不同擺臂立定跳遠之生物力學分析
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(2) 不同擺臂立定跳遠之生物力學分析 2015 年 6 月 研 究 生：廖建堯 指導教授：蔡虔祿 摘要 本研究是以運動生物力學的方法探討不同擺臂立定跳遠動作 (挺胸擺臂、前後擺臂 及叉腰不擺臂) 之間的差異。以八名大專跆拳道男子選手為受試對象；利用十部 Vicon MX-13+紅外線攝影機 (200Hz) 及一塊 Kistler 9281 測力板 (1000Hz)，同步蒐集受試者 在不同擺臂立定跳遠動作過程中的運動學及動力學的數據資料。統計方法以無母數弗里 曼二因子等級變異數分析，檢驗不同擺臂動作間參數之差異情形，若達顯著差異，則進 行事後比較 (α= .05)。從本研究的結果得到兩種擺臂立定跳遠動作在下列的生物力學參 數比叉腰立定跳遠動作來得大：立定跳遠的距離，下蹲期之動作時間、重心垂直位移量； 蹬伸期之最大水平地面反作用力、最大發力率、起跳瞬間重心水平速度、起跳瞬間髖、 膝關節角度；飛行期之重心水平位移量。此外三種動作的水平衝量挺胸擺臂大於前後擺 臂，大於叉腰立定跳遠 (p＜.05)。本研究發現不同擺臂立定跳遠的動作在預備至起跳瞬 間，若有較大的水平衝量即可獲得較大的水平速度，有助於立定跳遠之運動表現。而挺 胸擺臂立定跳遠動作在跳躍距離上，有優於前後擺臂與叉腰立定跳遠之趨勢。因此建議 立定跳遠的技術以挺胸擺臂的動作為佳。. 關鍵詞：跳躍、運動學、動力學. iii.
(3) Biomechanical Analysis of Three Types of Arms Swing Standing Long Jump June, 2015 Author：Liao, Jian-Yao Advisor：Tsai, Chien-Lu Abstract The purpose of this study was to investigate the biomechanical differences among different types of arms swing, including chest out arms swing, arms swing back & forth, and arms akimbo standing long jumps. Eight male college Taekwondo athletes served as the participants of this study. Ten Vicon MX-13+ (200Hz) infrared cameras and a Kistler 9281 (1000Hz) force plate were simultaneously used to collect the kinematics and the kinetics data of the three type movements. The Friedman two-way analysis of variance by ranks nonparametric statistical test was applied to compare the biomechanical parameters among the three types of standing long jump. Post-hoc comparison was applied while the statistical significance was attained (α= .05). The results showed that both of the chest out arms swing and the arms swing back & forth displayed greater performance significantly than arms akimbo as regards the following parameters: long jump distance, downward movement duration time, COM vertical displacement, maximum horizontal GRF and maximum rate of force development at the propulsive stage, COM horizontal initial velocity at the takeoff, the angles of hip joint, knees joints at takeoff. Moreover, the three types of movement were found to differ significantly from one another in horizontal impulse. The results of the study showed that the greater horizontal impulse generated the faster horizontal velocity. Since the long jump of the chest out arms swing was better than arm swing back and forth and arms Akimbo movement. We recommend that the athlete could learn chest out arms swing standing long jump in the test.. iv.
(4) Keywords: jump, kinematics, dynamics. v.
(5) 謝 誌. 從初入運科所時對週遭一切事物尚處於懵懵懂懂的狀態，轉眼間將畫下二年 的在職進修生涯句點。這二年間許多的學習與經歷，讓我對知識的探索、對事物 的看法，甚至對人生的態度都改觀了不少。在這求學過程中首先得感謝我的指導 教授蔡虔祿老師費心指導與教誨，帶領我得以一窺運動科學領域的深奧，不時的 討論並指點我正確的方向，方能使我在規定修業期限內如期完成碩士論文，另外 亦要感謝口試委員黃長福教授及國立臺北教育大學蔡葉榮教授的協助，以及對論 文內容的批評與補充，讓我能更加清楚相關研究問題，使我獲益良多。 兩年的研究所求學過程，戰戰兢兢片刻不得閒，孤軍奮鬥誠屬不易！感謝勝 維學長不厭其煩的開導我研究中的疑惑，總能在我迷惘時為我解惑；亦感謝宗翰、 中謙、育諒，由於您們的幫忙與疑難排除，讓實驗可以順利進行。特別感謝尹彰 學長，每次都打擾您假日的美好時光，協助我在軟體上的運用，及在面對錯縱複 雜的原始資料時，總能協助我找出關鍵。 最後要感謝的是家人對我的支持與鼓勵，使我無後顧之憂，讓我可以專心的 致力於研究所的課業，因為有您們，讓我能順利完成學業。謹將這份努力的成果 與您們共同分享！ 謝謝您們！. vi.
(6) 目 次. 口試委員與系主任簽字之論文通過簽名表………….….……………………………………i 論文授權書…………….……………………………………….…..…………………………ii 中文摘要…………………………………..…………………….……………………………iii 英文摘要……………………………………………………………..………………………..iv 謝誌………………………………………………………………………….………………vi 目次………………………………………………………………….…………...…………vii 表次…………………………………………………………………………………..……x 圖次…………………………………………………………………................……….……xi. 第壹章 緒論…...………………………………………………………………1 第一節. 研究背景……………………………………….………………………………1. 第二節. 研究目的…….…………………………………………………………………3. 第三節. 研究範圍…….…………………………………………………………………4. 第四節. 操作性定義與名詞解釋…...…………………………………………………4. 第五節. 研究的重要性……...…………………………………………………………7. 第貳章. 文獻探討…...…………………………………..……………………8. 第一節. 立定跳遠運動學相關研究…….……………………………………………8. 第二節. 立定跳遠運動學相關研究………...……………………………………..…9. 第三節. 擺臂動作相關研究……………...……………………………………………10. 第四節. 文獻總結…...…………………………………………………………………11. vii.
(7) 第參章. 實驗方法與步驟….…………………………..……………………12. 第一節. 研究對象….…………………………………………………………………12. 第二節. 實驗時間與地點…...………………………………………. ………………12. 第三節. 實驗儀器設備…...……………………………………………………………13. 第四節. 實驗場地佈置………………………………………………………………15. 第五節. 研究架構……………………………………………………………………16. 第六節. 實驗步驟與流程……………………………………………………………17. 第七節. 資料處理……………………………………………………………………22. 第八節. 統計方法……………………………………………………………………23. 第肆章. 結果…………...………………………………..……………………24. 第一節. 運動學參數分析…………….………………………………………………24. 第二節. 動力學參數分析………………...………………………………………..…38. 第伍章. 討論與結論…...…………………………………..…………………43. 第一節. 運動學對不同擺臂立定跳遠表現的影響…….……………………………43. 第二節. 動力學對不同擺臂立定跳遠表現的影響……...……………………………47. 第三節. 結論…………………………………………………………………………48. 引用文獻. …...……...…...…...…………………………..…………………49. 中文部分…….…………………………………………………..……………………49 英文部分…….…………………………………………………..……………………51. viii.
(8) 附錄一..……...…………………...…...…………………..…………………52 附錄二..……...…………………...…...…………………..…………………53. ix.
(9) 表 次 表 3-1 受試者的基本資料…….…………………………………..……………………12 表 3-2 反光球黏貼位置表…………………………………………………………..……20 表 4-1 不同擺臂立定跳遠跳躍距離…..…………………………………………………25 表 4-2 不同擺臂立定跳遠各分期動作時間..……………………………………………26 表 4-3 不同擺臂立定跳遠各分期重心垂直位移變化量……………..…………………27 表 4-4 不同擺臂立定跳遠各分期重心水平位移變化量………………………………29 表 4-5 不同擺臂立定跳遠起跳瞬間重心垂直、水平速度…………..…………………32 表 4-6 不同擺臂立定跳遠起跳瞬間重心起跳角度…………..…………………………32 表 4-7 不同擺臂立定跳遠蹬伸期關節角位移…………………………………………33 表 4-8 不同擺臂立定跳遠起跳瞬間關節角度…………………………………………35 表 4-9 不同擺臂立定跳遠起跳瞬間關節角速度……………………..…………………37 表 4-10 不同擺臂立定跳遠蹬伸期最大垂直、水平地面反作用力………………………38 表 4-11 不同擺臂立定跳遠蹬伸期初始發力率、最大垂直、水平發力率及最大發力 率……….…………………………………………………………………………41 表 4-12 不同擺臂立定跳遠垂直、水平衝量………………………………………………42. x.
