场地鞋一般指的就是室内项目鞋(图6-7)。例如篮球鞋、手球鞋、排球鞋、乒乓球鞋等。当然,英式室内小型五人足球赛用鞋也属于场地鞋。如果依照更广的范围,击剑鞋、拳击鞋、举重鞋等一切在室内举行的比赛运动项目其运动员用鞋都可以称为场地鞋。室内鞋随着项目的不同设计要求也各不相同。
鉴于场地鞋主要影响因素在于场地和鞋自身的相互关系,所以我们将从大的方面来研究鞋子的性能。从众多单项项目的鞋子品类中我们选取篮球鞋来作为研究对象,其他品类的鞋子留待我们以后再细化研究。本节的侧重点集中在以下四个方面:场地对鞋类减震缓冲和稳定性的影响;鞋与场地的相互作用关系;篮球鞋足底压力的差异性研究;篮球鞋足跟部压缩性能的比较研究。
图6-7 排球鞋
(图片来源:阿迪达斯北京三里屯全球旗舰店)
(一)场地与鞋的相互作用关系
运动员与地面之间的相互作用力主要是人体的重力与地面反作用力。地面的颜色、图案、组合方式都会对运动员的心理产生影响,从而进一步影响到成绩的发挥。当然对运动员影响最直接的还是地面的硬度与弹性。一般来说,场地都是由官方或主办方规定好的,运动员无法去改变。但是运动鞋却是由运动员自己挑选的,在相同的地板上不同的运动鞋其效果是不一样的。
地面对人体产生的力一般有两个,一个垂直力,一个是水平力。垂直力就是前面所说的反作用力。水平力则主要是摩擦力。根据库仑摩擦定律,滑动摩擦力取决于正常的垂直力和滑动摩擦系数(静态摩擦系数)。
地面的反作用力主要取决于运动员自身的运动状况。在主动发力情况下,地面的硬度对反作用力的大小影响微乎其微,原因是加速度的作用力矩变化很小。在防守状态下,坚硬的路面对脚的制动力影响很大,因为此时的力的方向发生了改变,力矩长度增加了数倍。所以它能有效地帮助身体起到制动作用。以上的分析说明,场地硬度以及静态和动态摩擦系数都与鞋和运动状态密切相关。(www.daowen.com)
(二)场地硬度对鞋的影响
硬度是场地鞋研究者们不可回避的一个焦点问题。多少年来许多专家学者都在寻找鞋与地面的最佳硬度结合点。这个硬度应当既能减震又能很好地反弹,既节省能量又不会对人体造成冲击损伤。不过目前好像还没有人找到这把“上帝的钥匙”。当前的鞋类硬度设计好像总不尽如人意,因为人追求完美的愿望是无止境的,而减震与反弹又是一对矛盾的统一体,虽然完全实现这个目的很难,但是我们可以无限地去接近它。好比微分方程求导法则一样,我们可以接近正无穷大。下面说一下硬度问题。场地与鞋的硬度既包含静态硬度也包含动态硬度。鞋在不同运动状态下需要不同的硬度。比如在前蹬时,就需要一个多方向的动态硬度。而脚在离地时的踏力也是一个多方向硬度。科技发展到今天,生物学测试设备不断完善。结合物理形式的机械测试方法以及三维测力台的辅助分析,可以计算出来地面和鞋底的硬度范围。也可根据三维测力台反推足部受力,鞋的硬度与地面的作用时间可以对比测出。
在排球鞋的设计中,场地和鞋之间的摩擦系数对运动的影响很大。摩擦系数是评价鞋与地面摩擦力的一个重要参数,它的大小由地面和鞋的性质决定。目前的摩擦系数还没有一个较为满意的计算公式。静态的摩擦系数稍微容易计算一些,如果换成动态则较为麻烦。尤其是地面潮湿时或材料表面肌理不同的情况下则更为复杂。
(三)场地对鞋的减震缓冲
缓冲性能的评价一般都是在较硬的水平面上进行。如果鞋底的硬度大于场地表面的硬度,那么缓冲性能就会得到展现。当然,缓冲性能的改善都是双向的。如果场地的硬度不变,单纯改善鞋底的硬度缓冲效果同样也能达到。通常情况下,为了让地面更多地将反作用力传递给运动员,地面的硬度一般比鞋底的硬度要大很多。
室内场地的表面一般有三种不同的地板构成,分别为硬质地板、局部软地板和点状网格式软硬结合地板。三种地板中,硬地板的反作用力传导较好。网格状地板对小球类运动较适合,而局部软地板适合于手球类等项目,该类型地板对于脚的稳定性较差,鞋子的硬度不能太高,否则极易造成足部扭伤。相反,硬地板的鞋子硬度应当较高,这样才能更好地保持平衡性,避免伤害。这类鞋子设计时还应注意,在提高鞋底硬度时应继续保持鞋底的弹性,这样才能保证鞋底回弹性能的发挥。
场地鞋的主要功能在于保护身体免受损伤,具体指对下肢和腰部的保护。其保护作用具体体现在鞋子对冲击和关节过度翻转所起到的限制作用。如果没有这一作用,脚的运动就会无所羁绊,任其发展。这样的运动所造成的后果就是损伤概率大幅上升。另外,大量的踝关节和膝关节损伤事例表明,室内鞋的横向稳定性和良好的地面控制能力是必需的。拥有一定高度的后帮防侧翻装置可以有效地提高鞋子的侧向稳定性。当前的室内鞋只有部分功能满足了一些特殊矫形消费者的需要,全面的功能提升还没达到。
目前,室内场地的硬度依然很大,它与鞋分别担任着不同的角色。一些鞋类专家做出了一些构想。它们预测未来的发展方向应当是——场地的缓冲性能提高而鞋子的稳定性能增加。这个想法的可行与否还需要未来产品的验证,我们将拭目以待。
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