跑步是人類與生俱來的移動模式之一,透過近代運動科學的興起以及持續不輟的研究,有關跑步生物力學機制的論文已相當豐碩,然而卻較少研究探討到跑步訓練時,手臂擺動對於能量消耗的影響,以及不同擺臂姿勢或型態對跑步時能量消耗的影響又有多少?
2014 年一篇名為《The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it?》的研究,實際針對跑步時的不同擺臂姿勢對能量消耗的影響進行研究。
他們研究了 13 位年輕跑者,在跑步機上以 11.5 km/h 的速度(每公里配速5分13秒)進行正常擺臂(Normal)、雙手交叉放背後(Back)、雙手交叉放胸前(Chest)以及雙手交叉放頭頂(Head)等 4 種不同擺手姿勢的跑步,並同步收集他們跑步時的能量消耗與動作變化情形。雖然一般跑者很少會把手放在背後或頭頂跑步,但此研究是希望了解,當手臂不正常擺動時,會對跑步動作及能量消耗有什麼影響,因此設定了不同擺放位置。不過值得注意的是,雙手交叉放胸前的擺臂方式,類似於一些習慣將手緊貼胸前並幾乎不擺動的跑者。
研究發現正常擺臂(Normal)的能量消耗(net metabolic power) (下圖中的灰線) 是最低的,而雙手交叉放背後(Back)、胸前(Chest)以及頭頂(Head)上跑步皆比正常擺臂分別多出3%、9%、13%的能量消耗。
這項研究也發現,當跑步時不擺臂,其肩膀與骨盆左右旋轉的幅度會比正常擺臂來的高。雙手交叉放背後、胸前及頭頂分別增加了10%、44%、8%的肩膀左右旋轉幅度以及63%、102%、101%的骨盆旋轉幅度。
此結果反映出,跑步時的擺臂動作有助於減少身體的旋轉。因為擺臂時所產生的力量可與擺腿所產生的旋轉力量相互抵銷,進而減少軀幹的轉動,藉此達到較少的能量消耗。換言之,當跑速增加擺腿力量隨之增加的情況下,擺臂的幅度自然也需要相應的提高,就如同衝刺跑時,我們會自然加大擺臂動作來穩定軀幹姿勢,避免身體過多的旋轉。
跑步時的擺臂是相當重要的,它可以幫助我們抵消擺腿時所產生的旋轉力量,進而減少軀幹的轉動與能量消耗,讓我們跑得更省力。雖然平常跑步時,我們很少會將手放在背後或頭頂,但值得注意的是,當擺臂過小時容易產生像研究中雙手交叉放胸前的姿勢。因此,適度的擺臂,並隨著跑步速度調整擺臂的程度,才能減少不必要的能量消耗。
參考文獻:
Arellano, C. J., & Kram, R. (2014). The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it? Journal of Experimental Biology, 217(14), 2456-2461.
撰文/董智尚、陳韋翰、相子元
*文章授權轉載自《運動科學》網站,原文:跑步時的擺臂對能量消耗有影響嗎?
在國立台灣師範大學的實驗室裡,一群由相子元教授帶領的研究團隊正全心投入運動科學研究,和你一樣對未知的領域充滿探索熱忱。
面對運動科學興起的熱潮,許多人想瞭解正確的運動資訊卻不知道從何下手? 運動科學網持續更新經過科學驗證的運動知識與運動觀點。不論是創新產品、研究結果,甚至是專業理論,我們都會轉譯成簡單易懂的文字,讓讀者利用最短的時間瞭解運動的最新趨勢。
為了讓健康的運動觀念進入日常生活,我們創立了運動科學網;為了讓正確的運動知識提升生活品質,我們創立了運動科學網,我們致力於運動科學的研究,希望這些努力不僅僅侷限於學術領域中,而是讓熱愛運動的普羅大眾更健康快樂地運動。
爬樓梯是相當困難的,無論走或跑,沒有強大的肌力與肺活量,到達目的地後,往往會呈現癱倒狀態。但就因為累才更需要訓練,若將這個概念帶到下一個訓練橋段,是否又能更進一步呢?
