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。
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2016年6月12日在亞特蘭大,一位雪城大學的畢業生朱利斯·西連奈克 (Juris Silenieks) 穿著一雙紳士皮鞋完跑Hotlanta Half Marathon,不僅如此,他還以1小時17分5秒的成績贏得了這場比賽。
西連奈克是雪大越野及田徑隊的好手,不過在當天的這場比賽,他的目標是為了要建立一項新的金氏世界紀錄:穿著紳士鞋跑半馬的最快紀錄。他穿著一雙Wolf & Shepherd品牌的鞋頭橫飾牛津鞋,零售價為345美元。
過往,已經有不少跑者想要締造穿西裝在半馬賽中跑出最快成績,目前金氏世界紀錄中,穿西裝跑半馬最快的成績是由美國跑者Gihan Amarasiriwardena以1小時24分11秒被認可,不過日本「市民跑者之星」川內優輝已經在今年初締造一個1小時6分42秒的成績,但他可能沒有申請金氏世界紀錄認證,而且他當時並沒有穿皮鞋而是跑鞋。目前穿皮鞋跑馬紀錄還沒有很多人在競爭,所以,西連奈克這個成績應該還可以高掛一陣子。
Wolf & Shepherd這個手工鞋品牌是由前聖母大學十項全能運動員賈斯汀·施奈德 (Justin Schneider) 在去年創立的,他在創業前曾是Adidas鞋類設計師。他創立這品牌的目標是想把跑鞋的科技運用在改善紳士鞋的舒適性與性能。施奈德於是找來西連奈克來幫他做測試,請他穿他們的鞋子上場跑馬拉松。
西連奈克事後對記者說,穿著跑鞋的話,他估計自己能在這場又熱又多爬坡的半馬賽跑出70分鐘的成績,不過,整體來說,他也給予這雙牛津鞋肯定的評價。
「穿這款牛津鞋跑步基本上沒有什麼大問題,」他說,「只有腳會比以往痠一些,不過也就只有這樣了。在他們找我以前,我也從來沒想過我會穿一雙皮鞋去跑馬拉松。」