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。
一般跑者如果沒上跑步課程或吃課表,自己練跑通常不會像訓練肌力一樣詳細規劃,只粗抓今天跑幾K、幾分鐘,最多加上一些衝刺就結束這回合。但當你有了訓練目標,練跑就該更有條不紊。本文根據田徑助理教練暨健身教練Gena Bradshaw提出每個跑者都該具備的5大類跑步訓練,加強不同的能量系統,幫助提高耐力、速度和爆發力,而菜單分別針對初階和進階跑者,非常實用!
在每個訓練之前都必須先做動態熱身,以減少受傷風險、提高心率、促進血液流進肌肉,也有助在訓練中燃燒更多卡路里。
首先進行5-8分鐘輕鬆跑,然後完成以下訓練做神經準備,熱身時請專注於每個動作的正確性,並逐步提高速度。
1.弓箭步行走Walking lunges
2.側向交叉步Carioca
3.抱膝Knee hugs
4.拉腳踝Ankle pulls
5.高抬膝High knees
6.踢臀前進 Butt kicks
7.直腿前踢Straight-leg kicks
8.側滑步Lateral shuffle
熱身完畢,再開始跑步訓練主課表吧!
原理
跑坡訓練可透過運用無氧能量系統來增強爆發力,加強你衝刺時的能量來源。這也表示著你必須盡力「全開」,Bradshaw提醒,此時姿勢非常重要,此時雙手擺動幅度應該到臉頰這麼高,膝蓋向上抬。
如何進行
在戶外上坡或是跑步機設定坡度上,衝刺10-20秒鐘。起初可以先找緩坡,在隨著練習慢慢增加坡度。每週進行1-2次,初階跑者1次即可。
初階跑者:完成3-5趟,記住這是純粹爆發性的,所以應該很吃力。你也可以利用增加衝刺時間來減少趟數。每趟之間要恢復完全,休息約3-5分鐘。
進階跑者:完成5-6趟,每趟之間休息約3-5分鐘。 訓練後,記得冷卻下來,可運用慢跑加速乳酸排除,接著在肌肉仍熱開時做一些拉伸。回家後,可用滾筒幫助放鬆肌筋膜並減輕痠痛感。
原理
間歇訓練的目的是幫助增加耐力,訓練時不應該全開,所以可減少休息時間、增加次數。這項訓練最大的挑戰是在過程中保持配速,隨著你越來越適應,每次之間的休息時間以慢跑取代走路。訓練中,切寄保持良好的姿勢:肩膀放鬆後夾不聳肩、挺胸、腹部出力、呼吸順暢,這樣將幫助你的跑步更有效率。
如何進行
以階梯式增加距離,每週進行1-2次。
初階跑者:
.跑50公尺→走路/慢跑50公尺
.跑100公尺→走路/慢跑50公尺
.跑150公尺→走路/慢跑50公尺
.跑200公尺→走路/慢跑50公尺
.跑250公尺→走路/慢跑50公尺
進階跑者: 與上述初階跑者相同,但完成梯子向上後請往回向下,也就是跑完250公尺後,往回跑200→150→100→50公尺。
原理
短衝刺(約55-200公尺)有助提高速度和爆發力;長衝刺(約200-400公尺)有助提高速度耐力。兩者都很重要,但根據你個人的目標,其中一種可能比另一種受益更多。對於進行10K、半馬、鐵人三項訓練的人來說較有利,也最適合消耗卡路里,並未下半身增加肌肉量、肌力和爆發力。
短衝刺如何進行
視你的目標,每週進行2-3次。要注意的是,完成短衝刺的前一天請勿進行跑坡訓練。
初階跑者:以全力的75%-80%完成100公尺,共6-8趟。每趟之間休息50-60秒。
進階跑者:以全力的80%-85%完成100公尺,共8-10趟,這種強度比全開還少一點,但已經非常努力。每趟之間休息45秒。
長衝刺如何進行
為了獲得速度耐力,每週進行2-3次。
初階跑者:以全力的75%完成3趟300公尺。每趟之間休息3分鐘。
進階跑者:以全力的75%完成3趟300公尺,共做2組。每趟之間休息2-3分鐘,兩組之間休息5分鐘。
原理
法特雷克Fartleks在瑞典語意為「速度遊戲」,為了提高有氧能力和體能。此訓練包括快節奏和慢節奏,根據你吃力的程度而定。訓練可同時刺激無氧和有氧系統,幫助你學習如何轉換速度、徵招不同的肌肉纖維,尤其對長距離的運動員特別有幫助。 法特雷克跑是馬拉松跑者的理想之選,因為能幫助跑者應付比賽和高強度課表之後的艱困時期。你可以選在做完長距離跑或恢復跑的第二天進行。
如何進行
每週進行1次,約15分鐘。
初階跑者:
.1分鐘跑步→1分鐘走路/慢跑
.2分鐘跑步→2分鐘走路/慢跑
.3分鐘跑步→2分鐘走路/慢跑
.4分鐘跑步→3分鐘走路/慢跑
.5分鐘跑步→3分鐘走路/慢跑
進階跑者: 與上述初階跑者相同是1→2→3→4→5分鐘的跑步,但每次跑步之間都進行2分鐘慢跑。當你完成5分鐘跑步加2分鐘慢跑後,請往回分別完成5→4→3→2→1分鐘。
原理
長跑是為了增加有氧能力,提升運動中的最大攝氧量,同時也刺激身體燃燒更多脂肪作為燃料(這也是長跑運動員身型都比較瘦的原因)。
如何進行
每週進行1次。長跑應佔週跑量的20%,而長跑的距離每週應增加約10%;速度約為自己最快配速的70%,也就是跑步時能跟跑友進行對話不會太喘,並穩定配速。
初階跑者:起初先以較慢的速度完成1.6公里,或是持續10-15分鐘的走路/慢跑,專注於時間而不是距離。
進階跑者:起初先完成8公里,每週比上一週增加10%里程,持續增加。
資料來源/MEN'S JOURNAL
責任編輯/Dama