影响足球球速诸因素的运动生物力学分析

窦月启

关键词：足球;球速;运动生物力学

足球运动属于当前世界上开展时间相对广泛，影响力也相对較大的体育项目，被称为世界第一运动，受到很多国家和地区大众的喜爱。足球主要特点是运动的设备相对比较简单，且规则非常的明晰，运动的场地非常大，比赛时间相对较长，因此可以进行充分的运动，参加的人数较多，也就相应的提升了整个运动的观赏程度。足球运动需要速度和力量进行完美的结合，可以激发出人类的对抗欲望和潜能，也是对战术和体能的比拼。因此足球运动不仅仅能够锻炼身体还能提升身体素质还能塑造自身的品格，本文主要针对足球运动的球速进行了运动生物力学分析。

一、足球运动过程中一些动作的生物力学分析

基于动量原理，足球运动员想要让球踢出的范围足够远就应该给予足球足够的爆发力量，并且不能与足球接触时间过长，足球运动员在进行踢球的时候，需要将大腿向后摆动，使小腿尽可能的弯曲，这种动作不仅能一定程度上减少力量的消耗，还能提升踢球时的距离，提升整个肌肉作用的时间。在踢球之前需要先将大腿向后摆动到最大幅度，使肌肉拉长和伸展，更好的提升肌肉内部的兴奋程度，增大腿部肌肉力量，让大腿引导小腿进行髋关节活动。尽量提升髋关节的活动角度，假设在踢球前对股四头肌进行拉长了就需要提升整个肌肉的兴奋程度，这也能促进在踢球过程中提升股四头肌的肌肉力量，增加膝盖关节的转动角度，对足球运动的速度进行提升，假如在接触足球的过程中接触的时间相对较短，那么就会提升对足球踢出时产生的爆发力。基于髋关节为主要轴心做摆动踢球的时候，大腿和小腿应该进行折叠摆动，因为折叠摆动能够一定程度上提升摆动的速率，在大腿和小腿进行折叠摆动的时候可以将质量分布尽量靠近转轴，降低了惯量也就提升了速度。也能在足球比赛期间占据相对主动的地位，赢得了一定的时间[1]。

如图1所示，当前qwr的质量分布相对于qty的质量分布要更加靠近q点，因此，在相同大小作用力下，上方qrw到下方qrw的速度要较快于上方qty到下方qty的速度。qwr指的是以髋关节为轴心进行摆动踢球时候的运动形态，在大小腿折叠时候可以，明显提升摆动的速度。助跑在足球运动前比较基础的热身运动，助跑的主要作用是尽量使身体获得相应向前移动的速度，更好的提升初期的运动量。助跑的关键在于最后一步，在进行助跑的时候需要最后一步的助跑程度要明显大于前几步的助跑量，才能更好的对身体进行稳定的支撑，得到更好的跨步支撑[2]。

在踢球的过程中支撑面越大，物体就越能保持平衡，在进行踢球的时候需要一只脚完成支撑，另一只脚进行摆动踢球，因此会降低支撑面积。也就降低了其稳定程度，为了更好的提升踢球过程中的稳定性，就需要使用滚动支撑的方式进行支撑。主要就是在支撑脚进行支撑的过程中，先使脚跟着地，再逐渐过渡到脚掌，最后进行整个脚掌的支撑。这样结合性支撑可以更好的对其进行缓冲还能更好的提升足球运动中的支撑效果，更好的提升足球运动员的稳定性。足球运动员在进行足球运动的时候可以将重心降低，这样在踢球的过程中能及时的将重心降下来，可以在脚步支撑的时候进行缓冲的动作，基于髋关节和膝关节来调节自身的重心，对支撑效果达到相应平衡的目的。

二、运动员踢球腿摆动的生物力学分析

运动员踢球腿摆动的过程主要是踢球腿在进行踢球运动时的摆动动作，在踢球的过程中摆动腿的动作能够直接影响到踢球时的爆发力。在踢球的时候进行变化也主要取决于腿的摆动程度，腿部的摆动程度也是踢球过程中的力量来源。腿部的摆动幅度较大，摆动速度较快，也能使得动量的变化加大，踢球的力量也比较大，足球在运行的时候速度较快，足球运行的距离也非常快[3]。在足球运动员进行长传的时候可能会使用到一些大力射门或是长距离的传球，这时主要采用的就是腿部迅速的摆动方式。在对大腿进行相应摆动的同时还要将小腿后曲，在支撑腿着地的同时基于髋关节为主要轴心，让大腿带动小腿进行快速摆动，在膝盖摆动到足球上方的时候，就可以进行爆发式的前摆。在进行腿部前摆动作的时候，在大腿充分进行后摆的基础上，腰部肌肉充分的收缩，大腿基于髋关节产生较大的角度，小腿也向大腿靠拢，尽可能的后曲，处于微曲的状态。大腿以髋关节为轴心进行摆动，产生较大的角加速度，其次小腿以膝关节为主要轴心进一步的后曲，并保持此状态。在这一过程中，大腿的速度急速的增加，也产生了相对较大的线速度，小腿线速度增量也要明显的大于整个大腿的线速度增量。

