自由泳臨界速度測定方法比較研究

蔣中偉　高原

摘 要：比較3種測定自由泳臨界速度（critical velocity，CV）的方法，旨在尋求一種簡便易行的測定自由泳臨界速度的方法。選擇12名男性自由泳運動員為研究對象，運動等級為二級，年齡為（18.39±1.24）歲，身高為（1.86±0.07） m，體質(zhì)量為（79.47±7.06） kg。結(jié)果表明：3種方法測得的CV具有顯著差異（P<0.01）。方法1得到的CV最大，為（1.43±0.03） m/s；方法2得到的CV最小，為（1.28±0.00） m/s；方法3測得的數(shù)據(jù)為（1.38±0.01） m/s。若將方法3測得的數(shù)據(jù)作為CV的“真實值”，則方法1高估了運動員的CV（3.62%），而方法2則較嚴重地低估了運動員的CV（7.24%）；因此，可以確定方法1是在實際訓(xùn)練中較為可行的CV測定方法，但仍需進一步研究。

關(guān)鍵詞：自由泳；臨界速度；測定方法

中圖分類號：G 808.1 文章編號：1009-783X（2017）05-0433-03 文獻標識碼：A

Abstract： The aim of this paper is to compare three different methods of determining the critical velocity （CV） in freestyle swimming. Twelve male swimmers were selected to participate in this study. Their age was （18.39±1.24） years old， body height was（1.86±0.07） m， and body weight was （79.47±7.06 ） kg. The results showed the CV values measured by the three methods were significantly different （p<0.01）. And the values obtained from Method 1 was the highest （1.43±0.03） m/s， followed by that of Method 3 （1.38±0.01） m/s， and the last ones were that of Method 2 （1.28±0.00） m/s. The CVs measured via Method 3 were considered the "true values"， therefore， Method 1 would overestimate the CV of the swimmers by about 3.62%， while Method 2 would greatly underestimate the CV of the swimmers by about 7.24%. Therefore， it can be concluded that Method 1 might be a potential easily conducted method， but it still should be cautiously used in practical and need further studies in the future.

Keywords： freestyle swimming； critical velocity； determining method

近年來，許多學(xué)者對游泳運動展開了廣泛的研究，其中最引人關(guān)注是對整個訓(xùn)練過程的監(jiān)控及訓(xùn)練效果的評價，以便更好地幫助教練制訂訓(xùn)練計劃，提高運動員成績。評價訓(xùn)練效果最直接的指標就是訓(xùn)練成績，另外，游泳距離-時間曲線也可作為評價標準[1]。該曲線的斜率可看做是機體在有氧代謝下運動的速度，即臨界速度（critical velocity，CV），是由臨界功率（critical power，CP）衍生出來的概念，通常用來表示運動員的有氧運動能力，理論上是指運動員能夠持續(xù)運動而不疲勞的最大速度[1-2]。

自從Wakayoshi等[1]將臨界功率應(yīng)用于游泳研究中，進而又提出了臨界速度的概念后，許多學(xué)者對采用不同速度來確定臨界速度進行了深入研究。Wakayoshi等[3]和Dekerle等[4]采用了200 m和400 m距離的游泳來測定CV，而Fernandes等[5]則認為200 m和800 m是確定CV的最佳距離。這些研究都用2個距離來測定CV，得到的結(jié)果存在質(zhì)疑。理論上，測定CV時采用的距離-時間越多，結(jié)果越可靠，但是從教練和運動員的角度考慮，這種方法在實踐中并不適用。有人認為測定時增加力竭時間和距離能夠加強測定結(jié)果的可靠性，因此Wright和Smith在計算CV時增加了15 min的長距離游泳，以避免之前研究中對該參數(shù)的高估。另有研究者提出可以利用訓(xùn)練課中的一系列最好成績和相應(yīng)的距離來確定CV，這樣既不會增加額外的測試，又可以增加距離-時間數(shù)據(jù)，進而增加測定結(jié)果的可靠性[6]。

臨界速度作為一種非侵入性、無傷害的評價運動員有氧能力的方法，可為制訂訓(xùn)練計劃、控制訓(xùn)練強度提供參考；但是學(xué)界對于CV的測定方法，仍存在許多爭議。因此，本研究通過比較和分析3種不同的CV測定方法，探索其中更加簡便與準確的CV計算方法，并將其應(yīng)用于實踐，以便更好地指導(dǎo)廣大教練和運動員的訓(xùn)練。