(10) 圖 次 圖 1-1 挺胸擺臂立定跳遠…….…………………………………………………………5 圖 1-2 前後擺臂立定跳遠….……………………………………..……………………5 圖 1-3 叉腰不擺臂立定跳遠…….………………………………………………………6 圖 3-1 Vicon MX-13+ …….…………………………………………..…………………13 圖 3-2 L-frame…….………………………………………………………..……………13 圖 3-3 T-wand……….………………………………………………………..…………13 圖 3-4 Kistler 9281…….………………………………………………………………13 圖 3-5 電腦主機及相關器材…….…………………………………….…………………13 圖 3-6 實驗場地佈置圖….………………………………………..……………………15 圖 3-7 研究架構圖….……………………………………………..……………………16 圖 3-8 實驗流程圖….……………………………………………..……………………19 圖 3-9 身體反光球黏貼位置圖…….………………………………..…………………21 圖 3-10 反光球標記位置正面圖…….………………………………..…………………22 圖 3-11 反光球標記位置背面圖…….……………………………….…………………22 圖 4-1 實驗受試者不同擺臂立定跳遠跳躍距離….……………..……………………25 圖 4-2 挺胸擺臂立定跳遠重心垂直曲線圖………………….……………………27 圖 4-3 前後擺臂立定跳遠重心垂直曲線圖…………………………………………28 圖 4-4 叉腰不擺臂立定跳遠重心垂直曲線圖………………….…………………28 圖 4-5 挺胸擺臂立定跳遠重心水平曲線圖………………….……………………30 圖 4-6 前後擺臂立定跳遠重心水平曲線圖………………….…………..…………30 圖 4-7 叉腰不擺臂立定跳遠重心水平曲線圖………………………………………31 圖 4-8 挺胸擺臂立定跳遠地面反作用力曲線圖………………….………..………39 圖 4-9 前後擺臂立定跳遠地面反作用力曲線圖………………….………………39 圖 4-10 叉腰不擺臂立定跳遠地面反作用力曲線圖…………………….……………40. xi.
(11) 第壹章 緒論 本緒論共分為五節，第一節、研究背景；第二節、研究目的；第三節、研究範圍； 第四節、操作性定義與名詞解釋；第五節、研究的重要性。. 第一節 研究背景 古代希臘奧林匹克運動會是現代奧林匹克運動會之前身。西元前 708 年在第十八 屆古代奧林匹克運動會上，跳遠被列入為比賽項目，而跳遠又分為行進間跳遠與立定 跳遠兩種。行進間跳遠規則是選手在起跳及飛行過程中雙手各持石製品或金屬製品重 物進行比賽，重物形狀與啞鈴相似，當身體重心飛到最高點要開始落地前，雙手用力 將重物向後拋出，使跳躍距離達到最佳成績。1896 年於希臘雅典舉辦第一屆現代奧林 匹克運動會，之後於每四年舉行一次。1900 年於法國巴黎舉辦第二屆奧林匹克運動會， 田徑項目由 12 項增加為 24 項，立定跳遠亦是此屆奧運會新增的項目之一，但規則是 選手雙手不持重物比賽，直到 1912 年於瑞典斯德哥爾摩舉辦第五屆奧林匹克運動會時 取消了立定跳遠項目 (吳文忠，1957)。 走、跑、跳、擲乃是人類生活之基本技能，視為所有運動中的基本形式，其中以 跳躍運動常被作為下肢爆發力的檢測方式，包括垂直跳及立定跳遠，而爆發力 (瞬發 力) 的大小可以決定運動員身體的移動能力。爆發力意指在最少的時間裡產生最大的 力量，亦可解釋為力量乘以速度，當力量越大、速度越快，所得到的爆發力就越大 (王 哲彥、楊國煌、張曉昀，2008)。肌力是指肌肉在對抗某種阻力時，所產生的最大力量 的能力，而肌力與瞬發力的好壞決定了運動員在運動競技表現的成績 (呂宏進、林政 東，2000)。在國外有日本、德國等其他國家都將立定跳遠設為體適能爆發力的檢測項 目指標之一，其中香港、新加坡及中國各分別在 1991 年、1992 年及 1998 年將體適能 列入升學考試計分中 (洪嘉文，2007)。我國民國 83 年教育部為了提升國民體適能訂 定了測驗項目，包括身高體重測量、坐姿體前彎、一分鐘屈膝仰臥起坐、立定跳遠、 女生 800 公尺及男生 1600 公尺跑走等，用來評量身體組成 (BMI)、柔軟度、肌力與 1.
(12) 肌耐力及心肺耐力。民國 96 年教育部將體適能列入升學考試計分推廣計畫，民國 103 年全面實施十二年的國民基本教育免試入學之體適能檢測成績列入超額比序項目中， 其中體適能測驗項目之立定跳遠難度較高於坐姿體前彎、一分鐘屈膝仰臥起坐及心肺 耐力 (蔡櫻蘭，2002)。同年，考選部考量警察、消防外勤人員常面臨緊急危險情況， 需要有良好的爆發力及應變能力，然在警察、消防特考的體能測驗項目中，把原現行 屬肌力、肌耐力測驗的仰臥起坐及引體向上改為立定跳遠。 立定跳遠是屬於移動性的基本動作，以雙腳的方式起跳及著地，是一種複雜的全 身性肢體協調動作 (Haywood & Getchell, 2001；Gallahue & Ozmun, 2002)，亦是競技 運動訓練中的重要輔助動作之一。立定跳遠以不同形式的運動技能表現，例如：跳高、 跳遠、三級跳及撐竿跳等專業項目，基本跳躍動作有垂直跳、立定跳、跨步跳及單足 跳之分，因此，立定跳遠這個動作型式具有即高的研究價值 (Clark, Philips, & Petersen, 1989 ; Wang, Jwo, & Chen, 2003)。立定跳遠可利用牽張-縮短循環(Stretch Shortening Cycle )，簡稱 SSC，來訓練運動員的爆發力，其肌肉的作用方式是先做離心收縮，隨 後立即進行快速的向心收縮，並且在彈性能與牽張反射機制的雙重影響之下，使力量 增加產生較大的爆發力，以增進運動表現。SSC 可分為三個動作階段：離心期、償還 期、向心期。離心期是指肌肉的拉長伸展狀態；償還期是指肌肉由離心收縮結束瞬間 到向心收縮開始之間的轉換期；向心期是指肌肉的縮短狀態。彈性能是指向心收縮之 前的牽張將使肌肉產生較大的功，其原因為肌肉牽張所儲存的彈性能所致。牽張反射 機制：當肌肉被拉長時，啟動肌纖維中的肌梭，藉 Ia 神經纖維通過脊髓弧通知運動神 經纖維，對該肌纖維進行收縮，以避免肌肉過度拉長。由於此種反射性機制結合肌肉 自主性收縮力量，所以能夠產生更大的爆發力。影響立定跳遠的運動表現除了與生俱 來的爆發力與肌力外，正確的動作技能姿勢亦是影響成績表現的因素之一。在國小學 童立定跳遠的動作分析中，指出上肢擺臂動作的重要，先改善擺臂動作，再修正軀幹 及下肢動作 (吳盛暉、邱文信，2009)。在起跳時，擺臂的速度與幅度對立定跳遠距離 具有關鍵性的影響，而跳躍者的擺臂動作可使立定跳遠的動作協調並增加跳躍距離 (陳紫娟，2006)。只有正確的跳躍動作型式，跳躍距離自然而然就會提升 (許政順，2003； 2.
(13) 廖雅彬，2003)。 目前國內學者之研究大部分是著重於立定跳遠下肢動作表現之影響，對上肢擺臂 動作文獻甚少，且現今在體適能測驗上，立定跳遠的手臂擺動姿勢大部分為自然擺動， 手臂擺動幅度並未統一規範，為了提升受測者之立定跳遠距離，本研究對不同擺臂動 作之立定跳遠，透過實驗加以分析探討，提供教練與教師在運動選手選才、體育教學 方面上之評估與改善立定跳遠動作表現的參考。. 第二節 研究目的 本研究目的在探討不同擺臂方式 (挺胸擺臂、前後擺臂及叉腰不擺臂) 對立定跳 遠動作之運動生物力學參數的差異，本研究欲探討之參數如下： 一、運動學參數 (一)跳躍距離。 (二)各分期動作時間。 (三)各分期重心垂直位移變化量。 (四)各分期重心水平位移變化量。 (五)起跳瞬間重心垂直、水平速度。 (六)起跳瞬間重心起跳角度。 (七)蹬伸期關節角位移。 (八)起跳瞬間關節角度、角速度。. 二、動力學參數 (一)蹬伸期最大垂直、水平地面反作用力。 (二)蹬伸期初始發力率、最大垂直、水平發力率及最大發力率。 (三)垂直、水平衝量。. 3.
