車座的高低對于蹬車時用力效果的影響分析

張松巖

1、引言

自行車是我們最熟悉的交通工具，我們用自行車旅行，比賽，健身，它不用電不用油，蹬起來就走，方便快捷，而且對自然無污染，可以說自行車是我們生活中的好伙伴，也是將來節(jié)能無污染的交通工具發(fā)展方向，然而，當我們騎在一輛自行車上時往往會感到車子蹬起來很不舒服，自己感覺有力氣想快點走卻覺得有勁使不上，騎在這輛自行車上不但速度慢，而且騎車時間過長時膝關節(jié)會感到明顯不適甚至疼痛。

那么是什么影響了我們的騎車質量呢？其實答案很簡單，如果車架的結構是一定的，關鍵是車座的高度，也就是車座與中軸間的距離，車座的高低直接影響的是腿的屈伸程度，腿屈伸狀態(tài)的改變會直接影響腿部的發(fā)力效果，腿作為自行車的主要動力來源，它的屈伸程度就直接影響著自行車的運動效果及腿部關節(jié)舒適的程度。所以座位的高低對蹬車效果有很大 的影響，那么車座多高最有利于我們蹬車發(fā)力，而且使膝關節(jié)所受的損傷相對減小。對于這個問題本研究做了以下探討。

2、研究對象與方法

研究對象

運動員在座位高度為多少時的蹬車效果最佳以及在最佳高度時膝關節(jié)的角度是怎樣的，這個角度是否有推廣性，能不能為我們在日常生活中所用，以及是否在自行車比賽中和自行車健身運動中有指導意義。

并有如下數(shù)據(jù)：

實驗器材

MONARK功率自行車，關節(jié)角度測量儀，皮尺，秒表。這些器材和儀器均由河北師大體育學院實驗室提供。

實驗法

根據(jù)車座的高低不同會對運動員的蹬車效果有很明顯的影響。用MONARK功率自行車記錄其在不同座位高度時的轉速，同時用關節(jié)量角器量出腳踏桿與地面上下垂直時的膝關節(jié)角度。本研究制定出了以下方案：為了避免運動員的體力不足而影響實驗結果，使其節(jié)省體力，本研究將實驗分成了兩組，第一組座位的高度每次升高6厘米，第二組的座位高度每次升高2厘米，用6厘米的范圍找出大概的最適高度，然后用2厘米的范圍找出精確的最適高度數(shù)值。

（1）首先讓運動員騎上自行車熟悉器械并熱身；

（2）自行車車座高度由最低高度起，為了節(jié)省體力，阻力降為最小10N。運動員坐上自行車后將腳踏桿豎起與地面垂直，然后用關節(jié)量角器測量處于高低位時腿的膝關節(jié)角度；

（3）運動員用全力蹬自行車20秒，并記錄下第5，10，15，20各秒時的轉速和在20秒內的最大轉速；

（4）將車座升高6厘米再進行一輪測試，方法同上，一直升到當腳踏桿轉到與地面垂直運動員的腿部關節(jié)全部展開，腳掌剛好踏著腳踏板為止；

（5）圍繞出現(xiàn)最高轉速時的座位高度的數(shù)值進行升降2厘米的測試，測試方法同上。

3、結果

經過對這位運動員在不同座位高度時蹬車的轉速和蹬車時膝關節(jié)角度的變化的測量，得到數(shù)據(jù)如下表

4、分析與討論

通過實驗測得的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)在第5秒時的轉速隨著座位的不斷升高而有普遍升高，其中在第2輪的63厘米到69厘米這個高度范圍內的第5秒的轉速雖然在67厘米時有65RPM的出現(xiàn)，其出現(xiàn)原因可能是運動員注意力下降造成的，但也表現(xiàn)了普遍的升高。

其在5秒時刻隨著高度的升高而轉速也升高的原因在于座位的升高使腿逐漸展開，腿的逐漸展開使髖膝關節(jié)骨杠桿的動力臂逐漸增大，隨著動力臂的逐漸增大，腿在短時間內能爆發(fā)出更大的力，所以隨著座位的逐漸升高在第5秒的速度就增大。如果座位調的過高，則表現(xiàn)出一開始速度增加非常快而沒有“后勁”。

雖然在第5秒內的速度隨座位的升高而升高，但最快速度不是隨著座位的升高而升高，它是開始隨著座位的升高而升高，而當座位升高到一定高度時最快速度達到最大，如果繼續(xù)升高座位最快速度就會逐漸減小。造成這一現(xiàn)象的原因是座位升高的同時腿的折疊程度逐漸減小，使骨杠桿的動力臂逐漸增大，增大到一定程度時能夠爆發(fā)出最大的力，并且功率也是最大的。當達到最大值后如果再繼續(xù)升高座位，雖然增加了髖膝關節(jié)的骨杠桿動力臂但減小了腿在蹬踏自行車時的有效工作距離，使功率無法完全作用于車，致使最終的結果是隨著車座的升高作用于車上的功率減小，使最快轉速下降。

5、結論

通過以上對運動員蹬車時座位高度的變化與蹬車轉速的研究，得出這樣的結論：

（1）自行車的結構對運動員的蹬車效果有很大的影響，如果車的結構一定，對蹬車效果影響最大的就是車座的高度，對于本運動員來說要想達到他的最快蹬車速度就必須在他的最佳發(fā)力狀態(tài)下把所有的功都作用在車上，本運動員在65厘米達到最快速度：189RPM，此時的膝關節(jié)角度屈腿70度伸腿115度，此高度和膝關節(jié)的角度為該運動員的最佳車座高度和最佳膝關節(jié)蹬車發(fā)力角度。

（2）每個人的體形都不同，此高度和膝關節(jié)的角度又與運動員的身高、腿長、大腿長、小腿長、坐高等因素有關，顧其應該因人而異。但大概比例相同，所以本研究得出一參考值E=[（身高-坐高）/身高*100]/車座高=0.631

如果另一位運動員的（身高-坐高）/身高*100與本運動員相等可以用此值求出另一運動員的最佳座位高度，座高=[（身高-坐高）/身高*100]/E

本研究對我們日常生活中自行車的使用和自行車健身以及自行車比賽的座位高度的調節(jié)有指導作用，適當?shù)淖桓叨炔粌H能使腿部功率得到最大的發(fā)揮而且使我們的膝關節(jié)得到了有效的保護?，F(xiàn)在的自行車的腳踏桿長度都在18到20厘米之間，有很多人反映老式的2-8自行車騎上非常舒適，這是因為它的車架非常大同樣是18厘米長的腳踏桿，就是因為車架大了使車座與中軸的距離遠了，腿就能夠得到充分的伸展，所以2-8騎起來就非常舒適。

本研究提醒大家調整好自己的車座。