基于生物力學(xué)視角下對女子足球鞋發(fā)展的分析

朱煜林

摘要：本文采用文獻(xiàn)資料法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法和歸納法，以生物力學(xué)為基礎(chǔ)分析女子足球鞋對于女子運(yùn)動員運(yùn)動表現(xiàn)提高和運(yùn)動損傷防治方面的必要性。結(jié)論表明：球鞋與場地表面的互相作用能夠決定牽引力特性是否對運(yùn)動員合適。挑選足球鞋鞋底構(gòu)造應(yīng)該根據(jù)場地條件或季節(jié)性變化而定。球鞋與場地相配合從而使運(yùn)動員能夠高效地做出動作和移動。球鞋的前部應(yīng)與個(gè)人的足部形態(tài)相匹配。每個(gè)運(yùn)動員的足部形態(tài)都不同，鞋與腳的正確搭配能幫助運(yùn)動員保持他們的最佳表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：生物力學(xué);女子足球;足球鞋

中圖分類號：G843 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0107-03

絕大多數(shù)關(guān)于足球鞋的研究都是和男子足球領(lǐng)域相關(guān)。女子足球鞋在某種程度上往往被認(rèn)為是小幾號的男子足球鞋，而不是針對女性功能需求設(shè)計(jì)的特定球鞋。近年來，足球研究已經(jīng)開始探討特定性別的運(yùn)動特征、身體特征、受傷模式、生物力學(xué)和神經(jīng)肌肉運(yùn)動模式，以及足部形態(tài)。現(xiàn)在，這樣的研究提供了合理的切入點(diǎn)，將女性特定需求轉(zhuǎn)移到足球鞋的功能設(shè)計(jì)中。

一、研究方法與對象

（一）研究方法

1.文獻(xiàn)資料法：查閱近幾年關(guān)于生物力學(xué)與足球場地和足球鞋之間關(guān)系的文獻(xiàn)資料。

2.數(shù)理統(tǒng)計(jì)法：統(tǒng)計(jì)了近年來國際足聯(lián)人造草皮的鋪設(shè)情況。

3.歸納法：將由足球特點(diǎn)、生物力學(xué)、運(yùn)動解剖學(xué)、足球場地等個(gè)別分論點(diǎn)歸納成為對女子足球鞋必要性的個(gè)人新論點(diǎn)。

（二）研究對象

基于生物力學(xué)視角下的女子足球鞋的發(fā)展。

二、結(jié)果與分析

（一）不同性別的足球比賽特征

一般運(yùn)動模式的分析顯示，女足球員的跑動距離類似于男足。此外，女足每分鐘主動變化動作的總數(shù)略低于男足。但是女足比賽的強(qiáng)度明顯低于男足比賽;與男足比賽相比，女足只有一半的運(yùn)動距離屬于有決定性的高強(qiáng)度模式。

在2002年男足世界杯（韓國、日本聯(lián)合舉辦）和2003年女足世界杯（美國舉辦）的比較分析中，研究人員觀察到，男足與女足運(yùn)動員對球的相互作用差別顯著。女足比賽中盤帶、控球、短傳數(shù)量相對較少，而長傳次數(shù)則較多。除此之外，男足女足之間也顯現(xiàn)出踢球技巧的不同。女足隊(duì)員通常使用腳背內(nèi)側(cè)或外腳背，不常使用腳弓踢球。這和女足運(yùn)動員缺少肌肉力量有關(guān)，畢竟球的大小、質(zhì)量以及場地的尺寸都和男足比賽相適應(yīng)。

針對觀察到的比賽特征差異的一般建議是減輕女子足球鞋的重量，以減少比賽中的疲勞，有助于提高女子足球比賽的強(qiáng)度。當(dāng)然，減輕重量不能犧牲球鞋的傷病預(yù)防性能。

