女子撐竿跳高選手支撐階段與起跳動作之
運動學分析
黃宏春、李亞瑾/高苑科技大學摘要
本研究目的在於針對女子撐竿跳高選手竿子與支撐階段起跳動作進行運動學分 析，並將分析結果提供教練、選手做為訓練及選材之參考。方法：以二部每秒 120 張畫 面的攝影機(JVC9800)，拍攝 102 年全國運動會女子撐竿跳高 8 名決賽選手為受試者， 以 Dempster(1955)14 個肢段、21 個關節點的人體模型，透過 Kwon3D 動作分析軟體實 施二度空間的影片分析，結果與結論：1、女子選手握竿高度與成績達顯著相關(p＜.05, r=0.877)，顯示握竿高度與成績具有密切的關係。2、起跳角度與成績達顯著負相關 （p<.05，r=-0.722），顯示較低起跳角度對女子選手的成績表現較有利。3、起跳時垂直 速度過大，易造成起跳後向前彎竿的動能不足，無法達到良好豎竿位置。4、左右手插 竿水平與垂直速度左手速度大於右手，較慢推竿速度將造成下肢動作過快，因此影響起 跳後續捲體動作表現。建議：提高握竿高度與增加起跳速度將有利於成績表現。關鍵詞:撐竿跳高、撐竿器材、握竿高度、起跳動作
壹、前言
一、研究背景
在田徑跳部運動中撐竿跳高運動是唯一使用器具，也是最具困難度、複雜性與技巧 性的項目，動作的完成主要可分為持竿助跑、插竿起跳、擺體收腿、展身轉體、推竿過 竿和落地著墊(王代才、張武紀，1994；Morlier,J.＆Cid,M.,1996; Bussabarger, 2001； 張智敏、劉冰、孫南，2008)。自從 1817 年開始採用木質撐竿創造第一次成績後，歴經 竹竿、鋁竿、尼龍竿與石墨纖維竿等等，木竿最高紀錄是由 Sumom(USA)在 1906 年所創， 成績 3.78 公尺，1912 在 Combridge 城市所舉辦 Olympic Game 比賽中 MarcS. Wright 首先突破 4 公尺大關，而後歷經第一次世界後撐竿跳高成績開始由 4.12 公尺到 1925 年 增加為 4.25 公尺，在此之前由於木製竿子沒有彈性而且重量較重，所以接著改採用質 料較輕又有彈性的竹竿子，1942 年 Warmerdam(USA)以 4.77 公尺創造了竹竿時期最高紀 錄。由於外國選手體型狀碩，竹製竿子在握竿超過 4 公尺時常發生斷竿的危險，以致於 材質結實且不易斷竿的金屬竿子隨之問世，但由於沒有彈性，1962 年美國選手布萊格僅 僅將紀錄往上推進 5 公分，以 4.82 公尺成績為金屬竿子的最佳紀錄(王臻、戴瑛、稷醒， 2008)。直至 1962 年才改用玻璃纖維竿(Glass Fiber Pole)，目前更有以奈米性質研發 的竿子，由於科技不斷進步，竿子在性能表現上也越加精密，因此獲得技術更大的變化， 成績由原來 4.82 公尺提昇至 6.14 公尺，足足增加 1.32 公尺，探究其原因主要是玻璃 纖維竿(Glass Fiber Pole)優越的物理特性使竿子更加輕便、彈力更大、韌性強、握感 好(李北玉，2001; 孫南，2006a)。比賽過程中選手必須具備很好的持竿助跑速度才能 產生巨大的動能，配合插竿起跳時的瞬發力才能壓制插竿時的衝擊力並使竿子做大弧度 的彎竿，儲存更大的能量。因此選擇竿子與起跳動作相互配合的優劣與否將深深影響成 績表現。目前國內對此項技術面的研究相當缺乏，僅侷限於助跑與起跳動之分析(許弘 恩，1996;2004；王建畯，1999；楊木輝，2004)，所以本文研究目的即透過運動生物力 學的分析，探討撐竿跳高選手竿子與起跳動作情形，暨望對女子撐竿跳高技術有進一步 的了解。二、研究目的
分析國內女子撐竿跳高選手竿子與支撐階段起跳動作變化與竿子特性作為教練、選 手訓練上之參考。本研究各項參數如下： （一）、握竿高度。 （二）、竿子磅數。 （三）、起跳水平、垂直速度。 （四）、起跳角度、竿弦角度。 （五）、左右手推竿速度。三、研究範圍
本研究以民國 102 全國運動會女子撐竿跳高決賽前五名選手，分析國內女子撐竿跳高選手撐竿器材與起跳動作為本研究範圍，由於決賽六至八名選手成績表現不理想的情 形下僅以決賽前五名為研究對象。
