球鞋技术论文
球鞋是我们生活中极为常见的生活用品。下面是小编为大家整理的球鞋技术论文，希望你们喜欢。
球鞋技术论文篇一
国内外知名篮球鞋力学性能的实验研究
摘 要: 目的:了解国内外二款知名篮球鞋“耐克”全掌气垫篮球鞋和“安踏” 非气垫篮球 鞋的力学性能,评价力学功效。方法:以实验法测试二款知名篮球鞋的力学性能。结果:二 款知名篮球鞋的压力测试表明,几乎所有的被试者“鞋-地”界面平均压力与峰值压力“安 踏”鞋比“耐克”鞋稍高,但二款篮球鞋“鞋-地”界面的平均压力与峰值压力值都不存在 显著性差异(P>0.05);纵跳实验表明,“安踏”鞋纵跳高度稍高于“耐克”鞋,二 者之 间并无统计学上的差异;摩擦系数实验表明,“耐克”鞋的动静摩擦系数优于“安踏”鞋的 动静摩擦系数,二者的的动静摩擦系数之间存在统计学上的差异(P<0.05)。
关键词:知名篮球鞋;耐克全掌气垫篮球鞋;安踏非气垫篮球鞋;力学性能
中图分类号:G804.61文献标识码:A文章编 号:1007-3612(2010)05-0059-03
An Experimental Study on Mechanical Properties of Well-known Bas ketball Shoes at Home and Abroad
QIU Qiner1,LU Yichen2,LI Jianshe3
(1.Department of Physical Education, Ningbo University, Ningb o 315211, Zhejiang China;2.Zhejiang Wanli University, Ningbo 315100, Zh ejiang China; 3.Zhejiang College of Sports, Hangzhou 311123, Zhejiang C hina)
Abstract: The purpose of this study was to explore mechanical properties and eva luate mechanical effect of the wellknown foreign fullpalmair basketball sh oes of the Nike and domestic nonair basketball shoes of Anta. The method
is to conduct experiment on the mechanical properties of these shoes. The stres s tests show that, almost all mean pressure and peak pressure of Anta was slight ly higher than Nike on “shoesground"indicators, but the average pressure an d peak pressure value does not exist significant differences(P>0.05). Thevertical jump tests show that the height of vertical jump of Anta was slightly
higher than the Nike but without significant difference. The friction coefficie nt tests show that dynamic or static friction coefficient of Nike is superior th an Anta, and the dynamic or static friction coefficient does exist significant d ifferences(P<0.05).
Key words: well-known basketball shoes; full-palm-air basketball shoes o f Nike; non-air basketball shoes of Anta; mechanical properties
中国是世界上最大的运动鞋生产和制造基地,在如今全球范围内,每两双运动鞋中就有 一双是中国制造的。国内著名品牌运动鞋在最近两年内适应市场专业细分后,开始了自己真 正的专业开发,但其专业性能无法与Nike、Adidas、Asics、Reebok等国际品牌相抗衡。中 国的运动鞋品牌公司很少有自己的研发中心,基本上还是处于产品开发的水平,根本没有自 己的运动生物力学、生理学、运动学的研究机构支撑其品牌的专业化发展,更多以款式获得 消费者的青睐。