（二）女性身體構(gòu)成、傷病的發(fā)生和運(yùn)動模式

身體尺寸和身體特征構(gòu)成人類運(yùn)動的基礎(chǔ)。平均來說，女性比男性個(gè)頭更小、體重更輕，但除此之外，還應(yīng)注意到一些不那么明顯的方面。女性特定的肌肉與脂肪比例在運(yùn)動表現(xiàn)方面似乎不太有利，表明女性在進(jìn)行需要爆發(fā)力的動作時(shí)穩(wěn)定和保護(hù)下肢關(guān)節(jié)的傾向較弱。此外，女性通常較低的肌肉緊張度和較高的韌帶松弛度會使運(yùn)動表現(xiàn)下降，帶來更高的受傷風(fēng)險(xiǎn)。

女性特定較寬的髖關(guān)節(jié)和較大的下肢Q角造成了腿部更明顯外翻的解剖學(xué)基礎(chǔ)，相關(guān)研究表明這是膝關(guān)節(jié)損傷的危險(xiǎn)因素。此外，女性的膝關(guān)節(jié)受傷頻率明顯高于男性，特別是十字韌帶損傷。對于足球特定的直線跑和變向等動作，下肢生物力學(xué)和神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)模式在兩性之間顯示出不同。

女子足球鞋的構(gòu)造應(yīng)當(dāng)充分考慮女性特定的身體構(gòu)成、受傷和運(yùn)動模式。足球鞋底構(gòu)造應(yīng)限制鞋底在地面接觸過程中過度鎖定的特點(diǎn)，以降低女足運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)的受傷風(fēng)險(xiǎn)。

（三）女性足部形態(tài)

足部形態(tài)是足球鞋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵方面，因?yàn)樗苯佑绊懙竭m合性和舒適性，并可能影響其他性能特征。腳小則足部形態(tài)較寬、扁平;腳大則較窄、細(xì)長，男女沒有差別。這一觀察結(jié)果表明，一般意義上的“合適”并不適合所有人。目前，女子足球鞋通常與小幾號的男性足球鞋相似，它們是基于男性足部尺寸而設(shè)計(jì)的鞋子，因此通常不會使女足運(yùn)動員獲得一些特定的功能。在女子足球鞋的設(shè)計(jì)和開發(fā)中，需要基于足部形態(tài)的性別差異建立持續(xù)性的、合適的制造過程。

（四）足球場地表面

國際足聯(lián)足球比賽章程“章程1-比賽場地”中申明，足球比賽只能在人造草場地或天然草場地中進(jìn)行。

1.天然草表面。足球是一項(xiàng)戶外運(yùn)動，足球比賽自然也會在天然草場地進(jìn)行。根據(jù)國際足聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)，天然草坪必須實(shí)現(xiàn)的主要功能標(biāo)準(zhǔn)是確保與運(yùn)動員和球適當(dāng)?shù)南嗷プ饔靡约扒蛱S和滾動的生物力學(xué)方面的性能。

天然草足球鞋的鞋底構(gòu)造變化很多。在濕軟的場地進(jìn)行比賽時(shí)，鞋釘少但更長的足球鞋較為合適。長釘可以深入地表，為運(yùn)動員提供足夠的牽引力，避免運(yùn)動員滑倒。同時(shí)，鞋釘數(shù)量較少可以避免泥土粘附鞋底。在堅(jiān)實(shí)的場地上，應(yīng)選擇鞋釘多且短的足球鞋，可以避免鞋釘過度深入地表，阻礙移動速度，在冰冷堅(jiān)硬的場地上，鞋釘應(yīng)該更短、更多。它能改善球員的全身平衡和支撐腳的穩(wěn)定性，提供重要的功能支持。

2.人造草表面。從2004年起，國際足聯(lián)將合適的人造草場地加進(jìn)了比賽規(guī)則。直至今日，已有三種完全不同的人造草得到了開發(fā)，它們明顯改變了草地的結(jié)構(gòu)特征。第一代（1960）由相對短而密分布的人造纖維地毯覆蓋混凝土底組成，不含填充物。第二代（1980）是用彈性底層和較長的草纖維與砂進(jìn)行填充。這兩種人造草坪表面因?yàn)楦淖兞饲虻奶S和滾動，進(jìn)而嚴(yán)重地改變了比賽性質(zhì)而飽受批評。此外，運(yùn)動員經(jīng)常在跌倒和滑鏟后灼傷皮膚。這些觀察結(jié)果使得前兩代人造草坪沒能得到在正式比賽中使用的機(jī)會。為了應(yīng)對這些缺陷，研究人員開發(fā)了第三代（1990）人造草坪。它用雙組分的砂、橡膠填充以及得到改善的人造纖維特性，減少皮膚摩擦。額外的附加橡膠填充覆蓋了砂層，為運(yùn)動員提供了功能牽引力，使球的跳躍和滾動更平滑，并有助于防止皮膚灼傷。

