第貳章 文獻探討
第一節、不同起跳角度和騰空表現的關係
高跳式和平跳式的主要差別之一，即為出發角度的不同。在起跳速度 不變的情況下，一個好的起跳角度不但可快速達到最遠入水距離，更可維 持良好的水平動量，產生較佳的滑行表現（Guimaraes& Hay, 1985）。然而 想要正確的跳出適當角度卻不是那麼地容易，除了需要時常地練習外，選 手們更需具備一些物理知識，才能把理論應用在實際的動作上。而以往選 手高跳或平跳的出發情形為何，我們試著從相關文獻去瞭解。
在早期的文獻中，首先以質及量的分析法去分析，當推 Hobbie 於 1980 所做的實驗了。Hobbie 以 16mm 的 Locam 攝影機影（100frames/sec）對十 位優秀大學男子選手來做研究，探討平跳（flat entry）及高跳（hole entry）
在起跳及入水時的各項差異，結果發現在起跳角度上（angle of projection），
高跳式平均-5.6 度，平跳式平均-9.9 度，高跳式顯著的大於平跳式（P< .05）； 起跳時的身體傾角（angle of lean）亦是高跳顯著的大於平跳式（P< .05）。
在起跳速度方面，高跳式起跳速度平均為 22.1± 1 .1ft/s（約 6.63m/s），平跳 之起跳速度平均為 23.1 ± 1ft/s（約 6.93m/s），兩者間無顯著差異。結果可看 出兩種出發的主要差異，是在於起跳角度的不同。而此一結果亦跟筆者以 前所做的實驗（甲乙組游泳選手出發之騰空期動作技術分析，2002）結果 相符。
Wilson 及 Marino（1983）以 24 位加拿大奧運國手（男女各半）為受 試者，用 16mm 高速攝影機（100 frames/sec）去分析高跳式（whip start）、
平跳式（grab start）及擺臂式（swing start）的差異，結果發現其中高跳式 出發時身體傾角為 25.44 ± 3.13 度，起跳角度為-2.19 ± 5.09 度；抓握式的身 體傾角為 19.85 ± 4.30 度，起跳角度為-7.23 ± 4.83 度，抓握式和高跳式間有 顯著差異（P< .05）；而起跳角度上平跳與高跳間沒有顯著差異存在。水平 速度方面，抓握式為 4.51±0.51m/s，高跳式為 4.68±0.47m/s，兩者間無顯 著差異；入水距離方面，高跳式為 3.66±0.41m，平跳式為 3.93±0.44m，
平跳式之入水距離顯著地大於高跳式（P< .05）。造成此一結果的原因可能 是因為起跳角度沒有顯著差異，故兩者的飛行軌跡差不多，加上入水時身 體傾角較大，故手指的入水距離較短，可能是入水姿勢（entry procedure）
導致高跳式入水距離短。
國內林明義（1988）以一台 8mm 日製 Canon 攝影機（24 frames/sec）
及一台照相機來分析十位國立台北商專男子游泳隊選手三種不同出發動作
（擺臂式、平跳式及高跳式），實驗結果得到其中高跳式出發身體傾角約為
27±2.51 度，平跳式平約為 5.45±1.33 度，兩者間有顯著差異（P< .05）； 在起跳速度方面，高跳式平均為 4.41±0.47m/s，而平跳式平均為 4.40±
0.33m/s；在入水距離方面，高跳式平均為 3.76±0.78 公尺，顯著的大於平 跳式的入水距離（平均為 3.29±0.25 公尺，P< .01）。由結果可看出起跳角
度較大的高跳式會有較遠的入水距離。
廖文武與方瑞民在 1984 所做的研究中，以 16mm 攝影機（64frames/sec）
及 8mm 攝影機（54framess/sec）對輔仁大學體育系未曾正式接受出發入水 訓練的學生（男女各十位）作分析，比較高跳式、蹲距式、繞臂式、擺臂 式及抓握式的出發，結果發現高跳式起跳時的身體傾角最大（41±2 度)，
抓握式的身體傾角最小（34±1 度）；入水角度方面高跳式平均為 28.2±2 度，為五種出發法中最大的。故結果可看出高跳式起跳角度最大，且入水 角度亦是最大。
