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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你也是久坐一族嗎? 根據一項統計在過去幾十年中,人類能量消耗減少和久坐行為增加的社會指標令人十分的注目,在1970年,每10個工作中就有2個從事輕微活動的工作(主要是坐在辦公桌前),而10個人中有3個從事需要高能量產出的工作(如建築、製造業、農業)。到2000年,超過四分之一的成年人從事輕度活動,而十分之二的人從事高活動工作。此外,在過去的20年中,使用3C產品的時間(用電腦、看電視、打電動)大幅增加;而2003年,近10名工作的成年人中有近6人在工作中使用電腦,10名兒童中有9名在學校使用電腦(從幼稚園到高中)。從1989年到2009年這20年裡,擁有手機和網路的家庭數量從15%增加到69%。另外,長時間坐著觀看電視與搭乘交通運輸工具的人估計分別接近4小時和1小時,也成為了久坐的重要因素。
有一項新的研究表明,每小時起床和行走2分鐘可能有助於逆轉長時間坐著對健康的負面影響。在先前有許多的研究都表明,每天長時間坐著會增加許多健康問題的風險,例如心臟病、糖尿病和過早死亡等問題。當前的運動建議建議成年人每周至少進行2.5個小時的中等運動,但是根據統計有超過80%的人沒有達到這個目標。
因此,猶他大學(The University of Utah)醫學院的研究人員湯姆•格林(Tom Greene)表示,我們都知道運動對於身體的健康有十分重大的關鍵,然而,並非每個人都可以進行大量且劇烈的運動,因此,我們透過一項研究了解即使是很小的運動,對於身體的健康也會產生很大的影響。
這項研究於2015年4月30日發表於《美國腎臟病學會臨床雜誌》上,該研究使用了參加美國國家健康和營養檢查調查的3200多人的數據,同時,參與這項研究的志願者們都穿上精密的設備來測量他們的活動強度,研究人員比較了長時間低強度運動(例如站立)與輕強度運動(例如步行)對身體健康所帶來的好處。這些參與研究的人員在3年內有137人死亡,同時,這項研究也發現站的多並不足以抵銷坐太久的健康風險,必須要透過短時間的運動例如走路、慢跑或是跳躍等,都可以降低因為久坐所造成的健康危害。
最後,這項研究的醫學教授Srinivasan Beddhu博士說,每小時兩分鐘的強度進行兩分鐘的光強度活動來代替,可以將過早死亡的風險降低33%。當我們看到這項研究的最後數據時,實在是令人為之振奮!因為,當前有許多的研究與運動報告都指出,必須要進行中等或劇烈強度訓練對身體才有幫助,因此,我們這項研究是採用輕度運動對於死亡風險的研究方向來進行,所以,研究出來的結果讓我們敢告非常的有趣與訝異。
【延伸閱讀】
資料參考/webmd、draxe
責任編輯/David