國際足聯(lián)會對整個(gè)人造草球場的安裝過程進(jìn)行整體質(zhì)量評估。如果通過評估，國際足聯(lián)會以一星和二星作為評估等級。二星為最高等級。國際足聯(lián)一星人造草球場可以作為業(yè)余比賽或草根足球的標(biāo)準(zhǔn)場地。二星則是指使用頻率較低，能夠保證草坪高質(zhì)量的人造草球場。官方頂級聯(lián)賽只能使用二星人造草球場進(jìn)行比賽。

參考足球的普遍性，在頂級足球水平層面，在人造草和天然草場地上進(jìn)行比賽不會產(chǎn)生顯著差異。加拿大U-20青年世界杯期間，有研究人員對兩種場地上的比賽進(jìn)行了觀察。值得注意的是滑鏟的情況在人造草球場出現(xiàn)的頻率較低。

（五）場地表面與傷病

第一代、第二代人造草與天然草造成傷病的對比研究顯示，運(yùn)動員在人造草表面受傷的頻率要高得多。過去兩代人造草球場造成的傷病不僅僅是由于鞋與地面不適當(dāng)?shù)淖饔昧λ鶎?dǎo)致，也包括在滑鏟或跌倒時(shí)的高摩擦力引起的皮膚灼傷和弱沖擊衰減特性引起的一般肌肉損傷。自然而然地，這些也成為了人造草球場不適合舉辦官方足球比賽的主要論據(jù)。

相比之下，無論對于男足還是女足來說，第三代人造草與天然草表面的傷病發(fā)生頻率、性質(zhì)、嚴(yán)重程度或誘因之間不再存在差異。

研究人員對歐洲頂尖足球俱樂部和美國大學(xué)足球隊(duì)伍的訓(xùn)練以及比賽進(jìn)行了前瞻性研究。除了一般發(fā)現(xiàn)之外，優(yōu)秀歐洲運(yùn)動員和年輕女子足球運(yùn)動員在人造草球場進(jìn)行比賽時(shí)，僅有輕微的趨勢顯示出他們的外側(cè)踝關(guān)節(jié)扭傷的發(fā)生率較高。這個(gè)發(fā)現(xiàn)是值得注意的，因?yàn)檠芯勘砻鳎诖┲鴪?jiān)固的鞋釘設(shè)計(jì)而不是特定的人造草鞋底構(gòu)造的足球鞋時(shí)，腳踝的負(fù)載會增加。因?yàn)榇蠖鄶?shù)運(yùn)動員足球鞋的鞋底構(gòu)造都是用于堅(jiān)固的天然草地面，不適合人造草表面，所觀察到的差異可能反映了球鞋選擇上的問題，而不是球場類型的問題。

對于客隊(duì)來說，人造草場地表面的傷病發(fā)生率較高，這表明對于人造草坪的熟悉是需要考慮的問題。其中的潛在因素是，不熟悉人造草坪的球隊(duì)更容易受傷。因此，特別是在一些既用人造草又用天然草球場的聯(lián)賽中，教練和俱樂部官員應(yīng)該精心準(zhǔn)備比賽。

（六）人造草場地足球鞋

隨著國際足聯(lián)在2004年批準(zhǔn)使用人造草坪，對相關(guān)足球鞋的需求開始顯現(xiàn)。在當(dāng)時(shí)，專門為人造草球場設(shè)計(jì)的球鞋幾乎不存在。因此，運(yùn)動員只能使用為天然草坪設(shè)計(jì)的球鞋進(jìn)行訓(xùn)練和比賽，且沒有得到科學(xué)研究的正確指導(dǎo)。