(14) 第三節 研究範圍 本研究以 8 名大專跆拳道男子選手為研究對象，並以三種不同擺臂方式 (挺胸擺 臂、前後擺臂及叉腰不擺臂) 為立定跳遠蹬伸期前的準備動作，受試者雙腳站上測力 板，於施測時利用 10 台 Vicon 紅外線攝影機來記錄實驗受試者之不同擺臂方式立定跳 遠動作開始至起跳後雙腳著地的運動學變化，及以 Kistler 9281 型測力板測得蹬伸期的 動力學數值為本研究之範圍。. 第四節 操作性定義與名詞解釋 一、立定跳遠的動作分期 (一)預備期：實驗受試者兩腳與肩同寬站在起跳線前，擺臂方式有挺胸擺臂、前後 擺臂及叉腰不擺臂共三種預備動作，至起跳前一次身體重心最高點瞬間為預備 期的結束。 1. 擺臂方式： (1) 挺胸擺臂：手臂以直臂向上擺動挺胸，再向下往後擺動，上擺時雙腿 伸直，後擺時雙腿屈膝，以一次擺臂之循環進行立定跳遠動作 (圖 1-1)。 (2) 前後擺臂：手臂以直臂前後擺動，前擺時雙腿伸直，後擺時雙腿屈膝， 以一次擺臂之循環進行立定跳遠動作 (圖 1-2)。 (3) 叉腰不擺臂：雙手叉腰不擺臂 (圖 1-3)。 (二)下蹲期：起跳前一次身體重心最高點的瞬間直到起跳前身體重心最低點的瞬間， 期間所經歷的時間定義為下蹲期。 (三)蹬伸期：起跳前身體重心最低點的瞬間直到雙腳起跳離開測力板的瞬間，期間 所經歷的時間定義為蹬伸期。 (四)飛行期：雙腳起跳離開測力板的瞬間直到雙腳著地的瞬間，期間所經歷的時間 定義為飛行期。 4.
(15) 圖 1-1 挺胸擺臂立定跳遠. 圖 1-2 前後擺臂立定跳遠. 5.
(16) 圖 1-3 叉腰不擺臂立定跳遠. 二、跳躍距離：起跳瞬間腳尖至落地瞬間腳跟之兩者位置為跳躍距離，單位為公分。 三、各分期動作時間：每一分期開始到結束的時間，單位為秒。 四、各分期重心垂直位移變化量：下蹲期與蹬伸期定義為動作開始到動作結束的重心 垂直位移量，飛行期定義為起跳瞬間到起跳後重心最高時之重心垂直位移量，單 位為公分。 五、各分期重心水平位移變化量：每一分期開始到結束的重心水平位移量，單位為公 分。 六、起跳瞬間重心垂直、水平速度：起跳瞬間測得之重心垂直地面方向速度與水平方 向速度，單位為公分/秒。 七、起跳瞬間重心起跳角度：起跳後瞬間重心合速度的方向與水平軸之夾角，單位為 度。 八、起跳瞬間關節角度：起跳瞬間測得之上肢肩、肘、腕及下肢髖、膝、踝關節角度， 單位為秒。 6.
(17) (一)肩關節角度 (軀幹與上臂間的角度)：正值為內旋、負值為外旋。 (二)肘關節角度 (上臂與前臂間的角度)：正值為屈曲、負值為伸展。 (三)腕關節角度 (前臂與手腕間的角度)：正值為屈曲、負值為伸展。 (四)髖關節角度 (大腿與骨盆間的角度)：正值為屈曲、負值為伸展。 (五)膝關節角度 (大腿與小腿間的角度)：正值為伸展、負值為屈曲。 (六)踝關節角度 (小腿與腳掌間的角度)：正值為背曲、負值為屈蹠，且以站立時 直角角度設為 0 度。 九、最大垂直、水平地面反作用力：於「蹬伸期」測力板所測得之最大垂直地面反作 用力與最大水平地面反作用力值，單位為牛頓。 十、初始發力率：於「蹬伸期」動作開始時，在 0.03 秒內之作用力 (△F) 與 0.03 秒的 比值 (△F /0.03)，單位為牛頓/秒。 十一、. 最大發力率：於「蹬伸期」作用力最大變化量 (△F) 和作用時間 (△T) 的比. 值 (△F/△T)。 十二、. 垂直、水平衝量：於施測開始至雙腳離地瞬間測力板所測得之垂直衝量與水. 平衝量值，單位為牛頓·秒。. 第五節 研究的重要性 本研究透過運動生物力學的分析，來瞭解挺胸擺臂、前後擺臂及叉腰不擺臂方式 對立定跳遠的運動表現差異，其研究結果除可提供受試者立定跳遠之起跳動作至落地 動作過程中之身體控制情形外，未來並可提供教練、體育老師在教學、選才及訓練運 動選手之跳躍動作上之改善運動方式，提昇運動技術表現水準。. 7.
(18) 第貳章 文獻探討 本文獻探討共分為四節，第一節、立定跳遠運動學相關研究；第二節、立定跳遠 動力學相關研究；第三節、擺臂效果相關研究；第四節、文獻總結。. 第一節 立定跳遠運動學相關研究 許惠英 (2000) 探討排球選手的跳躍高度與體力相關的分析，以六所大學院校共120 名的男生排球代表隊選手為研究對象，結果發現立定跳遠與跳躍高度有高顯著相關 (p ＜.01)。王俊杰 (2003) 研究男生晚期兒童立定跳遠運動表現之探討，結果顯示男性晚期 兒童的髖關節活動度、膝關節活動度、踝關節活動度及腿部肌力與立定跳遠動作表現呈 正相關，其中以膝關節活動度的相關最高，且膝關節活動度與立定跳遠動作型式、腿部 肌力、髖關節活動度及踝關節活動度皆呈顯著正相關，表示適當的提升膝關節活動度對 髖關節活動度及踝關節活動度是有助益的，而腿部肌力越強代表男性晚期兒童立定跳遠 動作表現越好。 王令儀 (2003) 以體育系男性10名且受過運動專項訓練為研究對象，探討不同型態 蹲踞垂直跳髖、膝、踝關節之生物力學分析，研究發現蹲踞跳比束踝蹲踞跳的跳躍距離 約降低5公分，且膝關節角度由86.44度變為75.85度，踝關節角度亦由58.01度變為39.10 度，因此在動作過程中關節的活動角度是影響跳躍表現的重要因素。 陳宏盈 (2003) 研 究手持重物立定跳遠的生物力學分析，以12位田徑隊男性選手且有規律訓練作為研究對 象，結果發現手持重物後之立定跳遠，其起跳瞬間質心垂直速度與起跳角度會下降，且 髖關節的起跳瞬間角度與最大角速度皆會因手中負載重量而顯著下降。 張武進 (2009) 以16名國小五年級男童為研究對象，探討國小男童立定跳遠之生物 力學分析，研究結果得知，要提昇立定跳遠距離的動作表現，除要有較大的重心合速度 以外，在蹬伸起跳期時需增加重心水平位移來提昇水平速度、加快手臂往前擺動速度可 帶動身體重心往前，使下肢產生更大的合速度、或增加手臂擺動幅度及髖、膝、踝關節 之蹬伸角度。唐瑞顯 (2010) 探討八周手拿重物跳躍訓練對國中男子立定跳遠成績的影 8.
(19) 響，以15名國中田徑隊男生作為研究對象，研究結果發現負重之後，能增加落地距離， 但會降低空中飛程、起跳重心垂直速度、起跳落地重心高度差，而在八週訓練之後，起 跳重心水平速度、空中飛程、落地距離、起跳落地重心高度差、最大下肢關節角速度等 變項，都顯著提升，顯示手持重物跳練習能有效提升立定跳遠之表現。. 第二節 立定跳遠動力學相關研究 陳太正 (1977) 探討垂直跳之生物力學分析，得知垂直跳的跳躍高度與爆發力大 小達顯著相關，而跳躍初速度與加速度對垂直跳之騰空亦具有重要性的影響因素之一， 所以若要有優異之垂直跳成績，就必須在瞬間產生最大初速度與加速度。王令儀 (2003) 探討不同型態的蹲踞垂直跳髖、膝、踝生物力學之分析，得知在最大垂直地面反作用 力上發現「低表現的蹲踞跳」和「高表現的蹲踞跳」兩者間並無顯著差異，惟「低表 現的蹲踞跳」在垂直地面反作用力的數據曲線上升方面具有較為緩慢且推進期較長的 現象，其形成的原由乃是低跳躍的運動表現在比目魚肌、腓腸肌及股骨肌在肌肉的活 動時間上產生較為延遲的狀況。踝關節最大淨肌肉力矩在時間上的延遲及髖關節最大 角速度時間上的提早，影響了能量的產生，故在動作時間上的不佳是影響跳躍表現的 一大要素。 陳宏盈 (2003) 研究手持重物立定跳遠的生物力學分析，得知手持重物立定跳遠 可產生較大的最大垂直地面反作用力，而踝關節、膝關節之肌肉力矩有變大的現象， 以踝關節受重物影響較為顯著，且手持重物擺動有利於下肢在推蹬時，產生更多的水 平衝量。張武進 (2009) 探討國小男童立定跳遠之生物力學分析，結果顯示在蹬伸起 跳期提昇水平衝量，可使身體產生較大的水平動能來提高水平速度，將有利於立定跳 遠的動作表現。 唐瑞顯 (2010) 探討八周手拿重物跳躍訓練對國中男子立定跳遠成績的影響結果 發現，負重之後，能增加起跳推蹬期與前後方向最大地面反作用力，但會降低髖關節 力矩與功率。八週訓練之後，前後方向最大地面反作用力、踝關節矢狀面最大力矩、 9.
