何學以及時間引數值進行測定,對不同狀 態下的足底壓力引數進行分析研究,揭示不同的足底壓力分佈特徵以及功能評定。
圖2 “鞋-地”介面作用力3D圖運動鞋是人體下肢末端***足***對地面施加作用力的介質,“鞋-地”是介質對地面作用 的介面。平均壓力是足底或者鞋底在運動過程中受到垂直方向力的平均值,峰值壓力反映人 體運動中足部受到外力的最大沖擊,因此這是足鞋相關研究的重要測量指標。“鞋-地”界 面的峰值壓力值是縱跳過程中Kistler三維測力臺測得的鞋底對測力臺壓力的最大值,如圖2 測力臺測得的“鞋-地”介面作用力3D圖。
本實驗中,通過對國內外二款知名籃球鞋安踏與耐克的壓力測試表明,幾乎所有的被試 者安踏平均壓力與峰值壓力比耐克稍高,但二款籃球鞋“鞋-地”介面的平均壓力與峰值壓 力都不存在顯著性差異***表1,表2***。
表1 二款籃球鞋鞋―地介面平均壓力值N
被試
安踏平均壓力值 耐克平均壓力值壓力值差 P被試1 560.75±32.53552.94±41.667.8 1 >0.05被試2 661.68±55.62648.18±49.7213. 5 >0.05被試3 599.90±43.06590.67±46.089.2 3 >0.05被試4 832.22±55.31756.64±58.1275. 58>0.05 被試5 664.10±46.07633.47±54.1630. 63>0.05被試6 653.96±38.76635.01±41.1818. 95>0.05被試7 641.38±40.12631.55±42.279.8 3 >0.05
被試8 544.56±42.50550.88±36.72-6. 32>0.05
被試9 680.07±54.07620.51±50.91 59.5 6 >0.05
被試10688.33±49.14 670.36±47.3717.9 7>0.05 表2 二款籃球鞋鞋―地介面峰值壓力N
被試安 踏峰值壓力耐克峰值壓力峰值壓力差P被試1 1678.75±42.63 1673.08±51.015.67
>0.05被試2 2013.95±65.28 2010.45±29.253.5
>0.05被試3 1628.03±40.36 1625.87±36.982.16
>0.05被試4 2231.85±75.11 2191.63±101.28 40.22
>0.05被試5 2012.95±65.05 2024.18±84.67 -11.23
>0.05被試6 1533.15±42.76 159***5±88.28 -63.3
>0.05被試7 1792.51±48.12 1778.08±45.28 14.43
>0.05
被試8 1570.29±51.50 1561.47±16.778.82
>0.05
被試9 1948.02±84.07 1892.25±40.95 55.77
>0.05
被試101791.07±109.54 1793.59±67.29-2.52
>0.05
在“鞋-地”介面***鞋底***上,利用三維測力臺所測得的作用力始終是鞋地介面與人體 重力等作用力的合力,這兩款籃球鞋雖然不能改變地面測到的合力來提高運動能力或成績, 但是兩款鞋可以通過各自不同的材料和結構設計調節合力對足底和對鞋材料結構的不同分力 ,一定程度降低足底峰值壓力和平均壓力。在這一點上,本實驗採用的國外知名品牌“耐克 ”全掌氣墊籃球鞋要好於國產知名品牌“安踏”普通籃球鞋,這說明在壓力測試過程中,二 款籃球運動鞋通過自身的材料和結構設計,在一定程度上保護運動員足部受到較大的衝擊力 。
2.2 雙手叉腰原地縱跳實驗結果分析
2.2.1 實驗原理 根據h=12gT2算出人 體縱跳高度,T是人體騰空的時間,g為重力加速度。
