近年運動市場的新穎跑鞋如雨後春筍般出現,無論是外觀上繽紛色彩或是特殊的結構設計,不知道身為跑者的你是否有觀察到一個趨勢:「跑鞋鞋頭上揚的趨勢日益明顯,尤其在厚底的跑鞋之中特為突出!」這對跑步會有什麼影響呢?厚底跑鞋上揚的鞋頭結構,真的對跑步時的順暢性有幫助?該結構會對跑步姿態有什麼影響?本文將透過科學的方式,解析跑鞋設計對前足順暢性的影響。
為了揭開順暢性相關的疑惑,首先我們必須了解跑步著地的過程,可比擬為一個滾動的動作。從腳跟著地到離地,可分為三個滾動機制,腳跟滾動 (Heel Rocker)、腳踝滾動 (Ankle Rocker) 以及前足滾動 (Forefoot Rocker)。腳跟滾動 (Heel Rocker) 指腳跟初著地到全腳掌踩平;腳踝滾動 (Ankle Rocker) 指全腳掌貼平到腳跟抬起之前;前足滾動 (Forefoot Rocker) 則指腳跟抬起到腳掌完全離地。
下圖由左至右依序是:腳跟滾動 (Heel Rocker)、腳踝滾動 (Ankle Rocker)、前足滾動 (Forefoot Rocker)
著地時,若是腳掌的滾動過程不流暢,則會產生「卡卡」的感覺,使整體滾動動作的速度不平順,而有不佳的順暢感。其中較容易受跑鞋影響的滾動為腳跟滾動及前足滾動,在此我們稱為「後足順暢」與「前足順暢」。本文將著重在前足順暢的部分。
或許你能直接感受到有些跑鞋順暢性的差異,但透過科學儀器量測,將能更清楚地看到差異,即量測前後方向足底壓力中心 (Center of Pressure, COP) 移動的速度變化。2018 年 Lam 等學者研究認為,良好的順暢感,COP 前後方向速度變化應該是漸進式地增加,而並非突然地遽增,換言之,當前後方向 COP 移動速度的變化越平緩,表示滾動過程較不會突然大幅加速,而是平順的滾動。
延伸閱讀:慢跑鞋的順暢感
下圖透過量測足底各部位的壓力大小,可計算出壓力中心(COP,即圖中的圓點);隨著跑步的滾動機制 COP 會由後至前移動,形成不同的速度變化,藉此可分析跑鞋的順暢性。
本文選定 6 雙市售跑鞋,分為一般跑鞋組以及鞋頭上揚組。所謂一般跑鞋組是指無特別設計鞋頭上揚的結構,鞋內也無設計幫助滾動的硬板之鞋款;而鞋頭上揚組,即該跑鞋設計底部較厚,且鞋頭有特別上揚,試圖引導跑者在前足滾動時保持順暢感受,如同蹺蹺板一般。
量測由一名跑步經驗豐富的測試員輪流穿著 6 雙市售跑鞋,並於鞋墊處使用 Pedar 足底壓力系統,且於跑步機上以每小時 10 公里的時速 (10KPH) 跑步,每一雙鞋至少跑 3 分鐘以上,擷取穩定的足底壓力訊號並匯出數據,以分析完整步態週期為主。
量測結果出爐,對比一般跑鞋組(虛線)與鞋頭上揚組(實線),在腳跟開始離地的階段,尤其是 60-85% 的時間軸,鞋頭上揚組的 COP 移動速度曲線變化較為平緩,COP 移動速度峰值約落在 0.8-1.2m/s 之間;而一般跑鞋組的 COP 移動速度曲線變化遽增,COP 移動速度峰值約在1.2-1.6m/s之間。綜上所述,COP 移動速度變化較平緩的鞋頭上揚組,有較佳的前足順暢性。
為了呈現跑步著地時的鞋底滾動變化,我們於操場拍攝慢動作影片,以利了解跑鞋結構改變對動作的影響。由下圖動畫可以清楚看出,鞋頭上揚組有較順暢的滾動過程,這也呼應了上述所分析 COP 移動速度較平順的結果。
ASICS MetaRun, NIKE free RN 5.0, MIZUNO Wave Sky 3 Waveknit:
ASICS MetaRide, NIKE Air Vaporfly Next%, HOKA ONE ONE Carbon X:
我們從一般跑鞋組(黑,ASICS MetaRun)與鞋頭上揚組(白,ASICS MetaRide)各挑出一款鞋,並搭配定格的截圖來做更詳細的解釋。
ASICS MetaRun(一般跑鞋組)與 MetaRide(鞋頭上揚組)的分解動作變化:
從全掌貼平到腳跟離地的過程中,一般跑鞋組在啟動前足滾動機制 (Forefoot Rocker) 時,需較大程度地彎折蹠骨關節;而鞋頭上揚組則是像蹺蹺板般,順應著跑鞋的結構與上揚弧度向前。從黃、紅、藍色點的相對位置便能清楚知道,當一般跑鞋組向前時,黃點位置幾乎是不動的;相對地鞋頭上揚組向前時,黃點位置則是向下,同時間藍點上升,代表鞋頭向下貼平地面,而鞋跟隨之揚升。
從最大彎折到離地瞬間的過程中,前腳掌與掌趾會推蹬地面,我們可觀察到一般跑鞋組推蹬的位移較大,伸展的幅度亦大;反之,鞋頭上揚組的位移較平緩,伸展的幅度小。對比紅點與藍點的軌跡線就能明顯看到一般跑鞋組上升幅度較大;反之,鞋頭上揚組則上升幅度較小。顯示一般跑鞋組在推蹬時會有較大的蹠骨關節彎折動作,而鞋頭上揚組則會受限於鞋子的結構,不須做出較大的延展動作;這樣的動作變化,可降低蹠骨關節推蹬的出力,但會使跑者感受到「推不到的感覺」,形成一種「還沒推蹬就離地」的感受。
本文比較鞋頭上揚組與一般跑鞋組,希望利用足底壓力中心(COP)的移動速度變化探討著地與離地時的現象,並試著解析其中的過程,這並不代表跑鞋的優劣。
跑鞋的結構設計百百種,鞋頭上揚設計的跑鞋並不一定適合每位跑者。有些跑者偏愛一般跑鞋推蹬時腳掌彎折的感受;而有些跑者則偏愛順暢的過渡感。挑選適合自己的跑鞋才是最重要,而透過科學的驗證方式可以提供客觀的數據分析,並排除主觀感受錯誤的可能。
參考文獻:
Lam, C. K. Y., Mohr, M., Nigg, S., & Nigg, B. (2018). Definition and quantification of ‘ride’ during running. Footwear Science, 10(2), 77-82.