四 、名詞 解釋
(一 )、 竿子磅數：試跳時選手使用竿子之彈性最大負荷。 (二 )、 起跳角度：起跳瞬間身體重心合速度向量與水平的夾角。五、研究限制
本實驗主要拍攝選手真實比賽情形，為了減少拍攝誤差，攝影機必須架設在跑道內 側，比賽同時因有徑賽賽程所以會造成比賽選手被擋住的情形，因此被擋住的部份，僅 能以其次佳成績加以分析，此為本研究限制一。本實驗主要以撐竿器材與起跳動作為分 析重點，起跳後動作由於拍攝問題無法加以比例化分析，因此不在本研究範圍內，此為 研究限制二。本實驗採二度空間影片分析，雖然過程中身體維持在運動平面上，但仍會 存在微小部份的誤差，此為研究限制三。貳、實驗步驟與方法
本 研 究 對 象 為 參 加 102 全國運動會女子選手決賽前五名為研究對象，平 均 身 高 1.64±0.03 公 尺 、 分 析 成 績 3.63±0.35 公 尺 。 器 材 與 設 備 ： JVC9800 攝 影 機 二 部、 正 方 形 比 例 板 (1.0×1.0 公 尺 )、 腳 架、 皮 尺。場 地 佈 置 ：二部攝影機架設在 運動行進方向右側，攝影機鏡頭距離地面高度 1.1 公尺，主光軸與撐竿跳高助跑中線垂 直，水平距離 20 公尺，二部攝影機分別架設在插竿起跳前方 5 公尺、10 公尺，攝影機 速度每秒 120 張畫面。資 料 蒐 集 ： 第一部攝影機拍攝助跑最後六步，第二部攝影機則 拍攝助跑最後一步和起跳插竿動作，在比賽開始與結束後分別於助跑中線拍攝比例板。 資 料 處 理：影 片 的 分 析 採 用 Dempster(1955)所 建 立 的 14 個 肢 段、21 個 關 節 點 的 人 體 模 型 ， 將 各 肢 段 質 量 百 分 比 及 肢 段 重 心 位 置 輸 入 Kwon3D Performance 動 作 分 析 系 統，利 用 系 統 中 數 位 濾 波 法，選 取 最 佳 截 斷 頻 率 將 資 料 修 勻，計 算 相 關 的 參 數 資 料。資 料 分 析：拍 攝 後 透 過 Power Director 威 力 軟 體 截 取 影 像 ， 並 由 國 立 台 北 師 範 大 學 運 動 生 物 力 學 實 驗 室 所 提 供 Kwon3D 動 作 分 析 系 統 獲 得 女 子 撐 竿 跳 高 選 手 起 跳 動 作 的 運 動 生 物 力 學 參 數 ， 以 皮 爾 遜 (Pearson)積 差 相 關 來 探 討 各 參 數 與 成 績 之 間 情 形 ， 顯 著 水 準 α =.05。參、結果與討論
一、結果
表一、握距、手舉高度、握竿高度與體重及竿子勁度差表 握距 (公分) 手舉高度 (公尺) 握竿高度 (公尺) 用竿磅數 (磅) 體重及竿子勁 度差(公斤) 平 均 數 與 標準差 40.75±2.33 2.22±0.03 3.86±0.11 143±10.95 8.69±4.29 與 成 績 相 關 0.058 0.553 0.877＊ 0.330 0.514 表二、助跑、起跳與左右手推竿速度表 起跳角度 竿弦角度 (度) 起跳垂直、水平速度 合速度(公尺/秒) 左右手推竿速度 (公尺/秒) 平均數 標準差 22.48±1.95 34.07±1.76 Vx：5.99±0.17 Vy： 2.55±0.23 V： 6.33±0.50 左手Vx：2.21±0.59 Vy：2.04±0.30 右手Vx：1.58±0.44 Vy：0.66±0.74 與成績 相關 -0.722＊ -0.322 0.905＊ 0.661 0.621 0.456 0.512 -0.661 -0.412二、討論
