肌腱（tendon）是一堅韌的結締組織帶，通常將肌肉連接到骨骼，並可承受張力，肌腱類似韌帶和筋膜，都是由膠原蛋白組成，不過，韌帶是連接骨骼，而筋膜則連接肌肉，則肌腱與肌肉是一起作用產生動作，但是一般來說，肌腱通常具有不易伸展的特性。

正常且健康的肌腱大多是由平行的緊密膠原組成，肌腱大約30％的總質量是水，其餘質量組成約有86％的膠原蛋白、2％彈性纖維、1-5％蛋白多醣和0.2％無機成分，如銅、錳和鈣等，肌腱的膠原由蛋白多醣結合起來，包括核心蛋白聚醣和蛋白多醣。一般來說，肌腱的長度因人而異，肌腱的長度會影響肌肉的鍛鍊，若所有其他生物因素一樣，一個有較短肌腱和較長肱二頭肌的人，在增加肌肉質量方面會有更大潛力。

肌腱在傳統上一直被認為只是將肌肉連接骨骼，功能只是為了傳遞力量，然而，在過去二十年，大量的研究集中在肌腱的彈性性質和充當彈簧的能力，這使得肌腱在運動中協助調節力量，提供額外的穩定性，它還能有效率地存儲和回復能量。

成功的健美選手通常有較短的肌腱，相反的，對於著重跑步或跳躍動作的運動，具有比平均長的跟腱和較短的小腿肌肉則較為有，肌腱的長度取決於遺傳基因，並沒有被證明會受環境的影響，不像肌肉般可以因創傷等原因而縮短，比較長的肌腱會具有伸縮性，最具代表的例子就是阿基里斯腱，由於阿基里斯腱伸展的特性，無論在跑步或走路時，都可以隨著動作伸長或縮短，相當有效率利用彈性產生的力量。

就拿袋鼠來舉例，袋鼠奔跑時是蹦蹦跳，牠們的阿基里斯腱特別發達，又粗又長，就像彈簧一樣跳躍前進，因此，能量的利用效率也特別好，袋鼠在跳躍時所消耗的能量要比人少得很多。

一般來說，肌腱收縮的速度比肌肉收縮的速度還來得更快，人們從幼年時期就懂得利用肌腱收縮的速度來玩遊戲，像是彈手指，就是先鎖起指尖讓力量累積，再瞬間放開讓手指「碰」彈出，速度快而力量大，這個動作正是利用前臂的長肌腱，像拉弓一樣把肌腱拉長，然後再迅速回復而釋放能量，雙腿也利用同樣的方式來進行。

總而言之，這些相較於肌肉所提供的爆發力，來自肌腱的加值的效果其實並不大，然而善用肌腱確實有機會提高運動的表現。

國際認證的台灣馬拉松賽季通常是由當年10月份的日月潭環湖路跑賽展開，並延續到隔年3月份的萬金石馬拉松結束。在此期間，恰好是台灣的冬季與春季，在東北季風的作用之下，備賽期間的日常練習，常常會碰到下雨以及濕滑的路面。此時，每一步著地與推進時，跑鞋的抓地力就相當重要！因為稍有不慎就容易造成鞋底打滑，產生危險。然而，對於跑鞋抓地力的設計，哪些鞋底紋路的設計比較好呢？本文將著墨於影響跑鞋抓地力的因素以及鞋底紋路設計的優劣。

跑鞋抓地力是什麼？

「抓地力」指的是當鞋底與運動表面接觸時，防止鞋子滑動的能力。要避免兩物體之間的滑動，最重要的就是摩擦力。當摩擦力越大時，就越不容易產生滑動；摩擦力進一步可分為兩種，最大靜摩擦力與動摩擦力。

