影響足球球速諸因素的運動生物力學分析

竇月啟

關鍵詞：足球;球速;運動生物力學

足球運動屬于當前世界上開展時間相對廣泛，影響力也相對較大的體育項目，被稱為世界第一運動，受到很多國家和地區大眾的喜愛。足球主要特點是運動的設備相對比較簡單，且規則非常的明晰，運動的場地非常大，比賽時間相對較長，因此可以進行充分的運動，參加的人數較多，也就相應的提升了整個運動的觀賞程度。足球運動需要速度和力量進行完美的結合，可以激發出人類的對抗欲望和潛能，也是對戰術和體能的比拼。因此足球運動不僅僅能夠鍛煉身體還能提升身體素質還能塑造自身的品格，本文主要針對足球運動的球速進行了運動生物力學分析。

一、足球運動過程中一些動作的生物力學分析

基于動量原理，足球運動員想要讓球踢出的范圍足夠遠就應該給予足球足夠的爆發力量，并且不能與足球接觸時間過長，足球運動員在進行踢球的時候，需要將大腿向后擺動，使小腿盡可能的彎曲，這種動作不僅能一定程度上減少力量的消耗，還能提升踢球時的距離，提升整個肌肉作用的時間。在踢球之前需要先將大腿向后擺動到最大幅度，使肌肉拉長和伸展，更好的提升肌肉內部的興奮程度，增大腿部肌肉力量，讓大腿引導小腿進行髖關節活動。盡量提升髖關節的活動角度，假設在踢球前對股四頭肌進行拉長了就需要提升整個肌肉的興奮程度，這也能促進在踢球過程中提升股四頭肌的肌肉力量，增加膝蓋關節的轉動角度，對足球運動的速度進行提升，假如在接觸足球的過程中接觸的時間相對較短，那么就會提升對足球踢出時產生的爆發力?；隗y關節為主要軸心做擺動踢球的時候，大腿和小腿應該進行折疊擺動，因為折疊擺動能夠一定程度上提升擺動的速率，在大腿和小腿進行折疊擺動的時候可以將質量分布盡量靠近轉軸，降低了慣量也就提升了速度。也能在足球比賽期間占據相對主動的地位，贏得了一定的時間[1]。

如圖1所示，當前qwr的質量分布相對于qty的質量分布要更加靠近q點，因此，在相同大小作用力下，上方qrw到下方qrw的速度要較快于上方qty到下方qty的速度。qwr指的是以髖關節為軸心進行擺動踢球時候的運動形態，在大小腿折疊時候可以，明顯提升擺動的速度。助跑在足球運動前比較基礎的熱身運動，助跑的主要作用是盡量使身體獲得相應向前移動的速度，更好的提升初期的運動量。助跑的關鍵在于最后一步，在進行助跑的時候需要最后一步的助跑程度要明顯大于前幾步的助跑量，才能更好的對身體進行穩定的支撐，得到更好的跨步支撐[2]。

在踢球的過程中支撐面越大，物體就越能保持平衡，在進行踢球的時候需要一只腳完成支撐，另一只腳進行擺動踢球，因此會降低支撐面積。也就降低了其穩定程度，為了更好的提升踢球過程中的穩定性，就需要使用滾動支撐的方式進行支撐。主要就是在支撐腳進行支撐的過程中，先使腳跟著地，再逐漸過渡到腳掌，最后進行整個腳掌的支撐。這樣結合性支撐可以更好的對其進行緩沖還能更好的提升足球運動中的支撐效果，更好的提升足球運動員的穩定性。足球運動員在進行足球運動的時候可以將重心降低，這樣在踢球的過程中能及時的將重心降下來，可以在腳步支撐的時候進行緩沖的動作，基于髖關節和膝關節來調節自身的重心，對支撐效果達到相應平衡的目的。

二、運動員踢球腿擺動的生物力學分析

運動員踢球腿擺動的過程主要是踢球腿在進行踢球運動時的擺動動作，在踢球的過程中擺動腿的動作能夠直接影響到踢球時的爆發力。在踢球的時候進行變化也主要取決于腿的擺動程度，腿部的擺動程度也是踢球過程中的力量來源。腿部的擺動幅度較大，擺動速度較快，也能使得動量的變化加大，踢球的力量也比較大，足球在運行的時候速度較快，足球運行的距離也非常快[3]。在足球運動員進行長傳的時候可能會使用到一些大力射門或是長距離的傳球，這時主要采用的就是腿部迅速的擺動方式。在對大腿進行相應擺動的同時還要將小腿后曲，在支撐腿著地的同時基于髖關節為主要軸心，讓大腿帶動小腿進行快速擺動，在膝蓋擺動到足球上方的時候，就可以進行爆發式的前擺。在進行腿部前擺動作的時候，在大腿充分進行后擺的基礎上，腰部肌肉充分的收縮，大腿基于髖關節產生較大的角度，小腿也向大腿靠攏，盡可能的后曲，處于微曲的狀態。大腿以髖關節為軸心進行擺動，產生較大的角加速度，其次小腿以膝關節為主要軸心進一步的后曲，并保持此狀態。在這一過程中，大腿的速度急速的增加，也產生了相對較大的線速度，小腿線速度增量也要明顯的大于整個大腿的線速度增量。