(一)、握竿高度 表一發現女子選手手舉高度 2.22±0.02 公尺，決定撐竿跳高成績的參數是握竿高度 與騰空高度，並發現握竿高度和成績有正相關(Ferry, 1999)，選手想要騰越更高的高 度，首先要有較高的握竿高度，想要有較高的握竿高度，速度必然要加快，更要有較長 的擺體時間及插竿技巧。現代撐竿跳高的技術來衡量握竿高度是否合適，一般而言是以 運動員手舉高度的二倍為基準，世界級水準的優秀選手應再加上二十公分（張武紀、王 代才，1994；張華新、田坤，2001；劉正泉，2002），因此握竿高度應可達到 4.44 公尺， 但選手僅只 3.86±0.01 公 尺 短 少 58 公 分，尤 其 握竿高度更佔成績表現的 84％左右(許 樹淵，1992；張武紀、王代才，1994；許弘恩，1996)。因此未來如何有效提高握竿高 度將是提昇成績關鍵之一。表三、手舉高度、握竿高度比較表 項目 研究者 手舉高度 (公尺) 握竿高度 (公尺) 成績 (公尺) 本研究 2.22±0.03 3.86±0.11 3.53±0.32 閻松華、劉學貞 (2004) N/S 4.01±0.13 3.92±0.14 陳慶杰、劉善言 (2006) N/S 4.09±0.11 4.04±0.16 (二)、竿子磅數 竿子的硬度也是反映運動員技術水平和能力的一項指標，因為在彎曲量相同時，撐 竿彈性力的大小主要取決於竿子的軟硬程度(孫南，2006c)，由於撐竿材質不斷更新， 竿子彈性越來越好，目前所使用玻璃纖維竿特別具有彈性力量，是選手騰越竿子重要動 力來源，而撐竿的彈性力量主要取決於跳躍時的彎竿量與撐竿本身的硬度(亦即竿子磅 數)，選手採用竿磅數越重，竿子反彈釋放位能就越大，有利於展身及空中動作，所以 在合理的跳躍技術表現下，努力提高選手體重與撐竿磅數差額是提高現代撐竿跳高成績 的主要因素之一。用竿磅數至少要比本身體重重 22 磅(9.99 公斤)以上才能做好空中的 動作，世界一流撐竿跳高選手之用竿磅數平均比自己的體重重 40~50 磅(18.16~22.17 公斤) (許弘恩，1996)。目前世界優秀撐竿跳高選手體重與撐竿磅數差額已大於 15 公 斤，布卡甚至達到 20 公斤(張華新、田坤，2001)。 表四為女子受試者用竿磅數與體重 差距表，女子選手 140±13.92 磅(63.56±6.32 公斤)，差距 8.69±4.29 公斤，與學者研究 比較發現我國選手用竿磅數較輕，而且體重與撐竿磅數差距較小，因此在展身空中動作 上缺乏讓竿子釋放更大的彈性位能，這也是我國選手成績無法突破的原因之一。 表四、竿子與體重差距比較表 項目 研究者 竿子重量 (公斤) 體重 (公斤) 竿子與體重之差 距(公斤) 本研究 63.56±6.32 (140±13.92 磅) 56.3±5.9 8.69±4.29 陳慶杰、劉善言 (2006) 69.92±2.99 (152±8.72 磅) 61.1±3.14 8.82±2.46 陳慶杰、呂季東 (2007) 69.01±3.96 (151±5.62 磅) 60.1±3.04 7.91±4.65 (三)、起跳角度、竿弦角度 起跳角度主要由起跳時水平速度與垂直速度所構成，大小直接反映出選手起跳技術
的優劣，起跳角度太大說明起跳方向過於垂直，造成起跳的垂直分力過大，不利於彎竿 和豎竿（王代才、張武紀，1994；孫濤，2006）。世界一流女子選手起跳角度約 21。 ~26。 度，而本研究結果分析，女子選手為 22.48。 ±1.95。 度。與學者研究比較在合理範圍內， 但由於撐竿長度為影響起跳角度之一，在其它研究中均被忽略，因此未來研究將予以列 入考量，透過實際的測量找出選手最佳起跳角度。與成績之關係達到顯著負著相關 （p<.05，r=-0.722），顯示較低起跳角度對女子選手的成績表現較為有利。 表五、起跳角度比較表 研究者 起跳角度(度) 本研究 22.48。 ±1.95。 張曉金(2004) 18.09。 ±0.07。 閻松華、劉學貞(2004) 23.99。 ±2.48。 徐政(2005) 22.87。 陳慶杰、劉善言(2006) 22.72。 ±4.24。 (四)、插竿角度 插竿動作是從助跑倒數 2~3 步開始，以下手為支點，上手經由髖關眼部到頭上方位 置，雙手必須在起跳前完全伸直(Risk, 1999)。插竿起跳是撐竿跳高的關鍵技術環節， 其完成質量在很大程度上會影響整個跳躍質量(蔣國勤，2002)。