最大功率模型的开发和有效性评估，检测，分离和量化游泳阻力和推进力的差异 ...
中文游泳文献
2025-7-3 20:42
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摘要
本研究由Joshua Childs White完成，旨在开发并评估“最大功率模型”（Max Power Model, MPM）的有效性，用于检测、分离及量化游泳中阻力和推进力的差异。研究围绕游泳运动中，如何准确地识别和量化游泳者产生的推进 ...
本研究由Joshua Childs White完成，旨在开发并评估“最大功率模型”（Max Power Model, MPM）的有效性，用于检测、分离及量化游泳中阻力和推进力的差异。研究围绕游泳运动中，如何准确地识别和量化游泳者产生的推进力与所遭遇的水阻力，以及这些力如何影响游泳速度的最大值（vmax）展开。White的博士论文不仅回顾了过去对游泳力学的研究历史，还通过实证数据和理论模型分析了游泳时的力与速度间的关系。论文开篇简要回顾了游泳力学研究的历史，提到1955年爱荷华州立大学的研究者们尝试通过装置测量不同自由泳形式的阻力和推进力，但由于变量众多和样本有限，结果并不明确。随后，作者引出了一种更为直接的方法——完全束缚游泳（fully tethered swimming），即游泳者被固定，所有推进力都作用于束缚装置，这样可以测得最大力输出Fmax。然而，Fmax并不能等同于自由游泳时的推进力，因为水的动态特性意味着静止水中的推力输出大于对抗水流时的推力。研究接着引用了Shimonagata等人（2002）的研究，通过实验证明了Fload（外部负荷力）与游泳速度间的线性相关性，为理论模型提供了实证支持。基于此，论文提出了一个理论框架，其中Fload、水的阻力（Fres）以及游泳者的推进力（Fprop）与速度的关系得以清晰展现，指出在恒定速度下，这三个力的总和应为零，符合牛顿第三定律。通过数学公式进一步解释了这些力之间的相互作用。为了验证MPM的实用性，研究还探讨了装备变化（如手蹼、潜水衣等）对最大功率输出Pmax的影响，发现装备的不同确实会影响游泳者的最大输出功率。例如，使用手蹼或潜水衣会增加Pmax，而阻力服则会导致功率下降。通过对比不同装备条件下Pmax与vmax的关系，研究展示了MPM能够区分不同装备对推进力和阻力的影响，即使它们对游泳速度的影响相似。论文还讨论了男女游泳者之间在自由泳（front crawl）中Pmax与vmax关系的差异，尽管存在性别差异，但作者认为在当前研究中，由于样本量大且分析能力强大，性别差异不足以混淆对不同泳姿之间差异的分析。研究发现，不同泳姿间的Pmax差异显著，远超性别差异，因此在比较泳姿间的效果时，性别可视为非重要因素。最后，研究讨论了通过视频分析来测定推进力的方法，指出这种方法虽最为接近实际游泳环境，但操作复杂且耗时。而其他方法，如辅助游泳（ARS）、全束缚游泳等，各有优劣，但均有助于从不同角度理解游泳力学。作者提出，MPM是一种有潜力的工具，可以为游泳训练和表现分析提供新的视角，通过区分推进力和阻力的变化，帮助教练和运动员优化训练策略。总之，White的这项研究不仅深入探究了游泳运动中力与速度的关系，而且通过开发和验证MPM，为游泳训练和运动表现的科学评估提供了有力工具。研究结果有助于理解不同装备、技术改变以及个体差异如何影响游泳表现，为未来的游泳训练和生理适应研究指明了方向。
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