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。
路跑賽事風行已久,而鐵人三項成為許多跑者晉級更大挑戰的熱門選項。堪稱跑步界「顯學」的姿勢跑法作者羅曼諾夫,更將他提倡的Pose Method運用在三鐵的游、騎、跑三項運動中。究竟跑步和游泳、騎自行車有什麼共通點?以下概念將是您不斷進步的基礎要素。
耐力、體能、剛毅、堅持不懈、意志力…,這是我們聊到鐵人常聯想到的特質,不過,除了少數旱鴨子,大多數人認為這三項運動並不困難,完賽的最大挑戰在於規律訓練和充足體力;然而研究證實,三鐵奪冠者並非都是最大攝氧量最高或最大肌力最強的運動員,而且人的體力也無法無止盡地進步。上述看法確實能讓您完賽,但想要進步,關鍵在於學習如何把「技術」整合進體能與肌力的訓練中。
所有運動的動作都是由一連串不斷重複的姿勢組成,因此應先確定完美姿勢為何,再不斷反覆進行練習。更重要的是,必須了解每一種動作模式裡必定存在的某些特定姿勢,這些特定姿勢對動作的流暢度相當重要,而這類「關鍵姿勢」是指身體最容易「失去平衡」與「運用體重」的姿勢,也正是技巧優劣的關鍵。任何運動(包括游泳、騎車、跑步)基本原則是一樣的,目標是:確認最容易運用體重的關鍵姿勢,再不斷強化此姿勢的知覺,以及在關鍵姿勢之間快速轉換支撐的能力。
游泳、騎車、跑步三種看似差異很大的運動,背後移動的原理其實相當接近,都以「支撐、移動、動作」為三大基本概念。其中可把「支撐」概念作為思考起點,因為有重力與支撐,各種運動即是在地面形成體重後接著失衡與自由落下的結果。而「移動」的意義在於通過內部能量的轉化做出動作,運動的機制則是必須學會「用最有效率的方式」把所有能量轉移到當前任務上,而任務可能是游泳、騎車、跑步或是其他運動。
值得一提的是,對所有生物來說,所有動作必須先對特定事物有了思想,接著產生欲求,當欲求強烈到某個程度才會「行動」;反之,思考和想法不一定會延伸到行動,甚至沒有串接起來。而疲憊、痛苦等內在衝突會減少行動的可能,強忍著痛苦也並非達到最佳表現的最佳途徑,在訓練上,我們應該思考如何「避免衝突」,以理性思考主導,順著慾望採取特定行動,達到「思考→欲望→行動」的順序,這也是Pose Method強調的思考核心「順應自然」
自然的動作=不會受傷的動作=有效率的動作=沒有多餘動作的動作=完美的動作。人會受傷是因為動作違背自然,被自然處罰的結果。在「順應自然」的思考下,把鐵人三項運動的標準技術動作建立起來,再特別注意三種運動中常犯的錯誤及矯正方式,讓訓練時的思想、欲望與行動,統整成一個能與自然互相合作的系統。
厲害的運動員都具有高度發展的特殊知覺,知覺能連結內在的感覺、感受與外在學來的概念、知識,當知覺被調教得愈敏銳,就愈能感受到運動技術上的差異性,並找出偏差所在、持續對缺失矯正,才能不斷向完美靠近。因此,不論哪種運動,技術訓練都是一種知覺開發的過程。
信心是知覺開發的基礎,多數人將運動表現下滑怪罪於疲勞、補給錯誤或天氣不好,但真正的罪魁禍首是「變鈍的知覺力」。簡單來說,在劇烈的運動強度下,我們對動作的知覺越來越遲鈍、求生本能開始介入,並不斷說服大腦這個活動危害到生命;當我們被本能說服,就開始失去維持速度的信心,注意力從動作本身轉移到保護自身安全,速度慢慢變緩,也導致無法達到目標。我們必須先相信自己做得到,當心志跨越了原本所感知的界線,身體才能很快跟上它所發現的新境界。
責任編輯/Dama