階梯是變強的額外元素,而爬樓梯其實本身是一項健康的有氧運動,主要是通過身體下肢大腿的力量進行全身的鍛鍊。據研究顯示,爬樓梯可以幫助降低靜態心率,除了改進心血管健康之外,比起平地訓練,透過跑樓梯健身,你也會發現自己的靜態心率隨之降低。
因此,下一階段你需要的快速訓練就是樓梯鍛煉了。你可以尋找家裡附近安全的公園或體育場,並確定旁邊無任何危險的障礙物來進行訓練,並使用下面的指南來掌握樓梯訓練法。
以兩層階梯為基準,雙膝跪在下面一層的階梯,雙手掌撐扶在上層的階梯。肚子收緊,保持背部呈一直線,手肘彎曲,上半身往下貼至地面,上下連續動作,做10下。
進階版:以兩層階梯為基準,雙腳伸直於上層樓梯,雙手掌撐扶在下層的階梯,呈現棒式,手肘彎曲,上半身往下貼至地面,上下連續動作,做10下。
以兩層階梯為基準,雙腳彎曲平放,屁股坐在下面一層的階梯,雙手掌反向撐住上一層階梯的台階,向下壓,伸直手臂使臀部抬高,再回到起始位置,上下連續來回動作,做10下。
進階版:再執行的過程中,讓其中一條腿伸直,執行10次後,再換另一邊重複進行
以兩層階梯為基準,開始時以棒式的動作預備於下面一層的階梯,肚子收緊,保持背部呈一直線。右手往右上方階梯移動,右腳往右上方的階梯移動,左手往右上方階梯移動,左腳往右上方的階梯移動。
左手往左下方階梯移動,左腳往左下方的階梯移動,右手往左下方階梯移動,右腳往左下方的階梯移動,左右來回,如果可以的話,可嘗試爬行更高更多的階梯。
以一個階梯為基礎, 首先兩腳與肩膀同寬,保持後背挺直,身體下蹲時,膝蓋不超過腳尖,臀部重心往後,雙手曲起或是往前平舉。下蹲時注意保持挺胸,後背挺直,做10下。
以兩個階梯為基礎,其中一腳踩在層的階梯,保持後背挺直,身體下蹲時,膝蓋不超過腳尖,臀部重心往後,雙手曲起或是往前平舉。下蹲時注意保持挺胸,後背挺直,做10下。
以兩個階梯為基礎,開始前雙腳站直於下面階梯,接著右腳跨向上面的階梯向前延展,,左腿向後延展,回到原點。左腳跨向上面的階梯向前延展,,右腿向後延展,左右重複來回,做10下。
進階版:以兩個階梯為基礎,開始前雙腳站直於下面階梯,接著右腳跨向上面的階梯,左腳接著向上抬踢,另一邊亦是如此。
以一個階梯為基準,左腳掌的一半站在階梯台階,右腳彎曲於旁邊。右手可利用牆邊做輔助,左腳連續墊腳,這時可以感受到小腿肌肉被伸展,一邊執行10次後,再換另一邊,做3-5組。
以兩個階梯為基準,跳躍式,右腳跨至上面階梯,左腳跨至右腳後方,左手點地。左腳跨至下面階梯,右腳跨至左腳後方,右手點地。左右來回,做1分鐘。
以兩個階梯為基準,跳躍式,右腳跨至上面階梯,左腳跨至右腳後方,左手點地。左腳跨至下面階梯,右腳跨至左腳後方,右手點地。左右來回,做1分鐘。
雙手雙腳與肩版和臀部同寬,打開趴在地上,如同小寶寶爬行一樣,雙手雙腳往上面的階梯爬行,爬行過程中,肚子收緊,背部保持水平,屁股勿突然翹高,爬行1分鐘。
以兩個階梯為基準,雙手扶在上面的階梯,雙腳放於下面的階梯,在雙腿交互往前移動的情況下,應以髖關節為軸心,核心、肩膀及手臂要保持穩定,不可隨著下身的動作而有所搖晃。
以標準棒式姿勢預備,左膝彎曲觸碰至左肘,右膝彎曲觸碰至右肘,向跑步一樣,快速左右輪替,做1分鐘。