行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
優秀女子跳高運動員的生物力學服務：縱貫式研究
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 99-2410-H-028-005- 執 行 期 間 ： 99 年 08 月 01 日至 100 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣體育學院體育研究所 計 畫 主 持 人 ： 陳重佑 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：戴偉勳 碩士班研究生-兼任助理人員：冉茂萍 碩士班研究生-兼任助理人員：林建志 碩士班研究生-兼任助理人員：游晴惠 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 公 開 資 訊 ： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 100 年 12 月 12 日
中 文 摘 要 ： 臺灣的女子跳高全國記錄已經維持長達 20 年未能打破，而榮 獲 2009 年全國運動會女子跳高金牌的吳孟珈運動員則為年僅 15 歲的國中三年級學生，並在 2009 年 11 月的第三屆亞洲室 內運動會中，以 1.80m 的成績奪得第 6 名。本研究的主要目 的乃就生物力學的研究手段，為優秀女子跳高運動員吳孟珈 進行跳高技術追蹤服務，以作為教練員與運動員競技運動訓 練的參考。研究的主要對象吳孟珈身高 171cm、體重 55kg， 研究記錄正式比賽情境跳高動作，並提供即時回饋給運動員 和教練員相關的動作分析之生物力學服務，動作記錄的工具 為 Sony HDR-FX7 高解析度數位攝影機（60Hz）與 VICON Motus 9.00 版三度空間影像分析系統。本研究的結果發現吳 孟珈曲線助跑最後第二步的著地位置，在二次測試均出現偏 離曲線助跑路徑外側，且起跳階段的重心最低高度都略顯較 高（約為身高的 55-57%）。全中運的運動學特徵為加速起跳 形式，而全國運動會則為減少最後一步步長的減速起跳形 式，以致全國運動會離地角度增加。研究結果可以立即回饋 給運動教練員與運動員關於實驗參與者跳高技術改進的相關 訊息，以落實運動科學在運動競技服務的應用工作。 中文關鍵詞： 跳高、生物力學、運動科學服務、曲線助跑 英 文 摘 要 ： 英文關鍵詞：
優秀女子跳高運動員的生物力學服務
：縱貫式研究（I）
Biomechanical Services for the Elite Athlete of Female High Jump
: A Longitudinal Study (I)
（計畫編號：NSC99-2410-H-028-005） 主持人：陳重佑（國立臺灣體育學院體育研究所） 研究助理：戴偉勳、林建志、冉茂萍、游晴惠 壹、問題背景 自從 Fosbury Flop 跳高技術發展以來，國際運動場上的跳高記錄就屢屢創下新高，並在 1993 年由古巴男子跳高運動員 Javier Sotomayor 以 2.45m 創下新的世界記錄後，此一記錄就 高懸至今成為國際跳高運動員攻頂的目標，然而，2009 年的男子跳高最佳成績則為 Andra Masson 與 Ivan Ukhov 的 2.35m；在亞洲記錄方面，男子跳高則由中國運動員朱建華於 1984 年創下的 2.39m 保持至今（International Association of Athletics Federations [IAAF], 2009）。女 子跳高的世界記錄則是 1987 年保加利亞運動員 Stefka Kostadinova 的 2.09m 保持至今，而 2009 年的女子跳高最佳成績則是克羅地亞共和國運動員BlankaVlašic的 2.08m，亞洲記錄則為 2009 年哈薩克運動員 Marina Aitova 所創下的 1.99m（IAAF, 2009）。
臺灣的男子跳高成績自 1982 年由劉金鎗運動員創下 2.22m 的佳績後，直到 2007 年才由 曹志豪運動員以 2.23m 的成績超越，而 2009 年的全國運動會男子跳高成績則由向俊賢以 2.15m 奪得金牌。女子跳高的成績方面，臺灣的記錄則是 1989 年由蘇瓊月的 1.86m 保持至今， 直至 2009 年的 20 期間，雖然有多位女子跳高運動接近突破 1.86m 的成績，可是均未能有任 何突破的進展；自 2000 年以來，雖然有一至二年的女子跳高最佳成績突破 1.80m，但是，多 年來僅是維持在 1.75m 的水準。近年來締造最佳女子跳高成績的運動員，多為大專以上學生， 而在 2009 年則有 15 歲的吳孟珈運動員（當時為國中三年級學生）屢次締造佳績，並在 2009 年全國運動會中以 1.74m 奪得金牌、2009 年 11 月的越南亞洲室內運動會中以 1.80m 奪得第 6 名，可說是 2000 年以來，最有希望突破 1.86m 臺灣女子跳高記錄的運動員。 跳高是一種速度與力量結合的運動項目，更是一項瞬發力表現的運動項目。為了要克服重力， 爭取垂直方向的高度提昇，就必須將 Fosbury Flop 跳高技術的助跑（run up）、起跳（takeoff）、 騰空/過竿（bar clearance）和著地（pit landing）等四個階段貫串發揮（Dapena, 2000; Hay, 1993; 吳敏，2003；張志銘，1993）。Hay（1993）指出跳高成績的決定因素包括了離地高度（takeoff height）、騰空高度（flight height）和過竿高度（clearance height）等三個高度的加總，但是助 跑起跳卻是創造三個高度優勢的重要條件。Dapena（1980a, 1980b）在研究跳高助跑階段指出， 運動員必須通過直線加速助跑，並於起跳前的 4 至 5 步進入曲線的助跑模式，此時的助跑速 度將達到 6 至 8m/s；起跳時，運動員將會降低水平速度，並大幅增加垂直速度和身體翻轉的 角動量，以創造起跳過竿的最佳條件。曲線助跑是跳高運動員轉換身體工作目的的重要階段， 在進入曲線助跑時，跳高運動員的身體必須沿著行進的曲線向內傾斜，再於起跳時將身體向 外躺向橫竿，所以，就使得起跳過程身體依照接近垂直的方向離地。因此，曲線助跑身體向 內傾斜除了可以提供曲線行進的向心力來源以外，更為運動員製造了身體翻轉過竿的轉動動
