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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COVID-19(武漢肺炎)疫情持續延燒,不少跑者、健身人等運動咖因為害怕出入公共場所,而避免去健身房、出外訓練。然而,本身是外科專科醫師的跑步教練陳柏長提醒,無論是健身房、操場等運動場所,除了上室內團課可考慮戴口罩,其實一般不需要戴,參加路跑賽也能正常補給,反倒要特別注意以下這些事,就能安心出門運動!
健身場館中的一般健身區,使用者都有相隔一段距離,不用擔心沒戴口罩會被傳染的風險;而健身房基本上隨處都有酒精,在使用器材之前和之後,可以用酒精擦拭碰觸過的地方,避免手部接觸到呼吸道分泌物。至於團體課程,因為是在較密閉空間待上約一小時,因此可考慮使用口罩(編按:僅靜態運動較適合,因為一般運動會有戴口罩使呼吸不順暢、弄濕口罩後影響效用等問題)。
延伸閱讀:《戴口罩跑步有沒有用? 醫生解答5個常見問題》
練跑常見的地點包括河濱、公園、操場及跑步機,前兩者是人較稀疏的戶外場所,較不需要特別擔心傳染問題。而操場也算是開放場地,要密集與人近距離接觸並不容易,不過,有些跑者會習慣跟人一起邊練跑邊聊天,那就可能有長時間近距離接觸的風險,如果擔心這類問題,可考慮獨跑或是戴上口罩。但平常習慣獨自練習的人,基本上不用過度擔心。
另一個跑步常見的問題是,在跑場偶爾可見有人會有「吐口水」的習慣,建議這些人能在這段期間改變這樣的習慣,如果較濃的口水可搭配喝水吞下去,避免別人身心理上的不舒服。此外,跑完步記得回家洗澡、快速補充營養,並且多休息。
目前台灣人常去參加比賽的國家包括日本、美國、歐洲、澳洲等地,基本上都已經限制中港澳入境,除了日本目前疫情控制得較晚,可能有爆發風險外,其他國家比賽還是以平常心看待。
日本雖然風險比較高,但是病例數相對公開透明,也有做好隔離,參與大型比賽基本上風險並不高。至於有些人會擔心比賽補給還能吃嗎?因為目前無法證實新型冠狀病毒會糞口傳染,比賽吃喝仍可照常,不用為此而改變補給的方式,甚至是不吃不喝。
大體來說,台大醫院小兒部主任黃立民指出,無論室內或室外,健康人運動時其實不需要擔心或戴口罩,如果在健身房,使用器材前後做好酒精消毒即可;除非同一運動場地有其他人出現呼吸道症狀,再考慮戴上口罩。不過,民眾如果自己有呼吸道症狀,更應自覺避免去公共場所運動。
陳柏長提醒,武漢肺炎目前在台灣還沒有社區感染情形,雖然可以在一些病患的糞便中找到病毒,但尚無法證實武漢肺炎可以經由糞口傳染。目前防疫專家認為,除非長時間近距離接觸,否則沒有高度被傳染的風險,一般人也不用過度緊張。
事實上,一些防疫專家認為,在捷運密閉空間也不需要使用口罩。但因為目前台灣有些居家隔離者會不依規定趴趴走,或是像日前郵輪防疫出現破口,仍建議在人多擁擠的地方可斟酌使用口罩。
一般民眾除了避免出入高度人口密集場所、醫療院所來減少接觸感染源;還可以透過良好飲食、充足睡眠、適度運動來增強免疫力。近期武漢肺炎讓民眾不敢出門,許多餐廳也因此變得冷清,但「這些在沒有社區感染的台灣,是不必要的恐慌。」
台大醫院內科部感染科教授張上淳在防疫宣導影片中指出需要戴口罩的時機有:
1. 看病、陪病、探病的時候要戴
2. 有呼吸道症狀時務必要戴
3. 慢性病患外出時建議戴
張上淳強調,健康民眾不需要戴口罩,而預防武漢肺炎最經濟實惠的方法就是勤洗手。可以用肥皂濕洗手,也可以使用乾洗手液,而正確的乾洗手一次使用量僅需2-5CC,不需要過多。因此,一般民眾除了口罩不需囤積太多,乾洗手也不需要準備過多的量。
採訪對象/陳柏長醫師、台大醫院小兒部主任黃立民
採訪整理/Dama
核心肌群支撐著我們的脊椎和腰背,一直延伸到臀部與腿部,整體來說,就如同一台大型的穩定器,所以若核心沒有足夠力量的話,我們的身體便會去呼喚其他部位的肌肉來承擔。例如,如果你的臀部肌肉較弱,在跑步過程中因為疲勞,導致你需要打直的下背部被迫更努力地維持直立和穩定,在跑步過程中或許你不感覺下背部有任何作用,但實際上,下背部很容易因此受傷。
大部分跑者的下背部,最常遇到的三個問題如下:
為了防止背痛,你需要通過核心訓練來努力鍛練力量與靈活性。因為核心就是支助你的脊椎和與肌肉的重點。此外,這些肌群也包含了你的臀部、四肢及腿部,如果平時沒有鍛鍊,當他們感到壓力之時,便更容易變成肌肉痙攣。
如果想要修復以上的背痛問題,以下六種不同面向的肌力練習,一定要嘗試看看。
步驟1:俯臥姿,雙手肘撐地,雙腳與肩同寬放置地面預備,用肚子和腿部的肌肉將身體從地面撐起,用雙手肘和腳趾支撐身體重量並保持呼吸,維持10秒。
步驟2:利用側腹的力量將身體向右側,變成側棒式,穩定身體,將臀部抬離地面,至頭部和脊椎成一直線,保持呼吸約20秒。
將腹部靠至椅墊上,並將雙腳頂在腳墊兩側,讓背部自然垂下呈弧型,雙手交叉放於前胸,利用腹部與背肌的力量慢慢將上半身打直,停留20秒,再慢慢放鬆回到起始位置。
雙手掌撐,雙腳打開置於瑜珈球上,肚子收緊預備,腰部拱起,使身體呈三角形,停留10秒,重複動作,做1分鐘。
調整羅馬椅,確保將大腿墊調至腰線下方,腳踝勾住勾腳管雙手交叉,上半身從腰部往前傾。繃緊核心肌群並挺直身軀,讓身體從頭到腳踝成一直線。停頓,然後慢慢將身體放下,回至起始位置,重複動作,做1分鐘。
橋式是穩定臀部肌群最有效又簡單的動作,針對長期坐著的人而言,此動作能有效改善姿勢,對脊椎來說是一個很好的動作。
雙腳與肩同寬,接著雙腿屈膝,雙腳踩地,雙手平放於身體兩側,臀部夾緊,慢慢將下背及骨盆離開地面,抬起身體後,保持肩關節、髖關節、膝關節呈現一直線,維持10秒,再回到平躺姿勢,共做3組。
趴在地板上,雙臂放在身體兩側,雙腿伸直,腳掌彎起。掌心應朝下。夾緊下背部,將胸部向上抬離地面幾公分。同時,將雙手向內轉,直到掌心朝上。將雙腿稍微抬離地面,腳尖伸直。在身體到達最高點時停頓 5 秒。放鬆並回到起始位置。