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手部运动学、手部流体动压分布与手部推进力的关系

中文游泳文献 2025-7-3 15:12 4人浏览 0人回复

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摘要

该研究探索了自由泳中手部运动学、水动力压力分布与手部推动力之间的关系，发现游泳速度与手速、推动力和压力力密切相关。手背的压力与速度、推动力和游泳速度呈负相关，而手掌压力则与推动力正相关，但与速度无关。 ...

该研究探索了自由泳中手部运动学、水动力压力分布与手部推动力之间的关系，发现游泳速度与手速、推动力和压力力密切相关。手背的压力与速度、推动力和游泳速度呈负相关，而手掌压力则与推动力正相关，但与速度无关。快速游泳者能通过提高手速，显著降低手背压力，从而增加推动力，提高游泳速度。研究结果为提高游泳速度提供了新的见解。

核心要点

游泳速度与手部动力关系：

游泳速度与手速、手推力和压力力呈正相关，相关系数分别为0.881、0.751和0.687。

手背压力影响：

手背压力（pdor）与游泳速度、手速和手推力呈显著负相关，表明高速游泳时，降低手背压力能增加推力。

手掌压力作用：

掌心压力（ppalm）不直接影响游泳速度，但与手推力有正相关性，并关联于攻角。

压力差与推力：

手掌和手背的压力差是决定水动力的关键因素，pdor的绝对值大于ppalm，对提高推力贡献更大。

角度攻击影响：

攻击角（angle of attack）与ppalm有关联，维持适当的攻击角有助于保持较高的pdor值。

比较快慢泳者：

快速泳者的hand speed在划水后期显著增加，并且其pdor显著低于慢速泳者，导致更大的水动力差异。

推进比率分析：

推进比率（propulsion ratio）并不直接关联于游泳速度，说明并非所有产生的水动力都用于向前推进。

测量方法限制：

压力传感器只能测量垂直于手掌的压力分布，无法捕捉摩擦成分；需要更多传感器以提高测量精度。

未来研究方向：

需要更宏观地考察整个游泳动作以理解如何通过提高hand speed来实现更大的hand propulsive force。

段落概要

Introduction

文章介绍部分主要讨论了游泳速度取决于推进力和阻力，由于人类游泳的复杂性，无法直接测量这两个力，因此研究人员采用间接方法如MAD系统等来估计。压力传感器近年来被用来估算手部的推进力，因为手部在游泳中贡献了主要的推进。手部推进力的大小与游泳速度有关，且高水平游泳者展现出更大的手部推进力。之前的研究还表明，手部推进力会受到划水频率和一些手部运动学变量的影响，但手部运动学、压力分布和手部产生的流体力之间的关系尚未明确。该研究旨在探索这些关系，以提供提高游泳速度的见解。

Materials and Methods

Materials and Methods 部分描述了一项研究的实验设计和数据收集方法。研究对象是24名不同竞技水平的男性游泳者，他们在50米泳池中进行三次20米自由泳全力游，不进行呼吸。使用三维实时运动测量系统和水下摄像机记录动作，并在手上安装压力传感器测量手部压力分布。通过分析游泳者的速度、划频、手部速度、攻角等运动参数与手部压力和推进力之间的关系，以理解影响游泳速度的关键因素。

Results

Results 部分显示，手掌后侧（pdor）的平均绝对压力值显著高于手掌前侧（ppalm），且两者之间存在极高的相关性；最快和最慢游泳者之间的比较显示，速度快的游泳者具有更大的手推力、手部压力力、pdor的绝对值以及更高的手速。

Discussion

研究讨论部分指出，高速游泳者通过提高手部速度，产生强背侧手部旋涡，降低背侧压力，从而增加手部推进力和游泳速度。手部速度与推进力、压力力和游泳速度高度相关，而与划频无关。推进比与游泳速度无直接关联，表明快泳者不仅需在推进方向上施力，还需在垂直和横向方向上产生作用力，以减少阻力，提升身体滚动，加快手部向后的速度。此外，虽然手部压力主要由掌心和背部压力差决定，但背侧压力的影响更大。研究还强调了上肢协调、身体滚动和腿部踢动对提高手速的重要性。