使用可穿戴设备监测游泳者的推进力以获得实时反馈并了解其与游泳速度的关系 ...
中文游泳文献
2025-7-4 10:43
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摘要
这项研究的主要目的是理解游泳过程中推进力的变化情况，并探究这些变化如何影响游泳速度。具体来说，研究旨在分析两个不同游泳段落之间的运动学和动力学变量的变化，这些变量包括游泳速度、推进力、划水频率、划水长 ...
这项研究的主要目的是理解游泳过程中推进力的变化情况，并探究这些变化如何影响游泳速度。具体来说，研究旨在分析两个不同游泳段落之间的运动学和动力学变量的变化，这些变量包括游泳速度、推进力、划水频率、划水长度、划水指数以及主动阻力系数（CDa）。识别并量化影响游泳速度的关键因素，包括推进力和主动阻力系数，以及它们如何与游泳技术的其它方面相互作用。利用可穿戴设备（如SmartPaddles®）收集实时数据，以便于游泳者和教练获得即时反馈，从而优化训练方法和提高比赛表现。通过比较两个段落的数据，评估游泳者在不同段落的表现是否保持一致，以及是否存在可以改进的技术方面。探讨使用可穿戴设备在游泳训练和性能分析中的应用潜力，以及这些设备如何帮助游泳者更好地理解和改进他们的技术。研究方法：样本选择：研究对象为15名年轻成年休闲游泳者，包括8名男性和7名女性。参与者是通过游泳课程项目招募的，他们在数据收集前三个月每周参加两次游泳课程。测量变量：测量了游泳者的最大游泳速度和一系列运动学和动力学变量。运动学变量包括划水频率（SF）、划水长度（SL）和划水指数（SI）。动力学变量包括推进力和主动阻力系数（CDa）。数据收集：使用SpeedRT速度计测量游泳速度，该设备通过计算游泳者臀部的位移和速度来工作。划水频率和划水长度通过速度数据计算得出。推进力使用SmartPaddles®传感器测量，该传感器通过两个压力传感器和9轴惯性测量单元（IMU）记录力和运动。主动阻力系数（CDa）基于逆动力学计算，使用游泳者产生的总推进力、游泳速度和前表面面积（FSA）的变化来计算。实验设计：游泳者在标准化热身后，执行了一个全力的25米自由泳试验。在第10米至第20米之间，分析了两个段落：S10-15米和S15-20米。记录了每个段落的平均变量。数据分析：使用Shapiro-Wilk测试和Levene's测试评估数据的正态性和齐性。通过配对样本t检验比较两个段落之间的变量差异。使用层次线性建模（HLM）识别游泳速度的决定因素，考虑了性别和时间变化的影响。研究结果表明，在两个不同段落的游泳中，游泳速度、推进力以及其他运动学和动力学变量没有显著变化。具体来说，研究样本由15名年轻成年休闲游泳者组成，他们在25米的最大努力游泳试验中的表现被测量。在数据分析中，研究发现游泳速度在两个段落之间略有增加，但这种增加不显著，效应大小为微小。此外，研究还发现，内部周期性游泳速度波动（dv）在两个段落之间显著减少，表明游泳者的表现有所改善，但效应大小为小。这表明游泳者在第二个段落中保持了较为一致的速度输出。在动力学方面，研究发现推进力在两个段落之间也没有显著变化，且左右手之间的推进力没有显著差异。这意味着游泳者在两个段落中产生的力量输出相对一致，且双侧肢体的推进效率相似。研究还计算了主动阻力系数（CDa），结果显示CDa在两个段落之间略有下降，但这种变化也不显著。尽管如此，CDa的变化趋势与游泳速度的微小增加和dv的减少相一致，这可能暗示了游泳者在第二个段落中采取了更为有效的划水技术。通过层次线性建模（HLM），研究确定了游泳速度的主要决定因素。结果显示，划水长度（SL）、CDa和两手的平均推进力是影响游泳速度的显著因素。特别是CDa，作为影响游泳速度的最大贡献者，其增加会导致游泳速度的显著下降。这表明在游泳中，减少阻力的重要性不亚于产生推进力。综上所述，研究结果强调了在游泳过程中，推进力和阻力管理之间的平衡对于提高游泳速度至关重要。虽然在两个游泳段落之间观察到的变化不显著，但微小的改善和变化趋势仍为游泳训练提供了有价值的信息。这些发现可以帮助教练和游泳者更好地理解游泳表现的复杂性，并指导他们在日常训练中做出相应的调整。游泳速度的稳定性：研究结果表明，在25米全力游泳试验中，休闲游泳者在两个不同段落的游泳速度没有显著变化。这可能意味着参与者能够在较短的距离内维持相对一致的速度。推进力的一致性：在两个游泳段落中，推进力没有显著变化，表明参与者在测试过程中能够保持较为稳定的推进力输出。此外，左右手之间的推进力也没有显著差异，说明参与者在两个段落中双侧肢体的推进效率相似。主动阻力系数的影响：尽管CDa在两个段落之间的变化不显著，但它对游泳速度有显著的负面影响。这表明在游泳过程中，减少阻力同样重要，可能对提高游泳速度有积极作用。划水长度的重要性：研究发现划水长度是影响游泳速度的一个重要因素。游泳者能够通过每次划水覆盖更长的距离来提高速度，这是游泳技术改进的一个关键点。动力学和运动学的相互作用：研究强调了推进力和阻力之间的相互作用对游泳速度的决定性作用。游泳者需要在产生推进力的同时，尽可能地减少水阻，以实现更高的游泳效率和速度。可穿戴技术的应用：研究证实了可穿戴设备在游泳训练中的应用价值，它们能够提供实时反馈，帮助游泳者和教练了解和改进游泳技术。这些设备在提高游泳性能方面具有潜在的促进作用。综上所述，研究的结论为游泳训练提供了基于数据的支持，强调了在技术训练中平衡推进力和阻力管理的重要性，并指出了可穿戴技术在游泳性能提升中的应用前景。这些发现可以帮助游泳教练和运动员更有效地设计训练计划，以提高比赛表现。
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