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研究生: 吳佳穎
Wu, Chia-Ying
論文名稱: 男子百公尺起跑與一百一十公尺跨欄起跑之生物力學分析
Biomechanical Analysis of the Men’s 110m Hurdles’ and 100m Dash Sprint Start
指導教授: 蔡虔祿
Tsai, Chien-Lu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 體育學系
Department of Physical Education
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 69
中文關鍵詞: 生物力學百公尺110公尺跨欄蹲踞式起跑動力學
英文關鍵詞: Biomechanics, 100m, 110m Hurdle, Sprint Start, Dynamics
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:632下載:60
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  • 摘 要

    本研究主要目的在探討大專男子優秀一百一十公尺跨欄選手六位與一百公尺選手五位共十一位選手(身高177.27±4公分,體重為68.46±1.5公斤及年齡21.82±1.5歲),從起跑預備動作、起跑推蹬階段與起跑後第一、二、三步著地為止之生物力學變數上的差異。實驗儀器為一台Redlake(250HZ)高速數位攝影機、安裝於起跑架上之測力計一組來蒐集選手的運動學與動力學資料。運動學參數使用Dempster 的人體肢段參數將人體分成14個肢段19個關節點,以Kwon3D動作分析系統計算二度空間的運動學數據。統計方法是採用獨立樣本無母數Mann-Whitney U test進行考驗,顯著水準訂為α= .05。所獲得結果如下:
    一、欄架組反應時間為0.2±0.04秒、前腳推蹬起跑架時間為0.34±0.03秒、後腳為0.18±0.05秒;百公尺組反應時間為0.19±0.03秒、前腳推蹬時間為0.29±0.004秒、後腳為0.15±0.01秒,百公尺選手前腳推蹬時間顯著比百十高欄組要快。
    二、欄架組起跑推蹬至第一、二、三步著地重心高度變化皆愈來愈高跨欄組重心高度顯著高於百公尺組。
    三、百公尺組重心水平速度高於跨欄組,重心垂直與水平位移則跨欄組高於百公尺組;在步幅部份,起跑第一、二、三步步幅,跨欄組也大於百公尺組。
    四、本研究中起跑推蹬最大反作用力與世界級優秀選手明顯不同,由此看
    出國內大專短距離選手在後腳推蹬力量仍有相當大的進步空間。

    Abstract

    The purpose of this study was to compare the difference of biomechanical parameters between men’s 110m hurdles’ and 100m dash sprint starts. The subjects were eleven collegiate athletes (six hurdles and five dashes) with average height of 177.27 ± 4 cm, weight of 68.46 ± 1.5 kg and age of 21.82 ± 1.5 years. We were interested in analyzing from the set positions of each runner, through the push-off stage, to the first, the second, and the third steps after push-off. A Redlake (250Hz) high-speed digital camera and a force gauge system installed on the push-off frame were used to collect the kinematics and kinetics data. The body segment parameters of the subject was calculated by the model of Dempster(1955). The body was separated in 14 limbs and 19 joints of each athlete. The Kwon3D motion analyzer system was to calculate the 2D kinematics variables. The nonparametric statistical test of the Mann-Whitney U test was used for statistical analysis at α = .05 significant level. The results are as follows:
    1. Mean reaction time for the hurdles group was 0.2 ± 0.04 seconds, while push-off time for the front and rear feet were 0.34 ± 0.03 and 0.18 ± 0.05 seconds, respectively. Reaction time for the dash group was 0.19 ± 0.03 seconds, with push-off time for the front and rear feet being 0.29 ± 0.004 and 0.15 ± 0.01 seconds. The differences between the front foot push-off duration time were significant.
    2. The heights of center of gravity for the hurdles group were significantly higher than the 100m dash group in the first, the second, and the third steps. This was all because the hurdle athletes had to raise their center of gravity in advance to prepare to jump over the first hurdle.
    3. Horizontal velocity for the dash group was higher than the hurdles group, while their vertical and horizontal center of gravity displacements were greater than the 100 dash group. The step lengths of 110m hurdle group from the first to the third steps were all greater than the step lengths of 100m dash group.
    4. To increase the impulse value of the push off in sprint start might be one of the most important approaches to improve the performance of collegiate short-distance athletes.

