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。
熱愛越野長跑的克麗西·梅爾 (Krissy Moehl) 時常在山中不平穩的小徑上奔跑超過五十公里,在長距離跑步中,她很享受雙腳帶她走過的路途,讓她能見證美不勝收的風景。一直以來,她在跑步時都謹記三件事:微笑、確保身旁的人都樂在其中,以及贏得勝利。
數年前,她接連參加兩次上百英里的賽事,其中一場她拋下了自己立定的微笑準則,一心只想著要贏得比賽。但因為太專注於輸贏,她無法享受跑步時的快樂,造成身體上和心理上極大的負擔和不適,在跑完全程後,她必須在家休養好幾個月。
經過這次的痛苦經歷,她一度想放棄跑步,但在認真思考之後,她認定跑步是生活中不可或缺的事,只要能跑步,就是一種獲得,因此她懷抱著這份信念再次上路。
數月之後的百哩賽事是圍繞白朗峰,上上下下的高度落差近萬公尺,就像當天爬上聖母峰一樣。在途中,她注意到身旁親友的支持、陌生人的歡呼,這一次,不忘初心、享受其中,讓她最後獲得了第一名。
在這兩場賽事之間,她體認到:當你努力讓不可能的事情成真,就能敞開心胸,保持原始、純淨的心去做自己,當你看見最真實的自己,世界就會回應你。
資料來源:TEDxTaipei
[延伸閱讀] 從芭蕾舞者到越野跑女王 Krissy Moehl的大滿貫之路
越野跑步與芭蕾舞,這兩者之間看上去並不搭調,但是據外國媒體報導,美國的一個女孩就成功完成了從芭蕾舞者到越野跑女王的轉變。過去的十多年時間裡,她幾乎包攬了這個世界上所有最著名越野超級馬拉松比賽的冠軍頭銜。
這個女孩名叫克麗西·梅爾 (Krissy Moehl),1977年出生於美國加利福尼亞州,但是自小在華盛頓州長大。小的時候,梅爾接觸過許多不同的運動,打過籃球和保齡球,是當時學校籃球隊最精準的投手;從事過馬術運動,還打過保齡球。但是跳過踢踏舞和芭蕾舞,舞蹈是她最主要的身份,同時還是一名出色的芭蕾舞者。
梅爾成長的地方距離大山並不遙遠,但她卻從來沒有走近過它們,更不要說跋山涉水地越野跑步了。談到年少時期的生活,梅爾表示:「我長大的地方距離叢林大概有14英里的距離,那個時候在我眼裡,大山是需要搭公車或汽車才能夠到達的地方。我從來沒有想過,自己有一天可以用雙腳去丈量它。我原來覺得,山是一種平靜地佇立在遠方的東西,但是現在,我一看見山就想著要去擁抱它們。」
從初中開始,梅爾開始接觸田徑運動,高中階段,800米成為了她的強項。大學期間,梅爾還憑著800米的優異成績,入選了學校田徑隊,但是那個時侯的她還沒有想過要把跑步當作自己的事業。大四那一年,梅爾在西雅圖跑步用品公司 (Seattle Running Company) 找到了一份工作,正是這次經歷讓她產生了把所有精力與時間都投入到跑步中去的想法。當時,在這家公司中就職的,還有兩位著名的美國菁英越野跑步運動員史考特·尤雷克 (Scott Jurek) 和史考特·麥克科伯瑞 (Scott McCoubrey,他也是西雅圖跑步用品公司老闆),他們的生活方式影響了梅爾,梅爾聽從他們的建議,參加了第一次長距離越野跑比賽。
「我突然發現,用雙腳就可以到達任何我想要去的地方,不管有多遠。」梅爾說,「我第一次參加越野跑比賽是在丘卡納特(Chuckanut)50公里的比賽,那次我拿到了冠軍。我激動極了,因為我還打破了賽事紀錄。第一場比賽總會在人們心裡占據著特殊的位置,在那之後,我越來越喜歡這項運動了。」
現在的梅爾已經是丘卡納特50公里賽的賽事總監,從2000年開始參賽,梅爾至今已經奔跑了15年,獲得了超過50項超級馬拉松冠軍,其中就包括大名鼎鼎的環白朗峰超級越野賽 (UTMB) 女子組冠軍,還是美國超級馬拉松越野跑大滿貫的最年輕完賽者。作為經驗豐富的前輩,梅爾現在除了自己跑步之外,也致力於給予年輕的運動員指導。她和好友一起發起了一個公益環保計劃「Mile for Mile」,打算通過以跑步的方式穿越智利巴塔哥尼亞國家公園,來喚起人們對這片淨土正被人為破壞的現實的警醒。
資料來源:搜狐體育
關於Krissy Moehl
關於UTMB環勃朗峰超級越野耐力賽