相信許多朋友都知道跑鞋的避震很重要,但你知道避震指的是什麼嗎?而跑鞋的避震設計又有哪幾種?他們又是如何實現避震效果的呢?本文以淺顯易懂的方式說明什麼是避震以及避震的設計,並用影片和過程分解讓你秒懂避震是如何達成的。
避震,是跑鞋設計中重要元素之一,因為跑步時雙腳需要反覆承受約體重1.5至3倍的衝擊力,長時間累積下來,對下肢的負擔不容小覷。各家運動鞋廠牌無不投入心力在研究如何提升避震功能,從鞋底的緩衝材質、厚度、形狀等角度,尋求最佳的配置,來減少著地的衝擊力。避震的目的是減緩足部接觸地面時,衝擊力上升的速度與幅度。
如下圖所示,穿上有避震功能的鞋子後,可降低力量上升的速度(藍箭頭的斜度)與幅度(藍圈的高度),進而達到避震緩衝的目的;反之,若不能有效延緩衝擊,如赤腳後足著地,則會使力量急劇上升,並承受較大的力量峰值,進而導致傷害發生的風險提高。
要達成避震的目的,使鞋底在接觸地面時能吸收衝擊,實際的方法是透過鞋底的「形變」,來延緩撞擊的持續時間並吸收力量,其方法有兩種,材料避震與結構避震。例如當你踩在軟墊時,軟墊會下陷藉此吸收衝擊,使你感覺到避震的效果,這類我們稱為材料避震;而另一種結構避震,則如生活中常見的彈簧或拱橋,透過外部結構的形變來達吸收與緩衝避震。目前市面上跑鞋的避震設計也可分為此兩類。
材料避震:利用材料自身的形變來達到避震的功能。跑鞋中常見的材料避震設計,透過使用發泡材料、EVA、E-TPU 等較軟的材料,來吸收撞擊。例如 NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 及 ADIDAS ULTRABOOST 20。
結構避震:利用外部結構的形變來達到避震的效果。經常利用波浪或拱橋的形狀來到支撐與緩衝的功能。例如 MIZUNO WAVE RIDER 23 及ON CLOUD ACE。
本文使用上述各兩雙代表材料避震與結構避震的跑鞋做示範,請兩名退役的田徑跑者,分別穿著兩款鞋進行測試,A 跑者穿著NIKE 與 MIZUNO,B 跑者穿著ADIDAS 與 ON,以5 分速 (5min/km) 進行30 公尺平穩速度跑。於20 公尺處架設攝影機,以高速攝影模式 (每秒240格) 捕捉足部著地瞬間到腳掌踩平地面的變化。
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT % 著地後變化
ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後變化
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 的中底搭載Zoom X 泡棉材質,在著地瞬間後開始產生形變擠壓,藉此吸收了部分的衝擊力,當腳掌踩平地面時,可看到整體壓縮的現象;ADIDAS ULTRABOOST 20 全中底由Boost 顆粒所組成,其材質為E-TPU (熱塑性聚氨酯),我們可觀察到Boost 跑鞋著地時,衝擊力也會使得Boost 有一定程度的擠壓,腳掌貼平時,亦可看到明顯的變化。
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 著地後中底材料形變過程
ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後中底材料形變過程
MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後變化
ON CLOUD ACE 著地後變化
我們可以觀察到MIZUNO WAVE RIDER 23 在跑步著地瞬間,其後跟的Wave波浪片會因受力而變得扁平,使原本波浪片前後的空隙都被填滿,波浪片幾乎完全與中底貼合;而ON CLOUD ACE 本身雲端科技緩衝系統 (鞋款波浪狀大底) 在跑步著地瞬間時,波浪受到擠壓,尤其是後足幾乎變為扁平,其透過結構形變而吸收衝擊力的方式明顯可見。
MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後中底結構形變過程
ON CLOUD ACE 著地後中底結構形變過程
利用影像捕捉的方式,我們可以清楚觀察到不同款跑鞋透過材料或結構的設計,皆可藉由形變的過程來達到避震的功能。但隨著不同的避震設計,實際上也會有不同的效果與特性,所適合的族群也有所不同,並非越軟越好。例如較軟的避震設計可能有較佳的緩衝效果,但卻會使鞋底穩定性變差,不適合足踝不穩定的人;而較硬的避震設計,也許增加了後足著地衝擊力,但相對提高了穩定性,且對中足或前足著地形態的跑者而言,可能沒有太大的影響,反而可藉此減少緩衝材料的重量,適合競速需求。
因此,根據自身的需求挑選跑鞋,才能達到最佳的效果。
參考文獻:
Lieberman, D. E., Venkadesan, M., Werbel, W. A., Daoud, A. I., D’andrea, S., Davis, I. S., ... & Pitsiladis, Y. (2010). Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature, 463(7280), 531-535.
