越野滑雪生物力学分析

刘雨杭

摘  要：越野滑雪技能是一门复杂的运动科学。本论文从生理和生物力学的角度进行分析，通过现代测量科学手段对滑雪进行技术分析，对越野滑雪整个过程进行各部分的力学分析，讨论在越野滑雪过程中对于生理学的相互影响。最大速度随着速度的提高，滑翔和踢腿次数逐渐缩短。随着速度的提高和速度的提高，发力腿的发展速度也随之增加。

关键词：越野滑雪  生物力学  分析  生理

中图分类号：G863                                  文献标识码：A                       文章编号：2095-2813（2019）01（b）-0024-02

公元几千年前，越野滑雪作为一种交通工具而存在，在日常生活中有很高的应用价值，如旅行、狩猎等。滑雪器材进步逐渐降低了人类能量消耗，现代滑雪器械减少阻力的同时增加了滑雪速度，其速度是1500年前的两倍。通过文献可以得知的第一场比赛于1843年在挪威特罗莫举行。自从1924年第一届冬奥会以来，这项运动就被列入了奥林匹克项目。

在20世纪70年代末，机械化滑雪道修整技术成为的一种常规方法。滑雪技术开始逐渐出现，在20世纪80年代后期，美国滑雪运动员比尔·高通过引入马拉松滑冰技术改变了这项运动。在1984年萨拉热窝冬奥会上，速度最快的滑雪运动员与传统的古典滑雪相结合，诠释了技术上的革新和进步。此外，1985年在谢菲尔德举行的世锦赛上，所有的奖牌获得者都属于拥有先进技术的运动员。

在滑雪时，滑雪者从中速到高速增加了滑板速度和滑行的距离，而滑板速度增加，滑行长度减少。最大速度随着速度的提高，滑翔和踢腿次数逐渐缩短。随着速度的提高和速度的提高，发力腿的发展速度也随之增加。在雪地滑雪过程中，垂直方向的腿部力的降低要比以往的研究结果要快得多，尽管两种情况下的峰值力是相似的。最快的滑雪者在较短的时间内施加腿部更大的作用力。

1  滑雪的基本力学原理

当滑雪者向地面施加力时，在运动方向产生的反作用力（即推进力）在很大程度上决定了速度。多种因素对结果的表现产生直接和间接的影响。重力通常是影响滑雪性能的主要因素，推动滑雪者下山，抵抗滑雪板阻力。在上坡的时候，第二个最重要的因素是限制滑雪滑翔的雪地摩擦。雪摩擦的组成是干摩擦、湿摩擦加冲击和雪面摩擦的总和。滑雪板压雪面时的抗压能力。各因素的影响因雪类型、温度、湿度的不同而各不相同，使滑雪板的选择和打蜡对滑行至关重要。限制性能的第三个因素是空气动力阻力，在较高的下坡滑雪速度下，气动阻力比雪地摩擦更为重要。阿罗迪 当滑行下坡时使用团身的滑雪姿势，使用气动力赛车服和/或紧跟在另一名滑雪者后面，可以将空气阻力降到最低 。此外，为了使滑行速度的总体变化最小化而设计的启动策略可以提高滑行速度。研究显示，当采用滑行技术在陡峭的斜坡（15°）上时，滑雪者将他們的滑雪板放置在侧面V“在（25～30）°之间，以轻微的侧向角度（8～12）°树立标志的角度，大部分推进力施加在前脚内侧。在总推进力中，77%为直接驱动力。三种速度（从1.20～1.60Hz）循环速率均有所增加，而循环长度仅从中高速（2.0～2.3m）增加。最后，腿力生成率和腿力生成率是决定滑雪成绩的重要因素，尽管与相对速度更重要，因为这一次技术涉及到。

