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。
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2017 SKECHERS 前所未有路跑賽,今天2月26日於大佳河濱公園開跑!己連續舉辦第五年的前所未有路跑賽,自去年首創團體賽制在跑友間獲得熱烈迴響後,今年更在原有22.5與14公里組別之外,新增8.5公里組別提供不同程度跑友挑戰。雖然今晨氣溫寒冷,但跑友仍不畏低溫,以跑者的熱情與堅持衝破冷氣團,為自己創造佳績。
去年團體組冠軍-22.5公里組「涼山魂」與14公里組「Mars 樂跑社」誓言今年再次爭奪冠軍!為讓此次賽事競爭氣氛升溫,還為去年冠軍隊伍設置冠軍帳,讓其他隊伍眼紅,令金牌保衛戰的煙硝味更加濃厚,可惜今年冠軍寶座易主,22.5公里組由「熱血好馬」以八取六總成績8小時54分31秒獲得第一名,14公里組由「桃園雙連長跑」以八取六總成績5小時36分27秒獲得該組第一名;個人組除了有SKECHERS贊助選手劉耀群與邱韋強的參賽外,另一亮點為去年台北馬國內冠軍蔣介文以大會時間1小時13分44秒勇奪總排名第一名。
帶著感冒出席的劉以豪,不願錯過為跑友加油的機會,依然熱身小跑至賽道第一補給站,偕同剛結束拍攝人氣電視劇的簡嫚書,一同在補給站為跑友們加油打氣,更趕在第一位選手跑回終點前,衝至衝刺線,為第一名的跑者親自掛牌。劉以豪、簡嫚書雖然身為啦啦隊,也要別上趣味號碼布,過過乾癮。劉以豪選擇了自己的幸運號碼7777,做為自己號碼布上的編號。簡嫚書以圓周率3.1416做為號碼,因為她認為,除不盡圓周率,有著活力不斷循環的感覺,正適合熱情無限的路跑賽。
為了讓選手們開跑前就能感受到團體的榮耀感。主辦單位特別將所有團體隊伍旗幟,在舞台兩側串掛成壯觀旗海。賽道沿途還有桃園雙連長跑、好時光、路跑女王&R2R、博愛511路跑組成的加油團,為現場跑者加油打氣。活動區另提供籃球機、電子拍照看板與拍貼機,讓跑友完跑後能放鬆玩樂並留下與夥伴的賽事回憶。
SKECHERS積極推動社會公益,自2016年12月29日起至報名截止,凡報名參加比賽,每位名額就撥出100元做公益,讓跑友們的愛心將轉為實質助力。依最終統計,總計新台幣貳拾肆萬五千五佰元整,將捐給中華民國兒童癌症基金會一同守護兒童的健康。