本文是Jeanne D. Johnston为获得印第安纳大学运动学系哲学博士学位所提交的博士论文摘要，题为“利用全向加速度计估算游泳时的能量消耗”。该研究于2006年完成，旨在通过分析游泳者在不同速度下的能量消耗与加速度计 ...
本文是Jeanne D. Johnston为获得印第安纳大学运动学系哲学博士学位所提交的博士论文摘要，题为“利用全向加速度计估算游泳时的能量消耗”。该研究于2006年完成，旨在通过分析游泳者在不同速度下的能量消耗与加速度计计数之间的关系，来发展一种估算游泳能量消耗的算法。研究特别关注了性别的差异、泳速以及运动员技能水平对能量消耗预测的影响，并使用了全向加速度计来收集数据。研究方法上，Johnston随机选择了40名受试者作为算法开发组，另外10名作为验证组，以确保模型的有效性和普遍适用性。通过单点随机选取每个受试者三次试验中的一个数据点，避免重复测量对统计分析的干扰，同时满足多元回归分析的独立性假设。研究中，作者不仅考虑了游泳速度这一单一变量，还探讨了性别和技能水平作为调节变量及其交互项的作用，分别对男性、女性、竞技型和娱乐型游泳者进行分析。论文通过探索性建模，针对整体群体及各分组（按性别和技能水平），利用逐步回归法确定了最佳模型。此外，还生成多项式变量以探究加速度计计数与游泳时能量消耗之间是否存在非线性关系，但最终发现手臂、腿部和腰部加速度计的数据在逐步回归分析中并无显著的非线性成分。研究发现，游泳速度与加速度计计数之间存在显著相关性，且这种相关性在不同速度区间（尤其是高于或低于1.1米/秒）表现出不同的模式。特别是在男性群体中，随着速度的增加，腿部加速度计计数先升高后降低，这可能与男性需要在低速时通过踢腿来对抗更大的水下扭矩、维持身体水平位置有关。相比之下，女性游泳者对速度区间的敏感度较低，其加速度计计数随速度增加而持续上升，这可能归因于女性较低的主动和被动阻力值以及相对较小的水下扭矩。性别差异在能量消耗与速度、加速度计计数的关系中表现明显，表现为男性和女性在手臂、腿部和腰部的加速度计计数与能量消耗之间的斜率和截距存在显著差异。因此，研究分别对男性和女性建立了预测模型。另外，研究指出，女性的水下扭矩较低，这可能与她们的体脂分布和量有关，从而导致她们在水中保持更水平的位置，减少了非推进性能量消耗。综上所述，Johnston的研究不仅提供了游泳能量消耗估算的新视角，通过使用加速度计这一客观测量工具，而且深入分析了影响能量消耗的多个因素，特别是性别和技能水平的作用。这些发现有助于运动科学家、教练员以及运动员更好地理解游泳过程中的能量代谢机制，为制定个性化训练计划和提升游泳效率提供科学依据。
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