量（Dapena, 1995），也可以避免為了助跑起跳而過渡前傾身體的衝竿動作（Dapena, 1980b; Jacoby, 1987）。為了解釋跳高曲線助跑的概念，Dapena, Ae 和 Iiboshi（1997）則通過圓弧曲線 擬合的方式分析運動員曲線助跑 4 步的落腳位置，並指出助跑速度越快或曲線弧度越小時， 跳高運動員身體傾向圓弧中心的傾斜角就要增加。不過，Tan 和 Yeadon（2005）則通過簡單 的數學點粒子模型（simple mathematical point mass model）分析檢證曲線助跑的主要優點，為 產生身體繞橫竿旋轉的角速度來源。
此外，也有許多研究指出曲線助跑可以有效地降低起跳階段的身體重心，以創造起跳階 段的較大垂直位移，而使得跳高運動員可以有較為充分的力量作用時間，發展離地速度所需 要的垂直衝量（Ae, Sakatani, Yokoi, Hashihara, & Shibukawa, 1986; Dapena, 1987, 1993; Jacoby, 1986）。 起跳動作技術主要由起跳腿緩衝與蹬伸和前導腿蹬伸所構成（馬俊明、周巧玲，2003）， 而起跳速度是影響成績之一，其中垂直速度更是起跳過程中，起跳腿緩衝與蹬伸及前導腿蹬 擺互相配合之下所產生，因此跳高起跳階段都是經由下肢腿部動作來完成著地與起跳動作。 支撐階段過程由於下肢髖、膝、踝關節伸肌必需完成增強式的收縮，而前導腿動作將有助於 減少水平速度損失與獲得較大的垂直速度（施文忠，1998）。所以，Dapena（1997）則以角動 量計算與貓旋的理論模型分析跳高騰空階段的技術，指出跳高運動員離地後的初期屈膝和伸 髖動作，可以使起跳腳產生反向的運動，或減緩起跳腳的旋轉，在角動量守恆的力學機制下， 就造成身體軀幹的旋轉速度加快，而創造軀幹過竿的有利條件；在軀幹過竿後的階段，跳高 運動員將減緩軀幹的旋轉（屈頸關節或含胸收腹動作），而增加下肢的過竿角速度。林啟仲 （1996）也提出了過竿過程的動作技術，指出跳高動作離地後唯一能做的隨意運動是身體的 補償運動，當起跳後重心騰升到接近最高點時，頭肩部過竿後須下壓才能使腰臀重心部份上 升，亦即身體的髖部因頭肩部過竿的降低引起相反運動而抬高。這也說明了運動員弓腰以抬 高髖關節高度、收腹以加速下肢旋轉速度，而避免坐落或碰觸橫竿的動作失敗機率。 中國跳高運動員朱建華曾於 1985 年三破世界跳高紀錄，但臺灣運動員在跳高這個項目上卻一 直沒有好的表現。特別是臺灣女子跳高運動自 1989 年蘇瓊月運動員創下 1.86m 後，跳高紀錄 也停頓了 20 年，至今無人能突破。其中也有身材極佳、身體素質極好的運動員如林素琦（最 佳成績 1.85m）、唐莉文（最佳成績 1.82m）等，她們在國中階段即已展露頭角，可是在進升 至大學之後，成績滑落、不進反退，殊為可惜。有鑑於此，研究實有必要針對目前臺灣女子 跳高成績表現最好的吳孟珈運動員，科學化地持續追蹤其表現，並提供生物力學方面的訊息， 提供教練員與運動員參考，以改進運動技術提高運動表現。 目前大多數臺灣女子跳高運動員容易達到 1.65m，但從 1.65m 過到 1.70m 或更高則產生了瓶 頸。本研究擬以生物力學的分析技術，記錄吳孟珈運動員在背向式跳高全程的動作表現，期 能提供對於背向式跳高的動作技術特徵等訊息。希望能從運動科學服務中提供有關的動作訊 息教練員與運動員，並藉以發現其應改進的方向，而突破停滯 20 年的女子跳高紀錄 1.86m。 貳、研究目的 本研究計畫的主要目的乃就生物力學的研究手段，通過縱貫式手段追蹤檢測臺灣優秀女 子跳高運動員吳孟珈的表現，並即時回饋收集得的動作技術資訊，以作為教練員與運動員運 動訓練的參考，本研究報告則為第一年研究的成果。
參、研究方法與步驟 1. 實驗參加者 本研究實驗以目前就讀臺中縣后綜高中高中部一年級女生吳孟珈運動員（年齡 16 歲、身 高 1.71 公尺、體重 61 公斤）為生物力學服務對象。該運動員於小學 5 年級開始參加臺中縣 瑞穗國小田徑校隊，目前只有 4 年的訓練年齡。吳孟珈小學的跳高最佳成績 1.52m，到 2008 年最佳成績已達 1.70m，2009 年吳孟珈跳高成績快速進步，從第一屆亞洲青年運動會（2009 年 6 月 24 日）跳過 1.75m 奪得臺灣代表隊唯一的一面金牌、臺灣中等學校田徑錦標賽（2009 年 10 月 8 日）跳過 1.78m，更於越南河內舉行的第三屆亞洲室內運動會（2009 年 10 月 31 日） 跳過 1.80m 獲得第六名，其成績具有相當穩定的成長。 在 2010 年的運動表現方面，因為本研究服務的對象吳孟珈運動員，在 4 月與 5 月間出現 左足底肌腱炎，並停滯了約 6 週無法正常訓練，然而，為了參加 6 月中旬於越南舉辦的亞洲 青年田徑錦標賽，本研究在出發前，商請運動傷害專長的駱明瑤副教授對吳孟珈進行貼紮處 理，並在亞洲青年田徑錦標賽中維持 1.78m 的優異成績。8 月 18 日至 22 日期間，吳孟珈也 代表臺灣參加於新加坡舉辦的青年奧林匹克運動會，並仍以 1.78m 的優異表現奪得女子組跳 高 B 組的金牌，吳孟珈也是在此次賽會中年紀最小的女子跳高運動員。雖然，在 2010 年吳 孟珈因傷尚未能突破 2009 年的自己最佳表現，但是，在 2010 年 9 月至 11 月期間的調整訓練， 並就腳傷進行調養。2011 年 4 月 24 日的全國中小學運動會中，吳孟珈以 1.75m 獲得高中女 子組跳高銀牌，因此，本研究以 98 年全國運動會、100 年全國中小學運動會中的比賽動作作 為本研究報告的分析。 2. 實驗儀器 a. SONY HDR-FX7 攝影機三部，採樣頻率為 60Hz、快門為 1/10000。 c. 三度空間座標標定架。 d. TKK 馬丁尺。 3. 