【摘要】：研究目的探究網(wǎng)球發(fā)球中上肢環(huán)節(jié)做鞭打動(dòng)作時(shí)肘關(guān)節(jié)角、腕關(guān)節(jié)角變化對(duì)末端速度的影響,分析發(fā)球時(shí),不同的肘關(guān)節(jié)角、腕關(guān)節(jié)角變化與上肢各環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的關(guān)系,進(jìn)而計(jì)算出末端動(dòng)能,分析鞭打的一般規(guī)律,為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)員獲得最大擊球速度提供參考。研究方法完成本研究主要采用了文獻(xiàn)資料法,實(shí)驗(yàn)測(cè)量法,軟件工程法。。1)文獻(xiàn)資料法具體為:通過聊城大學(xué)圖書館、中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)、EBSCO等數(shù)據(jù)庫,以“鞭打”、“網(wǎng)球發(fā)球”、“tennis serve biomechanics”、“生物力學(xué)”、“多剛體建�！薄ⅰ胺抡妗钡葹闄z索詞,查閱了國內(nèi)外文獻(xiàn)以及相關(guān)論著,全面了解了網(wǎng)球發(fā)球過程中上肢鞭打動(dòng)作技術(shù)的研究現(xiàn)狀,以及計(jì)算機(jī)技術(shù)在體育領(lǐng)域中的應(yīng)用,為本研究奠定理論基礎(chǔ)。2)實(shí)驗(yàn)測(cè)量法具體為:篩選取6名聊城大學(xué)體育學(xué)院的網(wǎng)球?qū)＿x運(yùn)動(dòng)員(年齡19.5±0.5歲,身高179.5±2.5 cm,體重69±6 kg,絕對(duì)力量為563.5±24.5 N)作為實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象。使用兩臺(tái)JVC-GC-PX100型號(hào)相機(jī)對(duì)6名運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球進(jìn)行采集,通過發(fā)光二極管進(jìn)行同步,Simi Motion 9.1進(jìn)行剪輯、關(guān)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)定,通過運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)的輸出,得出了6名測(cè)試運(yùn)動(dòng)員的肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)角度隨時(shí)間變化的曲線,得出了拍頭的末端速度隨時(shí)間變化的曲線,對(duì)發(fā)球進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。3)軟件工程法具體為:網(wǎng)球發(fā)球時(shí)除去力量因素對(duì)發(fā)球速度的影響,分析了不同發(fā)球技術(shù)對(duì)網(wǎng)球發(fā)球速度的影響,其主要表現(xiàn)在腕關(guān)節(jié)角,肘關(guān)節(jié)角的變化。采用Matlab GUI編程的方法,將上肢簡化為3個(gè)剛體環(huán)節(jié),編寫了肘關(guān)節(jié)角、腕關(guān)節(jié)角與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的程序,對(duì)簡化的剛體進(jìn)行了一般力學(xué)分析,列出了關(guān)節(jié)角和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系,程序?qū)崿F(xiàn)了肘關(guān)節(jié)角、腕關(guān)節(jié)角與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的計(jì)算,得出了肘關(guān)節(jié)角-轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、腕關(guān)節(jié)角-轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的曲線,整合運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得出的數(shù)據(jù),對(duì)上肢發(fā)球環(huán)節(jié)進(jìn)一步討論,分析發(fā)球中上肢環(huán)節(jié)的鞭打動(dòng)作。研究結(jié)果1)6名網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球時(shí)肘關(guān)節(jié)角有兩種形式的變化,其一為肘關(guān)節(jié)角先減小,此處是引拍環(huán)節(jié)儲(chǔ)存能量;其二為肘關(guān)節(jié)角增大的階段,此時(shí)揮拍擊球。腕關(guān)節(jié)角有兩種形式的變化,減小和增大,減小階段為儲(chǔ)存能量。2)6名運(yùn)動(dòng)員有著不同的發(fā)球方式,其主要的差距表現(xiàn)在引拍階段、擊球階段肘關(guān)節(jié)角、腕關(guān)節(jié)角。通過進(jìn)行相關(guān)計(jì)算和Simin Motion得出的數(shù)據(jù)知,不同的關(guān)節(jié)角度使末端有不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,從而末端有著不同的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,且球拍末端獲得的速度與參與發(fā)球末端環(huán)節(jié)的動(dòng)能變化量呈正相關(guān)。研究結(jié)論1)通過運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,計(jì)算機(jī)輔助結(jié)果分析知,提高發(fā)球速度除了增大肌肉力量外,通改變發(fā)球技術(shù)亦可以提高發(fā)球速度。改進(jìn)動(dòng)作技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)主要任務(wù)。2)對(duì)網(wǎng)球發(fā)球時(shí)關(guān)節(jié)點(diǎn)位移速度的變化分析知,網(wǎng)球發(fā)球時(shí)有上臂環(huán)節(jié)到前臂,從前臂到拍頭的動(dòng)量傳遞,上肢鞭打時(shí)依次發(fā)力保證動(dòng)量傳遞,使末端獲得更大速度。根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助分析結(jié)果知,制動(dòng)有利于動(dòng)量矩的傳遞,增加末端速度,因此合理的鞭打動(dòng)作存在近端環(huán)節(jié)的制動(dòng)。3)對(duì)網(wǎng)球發(fā)球時(shí)角速度變化的分析知,存在著動(dòng)量矩的傳遞,但通過計(jì)算其合外力矩不為零,得出局部環(huán)節(jié)不滿足動(dòng)量矩守恒定理。計(jì)算動(dòng)量矩的減少量以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化曲線發(fā)現(xiàn),相對(duì)制動(dòng)有利于動(dòng)量矩的傳遞,使末端獲得更多的動(dòng)量矩,對(duì)鞭打制動(dòng)的進(jìn)一步描述為相對(duì)制動(dòng)。4)網(wǎng)球擊球時(shí)上肢各環(huán)節(jié)作同向運(yùn)動(dòng),且擊球時(shí)末端轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是增大的。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能定理,要獲得較高擊球速度,增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或增大角速度,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量通過改變轉(zhuǎn)動(dòng)半徑改變,角速度主要通過增大肌肉力量。5)肘關(guān)節(jié)角、腕關(guān)節(jié)角影響著上肢鞭打動(dòng)作的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。發(fā)球過時(shí)肌肉做功改變肘關(guān)節(jié)角,影響著角加速度;擊球時(shí)肘關(guān)節(jié)角增大,末端的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑增大,末端轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大,使末端產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助分析知,最佳的擊球角度為肘關(guān)節(jié)角、腕關(guān)節(jié)角依次逐漸增大。
【學(xué)位授予單位】：聊城大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.7;G845

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2597424