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不同材質網球拍對反彈球速比的影響

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本研究使用的八種網球拍乃分別以二種纖維角度,各搭配四種由 碳纖維與玻璃纖維混合之纖維比例所製成;透過高速攝影機拍攝網球 正向撞擊球拍面上、中、下三個標誌點的過程,影片拍攝頻率定為 1000Hz,經採集球撞擊球拍面前第 3 和第 4 張影片之平均入球速和 球離開拍面第 4 和第 5 張影片之平均出球速,再將出球速除以入球 速,以計算每次撞擊之反彈球速比(球之恢復係數),藉此探討此八 種網球拍擊球後反彈球速比的差異;其結果如表4-17 所示,分中心、

一、中心撞擊之反彈球速比

表4-17 為八種網球拍在球拍面中心、上端和下端之偏心撞擊時,

所測得反彈球速比之平均數和標準差。此結果經獨立樣本二因子變異 數分析後,得知球拍的纖維比例與纖維角度在中心撞擊(F3,72=.273,

p>.05,η2=.011,Power=.100)時,對於反彈球速比的交互作用並 未達顯著差異水準;因此,進行各因子的主要效果比較,表 4-18 所 示為八種網球拍在拍面中心撞擊時,反彈球速比之獨立樣本二因子變 異數分析摘要表。

中心撞擊的主要效果比較方面,當纖維比例為相同之處理水準 時,纖維角度22 度所造成之反彈球速比皆較角度 30 度時大(圖 4-6); 另一方面,反彈球速比也會隨著球拍含碳纖維比例的增加而增加,因 此纖維含碳比例100%時,反彈球速比皆呈現最大值(0.334,0.316)。

這個現象也反映出碳纖維因剛性較高,因而在撞擊過程中,球拍結構 體之形變量較小,所以損耗較少之總力學能,故能回予反彈球較多之 力學能,因此有較大之反彈球速比,亦即反彈球速較快。

表4-17、八種網球拍在拍面中心、上端和下端之撞擊時,反彈球速比

之平均數和標準差

纖 維 含 碳 比 例

100% 86% 71% 57%

平均數 標準差 平均數 標準差 平均數 標準差 平均數 標準差

纖維角度 22 度

中心 0.334 0.016 0.312 0.013 0.322 0.022 0.322 0.018

上端 0.155 0.022 0.131 0.027 0.109 0.015 0.114 0.019

下端 0.367 0.022 0.357 0.016 0.359 0.040 0.324 0.012 纖維角度

30 度

中心 0.316 0.012 0.295 0.020 0.310 0.029 0.313 0.018

上端 0.156 0.013 0.146 0.012 0.118 0.012 0.128 0.029

下端 0.405 0.017 0.366 0.018 0.346 0.024 0.337 0.023 p<.05

表4-18、八種網球拍在拍面中心撞擊時,反彈球速比之獨立樣本二因 子變異數分析摘要表

變異來源 MS F η2 Power(1-β)

組間

纖維角度b .00384 .608 .128 .895

纖維比例a .00159 4.378 .154 .854 纖維角度*纖維比例a 9.8E-05 .273 .011 .100 η2=處理效果(effect size)

adf=3; bdf=1

p<.05

二、上端撞擊之反彈球速比

上端撞擊之反彈球速比(表4-17)的結果經獨立樣本二因子變異 數分析後,得知球拍的纖維比例與纖維角度在上端撞擊(F3,72=.543,

p>.05,η2=.022,Power=.156)時,對於反彈球速比的交互作用並 未達顯著差異水準;因此,進行各因子的主要效果比較。表 4-19 所 示為八種網球拍在拍面上端撞擊時,反彈球速比之獨立樣本二因子變 異數分析摘要表。

由上端撞擊的主要效果比較看來,當纖維比例在相同之處理水準 時,纖維角度 22 度所產生之反彈球速比皆較角度 30 度時小,此情形 正好與中心撞擊時相反,但是從η2值(.064)可以看出,纖維角度的 變化對於反彈球速比的作用屬於低處理效果;再從纖維比例的變化來 看,纖維比例對於反彈球速比的作用屬於中處理效果。因此反彈球速 比會有隨著球拍含碳纖維比例增加而增加的趨勢(圖 4-6),故纖維含 碳比例 100%時,反彈球速比皆呈現最大值(20 度:0.155;30 度:

0.156)。纖維比例的變化所反映出來的趨勢與中心撞擊時相同,也反 映出碳纖維因剛性較高的緣故,因而在撞擊過程中,球拍結構體內部 有較少之形變量產生,所以損耗較少之總力學能,因此有較大之反彈 球速比,亦即有較快之反彈球速。

表4-19、八種網球拍在拍面上端撞擊時,反彈球速比之獨立樣本二因 子變異數分析摘要表

變異來源 MS F η2 Power(1-β)

組間

纖維角度b 0.00192 4.905 .064 .589

纖維比例a 0.00697 17.839 .426 1.000

纖維角度*纖維比例a 2.12E-04 0.543 .022 .156 η2=處理效果(effect size)

adf=3; bdf=1

p<.05

三、下端撞擊之反彈球速比

下端撞擊之反彈球速比(表4-17)的結果經獨立樣本二因子變異 數分析後,得知球拍的纖維比例與纖維角度在下端(F3,72=4.267,p

<.05,η2=.151,Power=.844)撞擊時,對於反彈球速比的交互作用 達顯著差異水準,因此再以 LSD 法進行單純主要效果考驗,其結果 如表4-20。

在單純主要效果的考驗方面,由表 4-20 可知,纖維角度與纖維 含碳比例對於反彈球速比的交互影響,在不同的限定條件下有所不 同。在每一種纖維比例下,纖維角度 22 度相較於 30 度時,皆有較小 的反彈球速比,但只有纖維含碳比例為 100%時,才達顯著差異水準,

另一方面,在相同的角度下(圖4-6),纖維含碳比例為 100%時,

有最大的反彈球速比(0.367;0.405)。這個現象與中心和上端撞擊 時相同,也是反映出碳纖維因剛性較高的特性,因而在撞擊過程中損 耗較少之力學能,所以有較大之反彈球速比。

表4-20、八種網球拍在拍面下端撞擊時,反彈球速比之單純主要效果 變異數分析摘要表

單純主要效果內容 MS F η2 Power(1-β)

纖維角度

22 度a .004 5.725 .323 .924

30 度a .009 21.436 .641 1.000

纖維含碳比例

100%b 7.35E-03 19.289 .517 .986 86%b 3.84E-04 1.350 .070 .196 71%b 8.96E-04 0.816 .043 .137 57%b 8.37E-04 2.436 .119 .315 η2=處理效果(effect size)

adf=3; bdf=1

p<.05

a;4 /7 a;5/7 a;6/7 a;7 /7 b;4/7 b;5/7 b ;6/7 b;7/7

Ball Coefficient of Restitution

Materi al

Ball Coefficient of Restitution

Materi al

Ball Coefficient of Restitution

Materi al B ottom

圖4-6:八種網球拍在拍面上端、中心和下端之撞擊時,反彈球速比 之曲線圖。(a:纖維角度 22 度;b:纖維角度 30 度)

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