(20) 膝關節矢狀面最大力矩及下肢關節矢狀面最大功率等變項，都顯著提升。. 第三節 擺臂動作相關研究 羅宏仁 (1997) 以 5 名甲組男子排球代表隊選手來研究垂直跳躍擺臂動作的運動 生物力學分析，研究結果顯示擺臂下蹲垂直跳較沒有擺臂下蹲垂直跳的跳躍高度有顯 著增加。張恩崇、相子元 (2002) 研究擺臂的動作對於制動助跑速度與彈跳高度之探 討，受試者共 6 名排球選手，分別為國家、大專、青年代表隊各 2 名，結果顯示擺臂 動作對於助跑末速度、起跳離地瞬間、重心垂直速度、重心水平速度、跳躍距離中呈 顯著關係，除離地瞬間身體重心水平速度與擺臂動作無顯著相關。陳建勳 (2006) 探 討女子跳遠選手起跳時手臂腿部動作對成績表現之影響，受試者共 8 名選手是 2005 年國際田徑邀請賽女子跳遠決賽名單。研究結果顯示在支撐階段垂直速度與上肢擺手 的擺臂角度達中等相關 (r=0.510, p＜.05)，且加大上擺手手臂擺動角度，可增加垂直 速度的獲得。建議加強選手的上擺手擺臂角度與擺動腿擺動角速度的訓練，有利於垂 直速度與成績表現。 段明宏、江勁彥 (2008) 以男性甲、乙組排球運動員各 3 名，探討垂直跳的擺臂 動作分析，分別為擺臂與限制性擺臂垂直跳的動作來進行，研究結果得知擺臂的垂直 跳會有較好的速度與力量，且在騰空距離有較高的成績，其現象跟技術是否純熟者沒 有關係。Ashby and Heegaard (2002) 探討上肢的擺臂動作在立定跳遠中扮演的角色， 以手臂自由擺動及限制性手臂擺動來進行實驗研究。研究結果發現當手臂自由擺動時， 可增加身體平衡及控制能力；而限制性手臂擺動時，實驗受試者為了保持平衡會減低 過度向前的力量，因此有可能失去原本可以表現的跳躍距離，可見手部動作在立定跳 遠中扮演著極重要的角色。 Lees, Vanrenterghem, Clercq (2004) 利用20名成年男子進行實驗研究，同樣比較擺臂 與非擺臂動作之差異，結果發現下肢作用之總作功量之增加，是肩關節與肘關節作用而 間接增加了髖關節的作功量，原因可能是增加手臂的動能與位能、在下肢關節 (髖關節、 10.
(21) 膝關節及踝關節) 周圍增加了肌肉與肌腱的能量儲存及在肩關節處增加了往上拉動身 體的力量。而Lees等人認為手部擺動增加運動表現並非由單一作用造成的，而是結合許 多力學機制而造成之結果。 Hara, Shibayamab, Takeshita, Fukashiro (2006) 以 5 名受試者為研究對象，研究擺 臂與非擺臂半蹲垂直跳之差異，研究結果發現擺臂半蹲垂直跳增加了跳躍高度、髖關 節與踝關節的作功量，但將低了膝關節的作功量。擺臂半蹲垂直跳之運動表現提升是 來自下肢總作功量之增加，且擺臂跳總功量約是非擺臂跳總功量的兩倍；而雙手之擺 臂效果在於透過增加下肢之負荷，進而提升了動作表現。Hara, Shibayama, Arakawa, ＆ Fukashiro (2008) 以 7 名受試者來進行實驗，研究叉腰前跳與叉腰後跳、向前擺臂前跳 與向前擺臂後跳及向後擺臂前跳與向後擺臂後跳，並利用 3D 運動學收集資料，包括 運動學、動力學及肌電圖資料。研究結果顯示當擺臂與跳躍方向一致時，才能產生最 佳表現；研究結果同時指出，與跳躍方向一致的擺臂動作能對下肢髖關節增加伸肌作 用，進而在推進其增加髖關節之力矩、功率及總作功量，此現象導致前擺前跳之總功 顯著大於後擺前跳與叉腰前跳，而後擺後跳之總功顯著大於前擺後跳與叉腰後跳。. 第四節 文獻總結 綜合以上文獻，立定跳遠距離的動作表現取決於要有較好的擺臂動作、水平衝量、 起跳時重心水平速度及垂直速度。在過去相關的研究中證明指出，有擺臂動作的輔助 對垂直跳高度的運動表現產生正面的加成作用，而擺臂動作在立定跳遠的介入亦提昇 了運動表現的成績，目前國內學者在擺臂動作上的研究甚少，因此，本研究探討不同 擺臂方式在立定跳遠上的運動表現有何差異。. 11.
(22) 第參章 實驗方法與步驟 本研究的實驗方法與步驟共分為八節，第一節、研究對象；第二節、實驗時間與 地點；第三節、實驗儀器設備；第四節、實驗場地佈置；第五節、研究架構；第六節、 實驗步驟與流程；第七節、資料處理；第八節、統計方法。. 第一節 研究對象 本實驗以8名大專跆拳道男子選手作為受試對象。受試者皆為身體健康無任何病痛 且自願參與。在進行實驗之前，受試者皆要清楚知悉本研究目的、研究方法、實驗器材 及實驗步驟，並簽署實驗受試者同意書 (附錄一) 及填寫基本資料表 (附錄二)，其受試 者的基本資料如表3-1。. 表3-1 受試者的基本資料 (M±SD) 受試者. 年齡 (歲). 身高 (公分). 體重 (公斤). N=8. 20.62±1.9. 174.12±6.24. 67.87±6.4. 第二節 實驗時間與地點 一、時間 中華民國104年3月13-15日。 二、地點 國立臺灣師範大學體育系運動生物力學實驗室。. 12.
(23) 第三節 實驗儀器設備 本實驗儀器設備分為儀器與工具二部分。 一、儀器部分 (一)Vicon 紅外線攝影機相關儀器設備： 1. Vicon MX-13+ (圖 3-1) 紅外線攝影機 10 台。 2. L-frame (圖 3-2) 參考架一塊與 T-wand (圖 3-3) 校正棒一個。. 圖 3-1 Vicon MX-13+. 圖 3-2 L-frame. 圖 3-3 T-wand. (二)測力板相關儀器設備： 1. Kistler 9281 (圖 3-4) 型測力板 (60 cm * 40 cm) 1 塊。 2. 個人電腦一部 (圖 3-5)。 3. 16 頻道的訊號接收器 1 個。 4. A/D 類比-數位訊號轉換器 1 個。. 圖 3-4 Kistler 9281. 圖 3-5 電腦主機及相關器材 13.
(24) (三)資料分析部分： 1. Vicon Nexus 1.7 及 Visual 3D 動作分析軟體一套。. 二、工具部分 (一)皮尺一捲。 (二)膠帶一捲。 (三)反光球若干顆與頭套。 (四)空白光碟片若干片。 (五)透氣膠帶若干捲。 (六)雙面膠帶若干捲。. 14.
(25) 第四節 實驗場地佈置 實驗場地佈置，有 10 台 Vicon 紅外線攝影機與 Kistler 9281 測力板 1 塊，測力板 上貼有起跳線及皮尺一卷，旁邊有電腦主機，其相關場地佈置如圖 3-6。. 圖 3-6 實驗場地佈置圖. 15.
(26) 第五節 研究架構. 挺胸擺臂. 前後擺臂. 叉腰不擺臂. 運動學 跳躍距離 各分期動作時間 圖 3-7 各分期重心垂直位移變化量 各分期重心水平位移變化量 起跳瞬間重心垂直、水平速度 起跳瞬間重心起跳角度 蹬伸期關節角位移 起跳瞬間關節角度、角速度 動力學 蹬伸期最大垂直、水平地面反作用力 蹬伸期初始發力率、最大發力率 蹬伸期最大垂直、水平發力率 垂直、水平衝量. 無母數弗里曼二因子等級變異數分析 (事後比較). 圖 3-7 研究架構圖. 16.