實驗步驟與流程 本研究係屬縱貫式研究的手段，在實驗參加者參與實驗前，則必須先告知實驗參加者研 究的目的。並於正式檢測後，於訓練期間或比賽期間進行跳高動作技術的資料收集。測驗的 地點主要為臺中縣后綜高中田徑場、國立臺灣體育學院田徑場或各項比賽場，本研究在完成 預備測試，經檢討分析整個實驗流程的缺失後，始得進行正式測試。 所有攝影機的同步處理，乃採用閃光燈作為同步訊號源，而無法進行快門同步的問題， 則屬於本研究在研究設備的限制。 4. 三度空間影片分析的方法 實驗的動力學參數與運動學參數的獲得主要是由 VICON Motus 9.00 版運動學分析系統 進行計算，分別點取兩部攝影機的跳高橫竿及身體標誌點共 21 個。人體的 19 個標誌點將人 體簡化為 12 個肢斷，分別為：頭與頸環節、右上臂、右前臂、左上臂、左前臂、右大腿、右 小腿、右足、左大腿、左小腿、左足、軀幹。人體重心的運動學參數計算，乃採用 Hanavan 的人體模型進行實驗參與者的肢段參數計算。
個別座標系統資料經直接線性轉移（direct linear transformation，DLT）及資料的修勻後，即 可獲得實際的三度空間座標值。 肆、結果與討論 為了進行本研究，研究在 2009 年 10 月為吳孟珈進行全國運動會時的運動學分析，並分 析 2011 年 4 月 24 日 100 年全國中小學運動會的動作，分析的內容則依照 Dapena（2000）對 世界級優秀女子跳高運動員分析的部份參數內容進行診斷，並回饋給教練員與運動員。以下 為提供的部份訊息。 在吳孟珈與世界一流女子跳高運動員（資料來源為 Dapena, 2000）的基本狀況之比較分 析，經整理得到表 1 的結果，從表 1 中得知世界一流女子選手的基本狀況身高、體重及最佳 比賽成績，發現吳孟珈運動員身高雖只 1.71m，但其中德國 Emilia Dragieva 的身高也只有 1.69m，還不及吳孟珈運動員，但卻能跳過比身高高 0.31m 達 2.00m 的高度。而吳孟珈運動員 目前只有 16 歲，參與田徑專門訓練，只有短短不到三年的時間，就能在 2009 年第一屆亞洲 青年運動會中，克服極大的壓力下跳過 1.75m，勇奪跳高金牌，不過也只比她的身高高 0.04m 而已；在 2009 年中華民國中等學校田徑錦標賽，更以 1.78m，贏過所有青年組選手勇奪跳高 金牌，成績甚至比過內目前社會組女子選手更出色，但其高度不過也只比她的身高高 0.07m 而已。 表 1. 吳孟珈與世界一流女子跳高運動員的基本狀況及比賽成績 運動員 國家 身高 (m) 質量 (kg) 個人最好成績 ＊(m) 比賽中最好成績 +(m) Amy Acuff 美國 1.88 64 1.98 1.96(U97) Galina Astafei 羅馬尼亞 1.84 65 2.00 2.00(O92) Susanne Beyer-Helm 德國 1.78 58 2.02 2.02(W87) Emilia Dragieva 德國 1.69 55 2.00 2.00(W87) Keike Henkel 德國 1.82 63 2.07 2.02(O92) Stefka Kostadinova 保加利亞 1.80 60 2.08 2.05(W87) Ioaminet Quintero 古巴 1.80 60 1.98 1.97(O92) Coleen Sommer 美國 1.76 58 2.00 1.96(U87)
吳孟珈 臺灣 1.71 56 1.75 1.75(Y09)
吳孟珈 臺灣 1.71 56 1.78 1.78(C09)
吳孟珈 臺灣 1.71 56 1.80 1.80(A09)
吳孟珈 臺灣 1.71 62 1.80 1.78(OY10)
＊表示該成績為該選手此前的最好成績；+W87 = 1987 年室內世界田徑錦標賽；U87 = 1987 年美國田徑錦標賽；O92 = 1992 年奧林匹克運動會；U97 = 1997 年美國田徑錦標賽；Y09 = 2009 年第一屆亞洲青年運動會；C09 = 2009 年中華民國中等學校田徑錦標賽；A09 = 2009 年第三 屆亞洲室內運動會；OY10 = 2010 年青年奧林匹克運動會。 1. 最 後 一 步 的 方 向 與 橫 竿 的 夾 角 吳 孟 珈 在 全 運 會 四 次 的 試 跳 中 ， 最 後 一 步 的 方 向 與 橫 竿 的 夾 角 t1 分 別 為 26ο、32ο、26ο、27ο， 顯 現 吳 孟 珈 在 全 運 會 的 表 現 ， 最 後 一 步 的 方 向 一 致 ， 並 且 與 世 界 優 秀 女 子 跳 高 運 動 員 最 後 一 步 方 向 與 橫 竿 的 夾 角 差 異 極 小 （ t1約 29ο） 。
2 . 最 後 兩 步 重 心 軌 跡 與 橫 竿 的 夾 角 吳 孟 珈 在 全 運 會 的 試 跳 中 ， 最 後 兩 步 重 心 軌 跡 與 橫 竿 的 夾 角 ， p2、 p1、p0的 測 量 平 均 是 57ο、46ο、54ο（ 表 2 ） ， 呈 現 p2> p1且 p1< p0， 但 角 度 比 吳 孟 珈 在 全 中 運 之 前 最 後 兩 步 重 心 軌 跡 與 橫 竿 的 夾 角 大 了 許 多 （ p2、p1、 p0的 測 量 平 均 是 41ο、29ο、33ο， 見 表 2 ） 。 與 Dapena（2000）的 研 究 結 果 ， 運 動 員 越 靠 近 橫 竿 ， 身 體 重 心 軌 跡 與 橫 竿 的 夾 角 角 度 越 小 ， 即 p2> p1> p0， 仍 不 符 合 。 吳 孟 珈 最 後 第 二 步 踩 向 弧 線 偏 外 緣 ， 最 後 一 步 再 踏 到 弧 線 內 緣 ， 因 而 產 生 p1< p0的 情 形 。 圖 1 . 2009年 全 運 會 吳 孟 珈 起 跳 前 、 後 重 心 軌 跡 與 橫 竿 的 相 關 角 度 俯 視 圖 。 吳 孟 珈 最 後 兩 步 助 跑 時 發 現 ， 身 體 向 內 傾 斜 ， 導 致 重 心 軌 跡 偏 向 助 跑 路 線 左 側 ， 最 後 重 心 軌 跡 於 起 跳 時 才 與 身 體 重 合 。 