撐竿與地面角度太小， 速度損失就越大，加大插竿角度能使身體充份伸展將有利於豎竿。本研究女子選手插竿 角度 29.07。 ±1.76。 ，由於決定插竿角度主要是上握竿手的位置，而選手身高、握竿高 度及竿子彎曲程度均是影響因子，選手的最佳插竿角度有待進一步深入研究探討。 (五)、起跳水平、垂直速度 在跳躍同一高度時，快速的起跳速度將使竿子彎曲較大，儲存更多的彈性位能，選 手可以以較高點越過橫竿(葉憲清，1984 ；Morlier, J. ＆ Cid, M., 1996)。當起跳 速度提高 5％，則重心騰起高度可提高 10％(張華光，1999；劉正泉，2002)，在不犧牲 水平速度之下，儘量蹬起身體做出良好的倒立(Atting,1980)。本研究結果分析，女子 選手起跳水平速度平均為 5.99±0.17 公尺/秒，垂直速度平均 2.49±0.27 公尺/秒，研究 發現國內選手在起跳速度方面較慢的情形下(如表六)，而且起跳動作過度往上造成垂直 速度太大，以致於在起跳後向前彎竿時的水平動能損失過大，無法到達良好的豎竿位 置，因此在成績的表現也不盡理想。與成績相關上，僅起跳水平速度與成績達顯著相關 意義(r=0.905, p＜.05)，顯示較大的起跳水平速度將能增加成績表現，也說明水平速 度在起跳過程中較垂直速度能增加成績表現。
表六 女子撐竿跳高選手起跳時水平、垂直速度比較表 研究者 水平速度 (公尺/秒) 垂直速度 (公尺/秒) 合速度 (公尺/秒) 本研究 5.99±0.17 2.55±0.23 6.33±0.50 周鐵民(2000) 6.23±0.04 5.81±0.40 2.37±0.12 2.86±0.25 6.66±0.08 6.47±0.33 施昭延、劉學貞 (2002) 6.23±0.17 2.67±0.12 6.78±0.15 曹雅琴等人 (2004) 5.99±0.12 2.66±0.11 6.55±0.15 李世明等人 (2004) 6.63±0.44 3.06±0.16 7.30±0.30 徐政(2005) 6.24±0.52 2.48±0.21 6.71±0.35 陳慶杰、劉善言 (2006) 5.90±0.46 2.48±0.43 6.40±0.35 (六)、左右手推竿速度 起跳離地瞬間由於雙手須同時推竿的過程，左手向前上方推，而右手推竿時要求要 有另一個壓竿的動作，因此造成左手速度大於右手，所以當雙手推竿速度越快，起跳才 能夠充份發揮肢體才能更加伸展。本研究水平、垂直速度女子左手 2.21±0.59、2.04±0.30 m/s、右手 1.58±0.44、0.66±0.74 m/s，左右手插竿水平與垂直速度左手速度大於右手， 與學者比較有較小的推竿速度(如圖一)，較慢推竿速度將造成下肢動作過快，因此影響 起跳與後續捲體動作的展現。 圖一、女子撐竿跳高選手左右手推竿速度比較圖 0 2 4 6 左手水平速 度 左手垂直速 度 右手水平速 度 右手垂直速 度 公 尺 / 秒 周鐵民(2000) 閻松華(2001) 本研究(女)
肆、結論與建議
一、結論
根據實驗結果發現：一、女子選手握竿高度與成績達顯著相關(p＜.05, r=0.877)， 顯示握竿高度是影響成績重要因素。二、起跳角度女子選手達顯著負著相關（p<.05， r=-0.722），顯示較低起跳角度對女子選手的成績表現較有利。三、起跳時水平與垂直 速度分配不佳，形成垂直速度過大，起跳後向前彎竿動能損失，無法達到良好豎竿位置。 四、左右手插竿水平與垂直速度左手速度大於右手，較慢推竿速度將造成下肢動作過 快，因此影響起跳後續捲體動作表現。二、建議
後續研究方面，建議未來在攝影方式突破下，能夠以撐竿跳高整體動作了解選手技 術尤其是最後階段騰空技術，而對選手的建議則是一、加強選手助跑速度，選擇適合 的撐竿硬度，進而提高選手握竿高度。二、評估選手最佳水平與垂直速度轉換模式， 達到最佳起跳角度。參考文獻