由于個(gè)人的偏好，運(yùn)動員穿著硬底足球鞋，避免選擇軟底足球鞋。現(xiàn)在，足球鞋制造商開始關(guān)注在人造草球場適用的球鞋。也出現(xiàn)了一些系統(tǒng)性的研究，為人造草皮足球鞋的制造過程提供一般指導(dǎo)。自然而然地，這些研究都主要關(guān)注牽引力特性。人造草足球鞋的鞋底構(gòu)造應(yīng)由數(shù)量較多的短釘組成。這種鞋釘類型能夠減少下肢負(fù)載，保持或稍稍增強(qiáng)靈活跑動表現(xiàn)。通常，同天然草相比，人造草坪很少受天氣的影響。因此，不一定需要改善鞋底構(gòu)造以應(yīng)對天氣在人造草場地造成的影響，但相關(guān)的研究也在進(jìn)行。

三、結(jié)論

本文討論了球鞋和場地表面對運(yùn)動表現(xiàn)和傷病預(yù)防的影響。闡釋了足球鞋和比賽場地的一些總體原則，這些原則可以為挑選球鞋提供參考。球鞋與場地表面的互相作用是本文的主要內(nèi)容，因?yàn)樗軌驔Q定牽引力特性是否對運(yùn)動員合適。足球鞋鞋底構(gòu)造應(yīng)該根據(jù)場地條件或季節(jié)變化而定。

只有球鞋與場地相配合才能夠?yàn)檫\(yùn)動員提供高水平的牽引力，從而使運(yùn)動員能夠高效地做出動作和移動。此外，球鞋的前部應(yīng)與個(gè)人的足部形態(tài)相匹配，達(dá)到最佳的合適度能為運(yùn)動員帶來舒適和穩(wěn)定的體驗(yàn)。每個(gè)運(yùn)動員的足部形態(tài)都不同，鞋與腳的正確搭配能幫助運(yùn)動員保持他們的最佳表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫冬，顧耀東，李建設(shè).足球鞋核心技術(shù)的生物力學(xué)研究進(jìn)展[J].浙江體育科學(xué)，2015，37（04）：109-113.

[2]彭博，秦義，王定宣，彭燁，龐宇，毛書凱.不同類型的足球鞋大底在人造草坪上的動態(tài)表現(xiàn)[J].中國體育科技，2016，52（04）：103-112，145.

[3]孫冬，Gusztáv Fekete，顧耀東，李建設(shè).鞋釘構(gòu)造對專業(yè)足球運(yùn)動員在不同草坪條件下的生物力學(xué)表現(xiàn)分析[J].中國體育科技，2018，54（01）：71-79.

[4]Mujika，I.，Santisteban，J.，Impellizzeri，F(xiàn).M.，and Castagna，C.Fitness determinants of success in men's and women's football.Journal of Sports Sciences，2009a，（27）：107-114.

[5]Plantar pressure measurements for the evaluation of shoe comfort，overuse injuries and performance in soccer[J].Ewald M.Hennig.Footwear Science，2014，（2）.

[6]Effect of soccer shoe ball girth differences on fit perception，agility running and running speed perception[J].Thorsten Sterzing，Mathias Wulf，Ting Yu Qin，Jason Tak-Man Cheung，Torsten Brauner.Footwear Science，2014，（2）.

[7]Shoe traction and surface compliance affect performance of soccer-related movements[J].Nicole Marie Schrier，John William Wannop，Ryan T.Lewinson，Jay Worobets，Darren Stefanyshyn.Footwear Science，2014，（2）.

Abstract：Based on the methods of literature review，mathematical statistics and induction，this paper analyzes the necessity of women football shoes for improving the performance of women athletes and preventing and curing sports injury on the basis of biomechanics.The conclusion shows that：The interaction between the shoes and the surface of the court can determine whether the traction characteristics are suitable for the athletes.The selection of soles for football shoes should be based on site conditions or seasonal variations.The match between the shoes and the venues enables athletes to act and move efficiently.The front part of the shoe should match with the foot shape of the individual.Each athlete's foot shape is different，and the right combination of shoes and feet can help athletes maintain their best performance.

Key words：biomechanics;women's football;soccer shoes