黃晉揚與洪得明（1992）以攝影分析法（AG-450，60frames/sec，shutter
1/250）對一名熟悉高跳式及平跳式的男子選手（身高 162cm，體重 65kg）
作分析，研究平跳與高跳出發及入水之運動學參數差異。結果得到高跳式 平均身體傾角為 41.4 度，平跳式身體傾角為 31.6 度：高跳式的身體重心入 水距離平均為 2.9 公尺，平跳式平均為 2.7 公尺；入水角度方面高跳式平均 為 41 度，平跳式平均為 34 度。結果顯示高跳式出發（40 度左右的起跳角 度），其身體重心的入水距離較平跳式出發來的遠且入水角度較平跳式為 大。
由上述的文獻可看出高跳式的起跳角度大於平跳式且身體角度方面也 是較平跳式大，在出發速度差不多的情況下，根據拋物體原理可得到高跳 式騰空期時間較長、入水距離也較遠及入水時重心入水角度也較大，且由
上述文獻亦可看出此一結果。
隨著科技時代的進步，出發動作也不斷的在創新。而現在國內選手選 手的起跳狀況為何，我們嘗試著作如下的分析：
在古國宏等人（2002）所做的實驗中得到，三位國內大專甲組選手起 跳重心角度平均為 5.24±2.54 度，三位乙組選手起跳重心角度平均為 3.19
±1.89 度。唐瑞顯（2000）在其實驗中比較六位國內大男甲組選手，得到 平均起跳角度為-0.83 ± 5.61 度，其中範圍變異大，從 10 度到-9.7 度都有。
和國外的結果比較起來（下表 2-1），國內選手的起跳角度略大於早期國外 選手的起跳角度。
表 2-1 相關文獻對高跳及平跳之起跳角度分析
高跳式 平跳式 差異性 備註
Hobbie(1980) -5.6 -9.9 P< .05
Wilson& Marino(1983) -2.19±5.09 -7.23±4.83 NS 重心角度
廖文武、方瑞民(1984) 41±2 34±1 一 應為身體傾角
黃晉揚、洪得明(1992) 41.4 31.6 一 應為身體傾角
林明義(1988) 27 5.45 一 身體傾角
唐瑞顯（2000） 平均 3.234 範圍 10 ∼ -9.7 平時比賽狀態 古國宏等人（2002） 5.24±2.54（甲組） 3.19 ± 1.89（乙組） 平時比賽狀態 單位：deg
NS：No significant
但其中值得注意的是有些選手的起跳角度為負值（如唐瑞顯, 2000；
Hobbie, 1980；Wilson& Marino, 1983 等人的實驗結果），即在起跳時身體重 心拋射角度是在水平軸之下。Groves& Roberts（1970）以實驗計算出從 15 度到-20 度的出發情況，結果發現，當出發角開始小於-13 度時，其水平分 速開始減少。Maglischo（1982）也在其著作（Swimming Faster）中表示早 期平跳式出發角度小，騰空時間短，不利身體姿勢變化，對減少入水水阻 會有不利的影響。從上述討論可知如果出發角度過小（如低於-13 度），可 能會對騰空期距離及入水姿勢產生不良影響。
第二節、出發姿勢的演進探討
在 1960 年代末期，Hanauer 首先介紹抓握式（grab start），也由於此種 出發不易犯規且動作時間短，利於時間的爭取。整體而言，優點較多，故 也取代了以往的擺臂式（arm-swing），而成為當時流行的姿勢（許慧玲譯,
1995）。然而，當時的抓握式出發和今日的出發方式是不太相同的，當時的 抓握式出發，是以幾近水平角度起跳，之後身體一直保持水平並無太大變 化，直到「掉」入水中，而此種方式的特點之一即為入水時會產生很大的 水花【有關早期抓握式出發的圖片資料，可參考 Competitive Swimming Manual（Counsilman, 1977）一書，該書有實際的圖片介紹早期抓握式的出
發方式】，故又被稱為平跳式出發。
