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。
2017 IRONMAN Taiwan將在澎湖最著名的嵵裡沙灘先進行3.8公里游泳、接著於自行車180公里的賽道中,將引領選手們一覽澎湖本島的在地風光,體驗海天一色的島嶼風情,將經過跨海大橋等著名景點,以及湖西、白沙、西嶼、馬公等地,最後路跑從澎湖縣立體育場出發進行42.2公里的路跑,參賽選手必須在17個小時內完成,才能被稱為「鐵人」(IRONMAN)。
IRONMAN世界錦標賽每年十月在夏威夷科納島舉行(Kailua-Kona, Hawaii),IRONMAN Taiwan將提供25名參加2018年IRONMAN世界錦標賽的參賽資格,對台灣選手來說是天大的好消息。
2017 IRONMAN Taiwan賽事已經於11月30日開放報名。另外主辦單位特別推出 IRONMAN台灣站雙贏優惠專案,計畫參加2017 IRONMAN Taiwan及 2018 IRONMAN 70.3 Taiwan的鐵人們可用比單場早鳥價格更優惠的報名費用搶先一次報名兩場分別位於澎湖及台東的鐵人賽。有興趣挑戰自我、體驗國際大賽經驗的朋友們可透過 IRONMAN全球官網搜尋到IRONMAN Taiwan賽事了解詳情,報名將持續開放至2017年7月31日或額滿截止,熱愛鐵人賽事及想一覽澎湖本島的在地風光的選手,千萬不要錯過。
| 專案內容 | 優惠日期 | 兩場優惠價 |
|---|---|---|
| 2017 IRONMAN Taiwan (226公里個人組) + 2018 IRONMAN 70.3 Taiwan (113公里個人組) 兩場賽事名額各一 原價US$936 | 2016/11/30-2017/04/30 | US$748 ( +8% Active報名系統手續費) |
**2018 IRONMAN 70.3 Taiwan 將於 2018年 3月 18日於台東舉行。
IRONMAN Taiwan國際鐵人三項賽
| 男子組 | 女子組 |
| M18-24 | F18-24 |
| M25-29 | F25-29 |
| M30-34 | F30-34 |
| M35-39 | F35-39 |
| M40-44 | F40-44 |
| M45-49 | F45-49 |
| M50-54 | F50-54 |
| M55-59 | F55-59 |
| M60-64 | F60-64 |
| M65-69 | F65+ |
| M70+ |
| 名稱 | 游泳 | 自行車 | 跑步 | 備註 |
| ITU/ 半程 | 0.75 km (0.46 mi) | 20 km (12.4 mi) | 5 km (3.1 mi) | 半程距離 |
| ITU/ 標準 | 1.5 km (0.93 mi) | 40 km (24.8 mi) | 10 km (6.2 mi) | 稱為''奧運''或''標準''賽程'' |
| WTC/ IRONMAN 70.3 | 1.9 km (1.2 mi) | 90.1 km (56 mi) | 21.1 km (13.1 mi) | 稱為半超鐵賽事或70.3 台灣人多稱為113賽事 |
| WTC/ IRONMAN | 3.8 km (2.4 mi) | 180 km (112 mi) | 42.2 km (26.2 mi) | 稱為超鐵賽事或IRONMAN 台灣人多稱為226賽事 |
| IRONMAN | IRONMAN 70.3 |
| 游泳3.8 km 自行車 180 km 路跑 42.2 km | 游泳1.9 km 自行車 90.1 km 路跑 21.1 km |
| 2018世錦賽地點: 夏威夷科納KONA | 2017世錦賽地點: 美國田納西州 Chattanooga |