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。
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你覺得自己身體很健康嗎?根據2018年的一份台灣人身體健康指數調查,平均大約有40%的人認為自己的身體很不健康,而其中65歲以上的老人有25%認為自己不健康,反觀18-44歲的年輕人與中壯年間則有高達40%認為自己身體健康堪慮,這樣不健康的年齡分部已呈現出兩極化的U型曲線。這份報告中也指出,認為自己健康不良裡最困擾的前10排名,則是以全身痠痛奪得第一,緊接著為常見的肥胖、眼睛乾澀、過敏、腸胃道問題、失眠、便秘、頭痛、口臭與牙痛等問題,依據上列這些排名就顯示出,因為,科技化進步所引發的身體問題也日趨於嚴重。
由衛福部最新出爐的全民健康保險醫療費用排名顯示,關節與背部問題已經名列前20大疾病之內,另外,在健保資料庫的的統計數據內也發現,台灣人一年內有高達600萬人,因為骨骼肌肉痠痛而就醫,平均每個人平均的就醫次數就高達4.6次,近80%的人每個月都會出現一次全身性酸痛的問題,以全台灣20歲以上的人口約1700萬來換算,每個月接近1412萬人有痠痛的問題;另外,有高達40%的人認為身體痠痛會影響工作效率與失眠等問題。
透過上面這些的調查數據顯示有80%的人有痠痛問題,而其中接近70%左右是因為日常姿勢不良所導致,多數復健科醫師與物理治療師特別指出,這些痠痛的問題都是因為現代生活環境所造成,因為,大多數的上班族每天在辦公室緊盯著電腦,下班通勤時又低頭滑手機或平板追劇,長時間下來就容易造成肩頸痠痛的問題,另外,這些痠痛的問題在年齡層上也有日趨下滑的機率,甚至於國中小學生就已經有身體痠痛的困擾,我們將不可不注意。
為何身體會產生痠痛?因為,我們日常生活習慣與姿勢的不正確,就會導致身體的肌肉不自覺用力,在長時間的使用之下,就容易讓肌肉產生緊繃與痠痛感,嚴重時還會造成脊椎與關節方面的病變,例如椎間盤突出或五十肩的問題,另外,也因為健康運動風潮的興起,讓許多的人都開始熱衷於從事各項運動與訓練項目,但許多的錯誤動作與觀念也導致身體的痠痛產生,常見的有膝蓋與腳底之間的問題。而這些部位最常出現痠痛的第一名為肩膀52%,其次為頸部39%、下背或腰部37%、膝蓋15%;最後為足底筋膜炎約佔10%左右。
根據另一項調查指出,有42%左右的人長達3小時都維持同一姿勢,其中又以長時間待在辦公室的上班族3.8小時為最多,而台灣人忍受疼痛的比例也堪稱世界第一,有高達70%以上的人都認為「痠痛只是一種小事只要休息一下就可以恢復,不用特別去治療」,醫師指出,通常有些短暫性疼痛是會自己緩解,但有大多數的疼痛是屬於慢性累積而成的,如果長時間的忽視除了會造成心裡的壓力與不敢正常活動之外,還很容易造成關節骨的退化和骨刺及慢性椎間盤突出,導致壓迫到重要的神經出現麻痺的症狀,嚴重時甚至要開刀治療才能解決。
近年來勞動部所做的一份調查表顯示,最困擾勞工的職業病排名第一為「職業性肌肉骨骼疾病」,其比例高達 52.2%左右,即每兩位勞工就有一人深受此困擾,如果依據美國2002年一般勞動人口就醫資料所顯示,因身體痠痛問題造成每年經濟損失達新台幣13兆元為基準,換算台灣人每年因為身體痠痛的就醫人數達600萬人來說,其就醫的成本至少就已高達上百億元台幣之間,這還不包含因為疾病影響工作造成收入的減少。
現今的社會的生活與環境,到處充斥著壓力、緊張與忙碌的生活步調,再加上與多人忽略肌力訓練和放鬆的重要性,造成肌肉與骨骼關節之間的嚴重負擔;長久下來就會造成常見的全身性慢性酸痛,這也是身為現代人所不能忽略的通病之一。如果你能了解這些疼痛的原因與解決方式,就能在家自主性配合適度運動與調整,有效的預防與緩解改善這些困擾的問題,進而修正錯誤體態對健康的影響,另外,也能減少用藥與開刀的機率。
資料來源/衛福部、勞動部、draxe
責任編輯/David