據 Dapena（2000） 的 研 究 指 出 ， 起 跳 時 的 重 心 軌 跡 與 橫 竿 夾 角 p0約 為 45ο左 右 ， 會 獲 得 比 較 大 的 旋 轉 角 速 度 ， 而 且 起 跳 後 身 體 上 升 前 移 方 向 要 與 橫 竿 成 90ο背 弓 ， 才 會 獲 得 較 大 的 上 升 騰 空 高 度 。 觀 看 吳 孟 珈 在 全 運 會 表 現 ， 起 跳 後 身 體 上 升 騰 空 前 移 方 向 偏 左 ， 應 是 p0太 大 的 結 果 。 3 . 後 一 步 的 步 長 與 身 高 的 相 對 步 長 吳 孟 珈 全 運 會 跳 高 比 賽 中 的 最 後 一 步 步 長 為 1.37m、1.40m、1.37m、 1.43m， 平 均 1.40m， 與 身 高 的 相 對 步 長 SL1平 均 約 82%。 觀 察 吳 孟 珈 起 跳 前 的 身 體 重 心 高 度 與 身 高 的 比 率 平 均 約 為 57%（ 超 過 50%）， 重 心 高 度（ 平 均 0.97m） 是 處 於 較 高 的 位 置 。 吳 孟 珈 的 最 後 第 二 步 步 長 平 均 1.90m， 最 後 一 步 短 少 約 0.50m， 兩 步 差 距 太 大 ； 若 從 吳 孟 珈 最 後 兩 步 的 水 平 速 度 觀 察（ 表 4 ）： 最 後 第 二 步 約 5.8m/s、 最 後 一 步 約 4.8m/s， 速 度 減 慢 約 1m/s；
應 為 吳 孟 珈 在 全 運 會 跳 高 比 賽 中 的 最 後 兩 步 步 長 相 差 約 0.50m， 差 距 太 大 所 影 響 。 表 2 . 吳 孟 珈 起 跳 前 、 後 重 心 軌 跡 與 橫 竿 的 相 關 角 度 與橫竿的夾角 起跳高度 t1（（°） p2（°） p1（°） p0（°） SL1 TOD（m） （m） （%） Amy Acuff 23 50 36 33 1.96 90 0.53 Galina Astafei 32 - 39 34 2.00 109 0.88 Susanne Beyer-Helm 29 50 42 40 1.80 101 1.04 Emilia Dragieva 33 47 41 40 1.85 109 0.82 Keike Henkel 30 55 41 38 1.91 105 0.94 Stefka Kostadinova 34 51 43 37 2.06 114 0.98 Ioaminet Quintero 30 51 42 34 1.91 106 0.75 Coleen Sommer 23 44 36 33 1.72 98 0.9 平 均 29 50 40 36 1.90 104 0.86 標準差 4.20 3.45 2.73 3.00 0.11 7.52 0.16 吳 孟 珈 跳 高 比 賽 1.67m 26 55 44 49 1.38 81 0.89 1.70m 32 55 46 54 1.40 82 0.84 1.73m 26 60 49 60 1.37 80 1.07 1.76m 27 58 46 54 1.43 84 0.97 平 均 28 57 46 54 1.40 82 0.94 標準差 02.87 02.45 02.06 4.50 0.03 01.71 0.10 註 ： t1為 最 後 一 步 的 方 向 ； p2和 p1為 最 後 兩 步 重 心 軌 跡 的 方 向 ； p0為 起 跳 後 重 心 的 方 向 與 橫 竿 的 夾 角 。 SL1為 最 後 一 步 的 步 長 與 身 高 的 相 對 步 長 ； TOD為 起 跳 腳 與 橫 竿 的 距 離 。 表 3 . 吳 孟 珈 助 跑 最 後 兩 步 步 長 的 比 較 高度 最後第二步步長（m） 最後一步步長（m） 步長差距（m） 1.67m 1.93 1.38 0.55 1.70m 2.05 1.40 0.65 1.73m 1.77 1.37 0.40 1.76m 1.83 1.43 0.40 平均 1.90 1.40 0.50
表 4 . 吳 孟 珈 起 跳 開 始 重 心 高 度 及 起 跳 前 、 後 速 度 的 變 化 重心速度 運動員 起跳開始 重心高度 最後二步 水平速度 最後一步 水平速度 起跳後的 水平速度 起跳階段 水平速度 的變化 起跳開始 垂直速度 起跳結束 垂直速度 （m）（%）（m/s） （m/s） （m/s） （m/s） （m/s） （m/s） Amy Acuff 0.92 49.0 6.3 6.3 3.5 -2.8 -0.2 3.80 Galina Astafei 0.88 48.0 - 7.2 4.1 -3.1 -0.7 3.95 Susanne Beyer-Helm 0.86 48.0 6.9 7.2 3.8 -3.4 -0.5 4.00 Emilia Dragieva 0.81 47.5 6.9 7.2 3.5 -3.7 -0.8 4.10 Keike Henkel 0.89 49.0 7.4 7.2 4.3 -2.9 -0.5 3.90 Stefka Kostadinova 0.90 50.0 7.5 7.3 4.2 -3.1 -0.5 4.00 Ioaminet Quintero 0.84 46.5 7.3 6.7 3.8 -2.9 -0.8 3.90 Coleen Sommer 0.87 49.5 6.9 7.1 4.3 -2.8 -0.6 3.85 平 均 0.87 48.4 7.0 7.0 3.9 -3.0 -0.6 3.93 標準差 0.03 1.15 0.41 0.34 0.33 0.31 0.20 0.10 吳 孟 珈 跳 高 比 賽 1.67m 0.97 57 5.9 4.3 3.1 -1.2 0.15 3.27 1.70m 0.97 57 6.1 4.7 3.5 -1.2 0.08 3.41 1.73m 0.94 55 5.7 4.4 3.3 -1.1 0.07 3.33 1.76m 0.98 57 5.8 4.8 3.4 -1.4 0.34 3.39 平 均 0.97 57 5.9 4.6 3.3 -1.2 0.16 3.35 標準差 0.02 1 0.2 0.2 0.2 0.1 0.13 0.06 表 5. 