1 實驗對象和方法

1.1 實驗對象

秦皇島市體校12名男性游泳運動員，專項均為自由泳，運動等級均為2級，訓(xùn)練年限為（4.31±0.83）年，每周至少訓(xùn)練5 d，每天4 h，年齡為（18.39±1.24）歲，身高為（1.86±0.07） m，體質(zhì)量為（79.47±7.06） kg。所有受試者身體健康，均無明顯運動創(chuàng)傷和疾病，例如神經(jīng)系統(tǒng)疾病、認知功能下降、心血管系統(tǒng)疾病、下肢肌肉及骨骼或關(guān)節(jié)疾病等。本研究經(jīng)與教練及運動員本人協(xié)商，獲得同意，并簽署知情同意書。endprint

1.2 實驗方法

1.2.1 方法1

運動員以最大速度進行50、100、200、400、800及1 500 m自由泳，每次隨機測試一種距離，2次測試之間間歇至少24 h以上，通過晨脈和乳酸值來判斷運動員是否完全恢復(fù)。測試地點在50 m標準游泳池內(nèi)進行，水溫（28±0.5） ℃，必須保證每次測試在同一時間，即09：00開始。每次測試之前，運動員進行拉伸練習(xí)和400 m自由泳熱身，強度由教練根據(jù)個人情況確定。熱身完畢后立即進行測試，測試3次，間歇時間以運動員完全恢復(fù)為準，記錄其最好成績。

根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪制距離-時間（d-t）曲線，計算該曲線的斜率作為臨界速度。

1.2.2 方法2

運動員以1.3、1.4、1.5、1.6、1.7和1.8 m/s的速度進行自由泳，直到其不能維持這一速度。測試速度隨機安排，2次之間間歇至少24 h以上。測試在50 m標準游泳池內(nèi)進行，水溫（28±0.5） ℃，每次測試盡量在同一時間段，即從09：00開始。每次測試之前運動員進行拉伸練習(xí)和400 m自由泳熱身，強度由教練根據(jù)個人情況而定。熱身完畢后立即進行測試，每個速度測3次，間歇時間以運動員完全恢復(fù)為準，記錄最長距離。

根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪制距離-時間（d-t）曲線，則d=a+bt，且d=vt，因此vt=a+bt，進而得到v=a/t+b。根據(jù)臨界速度的定義，當t→∞時v=CV，而a/t為0，可知CV=b。

1.2.3 方法3

利用Tethered模擬游泳測定運動員的O2max，用專門的輪滑設(shè)備將運動員與測功計相連接。首先讓受試者進行打腿和劃手，頻率為44次/min，測試過程中隨時觀察刻度表值來調(diào)整速度，保持身體與設(shè)備連接的橡皮繩一定的緊張度，直到不能繼續(xù)。此時收集運動員呼出氣體，進行氣體成分分析，測得其攝氧量，即為最大攝氧量（O2max）。

根據(jù)公式CV=（ɑO2max/a）1/（n+1），其中：ɑ為氧氣的能量當量，為20.9 kJ/1L；a和n為常數(shù)，是能量消耗與速度關(guān)系（C=avn）中的系數(shù)，與泳姿、年齡、技術(shù)等有關(guān)，本文未進行這方面的測試，采用C=0.607v1.614 [7]進行計算。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

實驗所測得的數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0進行處理。使用單因素方差分析對3種方法所測得CV數(shù)據(jù)進行分析。檢驗標準為P<0.05則差異顯著，P<0.01則差異非常顯著。

2 結(jié)果

2.1 方法1

表1列出了實驗測得的12名運動員游50、100、200、400、800和1 500 m所需要的平均時間及標準差，而圖1則顯示了受試者1的d-t關(guān)系曲線，計算得到斜率，即CV為1.47 m/s。而12名受試者的平均CV為（1.43±0.03） m/s。

2.2 方法2

12名運動員的平均CV為（1.28±0.00） m/s。而圖2則顯示了運動員1的測試結(jié)果，即他的d-t及v-t關(guān)系曲線，其d-t關(guān)系曲線方程為y=1.277x+122.6（R2=0.998），其斜率1.277則為他的臨界速度CV。

