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。
如果你喜歡越野跑,一定在賽事或活動之中看過一個營養品品牌「Runivore」,不過,你可知道,這是個在台灣創立的品牌嗎?
身為一個熱血跑者,你往往都會注意要儘量添購必要的配備,例如跑鞋、跑服、壓縮褲、腿套、跑襪、運動帽、心率錶等等,但我們在注重這些外在配備時,卻常常忽略我們內在的基本能量來源。能量攝取對跑者的表現是非常重要的一個環節,而最大的能量來源就是透過飲食,正確又健康的飲食是影響我們在從事跑步或其他運動,甚至是參加賽事成績的關鍵。如果飲食攝取不正確以及沒有充分的補給到營養,對於我們的身心健康與運動表現都會有很大的影響。
對此充滿疑惑嗎?如果在下次比賽的前一天晚上,不妨亂吃一通試試看,例如吃一大堆油炸的鹹酥雞之類的食物,以及一大瓶可樂等等高熱量的飲料,吃飽喝飽滿足後再看看第二天會跑出什麼成績,結果一定會令你失望。
創立Runivore的越野跑者鄧文禮對此有深刻體悟:「吃對東西以及有規律的運動,真的很重要,而且健康是必須每天經營的。如果能提供對跑者和其他生活營養平衡有益的高品質天然之超級食物,那再好也不過了!」
背負著健康使命的鄧文禮,與友人為了所有跑者的健康著想,於是聯手打造出「Runivore」這品牌。他期許自己和所有跑者都能開心又健康地一直跑下去。
不過,創立健康品牌的背後,有個心酸又有點勵志的小故事。三個常泡夜店的中年酒友,因為想要揮別創業失敗的中年危機,在2011年失心瘋地承諾要參加一場100公里超級馬拉松。經過一整年的訓練,終於在2013年3月成功挑戰台灣最艱難的超級馬拉松之一:勇闖南橫100K!
在這一整年的訓練中,他們發現台灣的跑者對於跑步所需的的「燃料」往往不太注重,然而看看國外,可以發現各國跑步健身相關雜誌,對於飲食補給的討論往往佔據重要篇幅版面,可見對於國外的跑者來說,飲食和配備或訓練方式是同等重要的。
在研究並嘗試了許多各種「跑步補給秘方」之後,這三位跑者終於找到了適合跑者的「超級食物」,原來就是風行已久的天然保健食品奇亞子(Chia Seeds)。
鄧文禮表示,2010年他們在《天生就會跑》這本書中認識到一個善於跑步的民族傳說和超馬文化,這本書讓他深深地對這項運動著迷,也是激發他們成為超馬選手的大功臣。那時候,他們都是一群缺乏經驗的跑者,嘗試了書裡所介紹的各種方式,包含光腳跑步、輕量鞋、漸進式訓練等等,除了食用奇亞子這點,其他訓練一直都在維持,但是這些訓練幾乎可以說是曇花一現。有天週末的早晨,鄧文禮與友人相約進行約10公里輕鬆鍛鍊路跑,他們決定在跑前食用奇亞子,想不到第一次在跑前喝了奇亞子之後,他們竟然經歷了從未有過的輕鬆感,還非常順利跑了18公里,整個路程從沿西門到碧潭的河邊。從那次食用奇亞子後,他發現奇亞子帶來的營養價值對於跑步或身體狀況的提升,毫無疑問有相當大的幫助,因此決定開始推廣這種「跑者的超級食物」。
根據許多研究指出,奇亞子富有相當多的營養成分,在食用後會充滿許多力量。奇亞子不僅熱量低還富含許多纖維,讓任何運動員在食用過後能增加飽足感,還不會增加多的卡路里。奇亞子內含豐富的蛋白質,對素食者以及減重族群來說,蛋白質相當重要的補給,而奇亞子亦富有豐富的omega-3、鈣質,可以幫助人體對抗發炎、消水腫、降血壓以及膽固醇、穩定血糖,促進骨骼生長還可以有效的穩定情緒以及改善心情。
現今奇亞子已經被視為每日飲食所需的必備品,它不僅對一般人來說可以充分補給日常所需,對於跑者來說還能大大提升能量。不管你是在經過山徑跑還是參加馬拉松、超馬或是鐵人競賽,奇亞子對這些運動員來說確實是不可或缺的重要營養補給來源。
對一般跑者來說,通常無法隨時攜帶著奇亞子來食用,Runivore 為了解決許多跑者的煩惱以及需求,還特別推出便利攜帶的奇亞子能量棒。這款奇亞子能量棒是跑者不可或缺的補給來源,對參加超馬、馬拉松或是鐵人三項的比賽都是最佳的小幫手。它不僅純天然、攜帶方便,營養價值又高!不像許多外面所販賣的補給品,裡面充滿了許多人工添加物與色素,就算你有足夠的運動,吃多還會傷身,Runivore的奇亞子能量棒,完全是以天然的食材如奇亞子、椰棗乾、燕麥、杏仁果、蔓越莓乾、南瓜子、葡萄乾等等,經過最安全的調理加工過程所製成,吃得到天然的榖物及果實風味。
Runivore