    男子百公尺起跑與一百一十公尺跨欄起跑之生物力學分析 目 次 第壹章 緒 論-------------------------------------1 第一節 前 言------------------------------------------ 1 第二節 問題背景------------------------------------------ 2 第三節 研究目的------------------------------------------ 4 第四節 研究範圍------------------------------------------ 7 第五節 研究限制------------------------------------------ 7 第六節 名詞操作性定義-------------------------------------7 第貳章 文獻探討----------------------------------12 第一節、起跑架使用模式相關文獻-------------------------- 12 第二節、起跑反應時間-------------------------------------14 第三節、百公尺起跑相關文獻-------------------------------17 第四節、百十公尺跨欄起跑相關文獻-------------------------20 第五節、結語---------------------------------------------23 第叁章 研究方法與步驟----------------------------24 第一節 研究對象-----------------------------------------24 第二節 實驗時間地點------------------------------------26 第三節 實驗儀器設備------------------------------------26 第四節 實驗場地佈置其說明------------------------------28 第五節 研究架構----------------------------------------30 第六節 研究說明-----------------------------------------31 第七節 資料收集-----------------------------------------34 第八節 資料處裡-----------------------------------------35 第肆章 結果與討論--------------------------------38 第一節 線性運動學------------------------------------- 38 第二節 角運動學--------------------------------------- 53 第三節 動力學----------------------------------------- 59 第伍章、結論與建議--------------------------------63 參考文獻-----------------------------------------65 中文部分 -----------------------------------------------65 西文部份 -----------------------------------------------67 附錄一 -----------------------------------------------68 附錄二 ----------------------------------------------69 表目錄 表 2-1 起跑架使用模式定義--------------------------------13 表 2-2 三種起跑模式特性之比較----------------------------14 表 2-3 不同刺激反應時間----------------------------------15 表 2-4 1988年奧運會男子百公尺與百十公尺跨欄 優勝者反應時間-------------------------------------17 表 2-5 跨欄動作之演進------------------------------------20 表 2-6 百十公尺跨欄起跑至第八步起跨前之步幅--------------22 表 3-1 受試者基本資料------------------------------------25 表 3-2 受試者分組基本資料--------------------------------25 表 3-3 kwon 3D 動作分析系統座標點------------------------36 表 4-1 起跑反應時間--------------------------------------39 表 4-2 起跑階段推蹬起跑架時間----------------------------41 表 4-3 起跑預備重心高度----------------------------------41 表 4-4 起跑階段至第一、二、三步著地時之重心高度----------43 表 4-5 起跑階段重心速度與起跑後第一、二、三步 著地重心速度-------------------------------------46 表 4-6 起跑階段重心位移與起跑後第一、二、三步 著地重心位移-------------------------------------50 表 4-7 起跑後第一、二、三步著地時之步幅------------------52 表 4-8 起跑預備動作下肢關節角度--------------------------54 表 4-9 起跑後第一、二、三步著地動作下肢關節角度----------56 表 4-10起跑階段最大反作用力------------------------------59 表 4-11起跑階段前、後腳最大衝量--------------------------61 圖目錄 圖 1-1 蹲踞式起跑動作時間分期-----------------------------5 圖 1-2 起跑階段髖關節角度位置-----------------------------9 圖 1-3 起跑階段膝關節角度位置----------------------------10 圖 1-4 起跑階段踝關節角度位置----------------------------10 圖 2-1 起跑架使用模式------------------------------------12 圖 2-2 起跑後腳蹬直動作圖--------------------------------18 圖 3-1 實驗場地佈置圖------------------------------------28 圖 3-2 研究架構圖----------------------------------------30 圖 3-3 起跑各就位姿勢------------------------------------33 圖 3-4 起跑預備姿勢--------------------------------------33 圖 3-5 起跑出發姿勢--------------------------------------34 圖 3-6 kwon 3D 動作分析系統座標點------------------------35 圖 4-1 兩組選手起跑預備至起跑階段後三步之重心高度 比較圖--------------------------------------------44 圖4-2 兩組選手起跑階段至第三步著地之重心水平速度--------48 圖4-3 兩組選手起跑階段至第三步著地重心垂直速度----------48 圖4-4 兩組選手起跑階段至第三步著地重心水平與垂直位移-----51 圖4-5 兩組選手起跑推蹬起跑架之前、後腳最大反作用力-------60 圖4-6 兩組選手起跑推蹬起跑架之前、後腳衝量---------------62

    參考文獻
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