2.3 方法3

研究結(jié)果顯示12名運動員的O2max為（4.07±0.09） L/min，根據(jù)方法1.2.3中的公式計算得到受試者的CV為（1.38±0.01） m/s，與上述2種方法比較發(fā)現(xiàn)（如圖3所示），CV1>CV3>CV2，即方法1測得的CV最高，而方法2的結(jié)果最低，且經(jīng)過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，三者具有顯著性差異（P<0.01）。

3 討論

“臨界功率”的概念由Monod等[8]首先提出，主要應(yīng)用于協(xié)同肌群的工作，隨后Moritani等[9]將其擴展至整個機體在功率自行車上的運動。臨界功率的概念是基于輸出功率與時間的雙曲線關(guān)系，而臨界功率則是該曲線的漸近線[10]。另外，當肌肉運動時機械功率隨時間直線變化，即W=A+Bt，其中W為總機械功，t為運動時間，常數(shù)A表示消耗無氧能量儲備所做的功，而常數(shù)B則表示最大攝氧量（O2max）時的功率，即臨界功率；因此，功率-時間曲線的斜率被定義為臨界功率[11]。盡管臨界功率與通氣閾和乳酸閾不同，但它同樣可用來評價運動員有氧耐力，研究表明，耐力運動員的臨界功率通常較高。

Lloyd[12]的研究表明，對于跑步來說，運動距離（d）隨運動時間（t）直線增加，即d=I+St，與功率-時間曲線相同，t表示運動時間，I為消耗無氧能量儲備獲得的運動距離，S表示最大有氧代謝時獲得的速度，即臨界速度。但是本研究隱含2個假設(shè)：1）運動員單位距離消耗的能量（C）與速度（v）無關(guān)；2）運動員在開始運動時迅速達到O2max。與跑步不同，游泳單位距離的能量消耗隨著速度的增加而增加，同時，運動員并不能在一開始就達到O2max，這會造成對I的低估。但是，若已知C與v之間的關(guān)系，研究者仍然可以通過校正運用上面的公式計算游泳的CV[11]，即將最大攝氧量速度作為臨界速度，通過公式CV=（αO2max/a）1/（n+1）進行計算。

因此，本文將這種方法，即方法3的結(jié)果作為運動員CV的真實值，研究了自由泳CV的不同方法之間的差異，發(fā)現(xiàn)利用不同距離-時間曲線的斜率（方法1）會造成大約3.62%的高估，大大低于Prempero等[11]的結(jié)果（11%），這可能是因為本文采用了更多距離-時間數(shù)據(jù)，從而減小了誤差。另外，該作者的研究還顯示，隨著速度的增加，擬合方程的截距會增加，也就是說消耗無氧儲備的運動距離增加，這與本研究的結(jié)果相同。

方法2所采用的方法隨速度的降低，耗時將大大延長，測試結(jié)果低于“真實值”（7.24%），且個體間差異不大（SD=0.00），若將低估的數(shù)據(jù)應(yīng)用于實際訓(xùn)練，則運動員不能得到正確的強度刺激，不能達到良好的訓(xùn)練目標。endprint

盡管本文將方法3作為“真實值”，但是方法3實施過程繁瑣，儀器要求較高，推廣較難。需要測定3個參數(shù)，即α、a和n，其中α為氧氣的能量當量，通常取1 L氧氣可以產(chǎn)生20.9 kJ能量；而a和n是游泳速度與單位距離能量消耗關(guān)系中的參數(shù)，具有項目及個體差異，需要單獨測量。

4 結(jié)論

本文以方法3的結(jié)果作為參照，比較了3種方法測定自由泳運動員CV的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)方法1會造成一定程度上的高估（3.62%），但大大低于之前的研究（11%），因此，可在實際訓(xùn)練中應(yīng)用。而方法2速度較低時，耗時延長，而且若沒有專業(yè)設(shè)備，運動員的游泳速度難以控制，不能維持特定速度的時間也難于掌握，因此，造成了較嚴重的低估（7.24%）。CV作為一種無創(chuàng)的、簡便易行的指標，用于評價游泳運動員的有氧能力，方法1能夠較為準確地測定該指標。

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