吳 孟 珈 起 跳 前 、 後 重 心 高 度 變 化 表 重心高度 運動員 H0（m） H1（m） H1與身高之 比（%） H2（m） H3（m） 重心騰起 總高度（m） 騰起高度利 用率（%） Stefka Kostadinova 0.90 1.33 73.48 0.76 0.03 2.09 98.56 Coleen Sommer 0.87 1.34 76.14 0.64 0.02 1.98 98.99 Susanne Beyer-Helm 0.86 1.30 73.03 0.76 0.07 2.06 96.60 Amy Acuff 0.92 1.30 69.15 0.72 0.04 2.02 98.02 平 均 0.89 1.32 72.95 0.72 0.04 2.04 98.04 標準差 0.03 0.02 2.88 0.06 0.02 0.05 1.04 吳 孟 珈 全 運 會 跳 高 比 賽 1.67m 0.97 1.34 78.36 0.48 0.15 1.82 91.76 1.70m 0.97 1.28 74.85 0.58 0.16 1.86 91.40 1.73m 0.98 1.28 74.85 0.52 0.07 1.80 96.11 1.76m 0.94 1.31 76.61 0.58 0.13 1.89 93.12 平 均 0.97 1.30 76.17 0.54 0.13 1.84 93.10 標準差 0.02 0.03 1.68 0.05 0.04 0.04 2.14
4 . 起 跳 腳 與 橫 竿 的 距 離 （ TOD） 起 跳 距 離 決 定 了 起 跳 最 大 高 度 值 相 對 於 橫 竿 的 位 置 ， 與 起 跳 後 身 體 重 心 到 達 最 高 點 時 的 位 置 有 直 接 關 係 。 吳 孟 珈 起 跳 腳 與 橫 竿 的 距 離 是 0.89m、0.84m、1.07m、0.97m， 平 均 約 0.94m。 觀 察 動 作 分 析 系 統 的 影 片 ， 發 現 吳 孟 珈 起 跳 後 身 體 重 心 到 達 最 高 點 時 的 位 置 ， 都 已 超 過 橫 竿 的 正 上 方 ， 起 跳 距 離 仍 有 檢 討 的 必 要 。 5 . 起 跳 前 、 後 重 心 高 度 的 變 化 吳 孟 珈 在 全 運 會 女 子 跳 高 比 賽 中 ， 起 跳 開 始 的 身 體 重 心 高 度 平 均 為 0.97m， 佔 身 高 高 度 57%， 大 於 50%， 身 體 重 心 高 度 偏 高 。 比 世 界 優 秀 女 子 運 動 員 重 心 高 度 平 均 為 0.87m， 佔 身 高 高 度 48%（ 表 5 ） ， 吳 孟 珈 起 跳 開 始 的 重 心 高 度 明 顯 太 高 。 吳 孟 珈 2009 年 全 運 會 的 重 心 高 度 變 化 情 形 ， 分 析 如 下 ： 起 跳 開 始 重 心 高 度 H0： 0.94m-0.97m， 平 均 約 0.97m； 離 地 高 度 H1： 1.28m-1.34m， 平 均 約 1.30m； 騰 空 高 度 H2： 0.48m-0.58m， 平 均 約 0.54m； 過 竿 高 度 H3： 0.07m-0.16m 平 均 約 0.13m； 重 心 騰 起 總 高 度 為 1.82m-1.89m， 平 均 約 1.84m。 觀 察 吳 孟 珈 在 全 運 會 的 表 現 ， 她 的 重 心 騰 起 總 高 度 平 均 約 1.84m， 過 竿 高 度 H3平 均 0.13m， 由 此 來 看 她 的 騰 起 高 度 利 用 率 93.1%， 利 用 率 較 低 ， 可 見 吳 孟 珈 騰 起 高 度 遠 超 過 橫 竿 高 度 ， 宜 加 強 過 竿 技 術 ， 應 可 再 創 更 高 的 成 績 。 從 吳 孟 珈 在 試 跳 1.76m 時 的 重 心 騰 起 總 高 度 1.89m 來 看 ， 已 超 越 全 國 紀 錄 1.86m。 引用文獻 吳 敏 （ 2 0 0 3 ） 。 對 我 國 優 秀 背 越 式 跳 高 運 動 員 速 度 素 質 及 訓 練 手 段 初 步 探 討 。 未 出 版 碩 士 論 文 ， 北 京 體 育 大 學 ， 北 京 市 。 林 啟 仲 （ 1 9 9 6 ） 。 背 向 式 跳 高 技 術 與 訓 練 方 法 之 研 究 。 未 出 版 碩 士 論 文 ， 中 國 文 化 大 學 ， 臺 北 市 。 施 文 忠（ 1 9 9 8 ）。 跳 遠 起 跳 中 前 導 腿 技 術 的 探 討 。 上 海 體 育 學 院 學 報 ， 2 2 ， 2 3 - 2 5 。 張 志 銘 （ 1 9 9 2 ） 。 國 內 優 秀 背 向 式 跳 高 選 手 運 動 生 物 力 學 分 析 。 未 出 版 碩 士 論 文 ， 國 立 臺 灣 師 範 大 學 ， 臺 北 市 。 馬 俊 明 、 周 巧 玲 （ 2 0 0 3 ） 。 男 子 跳 遠 運 動 員 不 同 跳 次 中 前 導 腿 擺 動 對 速 度 變 化 特 徵 的 影 響 。 上 海 體 育 學 院 學 報 ， 2 7 （ 4 ） ， 4 6 - 4 9 。 A e , M . , S a k a t a n i , Y . , Y o k o i , T . , H a s h i h a r a , Y . , & S h i b u k a w a , K . ( 1 9 8 6 ) . B i o m e c h a n i c a l a n a l y s i s o f t h e p r e p a r a t o r y m o t i o n f o r t a k e o f f i n t h e F o s b u r y F l o p . