越野滑雪生物力學(xué)分析

劉雨杭

摘? 要：越野滑雪技能是一門復(fù)雜的運動科學(xué)。本論文從生理和生物力學(xué)的角度進行分析，通過現(xiàn)代測量科學(xué)手段對滑雪進行技術(shù)分析，對越野滑雪整個過程進行各部分的力學(xué)分析，討論在越野滑雪過程中對于生理學(xué)的相互影響。最大速度隨著速度的提高，滑翔和踢腿次數(shù)逐漸縮短。隨著速度的提高和速度的提高，發(fā)力腿的發(fā)展速度也隨之增加。

關(guān)鍵詞：越野滑雪? 生物力學(xué)? 分析? 生理

中圖分類號：G863? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-2813（2019）01（b）-0024-02

公元幾千年前，越野滑雪作為一種交通工具而存在，在日常生活中有很高的應(yīng)用價值，如旅行、狩獵等。滑雪器材進步逐漸降低了人類能量消耗，現(xiàn)代滑雪器械減少阻力的同時增加了滑雪速度，其速度是1500年前的兩倍。通過文獻可以得知的第一場比賽于1843年在挪威特羅莫舉行。自從1924年第一屆冬奧會以來，這項運動就被列入了奧林匹克項目。

在20世紀(jì)70年代末，機械化滑雪道修整技術(shù)成為的一種常規(guī)方法。滑雪技術(shù)開始逐漸出現(xiàn)，在20世紀(jì)80年代后期，美國滑雪運動員比爾·高通過引入馬拉松滑冰技術(shù)改變了這項運動。在1984年薩拉熱窩冬奧會上，速度最快的滑雪運動員與傳統(tǒng)的古典滑雪相結(jié)合，詮釋了技術(shù)上的革新和進步。此外，1985年在謝菲爾德舉行的世錦賽上，所有的獎牌獲得者都屬于擁有先進技術(shù)的運動員。

在滑雪時，滑雪者從中速到高速增加了滑板速度和滑行的距離，而滑板速度增加，滑行長度減少。最大速度隨著速度的提高，滑翔和踢腿次數(shù)逐漸縮短。隨著速度的提高和速度的提高，發(fā)力腿的發(fā)展速度也隨之增加。在雪地滑雪過程中，垂直方向的腿部力的降低要比以往的研究結(jié)果要快得多，盡管兩種情況下的峰值力是相似的。最快的滑雪者在較短的時間內(nèi)施加腿部更大的作用力。

1? 滑雪的基本力學(xué)原理

當(dāng)滑雪者向地面施加力時，在運動方向產(chǎn)生的反作用力（即推進力）在很大程度上決定了速度。多種因素對結(jié)果的表現(xiàn)產(chǎn)生直接和間接的影響。重力通常是影響滑雪性能的主要因素，推動滑雪者下山，抵抗滑雪板阻力。在上坡的時候，第二個最重要的因素是限制滑雪滑翔的雪地摩擦。雪摩擦的組成是干摩擦、濕摩擦加沖擊和雪面摩擦的總和?；┌鍓貉┟鏁r的抗壓能力。各因素的影響因雪類型、溫度、濕度的不同而各不相同，使滑雪板的選擇和打蠟對滑行至關(guān)重要。限制性能的第三個因素是空氣動力阻力，在較高的下坡滑雪速度下，氣動阻力比雪地摩擦更為重要。阿羅迪 當(dāng)滑行下坡時使用團身的滑雪姿勢，使用氣動力賽車服和/或緊跟在另一名滑雪者后面，可以將空氣阻力降到最低 。此外，為了使滑行速度的總體變化最小化而設(shè)計的啟動策略可以提高滑行速度。研究顯示，當(dāng)采用滑行技術(shù)在陡峭的斜坡（15°）上時，滑雪者將他們的滑雪板放置在側(cè)面V“在（25～30）°之間，以輕微的側(cè)向角度（8～12）°樹立標(biāo)志的角度，大部分推進力施加在前腳內(nèi)側(cè)。在總推進力中，77%為直接驅(qū)動力。三種速度（從1.20～1.60Hz）循環(huán)速率均有所增加，而循環(huán)長度僅從中高速（2.0～2.3m）增加。最后，腿力生成率和腿力生成率是決定滑雪成績的重要因素，盡管與相對速度更重要，因為這一次技術(shù)涉及到。

2? 滑雪技術(shù)的選擇

在滑雪一種特殊的技術(shù)在機械上和能量上對特定類型的地形和/或速度是有利的?；┱咴谂艿郎系乃俣仁怯苫鍥Q定的總的阻力與身體代謝力有直接的關(guān)系。在任何給定的次技術(shù)中，施加力的能力在很大程度上取決于滑雪速度，因為力屬的時間。力的大小與肌肉的力-速度關(guān)系或功率-速度關(guān)系有關(guān)。