2  滑雪技术的选择

在滑雪一种特殊的技术在机械上和能量上对特定类型的地形和/或速度是有利的。滑雪者在跑道上的速度是由滑板决定的总的阻力与身体代谢力有直接的关系。在任何给定的次技术中，施加力的能力在很大程度上取决于滑雪速度，因为力属的时间。力的大小与肌肉的力-速度关系或功率-速度关系有关。

当滑雪上坡，支撑滑力更有效地应用于滑行开始和快速滑跑的过程中。在滑行中，更多的滑行力量是由上半身产生的，产生的力量达到全身的最优位置。在上坡滑雪过程中，另一个不利方面是，由于相对运动时间较短，每个运动周期的减速阶段较高。比滑跑阶段的推进力更强，这也包括腿部所产生的推进力。这些因素可能直接影响到传统的子技术的好坏。

虽然附属技术动作的选择和过渡是一个独特的特点。滑雪，滑雪速度、坡度和能量成本对过渡的影响 ，所有的短跑滑雪时间试验尚未在野外和/或实验室进行评估。能量成本的最小化已被认为是决定能源成本的主要因素。从步行到跑步的过渡。然而，在决定这种转变的过程中，运动的舒适度可能比能量成本更具优势。最近发现，杆腿力应用的生物力学约束与亚技术的选择有关。总之，选择中使用的亚技术。滑雪是基于滑雪速度、坡度和生理及生物力学能力之间复杂的相互作用产生的力量。因此， 其他挑战滑雪者不仅是决定何时改变亚技术，而且是管理所涉及的肌肉的生物力学和生理变化。

3  滑雪的动力学方面

最依赖上半身来产生推进力的经典的滑行动作，上肢摆臂动作和下肢蹬地姿势。在滑行中，所有的推进动力都是在15h后通过极点产生的。29km/h，产生的最大磁极力约为个体体重的25%～50%，其推动成分为：平均轴向合力的55%。在中等上坡（3°）的情况下，最大滑行力量在22%～28%的范围内。体重并随着速度的提高而增加（从13km/h增加到19km/h）。

在蹬地滑行过程中产生的垂直最大腿推力为静止的200%～300%，而推进峰值力仅为摆动的10%～25%。为了产生这种推进力，滑雪板必须是平稳的。在短时间内（0.10～0.25）s，滑雪板的握把上段必须暂时附着在雪上。这个垂直力组分对于产生足够的静摩擦力是很重要的。以避免滑行，这与滚轮滑行不同。因此，腿部推力 比摩擦力大得多，轴向极化力中有较大比例的轴向极化力是推动的。

技术需要在陡峭的上坡地形和/或当抓地力不足以允许滑行。在这种情况下，滑雪板相对于滑雪方向外倾斜，以便 获得足够的静态摩擦，以允许推进，而与滑行时的横向推下相比，滑雪板是不允许滑行的。到目前为止，滑行技术的生物力学方面研究还没有得到详细的研究。

4  滑雪的运动学方面

越野速度（m/s）滑雪等于滑行长度（m）乘以滑板速度。几项评估滑冰和/或古典风格的研究。滑雪揭示了速度更快的滑雪者吃更长的周期与更强大的腿和/或极推力，而不同水平的滑雪者的循环速度是相对相似的。有了所有的技术，滑雪者可以调节速度。通过调整循环速率。然而，最近的研究表明，精英滑雪者通过将滑行速度和滑板长度调整到高速度来调节速度，而速度则是通过调节速度来调节的。从高到最大速度的缓解主要取决于循环速率的提高。

在一次世界杯短跑比赛的分析中，佐里等。（2005）发现循环速率与滑行速度呈正相关，其中循环速率也与整体性能相关，但与表现无明显关系。因此，速度最快的滑雪者产生了足够的力量来保持较高的循环速度，尽管时间较短。能量推进力。此外，为了保持腿部推力的持续时间和动量，同时提高上坡（7°）越野滑雪的速度，滑雪者可以从高到最大。选择一种不滑翔的高频运行技术，即使用提高更高的周期率和更短的周期长度.

参考文献

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