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f S p o r t B i o m e c h a n i c s , 2 , 6 6 - 7 7 . D a p e n a , J . ( 1 9 8 0 a ) . M e c h a n i c s o f t r a n s l a t i o n i n t h e F o s b u r y F l o p . M e d i c i n e a n d S c i e n c e i n S p o r t s a n d E x e r c i s e , 1 2 , 3 7 - 4 4 . D a p e n a , J . ( 1 9 8 0 b ) . M e c h a n i c s o f r o t a t i o n i n t h e F o s b u r y F l o p . M e d i c i n e a n d S c i e n c e i n S p o r t s a n d E x e r c i s e , 1 2 , 4 5 - 5 3 . D a p e n a , J . ( 1 9 8 7 ) . B a s i c a n d a p p l i e d r e s e a r c h i n b i o m e c h a n i c s o f h i g h j u m p i n g . I n B . v a n G h e l u w e & J . A t h a ( E d s . ) , C u r r e n t r e s e a r c h i n s p o r t s b i o m e c h a n i c s ( p p . 1 9 - 3 3 ) . B a s e l , G e r m a n y : K a r g e r . D a p e n a , J . ( 1 9 9 3 ) . B i o m e c h a n i c a l s t u d i e s i n t h e h i g h j u m p a n d t h e i r
D a p e n a , J . ( 1 9 9 5 ) . T h e r o t a t i o n o v e r t h e b a r i n t h e F o s b u r y - F l o p h i g h j u m p . T r a c k C o a c h , 1 3 2 , 4 2 0 1 - 4 2 1 0 . D a p e n a , J . ( 1 9 9 7 ) . C o n t r i b u t i o n s o f a n g u l a r m o m e n t u m a n d c a t i n g t o t h e t w i s t r o t a t i o n i n h i g h j u m p . J o u r n a l o f A p p l i e d B i o m e c h a n i c s , 1 3 , 2 3 9 - 2 5 3 . D a p e n a , J . ( 2 0 0 0 ) . T h e h i g h j u m p . I n V . M . Z a t s i o r s k y ( E d . ) , B i o m e c h a n i c s i n s p o r t : P e r f o r m a n c e e n h a n c e m e n t a n d i n j u r y p r e v e n t i o n ( p p . 2 8 4 - 3 1 1 ) . M a l d e n , M A : B l a c k w e l l S c i e n c e . D a p e n a , J . , A e , M . , & I i b o s h i , A . ( 1 9 9 7 ) . A c l o s e r l o o k a t t h e s h a p e o f t h e h i g h j u m p . T r a c k C o a c h , 1 3 8 , 4 4 0 6 - 4 4 1 1 . H a y , J . G . ( 1 9 9 3 ) . T h e b i o m e c h a n i c s o f s p o r t s t e c h n i q u e s ( 4 t h e d . ) . E n g l e w o o d C l i f f s , N J : P r e n t i c e - H a l l .
International Association of Athletics Federations. (2009). High jump records. Retrieved December 31, 2009, from http://www.iaaf.org/statistics/records/inout=o/discType=5 /disc=HJ/detail.html J a c o b y , E . ( 1 9 8 6 ) . H i g h j u m p : A t e c h n i q u e e v a l u a t i o n . T r a c k T e c h n i q u e , 9 7 , 3 0 8 9 - 3 0 9 3 . J a c o b y , E . ( 1 9 8 7 ) . A g u i d e t o t h e f l o p h i g h j u m p a p p r o a c h . T r a c k a n d F i e l d Q u a r t e r l y R e v i e w , 8 7 ( 4 ) , 3 9 - 4 5 . T a n , J . C . C . , & Y e a d o n , M . R . ( 2 0 0 5 ) . W h y d o h i g h j u m p e r s u s e a c u r v e d a p p r o a c h ? J o u r n a l o f S p o r t s S c i e n c e s , 2 3 , 7 7 5 - 7 8 0 .
