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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熱愛跑馬拉松的你是不是曾有過以下經驗﹕當你興高采烈地穿上花大筆錢買來的新跑鞋試跑,還沒跑完,心情就從天堂自由落體到地獄,心想「買這雙鞋根本是來折騰我!」接著掉入後悔的深淵。另一種情況是,拿出一雙塵封已久,但曾陪你征戰幾次馬拉松賽事的跑鞋,你很期待它能再次幫你跑出好成績,結果一試卻發現「回不去了」。你也許會被新跑鞋弄痛,也因此而恐慌,但事實將證明,這是適應一雙運動鞋應有的過渡期。
即便每位跑者都有他鍾愛的鞋款,但隨著時間和里程數的推移,跟愛鞋說掰掰並換雙新跑鞋是必要之惡。任職於美國紐約、擁有超過15年教練經驗的跑步教練John Honerkamp分析,換新鞋的時機取決於在哪種路面跑、以及腳著地時的力度。過去建議跑300英里(約482.8公里)後更換跑鞋;現在,跑鞋材質變得更先進而耐用,也能承受更多的磨耗。
跑者世界鞋業的實驗室主任Martyn Shorten表示,一般來說,適應一雙新跑鞋需要的里程數約5-10英里(8-16公里),此後它們至少可以保持400-500英里(644-805公里),而部份品牌的特定鞋款可能維持更長。
如果你換了雙與舊鞋一模一樣款式的新鞋,依照目前的跑鞋科技,你不需要花費時間來適應它們,雖然新鞋可能比舊鞋穿起來較僵硬,但你的腳能夠很快習慣這款鞋的獨有規格。
然而大多數人都喜歡嘗試新鮮貨,買入的新鞋跟舊鞋往往不同品牌、不同款式。Shorten強調「嘗試新鮮貨不僅是在適應鞋子,更是適應你的全身」,適應一雙鞋的關鍵在於避免突然的變化,因此,不建議馬上丟掉舊鞋然後完全用新鞋跑步,應該花幾周時間交錯穿新舊鞋,慢慢完成轉換。
等鞋子已經破了、壞了才去買新鞋,恐怕來不及了!Honerkamp建議,只要有鞋底磨損、腳趾刺穿鞋面,小腿或膝蓋感覺到更疼痛等任何跡象,就該買雙新鞋,此後4-6週轉換穿新舊鞋,之後才以新鞋為主力。
Honerkamp指出,交替跑鞋不只能拉長舊鞋的壽命,也讓腳更有時間適應新鞋。另一方面,根據斯堪地那維亞運動醫學與科學雜誌(暫譯,原名Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports)刊載的一項研究顯示,交替兩雙不同跑鞋的跑者,受傷風險比穿同一雙鞋的跑者低39%。
Nike跑步教練Knox Robinson建議,適應新鞋應從3-5英里(4.8-8公里)輕鬆跑開始,給自己時間去了解汗水、雙腿和鞋子之間的關聯是怎麼回事,當你的雙腳調整,就能慢慢增加里程數,直到感覺一切都對了。
無論選擇哪種跑鞋,你的身體都會慢慢適應,只需要聰明地渡過適應期,就能穿著你的新鞋迎向下一場新挑戰!
資料來源/Runner's World
責任編輯/Dama