基于生物力学视角下对女子足球鞋发展的分析

朱煜林

摘要：本文采用文献资料法、数理统计法和归纳法，以生物力学为基础分析女子足球鞋对于女子运动员运动表现提高和运动损伤防治方面的必要性。结论表明：球鞋与场地表面的互相作用能够决定牵引力特性是否对运动员合适。挑选足球鞋鞋底构造应该根据场地条件或季节性变化而定。球鞋与场地相配合从而使运动员能够高效地做出动作和移动。球鞋的前部应与个人的足部形态相匹配。每个运动员的足部形态都不同，鞋与脚的正确搭配能帮助运动员保持他们的最佳表现。

关键词：生物力学;女子足球;足球鞋

中图分类号：G843     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）18-0107-03

绝大多数关于足球鞋的研究都是和男子足球领域相关。女子足球鞋在某种程度上往往被认为是小幾号的男子足球鞋，而不是针对女性功能需求设计的特定球鞋。近年来，足球研究已经开始探讨特定性别的运动特征、身体特征、受伤模式、生物力学和神经肌肉运动模式，以及足部形态。现在，这样的研究提供了合理的切入点，将女性特定需求转移到足球鞋的功能设计中。

一、研究方法与对象

（一）研究方法

1.文献资料法：查阅近几年关于生物力学与足球场地和足球鞋之间关系的文献资料。

2.数理统计法：统计了近年来国际足联人造草皮的铺设情况。

3.归纳法：将由足球特点、生物力学、运动解剖学、足球场地等个别分论点归纳成为对女子足球鞋必要性的个人新论点。

（二）研究对象

基于生物力学视角下的女子足球鞋的发展。

二、结果与分析

（一）不同性别的足球比赛特征

一般运动模式的分析显示，女足球员的跑动距离类似于男足。此外，女足每分钟主动变化动作的总数略低于男足。但是女足比赛的强度明显低于男足比赛;与男足比赛相比，女足只有一半的运动距离属于有决定性的高强度模式。

在2002年男足世界杯（韩国、日本联合举办）和2003年女足世界杯（美国举办）的比较分析中，研究人员观察到，男足与女足运动员对球的相互作用差别显著。女足比赛中盘带、控球、短传数量相对较少，而长传次数则较多。除此之外，男足女足之间也显现出踢球技巧的不同。女足队员通常使用脚背内侧或外脚背，不常使用脚弓踢球。这和女足运动员缺少肌肉力量有关，毕竟球的大小、质量以及场地的尺寸都和男足比赛相适应。

针对观察到的比赛特征差异的一般建议是减轻女子足球鞋的重量，以减少比赛中的疲劳，有助于提高女子足球比赛的强度。当然，减轻重量不能牺牲球鞋的伤病预防性能。

（二）女性身体构成、伤病的发生和运动模式

身体尺寸和身体特征构成人类运动的基础。平均来说，女性比男性个头更小、体重更轻，但除此之外，还应注意到一些不那么明显的方面。女性特定的肌肉与脂肪比例在运动表现方面似乎不太有利，表明女性在进行需要爆发力的动作时稳定和保护下肢关节的倾向较弱。此外，女性通常较低的肌肉紧张度和较高的韧带松弛度会使运动表现下降，带来更高的受伤风险。

女性特定较宽的髋关节和较大的下肢Q角造成了腿部更明显外翻的解剖学基础，相关研究表明这是膝关节损伤的危险因素。此外，女性的膝关节受伤频率明显高于男性，特别是十字韧带损伤。对于足球特定的直线跑和变向等动作，下肢生物力学和神经肌肉协调模式在两性之间显示出不同。

女子足球鞋的构造应当充分考虑女性特定的身体构成、受伤和运动模式。足球鞋底构造应限制鞋底在地面接触过程中过度锁定的特点，以降低女足运动员膝关节的受伤风险。

（三）女性足部形态

足部形态是足球鞋结构的关键方面，因为它直接影响到适合性和舒适性，并可能影响其他性能特征。脚小则足部形态较宽、扁平;脚大则较窄、细长，男女没有差别。这一观察结果表明，一般意义上的“合适”并不适合所有人。目前，女子足球鞋通常与小几号的男性足球鞋相似，它们是基于男性足部尺寸而设计的鞋子，因此通常不会使女足运动员获得一些特定的功能。在女子足球鞋的设计和开发中，需要基于足部形态的性别差异建立持续性的、合适的制造过程。

（四）足球场地表面

国际足联足球比赛章程“章程1-比赛场地”中申明，足球比赛只能在人造草场地或天然草场地中进行。

1.天然草表面。足球是一项户外运动，足球比赛自然也会在天然草场地进行。根据国际足联的标准，天然草坪必须实现的主要功能标准是确保与运动员和球适当的相互作用以及球跳跃和滚动的生物力学方面的性能。

天然草足球鞋的鞋底构造变化很多。在湿软的场地进行比赛时，鞋钉少但更长的足球鞋较为合适。长钉可以深入地表，为运动员提供足够的牵引力，避免运动员滑倒。同时，鞋钉数量较少可以避免泥土粘附鞋底。在坚实的场地上，应选择鞋钉多且短的足球鞋，可以避免鞋钉过度深入地表，阻碍移动速度，在冰冷坚硬的场地上，鞋钉应该更短、更多。它能改善球员的全身平衡和支撑脚的稳定性，提供重要的功能支持。