當(dāng)滑雪上坡，支撐滑力更有效地應(yīng)用于滑行開始和快速滑跑的過程中。在滑行中，更多的滑行力量是由上半身產(chǎn)生的，產(chǎn)生的力量達到全身的最優(yōu)位置。在上坡滑雪過程中，另一個不利方面是，由于相對運動時間較短，每個運動周期的減速階段較高。比滑跑階段的推進力更強，這也包括腿部所產(chǎn)生的推進力。這些因素可能直接影響到傳統(tǒng)的子技術(shù)的好壞。

雖然附屬技術(shù)動作的選擇和過渡是一個獨特的特點?；?，滑雪速度、坡度和能量成本對過渡的影響 ，所有的短跑滑雪時間試驗尚未在野外和/或?qū)嶒炇疫M行評估。能量成本的最小化已被認(rèn)為是決定能源成本的主要因素。從步行到跑步的過渡。然而，在決定這種轉(zhuǎn)變的過程中，運動的舒適度可能比能量成本更具優(yōu)勢。最近發(fā)現(xiàn)，桿腿力應(yīng)用的生物力學(xué)約束與亞技術(shù)的選擇有關(guān)。總之，選擇中使用的亞技術(shù)?；┦腔诨┧俣?、坡度和生理及生物力學(xué)能力之間復(fù)雜的相互作用產(chǎn)生的力量。因此， 其他挑戰(zhàn)滑雪者不僅是決定何時改變亞技術(shù)，而且是管理所涉及的肌肉的生物力學(xué)和生理變化。

3? 滑雪的動力學(xué)方面

最依賴上半身來產(chǎn)生推進力的經(jīng)典的滑行動作，上肢擺臂動作和下肢蹬地姿勢。在滑行中，所有的推進動力都是在15h后通過極點產(chǎn)生的。29km/h，產(chǎn)生的最大磁極力約為個體體重的25%～50%，其推動成分為：平均軸向合力的55%。在中等上坡（3°）的情況下，最大滑行力量在22%～28%的范圍內(nèi)。體重并隨著速度的提高而增加（從13km/h增加到19km/h）。

在蹬地滑行過程中產(chǎn)生的垂直最大腿推力為靜止的200%～300%，而推進峰值力僅為擺動的10%～25%。為了產(chǎn)生這種推進力，滑雪板必須是平穩(wěn)的。在短時間內(nèi)（0.10～0.25）s，滑雪板的握把上段必須暫時附著在雪上。這個垂直力組分對于產(chǎn)生足夠的靜摩擦力是很重要的。以避免滑行，這與滾輪滑行不同。因此，腿部推力 比摩擦力大得多，軸向極化力中有較大比例的軸向極化力是推動的。

技術(shù)需要在陡峭的上坡地形和/或當(dāng)抓地力不足以允許滑行。在這種情況下，滑雪板相對于滑雪方向外傾斜，以便 獲得足夠的靜態(tài)摩擦，以允許推進，而與滑行時的橫向推下相比，滑雪板是不允許滑行的。到目前為止，滑行技術(shù)的生物力學(xué)方面研究還沒有得到詳細(xì)的研究。

4? 滑雪的運動學(xué)方面

越野速度（m/s）滑雪等于滑行長度（m）乘以滑板速度。幾項評估滑冰和/或古典風(fēng)格的研究。滑雪揭示了速度更快的滑雪者吃更長的周期與更強大的腿和/或極推力，而不同水平的滑雪者的循環(huán)速度是相對相似的。有了所有的技術(shù)，滑雪者可以調(diào)節(jié)速度。通過調(diào)整循環(huán)速率。然而，最近的研究表明，精英滑雪者通過將滑行速度和滑板長度調(diào)整到高速度來調(diào)節(jié)速度，而速度則是通過調(diào)節(jié)速度來調(diào)節(jié)的。從高到最大速度的緩解主要取決于循環(huán)速率的提高。

在一次世界杯短跑比賽的分析中，佐里等。（2005）發(fā)現(xiàn)循環(huán)速率與滑行速度呈正相關(guān)，其中循環(huán)速率也與整體性能相關(guān)，但與表現(xiàn)無明顯關(guān)系。因此，速度最快的滑雪者產(chǎn)生了足夠的力量來保持較高的循環(huán)速度，盡管時間較短。能量推進力。此外，為了保持腿部推力的持續(xù)時間和動量，同時提高上坡（7°）越野滑雪的速度，滑雪者可以從高到最大。選擇一種不滑翔的高頻運行技術(shù)，即使用提高更高的周期率和更短的周期長度.

參考文獻

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