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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全球體壇盛事馬拉松項目甫於周末盛大完賽,觀戰跑者無不熱血沸騰。adidas於微解封之際,與全台灣跑者們一同期待跑季到來,隆重推出adizero系列兩雙旗艦跑鞋:為破紀錄而生最強競賽跑鞋adizero adios Pro 2,與全新厚底升級、最速輕量訓練跑鞋adizero Boston 10,俐落的白、黑搭配亮眼橘紅點綴鞋身,廣邀全台跑者一同換上全新競速跑步裝備。
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新款adidas adizero Boston 10則讓過去熟悉Boston鞋款的跑者眼睛為之一亮。首度捨棄BOOST中底,以LightstrikePRO與LIGHTSTRIKE雙中底科技打造全新增厚中底,雙層中底之間嵌入adios Pro 2等級EnergyRods推進系統,及後跟碳纖維片,增強衝刺推進力,並提供絕佳緩震與彈性回饋,堪稱練習版adios Pro 2。
能針對專業訓練需求,適應間歇跑及中長距離等各種跑步練習需求,有效提升跑步效率並給予跑者絕佳舒適腳感。鞋面採用極輕量工藝式網布,帶來優異的透氣與包覆,搭配耐磨的ContinentalTM馬牌輪胎大底,兼具耐用性與抓地力,堪稱為日常練跑而生的最強訓練鞋款。
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資料提供/adidas
責任編輯/David
認真準備一場馬拉松有如應考一場大考,訓練、恢復、賽前模擬、比賽策略等都該從4個月甚至半年前就要開始準備。跑齡高達30年的知名跑步教練黃崇華,也曾當過20年選手、代表國家參賽,經驗豐富的他日前在塞班島馬拉松分享會中,公開分享詳細的賽前準備策略,想在年底挑戰全馬的跑者,看完這篇,就從現在開始準備吧!
週期訓練大致分為3個可規劃的訓練期﹕
a. 基礎期(賽前12週)
賽前半年到12週這個階段,如果以年底馬拉松賽事為目標,也就是7-8月以前的夏季,這時只要做一件事﹕提升一次性戶外運動時間。這裡的運動不一定要跑步,你可以做爬山、騎單車等任何有氧運動,例如原本只能騎單車40分鐘,你可以漸進延長為1小時。
b. 關鍵期(賽前4-8週)
這是訓練最重要的階段,建議訓練最好以「週」為單位、不以月為單位,好處是週的期間較短,不容易讓人有偷懶念頭,覺得上半個月少跑的用下半月補回來就好。另外要注意的是,跑步訓練不應有距離迷思!黃崇華指出,許多台灣跑者練跑都以距離為目標,其實應以運動時間取代距離。
在這期間,黃崇華建議至少在賽前6-8週甚至更早以前,可報名一場「賽前賽」,目的是以比賽觀察自我狀態,以調整訓練內容和訓練量。
c. 調整期(賽前4週)
每個人的調整期不同,準備期如果比較長,調整期就要拉長;如果是跑2天休1天的跑者,這樣的運動頻率可維持到賽前都沒問題。要注意的是,調整期訓練與恢復時間應避免過度疲勞(自我檢查疲勞指數方法請見以下)。此外,約在賽前2週,可安排一次性運動達到全馬目標完賽時間的3分之2時間,例如全馬目標是5小時,那可運動約3小時半;換算成距離,可練習約28-32公里,練習期間不一定要全程跑步,可跑步搭配騎單車。
黃崇華提出一個最簡易的自我測量疲勞指數方法,是運用最低強度活動(站立)測量與安靜心率的差異。
Step1﹕早上起床、或安靜休息一段時間後坐或躺著,測1分鐘心跳次數(即安靜心率),或可測30秒鐘x2。
Step2﹕接著馬上站立起身,測1分鐘心跳次數,或可測30秒鐘x2。
Step3﹕將Step2數據減掉Step1數據,若兩者差距在10次以下為正常值,10次以上代表過度疲勞,差距越高則越疲勞,這時必須增加休息時間。
「全馬完成時間未到3小時30分,不用做速度訓練!」黃崇華指出,全馬5-6小時完賽的跑者,只需要做「相對速度」練習即可,例如法特雷克跑,用馬拉松配速跑5公里,再跑比這個配速更快的1-2公里;另一種方式是在操場上,快跑1圈、慢跑1圈,或視體力調整成快跑2圈、慢跑1圈,這樣即可提高鍛煉效果、達到心肺刺激。
黃崇華強調,間歇訓練需要200-400公尺短距離衝刺,一般只求完賽跑者其實不需要這樣的訓練。而馬拉松最佳的訓練品質是配速跑,也就是用馬拉松配速練跑,可將配速跑占訓練的7至8成。
採訪攝影/Dama