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。
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當春雷響起的那一刻,雙腳也開始蠢蠢欲動,只要身為跑者的人都知道,新的目標要開始了。此外,有許許多多的大型國內外賽事,也都將於春天執行,很多人將在這個季節迎接人生中的第一場馬拉松賽,那麼在備戰的時候我們需要注意一些什麼呢?
每一位跑者都是獨一無二的,若是人生第一場馬拉松,建議選在自己的城市所舉辦的馬拉松,因為對於初次參加馬拉松比賽的選手來說,主場優勢是很重要的,這代表著你不需要適應新的食物、環境,也不需要去適應時差,而且在賽道兩邊還會有你的家人和朋友、跑有為你加油,有利於發揮出自己的最佳水平。如果你的城市沒有舉辦馬拉松賽或是較適合的賽事,那麼請盡量選擇那些氣候、海拔與你居住地差不多的地方,這樣有助於身體快速適應,避免在比賽中出現身體不適的狀況。
循序漸進適非常重要的,馬拉松的訓練計劃應該結合你目前的健康狀況和運動經驗,如果在你平日跑步的基礎之上突然增加很多的里程數,身體自然會吃不消。舉例來說:你一周跑步四天,每次跑步3-6英里或者是每周跑3-6英里,但一周也有4天的跑量…以上這兩種練習方式,如果想要突然開始馬拉松練習都是不明智的決定,就算逼著自己開始練習,其結果也絕非是你想要的。
循序漸進,就是在你平日跑步的基礎之上逐漸增加1-2英里,讓身體有一個充分的適應過程。請記住:馬拉松訓練的首要目的,就是保證你能夠以健康的身體站在起跑線上,同時為比賽做好了充分的準備。對於絕大部分人來說,人生第一次參加馬拉松賽成績並不是最重要的,只要能夠完成比賽就是一種勝利。
當你已經在一項賽事中報名,同時已經對科學訓練做好了計劃,接下來就是開始正式的訓練了。通常來說,在正式的訓練開始之前,你最好還有一段時間的準備期,在這段準備期中,你可以做一些短距離的跑步練習和一些必要的交叉訓練,目的就是讓你的身體變得更加強壯,更能適應馬拉松訓練的要求。比如說,肌力訓練能夠增強你的肌肉,這能幫助你提升平衡感,降低訓練中受傷的風險;此外你還可以做一些瑜伽或者彼拉提斯的練習,這可以增加你身體的柔韌性,這些對於你接下來的訓練將有很大的益處。
當你正式開始馬拉松訓練之後,你需要得到家人和朋友的支持,因為你的作息時間和生活方式都會發生一些改變,甚至連工作時間也可能也會受到一些影響,這些都需要得到身邊的人的理解和支持。
此外,除了自己練習外,還可以加入一些跑團其他跑友一起練習,因為馬拉松訓練是漫長艱苦的過程,當跑道之外還有其他人在為你加油時,你會感覺這段路程沒有那麼漫長,當然,找到最適合自己的跑鞋以及準備一個滾筒也是非常重要的,賽後可以利用他放鬆。
在第一場馬拉松比賽之前,進量保持放鬆的心態,並讓你的身體處於最佳狀態,沒有任何一項計畫是完美的,讓自己保持最佳狀態,開心地迎接春季的初馬吧!