王代才、張武紀(1994)。論現代撐竿跳高技術。成都體育學院學報，第二十卷，第四期， 第 26-32 頁。 王建畯(1999)。撐竿跳高選手持竿助跑與起跳動作技術分析與技術訓練之研究。中 國 文 化 大 學 教 練 研 究 所 碩 士 論 文 。 王臻、戴瑛、稷醒(2008)。複合材料撐竿性能對撐竿跳高高度的影響。力學與實踐學報， 第三十卷，第三期，第 67-70 頁。 李北玉(2001)。對影響撐竿跳高運動成績的主要因素探討。首都體育學院學報，第十三 卷，第一期，第 44-47 頁。 李世明、郭榮、劉學貞(2004)。不同助跑距對撐竿跳高起跳技術的影響。浙江體育科學 學報，第二十六卷，第四期，第 1-3 頁。 徐政(2005)。中國優秀女子撐竿跳高運動員最後四步助跑至起跳技術的運動學分析。西 安體育學院學報，第二十二卷，第一期，第 98-101 頁。 施延昭、劉學貞(2002)。中國女子撐竿跳高運動員起跳、擺體、推竿的生物力學分析。 體育科學研究學報，第六卷，第二期，第 38-41 頁。 周鐵民(2000)。對我國部份國際健將級與健將級女子撐竿跳高運動員最後二步助跑及起 跳有關技術指標的研究。北京體育大學碩士論文。 孫南(2006)。撐竿跳高技術的變革與發展。成都體育學院學報，第三十二卷，第三期， 第 59-61 頁。 孫南(2006)。玻璃鋼撐竿的特性與撐竿技術的變革。北京體育大學學報，第二十九卷， 第九期，第 1275-1277 頁。 孫濤(2006)。對我國部份女子撐竿跳高選手最後助跑與起跳的運動學分析。北京體育大 學碩士論文。 許弘恩(1996)。影響我國撐竿跳高選手握竿高度之探討，大專體育，第二十八卷，第 57-60 頁， 許弘恩(2004)。撐竿跳高不同等級選手持竿助跑最後六步及插竿起跳之運動學分析。台 北縣:高立圖書公司。 許樹淵(1992)。撐竿跳高。田徑論。偉彬體育研究社，1002-1017。 張新華、田坤(2001)。布勃卡撐竿跳高技術特點分析。浙江體育科學，第二十三卷，第 二期，第 22-24 頁。 張華光(1999)。 論影響撐竿跳高運動成績的主要因素。漢中師範學院學報，17(1)， 61-63。 張曉金(2004)。中外高水平女子撐竿跳高技術的生物力學比較分析。體育科學研究， 8(1)，83-85。 張智敏、劉冰、孫南(2008)。我國優秀男子撐竿跳高運動員楊雁盛最後三步助跑及起跳技術分析。山東體育學院學報，24(11)，62-65。 陳慶杰、呂季東(2007)。我國女子撐竿跳高運動員懸垂擺體技術的運動學特徵。成都體 育學院學報，33(1)，66-69。 陳慶杰、劉善言(2006)。中國優秀女子撐竿跳高運動員起跳技術的運動學研究。山東體 育學院學報，22(2)，76-78。 曹雅琴、李世明、劉運祥、楊桂志(2004)。女子撐竿跳高持竿助跑與起跳的速度特征。 成都體育學院學報，30(3)，42-44。 閻松華(2001)。我國優秀女子撐竿跳高運動員技術動作的生物力學分析。北京體育大學 碩士論文。 閻松華、劉學貞(2004)。對我國優秀女子撐竿跳高運動員插穴起跳技術動作的生物力學 分析。北京體育大學學報，27(5)，633-635。 葉憲清(1984)。競技撐竿跳高起跳的動學分析。國民體育季刊，12(4)，73-79。 楊木輝(2004)。國內優秀撐竿跳高選手持竿助跑最後三步及起跳之運動學分析。未 出 版 碩 士 論 文 ， 國 立 體 育 學 院 ， 台 北 縣 。 蔣國勤(2002)。撐竿跳高技術釋讀。江西大學學報，19(4)，55-57。 劉正泉(2002)。影響我國撐竿跳高運動成績的主要因素。體育函授通訊，18(1)，65-66。 Attig, R. (1980). Pole vault biomechnics factors of the grip height and push off . Track and
Field Quarterly Review, 80(4), 41-46.