一直到 1980 年代，有一些學者開始介紹或是以實驗的方式探討高跳式 出發（當時稱做 hole entry 或 whip start），而高跳式出發的主要特徵即為以 較大的角度起跳及空中時身體有先屈後伸的動作，入水時所產生的水花較 小，之後人們也開始注意到騰空期身體姿勢變化的重要性，並探討如何加 以改進。
民國 65 年許樹淵曾對屈伸的動作流程做討論（參見「屈伸動作對游泳 出發入水的影響」一文），他認為當跳離跳台後，身體成伸直姿勢，隨後變 為臀在稍上方，上體和下肢位於稍下方的三角形姿勢，在快入水剎那，立 即將屈身變為平身，以身體額面平貼接觸水面；他認為此動作有防止入水
過深即維持較大水平分速的功用。
Maglischo（1982）又對高跳的動作技術做更深入的剖析，他表示高跳 式出發後，頭部要保持向下，有些人頭仍保持水平，這樣會造成身體無法 朝下。另外，在入水前，應讓腳通過最高點，以便於入水時腳位於最高處，
否則即使身體屈曲，而腳沒有位在最高點，則仍無法以一點式入水。也由 於這些學者的探討，使出發的動作技術越來越趨成熟。
古國宏等人（2002）曾比較兩組不同等級選手（大男甲組及乙組）的 騰空期姿勢變化，結果得到：甲組選手在出發姿勢上大致上有某些共同點。
肩關節前半段皆為屈曲狀態，之後才又漸漸伸展。髖關節則是於前 1/4 期為 伸展狀，之後漸漸屈曲，一直到快入水時才又漸漸伸展。膝關節則自出發 到入水皆保持在幾近伸展狀態。而乙組選手中只有一人有類似甲組選手的 動作，其餘的皆無明顯的變化。而此一結果除了說明動作技巧外，也顯示 了較有經驗的選手會利用姿勢的變化來使得他的入水更為有效率。
早期 Wilson & Marino（1983）認為較大的身體傾角及屈髖動作對於一 點式入水較為有利。故入水時有較大身體傾角的高跳式，自然被視為出發 的利器，但究竟減小入水截面積的關鍵點為何？是否有身體屈曲或是大的 身體傾角就一定可以減小入水面積？這些問題並沒有在上述文獻中得到驗 證。
第三節、滑行期表現的相關探討
黃晉揚和洪德明（1992）表示游泳出發不能只看騰空期的表現，滑行 期的好壞才是評價整體出發的重要關鍵；且水的阻力又比空氣阻力來得 大，滑行的時間又較騰空時間來得多，故如果只分析選手入水前的動作是 無法確實掌握選手出發的優劣（唐瑞顯, 2000）。
Wilson& Marino（1983）的實驗中發現，高跳式入水時的水平速度為 3.12±0.46m/s，平跳式入水時的水平速度為 3.48±0.48m/s，兩種出發法間 沒有顯著的差異；在滑行時間方面，高跳式平均為 0.87±0.09sec，平跳式 為 0.93±0.04sec，兩者間無顯著差異；但在滑行出水速度方面（入水到頭 通過止泳繩的這段期間），高跳式的平均速度為 2.01m/s，平跳式平均為
1.84m/s。結論表示，雖然入水時兩者的水平速度無顯著差異，但由於高跳 式入水截面積小（less cross-sectional area），故在滑行時比平跳式遠且快。
廖文武及方瑞民（1984）在其研究中比較五種出發（高跳、蹲踞、擺 臂、繞臂及平跳式）從入水到頭浮出水面的各項力學參數，結果得到高跳 式出發水中滑行速度平均為 1.6±0.18m/s，全程平均速度為 2.04m/s，不管 是在滑行速度或是全程平均速度，高跳式皆較其它四式為快。其結論表示 高跳式出發比其它四式在跳水後浮出水面的距離上，是極為顯著地快速且 長遠。
Gehlsen& Wingfield（1998）以二十位的美國大學第一級運動聯盟
（National Collegiate Athletic Association，NCAA）游泳選手為受試對象（男 女各半），以兩台 Panassonic 數位攝影機（30frames/sec，shutter 1/1000）觀 察平跳與高跳騰空入水及滑行的各項參數，結果得到以 76cm 的跳台起跳，
高跳式在入水最深處時重心的水平速度較平跳式來的大，但沒有顯著差 異；入水深度方面高跳式約為 0.9m，平跳式約為 0.8m，兩者間亦無顯著異；
但在頭部入水深度方面，高跳式約為 1.0m，平跳式約為 0.9m，兩者間有顯 著差異（P< .05）。其結論表示高跳式出發平均會有較平跳式出發為大的入 水深度。