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:跑鞋的避震是如何達成的?
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。
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悶熱的夏天在戶外跑步,你一定邊跑邊狂飆汗!無論在寒冷冬天或悶熱夏天跑步,汗水都是不可避免的一部分,但出汗有什麼必要呢﹖為什麼做同樣強度的運動你流的汗總是比別人多﹖讓我們繼續看下去。
流汗是身體自然降溫的一種方式,當你的身體開始升溫,無論是因為自身體溫變化、外部溫度變化,或是為了應對壓力、食物、藥物或疾病,中樞神經系統會向全身汗線發出信號,使身體降溫;而降溫時機發生在汗液蒸發時,皮膚表面的熱量隨之消散。
此外,一些人認為「跑步流汗可以排毒」、「跑步爆汗瘦身更快」,前者目前沒有科學根據,後者沒有直接關連,其實都是迷思。反倒是運動流汗可讓身體排除多餘的鈉,保持腎臟健康(但如果跑步超過1小時流了大量的汗,應適當補充運動飲料)。
一般人1小時訓練中平均流800-1,400毫升的汗,但有些人流的汗總比別人多。費城骨科醫學院教授彼得比迪解釋道﹕實際上人的身體一整天都在不斷出汗,只是你沒注意到汗珠積聚在衣服上,直到出汗率或超過蒸發率。
而出汗率會受體重、年齡、性別和壓力指數影響,這就是為什麼跑步時你總是汗如雨下,但隔壁跑友卻只是微微冒汗。一般而言,體重越重、年齡越大、壓力越大,可能產生的汗水就越多;若以性別區分,男性比女性更容易出汗。
此外,如果你的某部位特別容易出汗,例如明明只是輕鬆跑卻像剛洗完頭髮一樣,可能是因為某部位汗線過度活躍,汗液自然比其他人多。
事實上,沒有客觀的方法能判斷一個人是否流汗過多,但如果出汗影響到進行日常活動的能力(例如手握筆或穿拖鞋),你可能成為占總人口中發生率1%的「多汗症」患者。
多汗症患者起床後會發現雙手、腋窩和腳底總是過度流汗,直到睡著才停止。然而原發性多汗症原因不明,多數自小就有某些部位流汗特別多,這些症狀可能造成患者在工作或社交上的困擾,尤其是處於緊張狀況或溫度較高的環境。如果懷疑自己有多汗症,可就醫診斷,經醫師評估做非手術或手術治療。
出汗是必要的,前文已說明這是防止你過熱的生理機制,但如果你覺得自己過度出汗,除了多汗症的診斷治療,你還可以做一些事來讓身體清爽一點。
1. 止汗制臭劑
坊間賣的止汗制臭劑是藉由鋁鹽膠狀物質阻塞汗管,達到抑制出汗的效果,能延緩出汗並減少汗液帶來的氣味。塗止汗制臭劑的最佳時機是睡前或肌膚乾燥時,當大量流汗、運動散熱時使用會效果不佳;此外,刮毛後的肌膚可能有傷口,建議不要使用。要注意的是,止汗制臭劑跟防曬乳不一樣,不需要常常補擦,過度塗抹反而容易刺激皮膚。
2. 透氣穿著
避免穿不透氣或是合成纖維製的衣服、大熱天運動不要把自己包得密不透風,在戶外跑步選擇淺色衣服,都是能降低皮膚受熱的小技巧
3. 跑得越多,汗流得越少
跑步訓練得越多,跑步效率就越高,這意味著過熱情形發生的機率會減低,而產生的汗水相對越少。所以,別把溫度太高當作你不練跑的理由了!
資料來源/Runner’s World、高醫醫訊月刊第二十卷第四期、衛生福利部食品藥物管理署、郭豐州
責任編輯/Dama