Bussabarger, D. (2001). Launching into the vaulting action. Track Coach, 157, 5017-5018. Ferry, B. (1999). Predicting maximum vaulting height through multiplw performance
variables. Track Coach, 146, 4699-4701.
Morlier, J. ＆ Cid, M. (1996). Three-Dimensional analysis of the angular momentum of a pole-vaulter. Journal of Biomechanics, 29(8), 1085-1090.
The Analysis on the Influence of Pole and Takeoff
Movements to Female Pole Vaulters’ Performance
Huang Hong Chun、Lee Ya Chin / Kao Yuan University
Abstract
Purpose：The study aims at analyzing pole female vaulters’ pole and takeoff skills as well as providing training references for coaches and athletes. Method： Two cameras (JVC) with speed of 120 frames per second were used to film the and female pole vault final of National Track and Field Competition in 2005. This study used Dempster’s (1995) 14-segment and 21-point body model and Kwon 3D movement analytical program to do two dimensional films analyze. Results and Conclusions:1. Grip height is related to the performance for female, that means to performance. 2. The takeoff angle is an inverse ratio to the grade for female pole vault. That means a smaller takeoff angle will be able to reach a better grade. 3. While taking off, if the horizontal speed and the vertical speed don’t distribute appropriately, the vertical speed will become too fast and the pole bending power will decrease. Therefore, it will become very difficult to reach a proper plant position. 4.The horizontal and vertical velocity in the right and left hand that left hand was greater than right hand. The slower pushing speed will cause the inferior limb too fast and influence the take-off motion. Suggestions: Enhance the holding altitude and take-off speed will be able to reach a better performance.