因此，在膝盖摆动到足球正上方的时候，大腿的角度会因为制动产生下降的趋势，小腿也会因为产生制动而下降，但是小腿因为进行了爆发式的摆动动作，导致整个角度的加速度不断增加，将大腿的动力转移到小腿。将腿部的动力进行叠加，更好的使得整个末端的动力能够传导到腿部肢体，提升踢球过程中的爆发力。根据以上的分析可以得出，整个大腿到小腿的摆动主要是在足球的正上方时，大腿的角速度才急剧下降，而小腿因为进行了爆发性的动作，将大腿的动力传导给小腿，也使得整个角速度迅速的上升。将动力更好的叠加，使得踢球更加有爆发力。大腿和小腿在运动时候的角速度和线速度的变化规律可以得出相应的结论，那就是在踢球腿进行摆动属于鞭打动作，本文也对鞭打动作的主要原理进行了阐述，并对其在踢球时候产生的力量进行了生物力学分析。踢球腿的鞭打动作主要是因为质量相对较大的大腿率先开始加速摆动，在获得相应的动量时，膝关节摆动到足球的上方，大腿的摆动速度急剧下降，从而产生制动，动量向质量较小的小腿传输动力，进行动力的叠加。因为小腿的质量小于大腿的质量因此小腿会获得较大的运动速度[4]。

踢球腿摆动也完全符合角动量的原

理：因为I10=Icl+mldl2所以K1=（Icl+m1

d12）Wl又因为小腿的角动量为K20=I2w2

因为I2=Ic2+m2d22所以K2=flc2+m2d22）

w2。因为大腿进行了制动，所以大腿的角动量将动力传输给了小腿，因此，大腿和小腿的角动量在叠加之后可以使用公式进行表示：K1+K2=（Icl+mld12）wl+（Ic2+

m2d22）w2。因此，大腿将动力进行传递到小腿上，使得小腿产生了相对速度较快的摆动，又因为人类的肌肉力量是比较有限的，腰部肌肉力量对髋关节肌肉把控也是有限的。因此，只能在降低腿部摆动惯性的基础上来提升角加速度。所以，在踢球摆动的过程中，应该使小腿弯曲，更好的降低下肢的转动惯性，提升小腿和大腿进行摆动过程中的加速度，更好的提升大腿的转动效果[5]。

三、踝关节和踢球腿生物力学分析

对于踝关节的紧张程度对整个踢球腿的力量有着很重要的作用，在踝关节接触足球的一瞬间踝关节会产生紧张感，随之而来的就会提升击球的核心力量，在接触足球的瞬间会出现缓冲动作，缓冲动作也会在一定程度上提升腿部对足球的作用程度，降低对足球的力量。冲量等于动量的变化量，主要原理是：当Δmv为常数时，Ft=Δmv，F=Δmv/t。由于Δmv是定值，t增加时必然导致脚的击球力量F的减小。

踢球腿的前倾动作没有达到相应高速度的球体速度起到了不可忽视的作用，假如在一定程度上接球脚接触到球体的时候就需要及时的停止前倾摆动，这种情况下也会对作用力的连续性产生相应的影响。其主要原理fs等于1/2的mv2，在f为定值的时候，s对足球的作用力就逐渐延长，那么整个球体获得的动力也就越大，足球也能以更高的速度进行持续运行，也会对整个足球比赛起到促进作用。因此，在踢球过程中需要对髋部进行摆动，可以使得整個身体持续上前倾，提升整个踢球的整体力量，对出球方向进行控制，还能一定程度上对踢球腿产生的动力进行缓冲，更好的维持身体平衡。身体前倾的动作可以对整个动量原理进行相应的摆动，假如在触球之后踢球制动随着身体前摆，假设身体没有向前倾那么就会降低自身的身体平衡[6]。

四、结语

综上所述，当前在整个足球教学和进行足球训练的过程中，需要教练员对运动员的踢球脚部形态和击球点进行训练和矫正，还要抓住现有的时间对运动员腿部的正确摆动进行实际训练。在进行踢球运动的过程中，需要经常做踢球腿摆动的练习，尤其要注意运动员小腿在进行摆动的过程中前半部分需要处于微曲的状态，小力量的进行定位踢球。对一些摆腿的动作进行体会和理解，对其他性质的来求进行相应的掌握，更好的根据施展经验进行长传球和射门的练习，对自身的成型动力进行定型。

参考文献：

[1]许丽.穿着不同鞋底硬度碎钉足球鞋进行足球相关动作的下肢运动生物力学分析[D].宁波大学，2017.

[2]缑奇锋，郝莹，王润平，等.甘肃省优秀业余男子羽毛球运动员后场正手杀球动作的影响因素分析[J].福建体育科技，2018（1）.

[3]孟林盛，李建英，郝慧栋.优秀羽毛球运动员前场蹬跨步技术的运动生物力学分析[J].西安体育学院学报，2018，35（06）：87-95.

[4]刘玉娥.基于运动生物力学的速度灵巧类项目在高原环境下的达标能力研究[J].兰州文理学院学报（自然科学版），2017，31（4）：71-74.

[5]杨辰，曲峰，万祥林，et al.不同牵引力人造草坪对男子足球运动员急停起跳膝关节前交叉韧带损伤的影响[J].天津体育学院学报，2017，32（4）：350-354.

[6]魏小岚，虞顺年，阳艳，等.运动强度对斜带石斑鱼生长、非特异性免疫和肝脏抗氧化能力的影响[J].中国水产科学，2017，24（5）：1055-1064.