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不同材質網球拍的振動特性分析

在文檔中 Item 987654321/10185 (頁 50-62)

本研究所使用的八種網球拍是分別以二種纖維角度並搭配四種 纖維比例所製成,藉由網球的正向撞擊測試後,拍柄和手腕位置的加

h:min:s 00:45:33.000 00:45:33.010 00:45:33.020 00:45:33.030 00:45:33.040 00:45:33.050 00:45:33.060 00:45:33.070 00:45:33.0

50

Recorder 0 Recorder 1 Recorder 2 Recorder 3

圖4-1:實驗所採集到之振動波訊號。上、手腕-X 軸 角度在中心(F =62.122,p<.05,η2=.721,Power=1.000)、上

端(F3,72=13.375,p<.05,η2=.358,Power=1.000)和下端(F3,72

=22.319,p<.05,η2=.482,Power=1.000)之偏心撞擊時,對於振 動波之最大振幅的交互作用皆達顯著差異水準,因此再以 LSD 法進 行單純主要效果考驗,其結果如表4-2、4-3 和 4-4。

根據 Kirk(1995)、Tomas、Salazar 和 Lander(1991)與 Cohen

(1969)指出 η2比 0.2 小者為小處理效果、η2在 0.5 左右者為中度處 理效果、η2比 0.8 大者屬於高處理效果。故由表 4-2、4-3 和 4-4 可以 得知,纖維角度與纖維含碳比例對於最大振幅的交互影響,在不同的 限定條件下有所不同,此二因素在中心和下端撞擊時屬於中度處理效 果。在中心撞擊方面,纖維角度 30 度相較於 22 度時,有較大的振幅 產生,直到纖維含碳比例超過 86%以上,卻有相反的趨勢,這種現 象在下端撞擊時也有類似的情況發生。但是在上端撞擊方面則屬偏低 的處理效果,結果顯示纖維角度 30 度時的最大振幅皆比 22 度小,而 且這種趨勢在各種纖維比例上皆相同。究其主要原因,可能是球拍的 碳纖維含量達 86%之臨界點後,大幅增加了球拍結構體的阻尼,因 而纖維角度的變化對於最大振幅的影響效果,已經受制於結構體阻尼 提升的效果;但是在上端撞擊位置因偏離球拍柄端(實驗參加者的握 點)較遠,而且距離球拍結構強度最大的拍喉位置也較遠,所以纖維

比例改變所造成的影響效果不如纖維角度的作用效果,故在上端撞擊 時,振幅變化呈現一致的趨勢。

從纖維比例的影響效果來看(圖4-2),中心撞擊與下端撞擊有類 似的趨勢,纖維含碳比例 57%時的最大振幅皆較纖維含碳比例 100

%時大,且達顯著差異水準;再者,最大振幅隨纖維含碳比例的增加 而減少;然而這個現象在上端撞擊時卻是相反的,亦即纖維含碳比例 100%時的最大振幅較纖維含碳比例 57%時大,最大振幅值隨纖維含 碳比例的增加而有遞增的反應。

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

表4-1、八種網球拍在拍面中心、上端和下端之撞擊時,拍柄位置的 最大振幅平均數和標準差

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 155.72 4.23 159.99 3.51 149.67 5.11 148.18 1.90

上端 197.54 7.06 206.66 5.72 182.41 12.55 176.05 7.62

下端 233.55 4.95 211.56 6.34 216.23 8.75 200.89 4.33 纖維角度

30 度

中心 145.25 3.80 147.53 4.64 152.85 3.33 164.35 2.74

上端 198.88 6.54 188.22 3.82 176.05 5.46 151.55 4.57

下端 220.02 3.41 216.53 4.88 230.81 3.47 212.29 8.73 單位:g p<.05

表4-2、八種網球拍在拍面中心撞擊時,拍柄位置最大振幅之單純主

表4-4、八種網球拍在拍面下端撞擊時,拍柄位置最大振幅之單純主 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 1851.815 46.285 .794 1.000

30 度a 627.850 20.321 .629 1.000

纖維含碳比例

100%b 916.523 50.819 .738 1.000 86%b 123.853 3.868 .177 .461

71%b 1062.736 23.989 .571 .996

57%b 649.914 13.695 .432 .938 η2=處理效果(effect size)

adf=3; bdf=1

p<.05

二、網球拍拍柄位置的對數衰減率

表4-5 為實驗測試的八種網球拍在球拍面中心、上端和下端之偏 心撞擊時,由球拍柄位置(非節點)所測得振動波之對數衰減率。對 數衰減率的計算是採集振動波之第一振幅峰值和第二振幅峰值,再透 過低阻尼振動系統之對數衰減方程進行計算而得。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(F3,72