2.人造草表面。从2004年起，国际足联将合适的人造草场地加进了比赛规则。直至今日，已有三种完全不同的人造草得到了开发，它们明显改变了草地的结构特征。第一代（1960）由相对短而密分布的人造纤维地毯覆盖混凝土底组成，不含填充物。第二代（1980）是用弹性底层和较长的草纤维与砂进行填充。这两种人造草坪表面因为改变了球的跳跃和滚动，进而严重地改变了比赛性质而饱受批评。此外，运动员经常在跌倒和滑铲后灼伤皮肤。这些观察结果使得前两代人造草坪没能得到在正式比赛中使用的机会。为了应对这些缺陷，研究人员开发了第三代（1990）人造草坪。它用双组分的砂、橡胶填充以及得到改善的人造纤维特性，减少皮肤摩擦。额外的附加橡胶填充覆盖了砂层，为运动员提供了功能牵引力，使球的跳跃和滚动更平滑，并有助于防止皮肤灼伤。

国际足联会对整个人造草球场的安装过程进行整体质量评估。如果通过评估，国际足联会以一星和二星作为评估等级。二星为最高等级。国际足联一星人造草球场可以作为业余比赛或草根足球的标准场地。二星则是指使用频率较低，能够保证草坪高质量的人造草球场。官方顶级联赛只能使用二星人造草球场进行比赛。

参考足球的普遍性，在顶级足球水平层面，在人造草和天然草场地上进行比赛不会产生显著差异。加拿大U-20青年世界杯期间，有研究人员对两种场地上的比赛进行了观察。值得注意的是滑铲的情况在人造草球场出现的频率较低。

（五）场地表面与伤病

第一代、第二代人造草与天然草造成伤病的对比研究显示，运动员在人造草表面受伤的频率要高得多。过去两代人造草球场造成的伤病不仅仅是由于鞋与地面不适当的作用力所导致，也包括在滑铲或跌倒时的高摩擦力引起的皮肤灼伤和弱冲击衰减特性引起的一般肌肉损伤。自然而然地，这些也成为了人造草球场不适合举办官方足球比赛的主要论据。

相比之下，无论对于男足还是女足来说，第三代人造草与天然草表面的伤病发生频率、性质、严重程度或诱因之间不再存在差异。

研究人員对欧洲顶尖足球俱乐部和美国大学足球队伍的训练以及比赛进行了前瞻性研究。除了一般发现之外，优秀欧洲运动员和年轻女子足球运动员在人造草球场进行比赛时，仅有轻微的趋势显示出他们的外侧踝关节扭伤的发生率较高。这个发现是值得注意的，因为研究表明，在穿着坚固的鞋钉设计而不是特定的人造草鞋底构造的足球鞋时，脚踝的负载会增加。因为大多数运动员足球鞋的鞋底构造都是用于坚固的天然草地面，不适合人造草表面，所观察到的差异可能反映了球鞋选择上的问题，而不是球场类型的问题。

对于客队来说，人造草场地表面的伤病发生率较高，这表明对于人造草坪的熟悉是需要考虑的问题。其中的潜在因素是，不熟悉人造草坪的球队更容易受伤。因此，特别是在一些既用人造草又用天然草球场的联赛中，教练和俱乐部官员应该精心准备比赛。

（六）人造草场地足球鞋

随着国际足联在2004年批准使用人造草坪，对相关足球鞋的需求开始显现。在当时，专门为人造草球场设计的球鞋几乎不存在。因此，运动员只能使用为天然草坪设计的球鞋进行训练和比赛，且没有得到科学研究的正确指导。

由于个人的偏好，运动员穿着硬底足球鞋，避免选择软底足球鞋。现在，足球鞋制造商开始关注在人造草球场适用的球鞋。也出现了一些系统性的研究，为人造草皮足球鞋的制造过程提供一般指导。自然而然地，这些研究都主要关注牵引力特性。人造草足球鞋的鞋底构造应由数量较多的短钉组成。这种鞋钉类型能够减少下肢负载，保持或稍稍增强灵活跑动表现。通常，同天然草相比，人造草坪很少受天气的影响。因此，不一定需要改善鞋底构造以应对天气在人造草场地造成的影响，但相关的研究也在进行。

三、结论

本文讨论了球鞋和场地表面对运动表现和伤病预防的影响。阐释了足球鞋和比赛场地的一些总体原则，这些原则可以为挑选球鞋提供参考。球鞋与场地表面的互相作用是本文的主要内容，因为它能够决定牵引力特性是否对运动员合适。足球鞋鞋底构造应该根据场地条件或季节变化而定。

只有球鞋与场地相配合才能够为运动员提供高水平的牵引力，从而使运动员能够高效地做出动作和移动。此外，球鞋的前部应与个人的足部形态相匹配，达到最佳的合适度能为运动员带来舒适和稳定的体验。每个运动员的足部形态都不同，鞋与脚的正确搭配能帮助运动员保持他们的最佳表现。

参考文献：

[1]孙冬，顾耀东，李建设.足球鞋核心技术的生物力学研究进展[J].浙江体育科学，2015，37（04）：109-113.

[2]彭博，秦义，王定宣，彭烨，庞宇，毛书凯.不同类型的足球鞋大底在人造草坪上的动态表现[J].中国体育科技，2016，52（04）：103-112，145.

[3]孙冬，Gusztáv Fekete，顾耀东，李建设.鞋钉构造对专业足球运动员在不同草坪条件下的生物力学表现分析[J].中国体育科技，2018，54（01）：71-79.

[4]Mujika，I.，Santisteban，J.，Impellizzeri，F.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