(27) 第六節 實驗步驟與流程 一、實驗前儀器的準備與器材的校正 (一)運動學測量部分 1. 檢查 10 台 Vicon 紅外線攝影機鏡頭的位置，其採樣頻率設定為 200Hz。 2. 利用 L-frame 參考架進行靜態紅外線攝影機校正，再揮動 T-wand 校正棒進行 動態校正，將受試者的運動空間全面掃過，且使用 Nexus 讀取資料校正。 (二)動力學測量部分 1. 以 水平儀校正 並檢視 Kistler 9281 測力板 的平穩度， 其採樣頻率 設定為 1000Hz。 2. 在測力板上貼置起跳線及皮尺，並於軟體上進行歸零校正，使擷取資料更加準 確。. 二、實驗流程說明 (一)實驗兩週前請受試者填寫同意書，並且通知受試者可隨時退出本研究。 (二)施測前請受試者詳填個人基本資料表，並且測量人體肢段相關參數。 (三)告知受試者本實驗目的、實驗流程及實驗儀器的作用與功能之重要性，使實驗 方能順利進行。 (四)在受試者身上貼置反光球，並用透氣膠帶加強固定。 (五)受試者進行 15 分鐘的熱身運動及靜態伸展，以防運動傷害產生，於施測前提 醒動作實施要領與要求，並讓受試者試跳挺胸擺臂、前後擺臂及叉腰不擺臂立 定跳遠各 2 次。 (六)正式實驗： 1. 受試者聞「預備」口令，兩腳與肩同寬站上測力板之起跳線前緣。 2. 再聞「跳」口令後，以一次擺臂之循環盡最大努力進行立定跳遠動作。 3. 每次進行立定跳遠動作後，研究者立即丈量距離，並擷取、儲存施測時的 17.
(28) 運動學與動力學之相關參數數據。 4. 每位受試者各需進行 3 次之挺胸擺臂、前後擺臂及叉腰不擺臂立定跳遠。 5. 動作測試期間，研究者皆以口頭方式告知受試者盡全力跳立定跳遠。 6. 若施測時受試者的腳超越起跳線，則該次施測數據不計，並給予重新進行。 7. 為避免組內受試者受實驗處理順序與疲勞因素的影響，實驗順序將以平衡 次序進行。 (七)將受試者的身上儀器裝置移除。 (八)實驗流程圖，如圖 3-8。. 18.
(29) 儀器設定與器材校正. 紀錄並測量受試者相關身體資料. 說明實驗流程與注意事項. 貼置反光球並加強固定. 受試者進行暖身運動並試跳 2 次. 立定跳遠動作施測 3 次. 擷取運動學、動力學的相關參數數據. 將受試者的身上儀器裝置移除 圖 3-8 實驗流程圖. 三、反光球黏貼位置 本實驗反光球共貼 51 處，其反光點黏貼位置如表 3-2 及圖 3-9、圖 3-10、圖 3-11。. 19.
(30) 表 3-2 反光球黏貼位置表 代號. 位置. 代號. 位置. LFHD. 額頭左前. LASI. 髖骨左前方. RFHD. 額頭右前. RASI. 髖骨右前方. LBHD. 頭後左側. LPSI. 左髂後上棘. RBHD. 頭後右側. RPSI. 右髂後上棘. C7. 頸椎第七節. T10. 胸椎第十節. CLAV. 鎖骨. STRN. 胸骨. RBAK. 右肩胛骨中段. RSHO. 右肩鎖關節. LSHO. 左肩鎖關節. RUPA. 右肱骨外側下部 1/3 處. LUPA. 左肱骨外側上部 1/3 處. RELB. 右手肘外側上髁. LELB. 左手肘外側上髁. RMELB. 右手肘內側上髁. LMELB. 左手肘內側上髁. RFRA. 右手前臂上部 1/3 處. LFRA. 左手前臂下部 1/3 處. RWRA. 右手腕饒骨莖狀突外側. LWRA. 左手腕饒骨莖狀突外側. RWRB. 右手腕尺骨莖狀突外側. LWRB. 左手腕尺骨莖狀突外側. RFIN. 右手食指第三節骨基部. LFIN. 左手食指第三節骨基部. RGT. 右腿大轉子. LGT. 左腿大轉子. RTHI. 右大腿外側上部 1/3 處. LTHI. 左大腿外側下部 1/3 處. RKNE. 右膝股骨外側. LKNE. 左膝股骨外側. PMANK. 右膝股骨內側. LMKNE. 左膝股骨內側. RTIB. 右小腿外側上部 1/3 處. LTIB. 左小腿外側下部 1/3 處. RANK. 右踝腓骨外側. LANK. 左踝腓骨外側. RMANK. 右踝脛骨內側. LMANK. 左踝脛骨內側. RHEE. 右腳腳後跟. LHEE. 左腳腳後跟. RTOE. 右腳趾頭. LTOE. 左腳趾頭. RMP1. 右腳拇趾長趾關節. LMP1. 左腳拇趾長趾關節. RMP5. 右腳小趾掌趾關節. LMP5. 左腳小趾掌趾關節. 20.
(31) 圖 3-9 身體反光球黏貼位置圖. 21.
(32) 圖 3-10 反光球標記位置正面圖. 圖 3-11 反光球標記位置背面圖. 第七節 資料處理 一、運動學資料 本實驗利用 10 台 Vicon 紅外線攝影機收集受試者立定跳遠全程動作的運動學之參 數資料，並設定其採樣頻率 200Hz ，經由 Vicon Nexus 1.7 軟體補點後，匯出 C3D 檔 到 Visual 3D 軟體中，且匯入受試者之身高、體重、人體肢段參數來建置人體模型計 算受試者之運動學相關參數資料。 二、動力學資料 利用 1 塊 Kistler 9281 測力板收集受試者立定跳遠起跳前之水平 (X) 與垂直 (Z) 22.
(33) 方向之地面反作用力，訊息擷取頻率設定為 1000Hz，並使用 Vicon Nexus 1.7 進行分 析各項動力學資料的運算。. 第八節 統計方法 本研究不同擺臂立定跳遠所得之運動學及動力學參數資料，擷取資料以每位受試 者跳躍距離最遠的一次來進行分析，並透過 SPSS 22.0 軟體做統計分析的計算，其統 計方法以無母數弗里曼二因子等級變異數分析 (Friedman two-way analysis of variance by rank ofnon-parametric statistical test) 進行「挺胸擺臂」、「前後擺臂」及「叉腰不 擺臂」立定跳遠三組間各項參數的差異檢定，其顯著差異水準定為 α = .05，若達顯著 差異時，則再進行事後比較，其計算公式如下： ︱Ru－Rv︱≧ Z ×〔K×（K-1）∕ 6N〕1/2 Ru、Rv：組的等級平均數； N：樣本數； K：處理組數； Z 的計算：P (概率) = 0.5 - α /〔K × (K-1)〕；α 為顯著水準.05； 得 P 為 0.4916，查附表 A (林清山，2009)，得 Z 為 2.39。. 23.
(34) 第肆章 結果 本實驗以 8 名大專跆拳道男子選手為受試者來進行不同擺臂立定跳遠，以下內容 統稱「挺胸擺臂立定跳遠」為「挺胸擺臂」、「前後擺臂立定跳遠」為「前後擺臂」、「叉 腰不擺臂立定跳遠」為「叉腰不擺臂」。本實驗數據擷取資料以每位受試者跳躍距離最遠. 的一次來進行分析，且因立定跳遠為左右對稱性動作，故本實驗數據以分析受試者右 側上下各肢段之運動學相關參數資料為主，經資料處理後，結果分為：第一節、運動 學參數分析；第二節、動力學參數分析。. 第一節 運動學參數分析 本實驗不同擺臂立定跳遠在運動學參數分析結果以跳躍距離、各分期動作時間、 各分期重心垂直位移變化量、各分期重心水平位移變化量、起跳瞬間重心垂直與水平 速度、起跳瞬間重心起跳角度、蹬伸期關節角位移、起跳瞬間關節角度及角速度，分 別敘述如下：. 一、跳躍距離 圖 4-1 是受試者進行不同擺臂立定跳遠成績可知挺胸擺臂最遠距離為 258.8 公分， 最近為 209.0 公分；前後擺臂最遠距離為 232.4 公分，最近為 213.3 公分；叉腰不擺臂 最遠距離為 203.8 公分，最近為 168.1 公分，資料處理後由表 4-1 得知挺胸擺臂平均成 績為 230.9 公分，前後擺臂平均成績為 222.1 公分，叉腰不擺臂平均成績為 189.0 公分， 經統計檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不擺臂、前後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p ＜.05)。. 24.
