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。
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。
耐力訓練說穿了就是恢復力的訓練。雖然不是說跑步受傷一定是你的錯,但是明知道自己弱點在哪、怎麼做會受傷,卻假裝看不見而不去加強,那就是不負責任。知名跑步部落客許立杰JAY在新書《Jay的跑步筆記》中,特別引用思想家塔雷伯的「反脆弱」概念,建議市民跑者如何建立一個好的訓練習慣。
我常常把競技運動、特別是耐力訓練比喻成「懸崖邊的高空鋼索」,因為即使前進得很慢、全神貫注還是不免會因為一些風吹草動而搖搖晃晃、一個搞不好就會摔得粉身碎骨。
耐力訓練說穿了就是恢復力的訓練,所以不來「徹底恢復」這一套。在我自己訓練全馬週期中的每一天,老實說腳總是痠的,只是程度差別而已。但是怎樣的痠是合理?怎樣其實已經是痛、快受傷了?其中的判斷就需要很多經驗跟知識的累積。好的教練和防護員可以幫助你觀察,但沒有的話那就得自求多福、多靠自己。常常會有人問我:怎麼做傷後的復健?但其實我總是喜歡先反問:怎麼不讓自己受傷?
別誤會了,我不是說受傷一定是你的錯,但如果你知道規劃不良的訓練會受傷、過高的出賽頻率會受傷、營養不均衡偏食會造成肌肉跟骨骼的脆弱而受傷、差勁的生活習慣會讓體力跟精神受影響而受傷,那是不是應該要盡力避免這些事?如果你自認一切都做對了但還是受傷,也沒什麼好怨天尤人的,就當作是老天給自己的一次考驗,好好針對自己的弱點做分析,該求助、求醫的就好好低下頭,不要鐵齒。
刮別人鬍子之前我先刮自己的:2017年在我訓練最高峰的時候,我傷了一次阿基里斯腱,整整5天一步都沒法跑,花了3週時間才復原。在那之後,我請教了專業的協助,了解受傷的原因之後並在傷後加強復健,從此每週做3次腳踝肌力訓練避免患處再度復發。又例如有一次我在比賽中傷了腿後肌群,之後就把橋式放進肌力訓練裡。這些動作雖然不保證你以後不會再傷到同樣的部位,但是明知道自己弱點在哪,怎麼做會受傷卻假裝看不見而不去加強,那就是不負責任。
思想家塔雷伯(Nassim Nicholas Taleb)有本著作叫作《反脆弱:脆弱的反義詞不是堅強,是反脆弱》,書中有個概念是這樣的,世上的事物依照特性可以分為脆弱(Fragile)和堅固(Robust),脆弱的東西摔了就碎,而堅固的東西無論怎麼摔都摔不壞。除此之外還有一個叫反脆弱,它的概念是脆弱的相反,經過打擊之後它不只不會壞,還會因經過淬煉而變強。什麼東西是反脆弱的呢?就像你的肉體。如果你今天開始做伏地挺身到力竭、一下都做不下去,你可能會暫時不舒服。但是經過休息,隔個幾天之後反而會更強壯;還有什麼是反脆弱的?比如你的心智。失戀、不得意、失敗,這些壓力在當下會造成很多負面情緒,但是經過了一次次的考驗,人的心智會因此成長。塔雷伯相信人類是一種反脆弱的生物,因此刻意離開舒適圈,把自己暴露在一定程度的風險跟變異之中,才能獲得刺激而成長,才有機會變得更強。如果你每天都是規律的生活,幾點到了就做什麼事,那你終究會變得脆弱,一旦發生變異就會受不了。
但是要記住,變異跟風險也不是越多越好。反脆弱有兩大原則:第一是「恰好的」刺激,第二是「足夠的」恢復。如果不斷的刺激卻沒有足夠的恢復,終究還是會超越人體負荷而徹底崩壞的。拿跑步來比喻,適當的刺激是好的,但也要給身體足夠的恢復時間。同時也要留意心理的狀態,如果每天一早醒來都覺得「好煩,我真的不想練了!」那麼就該停下腳步,聆聽身體的聲音。
對於一個耐力運動員來說,最重要是你要保持一個長久持續的訓練、飲食和生活習慣,對於忙碌市民跑者尤為重要,因為除了訓練之外,更要兼顧工作與家庭和生活。
那麼,如何建立一個好的訓練習慣呢?以下是以我的經驗所歸納的幾點:
1. 合理的訓練課表:不要躁進、不走偏門、按部就班穩定累積,平凡課表中要存在不平凡的挑戰。
2. 理想的出賽頻率:每年至多兩場全馬賽事,搭配一至兩場半馬比賽,這對大多數市民跑者是可以負擔的範圍。如果賽事安排比這更頻繁,千萬不能每一場都全力以赴,而且一定要作賽事分級。
3. 明確的目標制定:練到哪就跑到哪,比賽成績只是訓練結果的驗收,但不要明明沒有練到位卻畫一個幻想的大餅,最後沒有達成傷身又傷心。
4. 平衡生活的裡外:你需要上班、要照顧家庭、處理生活的開支之餘還要練習跑步,有時候不免犧牲了訓練,但是一定要先好好照顧自己,才能照顧別人。
5. 始終要享受過程:訓練雖然時不時會帶點痛苦,但整體的經驗還是開心的,不要因為訓練而討厭跑步。
每個人對於跑步的自我期許都不同,無論你是跑健康、跑成績、還是單純享受跑步的樂趣,其實都非常好。但是如果你有一天對成績有了追求,那就要好好規劃自己,怎麼樣用比較有效率且安全的方式,一步步接近自己心中的目標。更重要的是千萬不要跟別人比較,每個人的歷程都不同。心態上你更要相信,現在的自己不會是最好的自己,而總是存在一個更好的版本。看到別人的出色的表現,我們就好好欣賞並且給予掌聲。
我曾經認識非常有天分的跑者,但你仔細看他背後付出的努力,絕對不比任何一個人低。很多天才型跑者甚至會背負過多的期待,而常常被認為跑不好是對不起自己的天分,那種壓力是平凡人如我們無法想像的。
無論一個人的天份高低,成績都不是憑空得來的;因為即使基因再好,不下工夫就是零。
• 圖文摘自一心文化,許立杰著《Jay的跑步筆記:矽谷工程師激勵上萬人的科學化訓練與生活哲學》一書。
本書特色
日常跑步筆記+科學化訓練=心靈+生理同步變強!
跑步不只是一個運動,它更是一種生活。
如何在工作、家庭、興趣、自我之間取得平衡?
如何堅持日復一日一日的枯燥練習?
Jay熱血、暖心還不小心帶點幽默的文字會讓你獲得力量!
矽谷工程師、一個市民跑者,全馬238的訓練法!
一個在矽谷工作的全職工程師、市民跑者全馬跑進2小時38分鐘,這個「奇績」是怎麼辦到的呢?
一套扎實、週期化的訓練讓跑到挫折痛苦,不知道努力的方向時可以有所突破!
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