几乎所有的生产厂家都宣传自己产品在部分力学性能上的优越性,提高产品核心竞争力 和附加值,从而影响消费者的认知,产生明显的价值差异。然而大部分篮球运动鞋仅仅只是 设计上的美观而缺少实际功能价值,受外界冲力的减少不一定意味着更有效的减少运动损伤 ,因为膝关节损伤的重要因素更多的是运动中的踝关节外翻损伤所致。本论文基于实验方法 对国内外二款知名篮球鞋的部分力学性能进行测试,评价这两款篮球鞋的生物力学功效。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象 以国内知名品牌安踏非气垫篮球运动鞋与国际著 名品牌耐克气垫篮球运动鞋的力学指标性能为研究对象。
1.2 研究方法
1) 采用Kistler进行足底压力实验,实验对象为宁波大学体育学院学生,对被试进行一周 的动作训练,保证实验动作的一致性。让青年男性大学生穿着国外知名品牌耐克全掌气垫篮 球鞋和国内知名品牌安踏非气垫篮球鞋,测试“鞋-地”界面力学参数,测试前没有剧烈的 运动,在安静环境下随机穿鞋进行测试,每次测试间隔时间为20 min。
2) 采用Quattro Jump纵跳板进行双手叉腰原地纵跳实验,每位被试穿“耐克”全掌气垫 篮球鞋和“安踏”非气垫篮球鞋分别进行纵跳,被试双手叉腰,双脚自然开立于Quattro Ju mp纵跳板上,听到起跳信号后开始纵跳,记录被试穿着每一款篮球鞋竭力纵跳十次的相关高 度,每次纵跳测
投稿日期:2009-04-15
作者简介:裘琴儿,副教授,硕士,研究方向运动人体科学。 量间隔10 min,让被试充分休息。
3) 实验用鞋:实验用鞋购置于大型百货商店“耐克”和“安踏”品牌特许零售商专柜。
黑色:“安踏” 非气垫篮球鞋(产品编号:162205-4)
白色:“耐克”全掌气垫篮球鞋(产品编号:312971-101)
图1 实验用鞋
2 结果与分析
2.1 压力实验结果分析
2.1.1 实验原理 根据动量定理的积分形式:
I=∫tt0(∑F1)dt=P-P0
式中所示合外力在一段时间t-t0内,质点动量的改变量等于这段时间内作用于质点合力 的冲量,P0与P分别表示质点的初动量与末动量。因合力的冲量等于各分力冲量的和, 而每一个分力的冲量可表示为平均作用力与时间的乘积。
∑F1(t-t0)=P-P0
在固定动作与训练基础上,通过测试运动员在一段时间内脚受到的平均作用力来反映运动鞋 底的缓冲效果,由于测试过程中运动员“鞋-地”界面的作用力不是平均分布,因此用“鞋 -地”平均压力的大小来反映运动鞋的力学性能。
2.1.2 实验结果分析
足底压力测量技术(measuring technique of plantar pressure)是运用压力测量仪器 对人体在静态或者动态过程中足底压力的力学、几何学以及时间参数值进行测定,对不同状 态下的足底压力参数进行分析研究,揭示不同的足底压力分布特征以及功能评定。
图2 “鞋-地”界面作用力3D图运动鞋是人体下肢末端(足)对地面施加作用力的介质,“鞋-地”是介质对地面作用 的界面。平均压力是足底或者鞋底在运动过程中受到垂直方向力的平均值,峰值压力反映人 体运动中足部受到外力的最大冲击,因此这是足鞋相关研究的重要测量指标。“鞋-地”界 面的峰值压力值是纵跳过程中Kistler三维测力台测得的鞋底对测力台压力的最大值,如图2 测力台测得的“鞋-地”界面作用力3D图。
本实验中,通过对国内外二款知名篮球鞋安踏与耐克的压力测试表明,几乎所有的被试 者安踏平均压力与峰值压力比耐克稍高,但二款篮球鞋“鞋-地”界面的平均压力与峰值压 力都不存在显著性差异(表1,表2)。
表1 二款篮球鞋鞋―地界面平均压力值N
被试
安踏平均压力值 耐克平均压力值压力值差 P被试1 560.75±32.53552.94±41.667.8 1 >0.05被试2 661.68±55.62648.18±49.7213. 5 >0.05被试3 599.90±43.06590.67±46.089.2 3 >0.05被试4 832.22±55.31756.64±58.1275. 58>0.05 被试5 664.10±46.07633.47±54.1630. 63>0.05被试6 653.96±38.76635.01±41.1818. 95>0.05被试7 641.38±40.12631.55±42.279.8 3 >0.05
被试8 544.56±42.50550.88±36.72-6. 32>0.05
被试9 680.07±54.07620.51±50.91 59.5 6 >0.05
被试10688.33±49.14 670.36±47.3717.9 7>0.05 表2 二款篮球鞋鞋―地界面峰值压力N
被试安 踏峰值压力耐克峰值压力峰值压力差P被试1 1678.75±42.63 1673.08±51.015.67
>0.05被试2 2013.95±65.28 2010.45±29.253.5
>0.05被试3 1628.03±40.36 1625.87±36.982.16
>0.05被试4 2231.85±75.11 2191.63±101.28 40.22
>0.05被试5 2012.95±65.05 2024.18±84.67 -11.23