(35) 圖 4-1 受試者不同擺臂立定跳遠跳躍距離. 表 4-1 不同擺臂立定跳遠跳躍距離 參數. 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 230.9. 16.69. 前後擺臂. 222.1. 7.85. --. ＊. 叉腰不擺臂. 189.0. 11.96. --. --. 跳躍距離 (公分). 前後. 叉腰 ＊. ＊p＜.05. 二、各分期動作時間 由表 4-2 得知在下蹲期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的動作時間平均數分別 為 1.036 秒、0.856 秒、0.653 秒，經統計檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不擺臂、前後擺臂 與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。蹬伸期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂 的動作時間平均數分別為 0.287 秒、0.298 秒、0.322 秒，經由統計分析檢驗後，三種 動作間均無顯著差異。飛行期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的動作時間平均數分 別為 0.438 秒、0.431 秒、0.410 秒，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。. 25.
(36) 表 4-2 不同擺臂立定跳遠各分期動作時間 動作分期. 下蹲期 (秒). 蹬伸期 (秒). 雙腳離地至 飛行最高點 (秒). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 1.036. 0.234. 前後擺臂. 0.856. 0.167. --. ＊. 叉腰不擺臂. 0.653. 0.106. --. --. 挺胸擺臂. 0.287. 0.052. 前後擺臂. 0.298. 0.066. --. 叉腰不擺臂. 0.322. 0.041. --. 挺胸擺臂. 0.438. 0.027. 前後擺臂. 0.431. 0.031. --. 叉腰不擺臂. 0.410. 0.026. --. 前後. 叉腰 ＊. --. --. ＊p＜.05. 三、各分期重心垂直位移變化量 由表 4-3 得知在下蹲期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的重心垂直位移變化量 平均數分別為 44.09 公分、43.25 公分、39.98 公分，經統計檢驗後，挺胸擺臂與叉腰 不擺臂、前後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。蹬伸期挺胸擺臂、前後 擺臂、叉腰不擺臂的重心垂直位移變化量平均數分別為 38.18 公分、33.35 公分、33.15 公分，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。飛行期挺胸擺臂、前後擺臂、 叉腰不擺臂的重心垂直位移變化量平均數分別為 13.30 公分、12.30 公分、11.57 公分， 經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。. 26.
(37) 表 4-3 不同擺臂立定跳遠各分期重心垂直位移變化量 動作分期. 下蹲期 (公分). 蹬伸期 (公分). 飛行期 (公分). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 44.09. 5.43. 前後擺臂. 43.25. 6.50. --. ＊. 叉腰不擺臂. 39.98. 6.75. --. --. 挺胸擺臂. 38.18. 7.28. 前後擺臂. 33.35. 7.19. --. 叉腰不擺臂. 33.15. 6.79. --. 挺胸擺臂. 13.30. 2.94. 前後擺臂. 12.30. 2.66. --. 叉腰不擺臂. 11.57. 1.79. --. ＊p＜.05. 圖 4-2 挺胸擺臂立定跳遠重心垂直曲線圖. 27. 前後. 叉腰 ＊. --. --.
(38) 圖 4-3 前後擺臂立定跳遠重心垂直曲線圖. 圖 4-4 叉腰不擺臂立定跳遠重心垂直曲線圖 28.
(39) 四、各分期重心水平位移變化量 由表 4-4 得知在下蹲期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的重心水平位移變化量 平均數分別為 18.04 公分、17.32 公分 、14.66 公分，經由統計分析檢驗後，三種動作 間均無顯著差異。蹬伸期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的重心水平位移變化量平 均數分別為 60.61 公分、57.43 公分、54.76 公分，經由統計分析檢驗後，三種動作間 均無顯著差異。飛行期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的重心水平位移變化量平均 數分別為 134.33 公分、129.01 公分、107.60 公分，經由統計分析檢驗後，挺胸擺臂與 叉腰不擺臂、前後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。. 表 4-4 不同擺臂立定跳遠各分期重心水平位移變化量 動作分期. 下蹲期 (公分). 蹬伸期 (公分). 飛行期 (公分). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 18.04. 6.25. 前後擺臂. 17.32. 6.73. --. 叉腰不擺臂. 14.66. 4.56. --. 挺胸擺臂. 60.61. 6.17. 前後擺臂. 57.43. 6.28. --. 叉腰不擺臂. 54.76. 3.65. --. 挺胸擺臂. 134.33. 11.45. 前後擺臂. 129.01. 7.76. --. ＊. 叉腰不擺臂. 107.60. 8.46. --. --. ＊p＜.05. 29. 前後. 叉腰. --. -＊.
(40) 圖 4-5 挺胸擺臂立定跳遠重心水平曲線圖. 圖 4-6 前後擺臂立定跳遠重心水平曲線圖 30.
(41) 圖 4-7 叉腰不擺臂立定跳遠重心水平曲線圖. 五、起跳瞬間重心垂直、水平速度 由表 4-5 得知在蹬伸期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的起跳瞬間重心垂直速 度平均數分別為 152.65 公分/秒、156.50 公分/秒、162.33 公分/秒，經由統計分析檢驗 後，三種動作間均無顯著差異。起跳瞬間重心水平速度平均數分別為 298.58 公分/秒、 297.27 公分/秒、265.08 公分/秒，經統計檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不擺臂、前後擺臂 與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。. 31.
(42) 表 4-5 不同擺臂立定跳遠起跳瞬間重心垂直、水平速度 參數. 重心垂直速度 (公分/秒). 重心水平速度 (公分/秒). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 152.65. 14.61. 前後擺臂. 156.50. 14.53. --. 叉腰不擺臂. 162.33. 19.26. --. 挺胸擺臂. 298.58. 19.37. 前後擺臂. 297.27. 13.87. --. ＊. 叉腰不擺臂. 265.08. 15.18. --. --. 前後. 叉腰. -＊. ＊p＜.05. 六、起跳瞬間重心起跳角度 由表 4-6 得知在蹬伸期挺胸擺臂之起跳瞬間重心起跳角度平均數為 27.12 度、前 後擺臂之起跳瞬間重心起跳角度平均數為 28.64 度、叉腰不擺臂之起跳瞬間重心起跳 角度平均數為 30.60 度，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。. 表 4-6 不同擺臂立定跳遠起跳瞬間重心起跳角度 參數. 起跳瞬間重心起跳角度 (度). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 27.12. 3.11. 前後擺臂. 28.64. 3.62. --. 叉腰不擺臂. 30.60. 3.54. --. 前後. 叉腰. --. 七、蹬伸期關節角位移 由表 4-7 得知在蹬伸期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的髖關節角位移平均數 分別為-93.04 度、-82.12 度、-79.41 度，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差 異。膝關節角位移平均數分別為 84.84 度、 80.98 度、67.36 度，經由統計分析檢驗後， 32.
(43) 三種動作間均無顯著差異。踝關節角位移平均數分別為-67.27 度、-66.51 度、-48.68 度，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。肩關節角位移平均數分別為 -113.59 度、-106.82 度、-6.39 度，經由統計分析檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不擺臂、前 後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。肘關節角位移平均數分別為 32.71 度、25.15 度、5.29 度，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。腕關節角位 移平均數分別為-27.25 度、-20.94 度、29.07 度，經統計檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不擺 臂、前後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。. 表 4-7 不同擺臂立定跳遠蹬伸期關節角位移 參數. 髖關節 (度). 膝關節 (度). 踝關節 (度). 肩關節 (度). 肘關節 (度). 腕關節 (度). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. -93.04. 15.03. 前後擺臂. -82.12. 14.73. --. 叉腰不擺臂. -79.41. 10.68. --. 挺胸擺臂. 84.84. 24.40. 前後擺臂. 80.98. 18.00. --. 叉腰不擺臂. 67.36. 58.61. --. 挺胸擺臂. -67.27. 6.94. 前後擺臂. -66.51. 5.26. --. 叉腰不擺臂. -48.68. 59.17. --. 挺胸擺臂. -113.59. 9.31. 前後擺臂. -106.82. 23.92. --. ＊. 叉腰不擺臂. -6.39. 5.26. --. --. 挺胸擺臂. 32.71. 36.45. 前後擺臂. 25.15. 32.44. --. 叉腰不擺臂. 5.29. 7.03. --. 挺胸擺臂. -27.25. 26.33. 前後擺臂. -20.94. 18.57. --. ＊. 叉腰不擺臂. 29.07. 14.80. --. --. ＊p＜.05 33. 前後. 叉腰. --. --. -＊. -＊.