「最大靜摩擦力」指鞋子在沒有滑動前，阻止鞋子向任何方向移動的最大力。例如腳跟著地時，當水平作用力大於鞋底與地面所能產生的最大靜摩擦力時，鞋子就會開始產生滑動。

「動摩擦力」則指當鞋子在產生滑動後，阻止鞋子持續滑動的力。

影響摩擦力的2大面向

上述解釋了鞋子和運動表面之間產生的摩擦力，關係著運動鞋的抓地力，然而摩擦力並不是定值，它會受到幾個因素的影響。

影響摩擦力大小的因素可分為兩類：摩擦係數與正向力。摩擦係數與兩接觸物體的表面與材質有關，例如鞋底紋路、材質、路面等；而正向力則跟體重、鞋重、動作有關。正向力指作用於運動表面上的垂直力，兩物體互相作用的力，換言之，當正向力較大時，鞋子所能產生的摩擦力 (抓地力) 也就越高；而當正向力較小時，也是我們腳下的鞋底較容易打滑的時候，例如跑步腳跟剛觸地時或前腳掌向後推蹬快離地時，因為這時作用於地上的垂直力相對較小，且需承受著地時的煞車力以及推蹬時的推進力，故較容易產生滑動。因此，鞋後跟與前掌大底的止滑設計尤為重要。

由於大部分慢跑鞋多以橡膠為大底材質，在相同屬性下，不同的鞋底紋路設計以及接觸的路面則對抓地力有較明顯的影響，以下分別針對鞋底紋路及路面的影響做介紹。

鞋底紋路

本文將鞋底紋路分成三大類型，依抓地力大小分別為：類釘鞋型紋路 (顆粒型) > 橫向型紋路 (垂直運動方向) > 縱向型紋路 (平行運動方向)。此三類鞋底紋路如下圖所示：

類釘鞋型紋路的設計，透過凸出的顆粒造型來咬住路面，提供良好的抓地力 (圖A、B、C鞋底)。這種設計常見於競速型鞋款、強調高速跑時有良好的抓地力。通常設計於前掌區域 (圖A、B)，使推蹬時可以很好的咬住地面，讓力量能有效的傳遞至地面產生推進。有些鞋款也會將其設計在中足和後足區域 (圖B、C)，強化著地時的抓地力。但這類設計由於接觸面積較小，壓力較集中在這些顆粒上，使得耐用性、穩定性以及舒適性也會較差。

橫向紋路 (垂直運動方向) 的設計，提供良好的縱向 (前後) 彎折性使大底與地面有很好的貼合度，進而產生不錯的抓地力，這種設計常見於強調彎折性的鞋款 (圖D、E、F)。雖然這種設計提供良好的縱向抓地力與彎折性，但關於側向 (左右) 的抓地力以及彎折性則較弱，因此有些鞋款會在前掌區域內側改用斜向紋路 (圖F) 或在外側使用縱向的紋路設計 (圖C)。

縱向紋路 (平行運動方向) 的設計 (圖G、H、I)，雖然縱向彎折較差，但相對提供較佳的縱向剛性與滾動順暢性以及側向抓地力，這種設計常見於訴求鞋子滾動順暢性的鞋款。

路面

不同的運動場地具有迥異的材質與表面特性，例如PU跑道、柏油路、山林小徑等，每一種路面介質所適用的鞋款亦不同。

PU跑道的顆粒與柏油路的瀝青細孔具有一定的摩擦力，故選擇一般慢跑鞋或路跑鞋即可，若是要執行跑步速度較快的課表，建議可以穿著類釘鞋型紋路的鞋款，以增加抓地力。不過同一種場地若無例行保養維護，則有可能降低摩擦力，例如年久失修的PU跑道因跑道顆粒已褪落，使摩擦力降低而容易造成打滑或積水情形；多年沒有重鋪的柏油路也會因一些坑洞或碎石而造成抓地力下降。再者，某些複合性路面也會需要較高的抓地力，例如山林小徑同時有草皮、泥土、碎石或樹枝等，且會因雨天使泥土具有濕氣、水氣甚至小水漥，此時鞋底需要具備較深的大底顆粒與紋路以及較佳的排水設計，才能有足夠的抓地力。

結語

抓地力在跑步運動中扮演很重要的角色，若無摩擦力的作用，人體將無法在地面上產生任何的加速度或減速度。當跑鞋與路面產生的摩擦力充足時，不僅可避免滑倒，也可產生良好的推進力。

綜合上述，跑鞋鞋底的紋路影響著抓地力的好壞，但也有各自的優劣。然而不變的是，當場地濕滑時都將會使摩擦力下降，此時具備良好排水設計的鞋款會是比較好的選擇；此外也要時時注意鞋底的紋路情形，若鞋底磨平時，也會失去排水功能，導致抓地力大幅下降。

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：跑鞋抓地力知多少？

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。

雙手放頭頂能量消耗最高

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。

擺臂動作有助減少身體旋轉

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。

結語

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？