利用感測器效能,通過運動員對縱跳板接觸情況的測量,測出人體騰空時間,系統軟體 根據縱跳力自動計算和記錄縱跳高度。
2.2.2 實驗結果分析
本實驗中,通過對國內外二款知名籃球鞋安踏與耐克的縱跳高度測試,顯示安踏非氣墊籃球 鞋的縱跳高度高於耐克全掌氣墊籃球鞋的縱跳高度,通過配對t檢驗,統計量的觀察值為2 .001,對應的雙尾概率p>0.05,認為二款品牌籃球鞋時縱跳高度並無統計學上的差異 性。這說明在縱跳過程中,二款籃球運動鞋利用外源力並不能提高運動高度***表3,表4***。
表3 安踏縱跳高度與耐克縱跳高度的基本描述統計
專案
Mean/cm NStd.Deviation安踏非氣墊籃球鞋縱跳高度52.2030 4.99 耐克全掌氣墊籃球鞋縱跳高度51.7330 4.82 表4 安踏縱跳高度與耐克縱跳高度的配對樣本t檢驗
安踏縱跳高度&耐克縱跳高度Paired Differences Mean0.47Std.Deviation1.3095% Confidence Interval Lower-0.01oftheDifferenceUpper 0.96t2.001df29Sig.***2-tailed***0.055
可以推論,受試者雙手叉腰原地縱跳過程中,足部通過這兩款籃球鞋對地面施加的作用 力大小沒有差異,表明二款籃球鞋對運動成績***表現***的影響沒有差異。因為只有提高“鞋 -地”介面的作用力,才能提高起動的加速度,使得人體縱跳更高,起跑更快。所以兩款籃 球鞋都不能讓人體縱跳更高,起跑更快。
2.3 防滑效能實驗結果分析
2.3.1 實驗原理
從力學的角度,兩個接觸物體之間的滑動摩擦力取決於兩個因素,兩個物體接觸面的摩 擦係數和施加於受力物體上的正壓力。兩個接觸物體之間的防滑效能可以用摩擦係數的大小 來表示,根據摩擦學原理:
μ=f/N
μ是摩擦係數,f為摩擦力,N為正壓力。可以看出摩擦係數是一個無單位的比值,即物體開始運動時的拉力和壓力之比。
2.3.2 實驗結果分析
防滑是運動鞋應具備基本特性之一,是檢查一雙鞋效能的重要指標,良好的防滑性更有 利於運動時的穩定,從而減少傷害。鞋底的防滑效能用鞋底與路基的動摩擦係數和靜摩擦系 數大小來表示,摩擦係數越大,防滑效能越好。
本實驗中,通過對國內外二款知名籃球鞋安踏與耐克的摩擦係數測試,顯示耐克全掌氣 墊籃球鞋的摩擦係數大於安踏非氣墊籃球鞋的摩擦係數,通過t檢驗,二款知名籃球鞋 與測力檯面的摩擦係數,差異具有統計學意義,認為耐克全掌氣墊籃球鞋的防滑效能優於安 踏非氣墊籃球鞋的防滑效能***表5***。
從運動生物力學分析,運動時腳著地過程中先是滑動然後靜止,腳先受地面的滑動摩擦 力,靜止後受靜摩擦力。同時,鞋的防滑效能與場地息息相關,同一種鞋在不同材質的場地 上功能特性不盡相同,因此,運動鞋的防滑效能也與介面介質因素有關。
表5 耐克全掌氣墊籃球鞋、安踏非氣墊籃球鞋與測力檯面的動、靜 摩擦係數
專案耐克全掌氣墊籃球鞋安踏非氣墊籃球鞋
P靜摩擦係數0.883±0.068 0.821±0.045
<0.05動摩擦係數0.941±0.052 0.804±0.051
<0.05
3 結 論
1*** 足底壓力實驗過程中,“鞋-地”介面上的平均壓力與峰值壓力顯示“耐克”低於“安 踏”,但二者之間無統計學上的差異,這一結果有待於實驗次數的增加來加以驗證。
2*** 雙手叉腰原地縱跳過程中,“安踏”的縱跳高度稍高於“耐克”,二者之間並無統計學 上的差異。
3*** 三維測力臺上測試摩擦係數過程中,”耐克”鞋的動靜摩擦係數優於”安踏”鞋的動靜 摩擦係數,二者的的動靜摩擦係數之間存在統計學上的差異。
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