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:厚底跑鞋鞋頭上揚對前足順暢性的影響
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。
路跑風氣盛行,彰化縣力推在地特色與路跑結合,串連縣內10月至12月期間共7場馬拉松賽事,舉辦「2019彰化縣政府馬拉松嘉年華」活動,更推出聯合報名機制,7月19日開始受理報名。今(28日)上午主辦單位舉行啟動記者會,現場社頭女兒方文琳、ABL球星陳世念、代言人段慧琳Windy主播等熱愛運動者紛紛到場支持。
7場賽事包含每年開報後立馬秒殺的11月10日「田中馬拉松」、熱門的11月3日「戀戀二水 跑水馬拉松」、首次舉辦11月24日「Formosa樂活盃彰化親子路跑」、跑步做公益的10月27日「員林獅子盃路跑」、極具古都人文風味的11月17日「鹿港馬拉松」、公益路跑12月8日「二林伯立歐蕎麥馬」,以及結合地方特色農產品的10月20「社頭織足盃超半程馬拉松」。
為了方便跑者一次報名多場次賽事,特別在官網開設聯合報名專區,7月19日開始受理報名,每次報名至少3場。除了原主辦單位受理名額外,7場賽事更各別加碼釋出300個名額,歡迎跑友踴躍報名。
活動代言人Windy段慧琳身為旅遊、行腳類外景節目主持人,曾經成功挑戰田中及二水兩場彰化在地賽事,身體力行感受彰化馬拉松的魅力。彰化在地球隊寶島夢想家球員陳世念也到場力挺,主場位於彰化的ABL職籃寶島夢想家,對於在地推廣運動不遺餘力,藉由籃球成功帶動彰化的運動風氣。而「社頭女兒」方文琳去年把人生初半馬獻給田中馬拉松,她表示仍會帶著親友再度參加,而且更進一步挑戰全程馬拉松!顯現「玉女掌門人」年過50活力不減的氣勢。
除了方文琳、陳世念及Windy,記者會現場有彰化縣長王惠美及等多位立委共同參與。王惠美表示,歡迎國內外朋友一起來彰化跑步,體驗半線的人文風光,此系列活動預估吸引海內外約4萬位選手參賽,帶動彰化運動經濟1.2億元產值。
王惠美指出,7場非常有特色的路跑活動中,「社頭織足盃超半程馬拉松」舉辦地在產出非常多衣服和襪子的社頭;「田中馬拉松」沿路有綿延不絕的社區民眾為跑者加油,還有美麗的田園風光;「戀戀二水 跑水馬拉松」可以到八堡圳涉水跑馬,也是全國唯一有跑水的馬拉松;「員林獅子盃路跑」是跑在蜜餞的故鄉;「Formosa樂活盃彰化親子路跑」適合親子一起來參與;「二林伯立歐蕎麥馬」結合公益,最主要為了建造伯立歐家園,因此透過路跑活動增加募款經費;參加「鹿港馬拉松」還能到鹿港看古蹟和博物館。彰化有很多的人文風情、特色景點,歡迎大家來趟在地輕旅行!
此外,為了讓學子發揮創意、舞動活力,這次同時辦理「啦啦舞票選活動」,邀請7大賽事在地學校規劃編排啦啦舞作品並上傳官網,讓全國民眾一起參與票選,選出最佳人氣獎、最佳服裝獎、最佳團隊獎。每一位參加票選的民眾都有機會抽中彰化在地廠商CHAIRMAN跑步機、立足彰化的知名運動品牌361°跑鞋、運動筆記獨家研發的路跑裝備包等獎品。
在路跑路線方面,其中社頭織足盃超半程馬拉松特別規劃繞進織襪園區內,並贈送價值千元以上的機能性運動衣及抗菌運動襪、運動毛巾等伴手禮等。詳情請至各賽事官網或「2019彰化縣政府馬拉松嘉年華」官網瀏覽。
資料來源/彰化縣政府
責任編輯/Dama