(44) 八、起跳瞬間關節角度 由表 4-8 得知在蹬伸期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的起跳瞬間髖關節角度 平均數分別為 3.41 度、1.83 度、-6.70 度，經由統計分析檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不 擺臂、前後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。起跳瞬間膝關節角度平均 數分別為-23.55 度、-15.19 度、-11.82 度，經由統計分析檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不擺 臂、前後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。起跳瞬間踝關節角度平均數 分別為-29.23 度、-27.78 度、-26.38 度，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差 異。起跳瞬間肩關節角度平均數分別為-153.74 度、-145.73 度、-62.58 度，經由統計分 析檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不擺臂、前後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。 起跳瞬間肘關節角度平均數分別為 45.93 度、52.77 度、108.37 度，經由統計分析檢驗 後，挺胸擺臂與叉腰不擺臂、前後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。起 跳瞬間腕關節角度平均數分別為-32.22 度、-27.63 度、-39.03 度，經由統計分析檢驗後， 三種動作間均無顯著差異。. 34.
(45) 表 4-8 不同擺臂立定跳遠起跳瞬間關節角度 參數. 髖關節 (度). 膝關節 (度). 踝關節 (度). 肩關節 (度). 肘關節 (度). 腕關節 (度). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 3.41. 7.97. 前後擺臂. 1.83. 8.11. --. ＊. 叉腰不擺臂. -6.70. 11.52. --. --. 挺胸擺臂. -23.55. 5.53. 前後擺臂. -15.19. 4.60. --. ＊. 叉腰不擺臂. -11.82. 9.04. --. --. 挺胸擺臂. -29.23. 8.85. 前後擺臂. -27.78. 8.66. --. 叉腰不擺臂. -26.38. 8.59. --. 挺胸擺臂. -153.74. 10.70. 前後擺臂. -145.73. 15.95. --. ＊. 叉腰不擺臂. -62.58. 6.83. --. --. 挺胸擺臂. 45.93. 31.73. 前後擺臂. 52.77. 32.82. --. ＊. 叉腰不擺臂. 108.37. 24.43. --. --. 挺胸擺臂. -32.22. 19.07. 前後擺臂. -27.63. 10.14. --. 叉腰不擺臂. -39.03. 19.44. --. ＊p＜.05. 35. 前後. 叉腰 ＊. ＊. -＊. ＊. --.
(46) 九、起跳瞬間關節角速度 由表 4-9 得知在蹬伸期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的起跳瞬間髖關節角速 度的平均數分別為-154.99 度/秒、-145.42 度/秒、-97.78 度/秒，經由統計分析檢驗後， 三種動作間均無顯著差異。起跳瞬間膝關節角速度的平均數分別為 226.71 度/秒、 220.76 度/秒、130.85 度/秒，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。起跳 瞬間踝關節角速度的平均數分別為-289.88 度/秒、-260.27 度/秒、-136.78 度/秒，經由 統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。起跳瞬間肩關節角速度的平均數分別為 -284.55 度/秒、-252.53 度/秒、-44.98 度/秒，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯 著差異。起跳瞬間肘關節角速度的平均數分別為 216.51 度/秒、159.84 度/秒、73.11 度 /秒，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。起跳瞬間腕關節角速度的平均 數分別為-86.26 度/秒、-53.67 度/秒、-25.38 度/秒，經由統計分析檢驗後，三種動作間 均無顯著差異。. 36.
(47) 表 4-9 不同擺臂立定跳遠起跳瞬間關節角速度 參數. 髖關節 (度/秒). 膝關節 (度/秒). 踝關節 (度/秒). 肩關節 (度/秒). 肘關節 (度/秒). 腕關節 (度/秒). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. -154.99. 113.88. 前後擺臂. -145.42. 163.85. --. 叉腰不擺臂. -97.78. 183.81. --. 挺胸擺臂. 226.71. 184.68. 前後擺臂. 220.76. 205.64. --. 叉腰不擺臂. 130.85. 161.89. --. 挺胸擺臂. -289.88. 217.08. 前後擺臂. -260.27. 237.42. --. 叉腰不擺臂. -136.78. 306.17. --. 挺胸擺臂. -284.55. 158.28. 前後擺臂. -252.53. 139.78. --. 叉腰不擺臂. -44.98. 39.52. --. 挺胸擺臂. 216.51. 186.40. 前後擺臂. 159.84. 75.30. --. 叉腰不擺臂. 73.11. 48.92. --. 挺胸擺臂. -86.26. 69.35. 前後擺臂. -53.67. 84.99. --. 叉腰不擺臂. -25.38. 94.79. --. 37. 前後. 叉腰. --. --. --. --. --. --.
(48) 第二節 動力學參數分析 本實驗不同擺臂立定跳遠在蹬伸期動力學參數分析結果以最大垂直、水平地面反 作用力、初始發力率、最大垂直、水平發力率及最大發力率，垂直、水平衝量，分別 敘述如下： 一、蹬伸期最大垂直、水平地面反作用力 由表 4-10 得知在蹬伸期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的最大垂直地面反作用 力平均數分別為 1484.14 牛頓 、1463.89 牛頓、1382.45 牛頓，經由統計分析檢驗後， 三種動作間均無顯著差異。最大水平地面反作用力平均數分別為 754.07 牛頓、735.35 牛頓、597.38 牛頓，經統計檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不擺臂、前後擺臂與叉腰不擺臂 動作間有顯著差異 (p＜.05)。. 表 4-10 不同擺臂立定跳遠蹬伸期最大垂直、水平地面反作用力 參數. 最大垂直地面反作用力 (牛頓). 最大水平地面反作用力 (牛頓). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 1484.14. 225.55. 前後擺臂. 1463.89. 275.21. --. 叉腰不擺臂. 1382.45. 239.41. --. 挺胸擺臂. 754.07. 110.34. 前後擺臂. 735.35. 92.99. --. ＊. 叉腰不擺臂. 597.38. 62.77. --. --. ＊p＜.05. 38. 前後. 叉腰. -＊.
(49) 圖 4-8 挺胸擺臂立定跳遠地面反作用力曲線圖. 圖 4-9 前後擺臂立定跳遠地面反作用力曲線圖 39.
(50) 圖 4-10 叉腰不擺臂立定跳遠地面反作用力曲線圖. 二、蹬伸期初始發力率、最大垂直、水平發力率及最大發力率 由表 4-11 得知在蹬伸期挺胸擺臂、前後擺臂、叉腰不擺臂的初始發力率平均數分 別為 1295.01 牛頓/秒、1122.67 牛頓/秒、694.33 牛頓/秒，經由統計分析檢驗後，三種 動作間均無顯著差異。最大垂直發力率平均數分別為 5649.24 牛頓/秒、4804.76 牛頓/ 秒、2484.90 牛頓/秒，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。最大水平發 力率平均數分別為 4653.64 牛頓/秒、4586.28 牛頓/秒、2928.14 牛頓/秒，經由統計分 析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。最大發力率平均數分別為 6621.93 牛頓/秒、 5796.47 牛頓/秒、2884.88 牛頓/秒，經由統計分析檢驗後，挺胸擺臂與叉腰不擺臂、 前後擺臂與叉腰不擺臂動作間有顯著差異 (p＜.05)。. 40.
(51) 表 4-11 不同擺臂立定跳遠蹬伸期初始發力率、最大垂直、水平發力率及最大發力率 參數. 初始發力率 (牛頓/秒). 最大垂直發力率 (牛頓/秒). 最大水平發力率 (牛頓/秒). 最大發力率. (牛頓/秒). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 1295.01. 1216.56. 前後擺臂. 1122.67. 1704.17. --. 叉腰不擺臂. 694.33. 542.82. --. 挺胸擺臂. 5649.24. 3583.52. 前後擺臂. 4804.76. 3132.75. --. 叉腰不擺臂. 2484.90. 1256.23. --. 挺胸擺臂. 4653.64. 1150.98. 前後擺臂. 4586.28. 1375.81. --. 叉腰不擺臂. 2928.14. 506.68. --. 挺胸擺臂. 6621.93. 3714.84. 前後擺臂. 5796.47. 3133.10. --. ＊. 叉腰不擺臂. 2884.88. 1201.61. --. --. 前後. 叉腰. --. --. -＊. ＊p＜.05. 三、垂直、水平衝量 由表 4-12 得知在施測開始至雙腳離地瞬間測力板所測得挺胸擺臂、前後擺臂、叉 腰不擺臂的垂直衝量 (淨衝量) 平均數分別為 141.03 牛頓·秒 、140.18 牛頓·秒、122.29 牛頓·秒，經由統計分析檢驗後，三種動作間均無顯著差異。水平衝量的平均數分別為 252.39 牛頓·秒、223.08 牛頓·秒、187.79 牛頓·秒，經由統計分析檢驗後，挺胸擺臂與 前後擺臂、挺胸擺臂與叉腰不擺臂、前後擺臂與叉腰不擺臂三種動作間均有顯著差異 (p＜.05)。. 41.
