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。
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跑步能帶給人身心最佳狀態,不過因為生理結構的不同,女跑者比男生多了一些眉眉角角要注意,如果沒做好保護可能增加傷害風險,這包括妳的乳房、子宮和陰道。不用害羞!如果妳想在每次跑步中獲得最大效益、減少傷害甚至感染,就必須在跑步時把以下5個私密處問題列入考慮。
當妳跑步回家後發現內褲上的分泌物比平時多,不用著急!有15馬經驗的美國醫學博士暨婦產科醫師Julie M. Levitt指出,跑步雖然並不能使身體產生更多白帶,但可使妳排出更多,因為鍛鍊身體時會增加腹腔內壓力,而跑步時腹腔就像一瓶番茄醬不斷被擠壓,因此所有因為壓力導致的事情就會浮出檯面。
如果跑步過程中覺得不舒服,建議穿薄的內衣,或是許多跑步短褲都附有內褲襯裡。不過,如果妳發現跑步後持續了好幾天甚至幾週分泌物增加,或伴有紅腫搔癢,這可能是陰道周圍的酵母菌、細菌或pH值不平衡的徵兆。
如妳所知,跑步時胯下總是大量出汗,因為大腿每分鐘要移動/摩擦近180次,雙腿之間勢必出汗。西奈山醫學院醫學助理臨床教授Alyssa Dweck表示,如果妳跑後沒有快速擦乾所有汗水和分泌物,陰道的酵母菌自然容易生長繁殖,導致酵母菌感染、陰道不適或搔癢。
穿Dri-FIT等排汗材質或抗菌材質的衣服,可以降低這種情況的發生風險,切記,與合成纖維相比,棉和有機纖維更容易留住水分,跑步時應盡量避免。不過,無論妳穿什麼衣服,都建議跑後先擦乾汗水或直接洗澡。
較大罩杯的乳房可以上下晃動超過12公分,但即使是小罩杯的乳房,跑步時也會承受巨大的力量。澳洲伍倫貢大學運動物理治療師暨乳房研究中心研究員Deirdre McGhee指出,女生不只要考慮乳房晃動的幅度,還需要考慮晃動頻率,如果妳每週跑步數小時,乳房就會彈起上萬次,而這些力量是會累積的。為了減少晃動,女生通常會下意識改變跑步方式,可能是拖著腳走、彎腰弓背,或是縮小手臂擺動幅度,無論是哪種改變,都將傷害妳的身體、增加受傷風險。理論上,支撐乳房的軟組織可能會發生任何結構上的損壞。
「跑者們會花很多精力或錢去保護雙腳受太大衝擊,但為什麼女生不給乳房同樣的關注呢?」McGhee強調,無論妳的罩杯如何,建議找高支撐型的胸罩,目標是在舒適性和支撐性之間取得最佳平衡。
跑步運動本身不會引起子宮脫垂,但會加劇骨盆底肌衰弱者的症狀,漏尿就是個明顯症狀,通常會發生在陰道分娩生產後或是接近停經期的婦女。Levitt指出,在懷孕和分娩以及更年期間,荷爾蒙的變化會導致骨盆底肌鬆弛,骨盆底肌具有支撐及固定子宮和骨盆腔內其他器官的功能,如果骨盆底肌鬆弛,這些器官就可能脫垂。子宮脫垂會壓到膀胱和尿道,引起漏尿;運動時增加腹腔內壓力並上下彈跳,會使子宮更加壓迫膀胱和尿道。
上述通常是長期困擾的問題,為了事先預防漏尿窘境,在跑步前排尿是必要的,另外,內褲上加個護墊也可避免萬一發生漏尿的尷尬。不過從長遠看來,應該多訓練骨盆底肌,幫助減少尿液滲漏。
女跑者常見的磨損擦傷多為乳房和乳頭,其實還有個常見卻鮮少人提及的部位,就是外陰擦傷。Dweck指出,很多婦女會抱怨小陰唇在跑步時擦傷,尤其常發生在自覺小陰唇肥大或是明顯突出的女性身上。
如果遇有這種問題,跑前和跑後可在該部位塗上預防擦傷的膏藥,幫助減少擦傷和發炎機會。同時,嘗試穿內層底部材質較舒適的內褲,也有助防止跑步過程中陰唇和大腿內側彼此摩擦。
資料來源/Runner's Word
責任編輯/Dama