>0.05被试6 1533.15±42.76 1596.45±88.28 -63.3
>0.05被试7 1792.51±48.12 1778.08±45.28 14.43
>0.05
被试8 1570.29±51.50 1561.47±16.778.82
>0.05
被试9 1948.02±84.07 1892.25±40.95 55.77
>0.05
被试101791.07±109.54 1793.59±67.29-2.52
>0.05
在“鞋-地”界面(鞋底)上,利用三维测力台所测得的作用力始终是鞋地界面与人体 重力等作用力的合力,这两款篮球鞋虽然不能改变地面测到的合力来提高运动能力或成绩, 但是两款鞋可以通过各自不同的材料和结构设计调节合力对足底和对鞋材料结构的不同分力 ,一定程度降低足底峰值压力和平均压力。在这一点上,本实验采用的国外知名品牌“耐克 ”全掌气垫篮球鞋要好于国产知名品牌“安踏”普通篮球鞋,这说明在压力测试过程中,二 款篮球运动鞋通过自身的材料和结构设计,在一定程度上保护运动员足部受到较大的冲击力 。
2.2 双手叉腰原地纵跳实验结果分析
2.2.1 实验原理 根据h=12gT2算出人 体纵跳高度,T是人体腾空的时间,g为重力加速度。
利用传感器性能,通过运动员对纵跳板接触情况的测量,测出人体腾空时间,系统软件 根据纵跳力自动计算和记录纵跳高度。
2.2.2 实验结果分析
本实验中,通过对国内外二款知名篮球鞋安踏与耐克的纵跳高度测试,显示安踏非气垫篮球 鞋的纵跳高度高于耐克全掌气垫篮球鞋的纵跳高度,通过配对t检验,统计量的观察值为2 .001,对应的双尾概率p>0.05,认为二款品牌篮球鞋时纵跳高度并无统计学上的差异 性。这说明在纵跳过程中,二款篮球运动鞋利用外源力并不能提高运动高度(表3,表4)。
表3 安踏纵跳高度与耐克纵跳高度的基本描述统计
项目
Mean/cm NStd.Deviation安踏非气垫篮球鞋纵跳高度52.2030 4.99 耐克全掌气垫篮球鞋纵跳高度51.7330 4.82 表4 安踏纵跳高度与耐克纵跳高度的配对样本t检验
安踏纵跳高度&耐克纵跳高度Paired Differences Mean0.47Std.Deviation1.3095% Confidence Interval Lower-0.01oftheDifferenceUpper 0.96t2.001df29Sig.(2-tailed)0.055
可以推论,受试者双手叉腰原地纵跳过程中,足部通过这两款篮球鞋对地面施加的作用 力大小没有差异,表明二款篮球鞋对运动成绩(表现)的影响没有差异。因为只有提高“鞋 -地”界面的作用力,才能提高起动的加速度,使得人体纵跳更高,起跑更快。所以两款篮 球鞋都不能让人体纵跳更高,起跑更快。
2.3 防滑性能实验结果分析
2.3.1 实验原理
从力学的角度,两个接触物体之间的滑动摩擦力取决于两个因素,两个物体接触面的摩 擦系数和施加于受力物体上的正压力。两个接触物体之间的防滑性能可以用摩擦系数的大小 来表示,根据摩擦学原理:
μ=f/N
μ是摩擦系数,f为摩擦力,N为正压力。可以看出摩擦系数是一个无单位的比值,即物体开始运动时的拉力和压力之比。
2.3.2 实验结果分析
防滑是运动鞋应具备基本特性之一,是检查一双鞋性能的重要指标,良好的防滑性更有 利于运动时的稳定,从而减少伤害。鞋底的防滑性能用鞋底与路基的动摩擦系数和静摩擦系 数大小来表示,摩擦系数越大,防滑性能越好。
本实验中,通过对国内外二款知名篮球鞋安踏与耐克的摩擦系数测试,显示耐克全掌气 垫篮球鞋的摩擦系数大于安踏非气垫篮球鞋的摩擦系数,通过t检验,二款知名篮球鞋 与测力台面的摩擦系数,差异具有统计学意义,认为耐克全掌气垫篮球鞋的防滑性能优于安 踏非气垫篮球鞋的防滑性能(表5)。
从运动生物力学分析,运动时脚着地过程中先是滑动然后静止,脚先受地面的滑动摩擦 力,静止后受静摩擦力。同时,鞋的防滑性能与场地息息相关,同一种鞋在不同材质的场地 上功能特性不尽相同,因此,运动鞋的防滑性能也与界面介质因素有关。
表5 耐克全掌气垫篮球鞋、安踏非气垫篮球鞋与测力台面的动、静 摩擦系数
项目耐克全掌气垫篮球鞋安踏非气垫篮球鞋
P静摩擦系数0.883±0.068 0.821±0.045
<0.05动摩擦系数0.941±0.052 0.804±0.051
<0.05
3 结 论
1) 足底压力实验过程中,“鞋-地”界面上的平均压力与峰值压力显示“耐克”低于“安 踏”,但二者之间无统计学上的差异,这一结果有待于实验次数的增加来加以验证。
2) 双手叉腰原地纵跳过程中,“安踏”的纵跳高度稍高于“耐克”,二者之间并无统计学 上的差异。
3) 三维测力台上测试摩擦系数过程中,”耐克”鞋的动静摩擦系数优于”安踏”鞋的动静 摩擦系数,二者的的动静摩擦系数之间存在统计学上的差异。
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