(52) 表 4-12 不同擺臂立定跳遠垂直、水平衝量 參數. 垂直衝量 (牛頓·秒). 水平衝量 (牛頓·秒). 事後比較. 擺臂動作. 平均數. 標準差. 挺胸擺臂. 141.03. 42.15. 前後擺臂. 140.18. 43.36. --. 叉腰不擺臂. 122.29. 24.86. --. --. 挺胸擺臂. 252.39. 38.90. ＊. ＊. 前後擺臂. 223.08. 27.06. --. ＊. 叉腰不擺臂. 187.79. 20.40. --. --. ＊p＜.05. 42. 前後. 叉腰.
(53) 第伍章 討論與結論 本研究藉由不同擺臂立定跳遠的資料結果分析比較高跳躍的因素後，將討論分為： 第一節、運動學對不同擺臂立定跳遠表現的影響；第二節、動力學對不同擺臂立定跳 遠表現的影響。. 第一節 運動學對不同擺臂立定跳遠表現的影響 本實驗在不同擺臂立定跳遠的跳躍距離表現上，叉腰不擺臂的跳躍距離顯著比挺 胸擺臂約少 41.9 公分，比前後擺臂約少 33.1 公分 (p＜.05)，因在運動學的相關參數差 異而造成跳躍距離的表現如下： 一、各分期動作時間 在不同擺臂立定跳遠各分期動作時間，下蹲期動作時間界定為起跳前一次身體重 心最高點的瞬間直到起跳前身體重心最低點的瞬間。蹬伸期動作時間界定為起跳前身 體重心最低點的瞬間直到雙腳起跳離開測力板的瞬間。飛行期動作時間界定為雙腳起 跳離開測力板的瞬間直到雙腳著地的瞬間。各分期動作時間經統計檢驗後，下蹲期挺 胸擺臂 1.03±0.23 秒顯著於叉腰不擺臂 0.65±0.10 秒，兩者時間平均數差約 0.38 秒，前 後擺臂 0.85±0.16 秒顯著於叉腰不擺臂，兩者時間平均數差約 0.20 秒。本實驗下蹲期 挺胸擺臂身體重心最高點的瞬間，手臂是向上擺動挺胸，前後擺臂手臂是向前擺動， 叉腰不擺臂手臂是叉腰不擺動，三種動作在下蹲期整個擺手的動作時間花費上，挺胸 擺臂最長，前後擺臂次之，叉腰不擺臂最短。在蹬伸期與飛行期挺胸擺臂、前後擺臂 及叉腰不擺臂三種動作時間均無顯著差異，但蹬伸期挺胸擺臂的動作時間皆比前後擺 臂與叉腰不擺臂略小，可推論挺胸擺臂用較短的動作時間來減少彈性能的損失，並可 獲得較快的速度。根據拋射運動定理得知，當飛行期的動作時間越長，其跳躍高度就 會越高，而導致挺胸擺臂在飛行期的動作時間皆大於前後擺臂與叉腰不擺臂的結果。. 43.
(54) 二、各分期重心垂直位移變化量 身體的重心可以看出整個身體的運動表現情形，本實驗藉以立定跳遠的跳躍過程 來瞭解身體移動的方向與速度的變化。在重心垂直位移變化量下蹲期挺胸擺臂為 44.09±5.43 公分顯著於叉腰不擺臂 39.98±6.75 公分約多 4.11 公分，前後擺臂 43.25±6.50 公分顯著於叉腰不擺臂約多 3.27 公分，從數據可得知挺胸擺臂在下蹲期有較深的下蹲， 鍾寶弘、相子元 (2000) 研究結果指出有較深且較快的下蹲速度可儲存更多的彈性能， 且增加作用肌群向心收縮與拮抗肌群離心收縮，來提高跳躍的運動表現。所以挺胸擺 臂立定跳遠表現有較好於前後擺臂與叉腰不擺臂，而三種動作在蹬伸期與飛行期的重 心垂直位移變化量均無顯著關係。. 三、各分期重心水平位移變化量 在重心水平位移變化量下蹲期、蹬伸期挺胸擺臂、前後擺臂及叉腰不擺臂三種動 作均無顯著差異。在飛行期挺胸擺臂的重心水平位移變化量為 134.33±11.45 公分顯著 於叉腰不擺臂 107.60±8.46 公分約多 26.73 公分，而前後擺臂為 129.01±7.76 公分顯著 於叉腰不擺臂約多 21.41 公分。張武進 (2009) 研究結果顯示在蹬伸起跳期時有較大的 重心水平位移，可增加起跳時的水平力量而提昇跳躍距離。本實驗在重心水平位移變 化量，下蹲期、蹬伸期三種動作雖無顯著差異，但挺胸擺臂在下蹲期、蹬伸期及飛行 期皆有較好於前後擺臂與叉腰不擺臂，可見挺胸擺臂有較好的跳躍距離。. 四、起跳瞬間重心垂直、水平速度 重心垂直速度是影響立定跳遠飛行期騰空時間的要素之一。本實驗在起跳瞬間重 心垂直速度挺胸擺臂 152.65±14.61 公分/秒為最小、前後擺臂 156.50±14.53 公分/秒為 次之、叉腰不擺臂 162.33±19.26 公分/秒為最大，且三種動作均無顯著差異。起跳瞬間 重心水平速度挺胸擺臂為 298.58±19.37 公分/秒顯著於叉腰不擺臂 265.08±15.18 公分/ 秒約大 33.50 公分/秒，前後擺臂為 297.27±13.87 分/秒顯著於叉腰不擺臂約大 32.19 公 分/秒。本實驗結果符合唐瑞顯、黃長福 (2007) 研究指出起跳瞬間重心水平速度若提 44.
(55) 昇，則起跳瞬間重心垂直速度會降低。張武進 (2009) 研究結果顯示重心水平速度若 提昇且身體有適當的前傾，可提升立定跳遠的運動表現。本實驗挺胸擺臂有較大的起 跳瞬間重心水平速度，使挺胸擺臂立定跳遠的運動表現有較好於前後擺臂與叉腰不擺 臂。. 五、起跳瞬間重心起跳角度 起跳角度會影響起跳後的高度與遠度。若增加起跳角度，則起跳水平速度就會降 低而影響跳躍距離 (Linthorne, Guzman, & Bridgett, 2005)。在挺胸擺臂的起跳瞬間重心 起跳角度為 27.12±3.11 度，前後擺臂為 29.40±2.95 度，叉腰不擺臂為 30.60±3.54 度， 三種動作均未達顯著差異。根據拋體運動理論，身體重心最佳化的拋射角度為 45 度， 可達到最遠的拋射距離，但 Wakai & Linthorne (2005) 研究計算出立定跳遠在垂直與水 平速度的最佳比例分配下，其最理想的起跳角度為 19~27 度之間會有最遠的跳躍距離， 但在實際操作下，最遠的跳躍距離其起跳角度為 31~39 度之間。本實驗因挺胸擺臂、 前後擺臂及叉腰不擺臂三種動作在起跳瞬間重心垂直速度均無顯著差異，但在起跳瞬 間重心水平速度挺胸擺臂、前後擺臂皆顯著於叉腰不擺臂，且挺胸擺臂有較好於前後 擺臂，而造成挺胸擺臂立定跳遠有較遠的跳躍距離。. 六、蹬伸期關節角位移 在蹬伸期髖、膝、踝及肘關節角位移挺胸擺臂、前後擺臂及叉腰不擺臂三種動作 均無顯著差異，而挺胸擺臂的髖、膝、踝及肘關節數據皆比前後擺臂與叉腰不擺臂大。 肩關節角位移挺胸擺臂為-113.59±9.31 度顯著於叉腰不擺臂-6.39±5.26 度約大 107.2 度， 前後擺臂為-106.82±23.92 度顯著於叉腰不擺臂約大 100.43 度。腕關節角位移叉腰不擺 臂為 29.07±14.80 度顯著於挺胸擺臂為-27.25±26.33 度約大 56.32 度，顯著於前後擺臂 -20.94±18.57 度約大 50.01 度。從以上可知挺胸擺臂的角位移數據皆較前後擺臂與叉腰 不擺臂大，所以在不同擺臂立定跳遠蹬伸期中，上肢手臂的擺動幅度及下肢髖、膝、 踝關節的蹬伸角度對跳躍距離有實質上的影響。 45.
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