Hobbie（1980）的實驗中發現平跳與高跳的滑行時間並沒有顯著差別；
而在整體出發時間（起跳到第一下划手的時間）方面，高跳式（平均 2.45 秒）略快於平跳出發的 2.48 秒，兩者間亦無顯著差異。其結論表示並無法 得知哪一種出發法較好，建議選手可依自己習慣選擇適合的出發方式。
林明義（1988）的研究中顯示滑行距離以高跳式最遠（5.12 ± 0.50m），
平跳式次之（4.84± 0 .47m）；滑行速度方面則以平跳式最快（2.07m/s），高 跳式次之（1.99m/s）。由此結果可看出高跳式滑行距離較平跳式遠，但滑行 速度卻又較平跳式慢。造成此一結果則由於其研究並無對此做進一步探 討，故詳細原因為何並無法得知。
影響滑行表現的因素不少，如入水角度、速度及截面積等都是常探討
的參數。前面文獻探討顯示高跳式出發有較遠的入水距離及較小的入水阻 的優點，但是其入水角度大或是入水時身體傾角大的特性亦有可能對滑行 期產生不利的影響。由於入水角度大加上入水水阻小（指高跳出發），則入 水時垂直方向的動量相對的較平跳式大，為了維持身體前進的速度，可能 需花費更多力量及技巧來修正方向，故如果入水方向控制不好，以高跳出 發可能反而影響成績。
由上述文獻中，我們發覺各結果對滑行期的表現並無一致的定論。理 論上來說，如果入水速度差不多，則水阻小者，其滑距或滑速應當較佳，
但人體是一個多關節的動力鏈，每個關節之間的連接方式也不盡相同，故 所受的影響相對的就複雜許多。這可能是由於雖然高跳式出發可能產生入 水過深反而影響滑行表現或是選手們擅長的姿勢不同而導致結果差異不 大，或是未達顯著差異。故如欲預測出真實狀況，可能還需更精確地控制 變項，再做測試，才能提高其信效度。
第四節、相關流體力學探討
日本河合正治（1996）指出以一個 170 公分的選手來說，其手指尖到腳 指尖的距離約為 240 公分，如果入水時身體縱軸和重心入水方向有 20 度的 偏差話，那麼其手、腳的入水間距約為 80 公分，相較於 0 度時，會產生五 倍以上的水阻。由此可知，只要入水時有一點偏差（即本研究所探討的攻 擊角），就會產生極大的水阻。
而一物體在流體中前進時所受的阻力約有兩種，一種為阻力（drag force），另一為昇力（lift force）。如下圖 2-1 所示。阻力的公式為 F= CρA V2 /2，C 為阻力係數，可分為 CD阻力係數，及 Cl昇力係數，而ρ為流體密度，
A 為物體在流體運動方向的最大投影面積，V 為物體在流體中的運動速度。
由上述探討可知如果入水時姿勢不當產生過大的截面積，則此截面積會對 身體前進產生很大的阻力。
圖 2-1 物體在流體中所受阻力圖
人在陸地上運動，由於速度並不快，加上空氣密度小（空氣密度約為 1.21 kg/m3），故在做有關運動學分析時常常忽略空氣阻力。但是對於水上運 動而言，由於水的密度為 0.988 x10 3 kg/m3（曹培膝和張潔儀，1992）；故假 設一物體以同樣的速度在空氣及水中運動，則在水中的阻力約為空氣中的
800 倍左右；即使是慢速的運動，也會受到水阻不小的影響，故水中流體並 無法像空氣流體一樣的予以忽略，而這也是選手們應多留意的地方。
阻力 昇力
流體方向
第五節、文獻總結
減小入水水阻，才能維持身體前進的動量。不管是教練或是選手都必 須先充分了解入水技術的原理、特質，才能完全掌握動作表現。隨著游泳 技術的不斷演進，現在的平跳式可能已經不同於以往，且以往文獻雖然指 出高跳式可減少入水水阻（如 Hobbie, 1980. Maglischo, 1982.等），但卻沒有 提出實際的數據來證明；且多半表示減小水阻對滑行有利，但是該如何減 小水阻卻又沒有提出明確的指示，如此對滑行表現的探討並不完善。且傳 統單一的比較方式，並無法完整的看出影響身體前進的因素，故本研究將 探討各入水參數和滑行表現之相關，希望以運動力學的觀點對游泳出發作 更深入的分析。
