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精英游泳运动员在100米比赛中的代谢能力、主动阻力、机械和推进效率 ...

中文游泳文献 2025-7-3 15:40 6人浏览 0人回复

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摘要

总体概要该研究分析了八名精英游泳运动员在100米比赛中的代谢功率、主动阻力、机械效率和推进效率，发现男性在最高阶段的代谢功率和机械效率高于女性，而推进效率则相当。研究发现，不同游泳技术间最大游泳速度的差 ...

总体概要

该研究分析了八名精英游泳运动员在100米比赛中的代谢功率、主动阻力、机械效率和推进效率，发现男性在最高阶段的代谢功率和机械效率高于女性，而推进效率则相当。研究发现，不同游泳技术间最大游泳速度的差异主要由主动阻力的前向分量决定，而非机械效率和推进效率。

核心要点

研究对象：

研究涉及8名精英游泳运动员，包括4名女性和4名男性，他们专攻不同的游泳技术，并在全球100米项目中排名前10。

测试方法：

运动员在准备2017年世界游泳锦标赛期间进行了8次100米游泳步进测试，使用各自的主要泳姿。
测试包括在水槽和50米泳池中的间歇性测试，以评估不同速度下的生理、生物力学和水动力学参数。

能量消耗分析：

随着游泳速度的增加，代谢功率（Pai）、总氧气摄入量（VO2tot）和恢复期净氧气摄入量（VO2bor）以及乳酸浓度（ΔLa）也增加。
动力效率（eg）随着速度的增加而降低。

机械效率比较：

男性在最后阶段显示出较高的代谢功率（Pai）和机械效率（eg），而女性则表现出较低的值。
男女之间的推进效率（ep）没有显著差异。

阻力与速度关系：

前向主动阻力是导致不同泳姿最大游泳速度差异的主要原因。
不同泳姿之间没有观察到显著的机械或推进效率差异。

数学模型应用：

使用数学模型计算了代谢功率转化为平均游泳速度的关系，并确定了影响最大速度的关键因素：前向主动阻力、机械效率和推进效率。

性别差异：

男性在所有技术中都表现出更高的Pai值、Pto值以及更低的eg值。

实验变量测量：

利用间接热量法确定能量输入，并通过小扰动方法测量水动力阻力系数(Cx(ad))来评估主动阻力。

结果应用：结果揭示了不同竞技游泳技术之间最大游速差异的主要生物物理原因，特别是前向主动阻力的作用。

段落概要

Introduction

文章研究了四种竞技游泳技术中，顶级游泳运动员在100米项目中的代谢功率、主动阻力、机械效率和推进效率，发现男性在最后阶段的代谢功率和机械效率高于女性，而推进效率两者无明显差异，主动阻力是造成不同技术间最大游泳速度差异的主要原因。

Subjects and Methods

该研究选取了8名顶尖游泳运动员，包括4名女性和4名男性，他们擅长不同游泳技术，并在全球100米竞赛项目中排名前十。研究在2017年世界游泳锦标赛准备期间进行，测试在专项训练期结束（比赛前20-30天）进行，以适应运动员的减量期调整。研究通过间歇性逐步增加速度的8×100米测试，评估了不同游泳技术的最大速度差异的主要生物物理（能量和生物力学）原因。在游泳槽和游泳池中进行测试，使用代谢气体交换测量、血乳酸浓度和恢复期耗氧量等方法，计算能量消耗、代谢功率和机械功率，并通过速度扰动方法评估主动阻力力和推进效率。研究假设前向主动阻力力在决定不同游泳模式最大速度差异中起决定性作用。

Results

Results 部分展示了实验中女性和男性游泳者在四种泳姿下的数据，包括速度、代谢功率、机械功率和效率等指标，并通过表格形式给出了具体数值。研究发现，游泳速度从第一阶段到最后一阶段持续增加，同时计算出了不同泳姿的平均值和相关参数，为理解游泳性能提供了依据。

Discussion and Implications

文章讨论部分指出，不同游泳技术间速度差异主要由克服的主动水动力阻力（Fr(fd)）造成，代谢功率和机械功率随运动强度增加，但总机械效率下降。男性在代谢功率、总外部机械功率和机械效率上超过女性，这是他们游泳速度更快的主要原因。各游泳技术的代谢功率与速度关系曲线显示，自由泳速度最快，蛙泳最慢，蝶泳和仰泳居中，且男女在这四种技术中的机械效率相似。研究还发现，人类游泳者在最大速度时的代谢功率是基础代谢率的27-37倍，表明精英运动员能量代谢提升潜力有限，优化游泳生物力学成为提高成绩的关键策略。

Conclusions

文章结论指出，游泳时需要克服的前向主动水动力阻力是造成不同竞技游泳技术间最大速度差异的主要原因；男性在代谢功率、总外部机械功率和机械效率上超过女性，这是他们游泳速度优势的主要因素；各游泳技术的代谢功率与速度、机械效率的关系有特定模式，且女性四种技术的机械效率非常接近，男性则各技术间有较小差异；尽管顶级运动员的代谢功率远超基础代谢率，但提高最大能量代谢的潜力有限，因此优化游泳生物力学是提升表现的最优策略。