=3.890,p<.05,η2=.139,Power=.806)、上端(F3,72=41.209,p

<.05,η2=.632,Power=1.000)和下端(F3,72=24.608,p<.05,η2

=.506,Power=1.000)之偏心撞擊時,對於振動波之對數衰減率的

影響皆有顯著的交互作用,因此再以 LSD 法進行單純主要效果考驗,

其結果如表 4-6、4-7 和 4-8 所示。

由表4-6、4-7 和 4-8 可以得知,纖維角度與纖維含碳比例對於振 動波之對數衰減率的影響效果。在中心撞擊方面,纖維角度 22 度相 較於30 度,有較大的衰減率產生,但是這種現象在纖維比例 57%和 100%時,並未達顯著差異水準。就處理效果大小的層面來說,纖維 角度對拍柄振動之對數衰減率的改變,並沒有如同纖維含碳比例的處 理效果那麼高。

相反的,在上端撞擊和下端撞擊方面,纖維角度 22 度時的對數 衰減率皆比 30 度小,而且這種趨勢在各種纖維比例皆相同,也都達 顯著差異水準。探究其主要原因可能是中心撞擊點所處位置正好是位 於球拍面的幾何中心上,此點的水平線正對著球拍框的三點與九點鐘 位置,而此處之球拍框的曲率與上端和下端撞擊處所對應的位置之曲 率有很大的不同所導致,因為曲率在球拍框位置上的差異造成該處纖 維排列角度已不是實驗設計的 22 和 30 度。而上端和下端撞擊的結 果,會因為這二個撞擊點所對應球拍框之曲率相同而有相類似的趨 勢,此現象有別於中心撞擊的反應。

再者,從纖維比例的變化來看(圖4-3),中心撞擊和下端撞擊時,

對數衰減率有隨纖維含碳量的減少而增加的趨勢,推論其原因可能是 碳纖維剛性較高的緣故,對同一撞擊力的傳導效果比玻璃纖維強烈,

因此反映出來的對數衰減率較玻璃纖維低;但這個特徵卻異於上端撞 擊時的現象,這可能是上端撞擊位置已偏離球拍結構強度最大的球拍 喉甚多的緣故,所以纖維比例的變化作用效果並不明顯,因而呈現如 此的差異。

表4-5、八種網球拍在拍面中心、上端和下端之撞擊時,拍柄位置的 對數衰減率平均數和標準差

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 0.647 0.051 0.803 0.032 0.782 0.075 0.781 0.036 上端 1.648 0.095 1.300 0.088 1.281 0.078 1.270 0.050

下端 0.504 0.058 0.346 0.038 0.586 0.095 0.757 0.073 纖維角度

30 度

中心 0.620 0.027 0.695 0.046 0.711 0.053 0.760 0.037 上端 1.637 0.191 1.517 0.083 1.415 0.108 0.821 0.072

下端 0.499 0.059 0.608 0.048 0.866 0.042 0.882 0.047

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

Logaritmic Decrement Ratio

Ma teria l

Logaritmic Decrement Ratio

Ma teria l Center

a;4/7 a;5/7 a;6/7 a;7/7 b;4/7 b;5/7 b;6/7 b;7/7 0.0 00

Logaritmic Decrement Ratio

Mater ial Bo ttom

圖4-3:八種網球拍在拍面上端、中心和下端之撞擊時,拍柄位置 對數衰減率之曲線圖。(a:纖維角度 22 度;b:纖維角度 30

度)

表4-8、八種網球拍在拍面下端撞擊時,拍柄位置對數衰減率之單純 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 1851.815 46.285 .794 1.000

30 度a 627.850 20.321 .629 1.000

纖維含碳比例

100%b 916.523 50.819 .738 1.000 86%b 123.853 3.868 .177 .461

71%b 1062.736 23.989 .571 .996

57%b 649.914 13.695 .432 .938 η2=處理效果(effect size)

adf=3; bdf=1

p<.05

第二節、不同材質網球拍造成持拍手腕關節

在文檔中 Item 987654321/10185 (頁 50-62)