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。
曾經三度搶到70.3世錦賽門票,竟然只過其門而不入!回首來時路,6日將參加全運會鐵人三項競賽的「鐵人暖男」楊志祥期勉自己:「面對挑戰,可以更勇敢一點!」同時強調:「再讓我拼到世錦賽資格,我絕不再躊躇!」
106年全國運動會鐵人賽將於10月6日、7日在宜蘭梅花湖登場,八月剛服完兵役退伍的楊志祥,之前在標準鐵人賽最佳名次是第六名,混合接力賽則在上屆拿到第三,本屆將以拼進標準賽前五名、混合接力前三名為目標。
1992年3月13日出生的彰化溪湖囝仔楊志祥,是愛在戶外趴趴著的陽光男孩,國中被教練相中網羅進田徑隊,後來進入虎尾高中體育班。「比賽得名是種肯定,但運動真正讓我著迷的,不是名利,而是樂觀的態度和正能量。」
每場比賽都有冠軍,不同世代自有不同王者引領風騷,楊志祥說:「比起奪冠,我更珍惜為賽事作準備,以及比賽時和對手切磋的感動,這比單純為了拿冠軍而比賽,讓人更踏實。」
英雄最怕傷來磨,高中有一次比接力賽時,楊志祥右後大腿嚴重拉傷,整整六周無法正常訓練,一直到現在,身體有時還是會受到不平衡的影響,但他告訴自己:「既然喜歡這項運動,就該『樂觀面對,享受痛苦』。」
楊志祥原本主攻跑步,因緣際會又接觸自由車和游泳,愛上了三合一的鐵人三項運動。「游泳、跑步加上自由車,進行這三種不同項目運動時,身體的感受完全不同,我覺得這個轉換的過程,是鐵人三項最迷人的地方。」
進入台北市立大學水上運動學系後,楊志祥鐵人生涯攀上顛峰。2010年和2011年,三度艱辛取得IRONMAN 70.3世錦賽門票,但令人意外的是,他竟然連一次也沒去參加。
「當時有經費問題和身體上的顧慮,再者自己有點膽怯,畢竟隻身一個人出國比賽這件事,對當時的我來說太巨大,顧慮太多又不夠勇敢,就這樣,雖然我三次取得70.3世錦賽資格,但最後一次也沒去比。」
回頭看看以前走過的路,楊志祥想法已大不同。「面對挑戰時,其實可以再勇敢一點,踏出去一步算一步。現在的我,仍朝著這個目標前進,希望能夠通過,那個七年前無法進入的終點拱門。」
楊志祥生涯印象最深刻的比賽,是2013年全大運鐵人賽,完成游泳和自由車兩項排在第十、落後三分鐘的他,當時只想用最快的方式跑完每一步,結果在跑步項目後來居上拿到第三名,也因為這個成績,讓他取得鐵人三項專任教練資格。
台北市立大學體育研究所畢業後,楊志祥於去年八月入伍,因為當兵時不能自由運用時間,壓縮到訓練和休息,一度很不適應,體會到鐵人選手訓練也會侷限於身份,讓他有感而發在網誌寫下:「臨時演員也是演員,分齡選手也是選手。」
今年八月退伍出社會後,楊志祥更深刻感受到,職場如戰場,除了要善於規畫自己的時間和人生外,也必須有所取捨,「什麼都想要,結果可能什麼都做不好。」
對楊志祥來說,「學會做好自己」是鐵人生涯最大的收穫。「比賽很現實,認真地準備,才有機會得到對等的成績,如果以僥倖的心態作準備,就會很誠實地表現在成績上,一點也僥倖不得。」
自承有輸過、但沒怕過的楊志祥,甫受邀加入720團隊,藉由品牌資源的挹注,希望接下來的每一天,自己能夠「無懼則強,勇敢面對每個挑戰!」
資訊、圖片提供/720 armour 運動墨鏡
責任編輯/Oliver Wu