國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告
日期： 2011 年 7 月 30 日
一、參加會議經過
國際生物力學研討會（Congress of the International Society of Biomechanics）乃當今國際上生物 力學領域中最重要的會議之一，正因其組織創立之目的與使命獨具遠見，並符合現代科學發展的需 求，故國際生物力學研討會於當今國際學術會議中具有舉足輕重之角色。該會議每二年舉辦一次， 本次已邁入第 23 屆之歷程，故對於國際上之生物力學的學術發展實屬難能可貴。 第 23 屆國際生物力學研討會共計收稿 968 篇，其中僅有 928 篇通過審查，並分別有口頭發表 543 篇、海報發表 385 篇，來自各國出席會議的生物力學專業學者共約有 1150 名，分別來自世界各 地共 59 個國家，臺灣參與會議的學者人數為 52 人，於所有與會國家中名列第 8 名，約占 4.5%。本 次研討會的研究主題，可分為下列 6 大類： 1. Anatomy-oriented 2. Physiology-oriented 3. Clinically-oriented 4. Bioengineering 5. Modelling & Methods 6. Integrated research
共涵蓋 113 個主題，大致內容有：Accidentology - Traumatology、Clinical Biomechanics、Crash Trauma、 Falls、Forensic Biomechanics、Impact Biomechanics、Injury Biomechanics、Lower Extremity Injuries、 Anatomical Systems、Cardiovascular system、Digestive system、Musculoskeletal system、Neural system (central, peripherical)、Respiratory system、Urogenital system、Anthropology、Animal、Human、 Biodynamics - Cardiovascular、Biofluid Dynamics、Bioheat/Mass Transfer、Biorheology、Cardiovascular Biomechanics、Dental Biomechanics、Hearing Mechanics、Microcirculation、Respiratory Biomechanics、 Biomaterials、Biomaterials & Medical Devices、Dental Replacement、Footwear、Hip Replacement、 Implants、Knee Replacement、Upper Extremity Replacement、Gait、Gait Analysis、Gait and Balance、 Gait and Locomotion、Human Locomotion、Education、Content、Multimedia support、Infrastructure、 Data sharing、Open source programming、Ontology、Joints、Elbow、Foot and Ankle、Hand and Wrist、 Hip、Joint Mechanics、Knee、Orthopaedics、Rehabilitation、Shoulder 等。 本屆之國際生物力學研討會於 2011 年 7 月 3 日至 7 日，共計 5 天，於比利時（Belgium）的首 都－布魯塞爾（Brussels）盛大舉行，其承辦單位為所屬之布魯塞爾理工大學（Université Libre de Bruxelles，簡稱 ULB）。此次大會共規劃 7 個場地，分 5 天（7/3 至 7/7）進行專題演講、論文發表 計畫編號 NSC 99-2410-H-028-005 計畫名稱 優秀女子跳高運動員的生物力學服務：縱貫式研究 出國人員姓名 陳重佑 服務機構及職稱 國立臺灣體育學院 體育研究所助理教授 會議時間 2011 年 7 月 3 日 至 2011 年 7 月 7 日 會議地點 布魯塞爾，比利時 會議名稱 2011 年第 23 屆國際生物力學研討會
XXIIIrd Congress, International Society of Biomechanics 2011
和生物力學儀器展示。而論文發表之方式採取口頭發表與海報發表等方式，並由大會安排設立於各 個場地之主持人給予評論，及藉由與會人士提出問題相互討論、交流。此外，主辦大會亦精心規劃 多場之 Keynote Lecture，這些專題講演的內容除了有演講者近年來的原創性研究以外，在他們的相 關研究文獻上更是相當地有系統性，其可作為國內生物力學研究的重要參考模式，與未來研究發展 方向之參考。
在會議中，本人報告的論文主題為【JAB AS A FUNCTION OF STEPPING FORWARD】，發表 形式是採海報發表，由於此篇研究的主題為探討步法移動形式對於人體刺拳動作的影響，發表期間 引發了許多各國的運動生物力學研究者提出問題與本人作交流，並冀望本研究的結果與經驗能提供 未來從事相關運動之愛好者及研究者有更豐富之參考依據，並藉此提升運動技能與達到研究成果分 享之功效。除了主要論文的報告之外，本人也有另外 5 篇以共同作者的身分進行發表，這些論文係 為本人指導的研究生論著，會議中的討論使得出席會議的研究生與本人獲益匪淺。 同時，國際生物力學學會為鼓勵從事生物力學相關研究活動，於會議中亦表揚優秀之生物力學 研究學者。從大會中各國研究學者發表的整體論著來看，運動科學已是全球生物力學專家們所關心 的領域，而運動生物力學研究工作正朝向基礎理論與應用實務等方向發展，基礎理論的研究發展乃 分析人體或動物跑、跳、走等簡單動作之基本運動形式和影響這些運動形式的生物力學因素，以揭 示複雜的生物體運動原理。而應用實務的研究則是利用生物力學的原理和方法，解決技術、運動傷 害等實際問題，以提昇運動的競爭力。此次能夠參與第 23 屆國際生物力學研討會與其他國家研究者 共同的學習、討論，深刻體會到現階段生物力學的發展已跨足、結合許多學門領域之涵蓋面，更是 一門與人類活動息息相關的科技。 圖 1. 研究者發表論文的現場情況。
二、與會心得
本次的國際學術研討會中，比利時人出席 136 人（佔 11.8%）、英國人出席 101 人（佔 8.8%）、 日本人出席 73 人（佔 6.3%）、法國人出席 73 人（佔 6.3%）、加拿大人出席 66 人（佔 5.7%）、紐西 蘭人出席 61 人（佔 5.3%）、德國人出席 56 人（佔 4.9%），來自於臺灣的學者共 52 人，佔全部總出席人數 4.5%，為全場排名第 8 的參與國家，可見臺灣的生物力學蓬勃發展，已經在世界生物力學發 展之中，具有舉足輕重的地位，臺灣與會的學者都可以在會場中報告近新的研究成果，並交流新的 研究理念，使得本人身為臺灣學術界代表的一員，而深感相當榮耀與驕傲。而本人發表的這些研究 課題，因為都攸關動作控制機制的分析，所以，有諸多研究者熱烈參與本人研究課題的討論，並認 為本人的研究課題將下肢移位的機制，對上肢貢獻的影響詳細剖析，深具研究的新意，未來研究者 也可以通過此一課題的延伸，提出下肢傳遞至上肢工作的動力鏈模型。 此次的國際學術研討會參與，不僅使本人與研究生了解目前全球各生物力學研究機構的研究情 形，也可於此國際研討會與國際協會的組織，了解其組織運動與社群互動的方式。所以，在各階段 歡迎宴、午餐、茶會與歡送宴中，主辦單位所提供餐點主要都是以自助餐的形式進行，以方便與會 的專業學者社交或討論研究，而促進更多的學術互動。 圖 2. 參與第 23 屆國際生物力學研討會的各個國家。
三、考察參觀活動（無是項活動者略）
本次大會無安排考察活動。四、建議
下屆的國際生物力學研討會將於 2013 年的巴西（Brazil）舉行，而承辦單位為巴西之生物力學 學會，大會中，巴西的許多研究者都極力邀約與會的每一位學者出席此一會議，為了使得臺灣具有 更高的曝光機會，並一展臺灣科學研究的水平，研究者應當努力為下一屆生物力學研究會的參與做 好準備，並積極培養研究生出席相關國際會議，以增進視野、吸取新知。所以，更希望政府當局投 資於年輕研究人員的補助，必可以為臺灣的國際化作出非凡的貢獻。五、攜回資料名稱及內容
本次會議攜回大會論文摘要手冊、USB 電子檔，以及 2012 年於墨爾本舉辦的運動生物力學研 討會與 2012 年歐洲運動科學年會等大會的宣傳單或海報，提供未來準備出國參加國際研討會的相關 訊息。JAB AS A FUNCTION OF STEPPING FORWARD
1Chung-Yu Chen,2Tzu-Wei Chiang,1Yen-Wen Cheng,1Chao-Yu Lo and1Tsun-Jen Hsiao 1
Graduate School of Physical Education, National Taiwan College of P.E., Taichung, Taiwan 2Athletics Department & Graduate School, National Taiwan College of P.E., Taichung, Taiwan
email: [email protected]
INTRODUCTION
Boxing is one kind of original and combative sports. The boxer always attacks the adversary in many kinds of offense to annoy their offense strategies by the repeated movements of jab, hook, uppercut, and straight punch. The jab is used to measure the attack distance in order to tempt, raid, or rush the adversary mainly. However, the well and fast jab technique must be coordinated footwork to develop the effects of jab that stated above. There is an old saying in Chinese martial arts that “to teach punching does not footwork, because it makes the master face danger of student’s beat”. This reveal that footwork is an important factor is the “glue”that holds the jab technique together. The purpose of this study is to investigate the effect of various stepping forwards for jab of boxing in biomechanical approach.