因此，在膝蓋擺動到足球正上方的時候，大腿的角度會因為制動產生下降的趨勢，小腿也會因為產生制動而下降，但是小腿因為進行了爆發式的擺動動作，導致整個角度的加速度不斷增加，將大腿的動力轉移到小腿。將腿部的動力進行疊加，更好的使得整個末端的動力能夠傳導到腿部肢體，提升踢球過程中的爆發力。根據以上的分析可以得出，整個大腿到小腿的擺動主要是在足球的正上方時，大腿的角速度才急劇下降，而小腿因為進行了爆發性的動作，將大腿的動力傳導給小腿，也使得整個角速度迅速的上升。將動力更好的疊加，使得踢球更加有爆發力。大腿和小腿在運動時候的角速度和線速度的變化規律可以得出相應的結論，那就是在踢球腿進行擺動屬于鞭打動作，本文也對鞭打動作的主要原理進行了闡述，并對其在踢球時候產生的力量進行了生物力學分析。踢球腿的鞭打動作主要是因為質量相對較大的大腿率先開始加速擺動，在獲得相應的動量時，膝關節擺動到足球的上方，大腿的擺動速度急劇下降，從而產生制動，動量向質量較小的小腿傳輸動力，進行動力的疊加。因為小腿的質量小于大腿的質量因此小腿會獲得較大的運動速度[4]。

踢球腿擺動也完全符合角動量的原

理：因為I10=Icl+mldl2所以K1=（Icl+m1

d12）Wl又因為小腿的角動量為K20=I2w2

因為I2=Ic2+m2d22所以K2=flc2+m2d22）

w2。因為大腿進行了制動，所以大腿的角動量將動力傳輸給了小腿，因此，大腿和小腿的角動量在疊加之后可以使用公式進行表示：K1+K2=（Icl+mld12）wl+（Ic2+

m2d22）w2。因此，大腿將動力進行傳遞到小腿上，使得小腿產生了相對速度較快的擺動，又因為人類的肌肉力量是比較有限的，腰部肌肉力量對髖關節肌肉把控也是有限的。因此，只能在降低腿部擺動慣性的基礎上來提升角加速度。所以，在踢球擺動的過程中，應該使小腿彎曲，更好的降低下肢的轉動慣性，提升小腿和大腿進行擺動過程中的加速度，更好的提升大腿的轉動效果[5]。

三、踝關節和踢球腿生物力學分析

對于踝關節的緊張程度對整個踢球腿的力量有著很重要的作用，在踝關節接觸足球的一瞬間踝關節會產生緊張感，隨之而來的就會提升擊球的核心力量，在接觸足球的瞬間會出現緩沖動作，緩沖動作也會在一定程度上提升腿部對足球的作用程度，降低對足球的力量。沖量等于動量的變化量，主要原理是：當Δmv為常數時，Ft=Δmv，F=Δmv/t。由于Δmv是定值，t增加時必然導致腳的擊球力量F的減小。

踢球腿的前傾動作沒有達到相應高速度的球體速度起到了不可忽視的作用，假如在一定程度上接球腳接觸到球體的時候就需要及時的停止前傾擺動，這種情況下也會對作用力的連續性產生相應的影響。其主要原理fs等于1/2的mv2，在f為定值的時候，s對足球的作用力就逐漸延長，那么整個球體獲得的動力也就越大，足球也能以更高的速度進行持續運行，也會對整個足球比賽起到促進作用。因此，在踢球過程中需要對髖部進行擺動，可以使得整個身體持續上前傾，提升整個踢球的整體力量，對出球方向進行控制，還能一定程度上對踢球腿產生的動力進行緩沖，更好的維持身體平衡。身體前傾的動作可以對整個動量原理進行相應的擺動，假如在觸球之后踢球制動隨著身體前擺，假設身體沒有向前傾那么就會降低自身的身體平衡[6]。

四、結語

綜上所述，當前在整個足球教學和進行足球訓練的過程中，需要教練員對運動員的踢球腳部形態和擊球點進行訓練和矯正，還要抓住現有的時間對運動員腿部的正確擺動進行實際訓練。在進行踢球運動的過程中，需要經常做踢球腿擺動的練習，尤其要注意運動員小腿在進行擺動的過程中前半部分需要處于微曲的狀態，小力量的進行定位踢球。對一些擺腿的動作進行體會和理解，對其他性質的來求進行相應的掌握，更好的根據施展經驗進行長傳球和射門的練習，對自身的成型動力進行定型。

參考文獻：

[1]許麗.穿著不同鞋底硬度碎釘足球鞋進行足球相關動作的下肢運動生物力學分析[D].寧波大學，2017.

[2]緱奇鋒，郝瑩，王潤平，等.甘肅省優秀業余男子羽毛球運動員后場正手殺球動作的影響因素分析[J].福建體育科技，2018（1）.

[3]孟林盛，李建英，郝慧棟.優秀羽毛球運動員前場蹬跨步技術的運動生物力學分析[J].西安體育學院學報，2018，35（06）：87-95.

[4]劉玉娥.基于運動生物力學的速度靈巧類項目在高原環境下的達標能力研究[J].蘭州文理學院學報（自然科學版），2017，31（4）：71-74.

[5]楊辰，曲峰，萬祥林，et al.不同牽引力人造草坪對男子足球運動員急停起跳膝關節前交叉韌帶損傷的影響[J].天津體育學院學報，2017，32（4）：350-354.

[6]魏小嵐，虞順年，陽艷，等.運動強度對斜帶石斑魚生長、非特異性免疫和肝臟抗氧化能力的影響[J].中國水產科學，2017，24（5）：1055-1064.