METHODS
Eleven collegiate level boxing players, training age over five years, were recruited voluntarily as the participants for this study. Their mean body height, body weight, and age with standard deviation were 173.5 ± 6.2 cm, 66.0 ± 10.8 kg, 20.7 ± 1.6 years old respectively. Participant were asked to perform stand jabs, one-foot forward jabs, and two-foot forward jabs without impact five times for each movement in delivered off the lead foot and bare-handed by random order. The past study showed there were few differences in kinematics between gloved and bare-handed punches [1].
The Vicon 3-D motion analysis system with 8 cameras (MX-F40, 250Hz) and two Kislter force platforms (Type 9260AA, 1000Hz) were synchronized to record the kinematical and kinematical data respectively. The Vicon Nexus system (Version 1.4.116) and Polygon Authoring Tool (Version 3.1) were used to analyze the kinematic parameters of upper extremity and ground reaction force. Repeated measure one-way ANOVA and LSD post-hoc were adopted to analyze the statistical difference with an alpha level of .05.
RESULTS AND DISCUSSION
The results showed the peak velocity of hand were no statistical differences among stand jab (7.32 ± 0.81 m/s), one-foot forward jab (7.49 ± 0.72 m/s), and two-foot forward jab (7.66 ± 0.67 m/s) significantly, F(2, 20) = 2.5, p > .05. The peak velocity of elbow (3.21 ± 0.47 m/s) and shoulder (2.97 ± 0.56 m/s) in two-foot forward jab were higher than stand jab and one-foot forward jab (ps < .05, η2= .52-.54). The effects of stepping forward enhanced the peak velocity of elbow about 17.1% in two-foot forward and 8.4% in one-foot
forward relative to stand jab. But only the peak velocity of shoulder in two-foot forward enhanced 29.0% relative to stand jab.
All the jab movements were without impact to perform punching in this study and this condition made the research assumed the instant of hand velocity equal zero was the terminal position of jab. The results of statistical analyzed showed time of peak shoulder velocity and time of peak elbow velocity to terminal position had no significant difference among three jab movements in this study (ps > .05). But the peak hand velocity in two-foot forward jab was lag 9 ms to achieve terminal position significantly relative to stand jab. Figure 1 showed an example of biomechanical patterns of three kinds of jab movement for one participant. The ground reaction force showed the lead foot acted forward to perform the stand jab, but the force was small (less 0.1BW) and the ground reaction backward force was reduce to zero at the end of jab. The one-foot forward jab and the two-foot forward jab were the stepping movements, and at the instant of lead foot landing, the ground acted the large force backward to break the boxer moved forward. The peak velocities appeared as the following sequence during jab movements: shoulder, elbow, and hand. It must be noted that there was the second peak velocity in shoulder during the time of hand produced peak velocity and the terminated position. This indicated that the end of jab movement, also be considered as punching on target, the boxer acted shoulder to accelerate again. That reinforced the effect of trunk action or whole body action. Under the movements of one-foot forward jab and two-foot forward jab, the shoulder and elbow were both showed the characteristics of accelerated again. It could be regarded as the lead foot landing in jab enhanced the effect of punching.
CONCLUSIONS
The stepping forward had no change the jab peak velocity in hand, but it enhanced the peak velocity of elbow and shoulder. It seems reasonable to conclude that the stepping forward created the offense effect again during the end of jab movement.
REFERENCES
a. b. c.
Figure 1: The velocities of jab arm and ground reaction force of jab direction for stand (a), one-foot forward (b), and two-foot
forward (c) for an example boxer. Time axis zero means the hand achieved the terminal position, and the dotted line means the instance of peak velocity in hand.
國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表
日期:2011/12/12國科會補助計畫
計畫名稱: 優秀女子跳高運動員的生物力學服務：縱貫式研究 計畫主持人: 陳重佑 計畫編號: 99-2410-H-028-005- 學門領域: 運動生物力學無研發成果推廣資料
99 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：陳重佑 計畫編號：99-2410-H-028-005-計畫名稱：優秀女子跳高運動員的生物力學服務：縱貫式研究 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 4 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 100% 人次 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 1 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 章/本 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 100% 人次其他成果
