近年運動市場的新穎跑鞋如雨後春筍般出現,無論是外觀上繽紛色彩或是特殊的結構設計,不知道身為跑者的你是否有觀察到一個趨勢:「跑鞋鞋頭上揚的趨勢日益明顯,尤其在厚底的跑鞋之中特為突出!」這對跑步會有什麼影響呢?厚底跑鞋上揚的鞋頭結構,真的對跑步時的順暢性有幫助?該結構會對跑步姿態有什麼影響?本文將透過科學的方式,解析跑鞋設計對前足順暢性的影響。
為了揭開順暢性相關的疑惑,首先我們必須了解跑步著地的過程,可比擬為一個滾動的動作。從腳跟著地到離地,可分為三個滾動機制,腳跟滾動 (Heel Rocker)、腳踝滾動 (Ankle Rocker) 以及前足滾動 (Forefoot Rocker)。腳跟滾動 (Heel Rocker) 指腳跟初著地到全腳掌踩平;腳踝滾動 (Ankle Rocker) 指全腳掌貼平到腳跟抬起之前;前足滾動 (Forefoot Rocker) 則指腳跟抬起到腳掌完全離地。
下圖由左至右依序是:腳跟滾動 (Heel Rocker)、腳踝滾動 (Ankle Rocker)、前足滾動 (Forefoot Rocker)
著地時,若是腳掌的滾動過程不流暢,則會產生「卡卡」的感覺,使整體滾動動作的速度不平順,而有不佳的順暢感。其中較容易受跑鞋影響的滾動為腳跟滾動及前足滾動,在此我們稱為「後足順暢」與「前足順暢」。本文將著重在前足順暢的部分。
或許你能直接感受到有些跑鞋順暢性的差異,但透過科學儀器量測,將能更清楚地看到差異,即量測前後方向足底壓力中心 (Center of Pressure, COP) 移動的速度變化。2018 年 Lam 等學者研究認為,良好的順暢感,COP 前後方向速度變化應該是漸進式地增加,而並非突然地遽增,換言之,當前後方向 COP 移動速度的變化越平緩,表示滾動過程較不會突然大幅加速,而是平順的滾動。
延伸閱讀:慢跑鞋的順暢感
下圖透過量測足底各部位的壓力大小,可計算出壓力中心(COP,即圖中的圓點);隨著跑步的滾動機制 COP 會由後至前移動,形成不同的速度變化,藉此可分析跑鞋的順暢性。
本文選定 6 雙市售跑鞋,分為一般跑鞋組以及鞋頭上揚組。所謂一般跑鞋組是指無特別設計鞋頭上揚的結構,鞋內也無設計幫助滾動的硬板之鞋款;而鞋頭上揚組,即該跑鞋設計底部較厚,且鞋頭有特別上揚,試圖引導跑者在前足滾動時保持順暢感受,如同蹺蹺板一般。
量測由一名跑步經驗豐富的測試員輪流穿著 6 雙市售跑鞋,並於鞋墊處使用 Pedar 足底壓力系統,且於跑步機上以每小時 10 公里的時速 (10KPH) 跑步,每一雙鞋至少跑 3 分鐘以上,擷取穩定的足底壓力訊號並匯出數據,以分析完整步態週期為主。
量測結果出爐,對比一般跑鞋組(虛線)與鞋頭上揚組(實線),在腳跟開始離地的階段,尤其是 60-85% 的時間軸,鞋頭上揚組的 COP 移動速度曲線變化較為平緩,COP 移動速度峰值約落在 0.8-1.2m/s 之間;而一般跑鞋組的 COP 移動速度曲線變化遽增,COP 移動速度峰值約在1.2-1.6m/s之間。綜上所述,COP 移動速度變化較平緩的鞋頭上揚組,有較佳的前足順暢性。
為了呈現跑步著地時的鞋底滾動變化,我們於操場拍攝慢動作影片,以利了解跑鞋結構改變對動作的影響。由下圖動畫可以清楚看出,鞋頭上揚組有較順暢的滾動過程,這也呼應了上述所分析 COP 移動速度較平順的結果。
ASICS MetaRun, NIKE free RN 5.0, MIZUNO Wave Sky 3 Waveknit:
ASICS MetaRide, NIKE Air Vaporfly Next%, HOKA ONE ONE Carbon X:
我們從一般跑鞋組(黑,ASICS MetaRun)與鞋頭上揚組(白,ASICS MetaRide)各挑出一款鞋,並搭配定格的截圖來做更詳細的解釋。
ASICS MetaRun(一般跑鞋組)與 MetaRide(鞋頭上揚組)的分解動作變化:
從全掌貼平到腳跟離地的過程中,一般跑鞋組在啟動前足滾動機制 (Forefoot Rocker) 時,需較大程度地彎折蹠骨關節;而鞋頭上揚組則是像蹺蹺板般,順應著跑鞋的結構與上揚弧度向前。從黃、紅、藍色點的相對位置便能清楚知道,當一般跑鞋組向前時,黃點位置幾乎是不動的;相對地鞋頭上揚組向前時,黃點位置則是向下,同時間藍點上升,代表鞋頭向下貼平地面,而鞋跟隨之揚升。
從最大彎折到離地瞬間的過程中,前腳掌與掌趾會推蹬地面,我們可觀察到一般跑鞋組推蹬的位移較大,伸展的幅度亦大;反之,鞋頭上揚組的位移較平緩,伸展的幅度小。對比紅點與藍點的軌跡線就能明顯看到一般跑鞋組上升幅度較大;反之,鞋頭上揚組則上升幅度較小。顯示一般跑鞋組在推蹬時會有較大的蹠骨關節彎折動作,而鞋頭上揚組則會受限於鞋子的結構,不須做出較大的延展動作;這樣的動作變化,可降低蹠骨關節推蹬的出力,但會使跑者感受到「推不到的感覺」,形成一種「還沒推蹬就離地」的感受。
本文比較鞋頭上揚組與一般跑鞋組,希望利用足底壓力中心(COP)的移動速度變化探討著地與離地時的現象,並試著解析其中的過程,這並不代表跑鞋的優劣。
跑鞋的結構設計百百種,鞋頭上揚設計的跑鞋並不一定適合每位跑者。有些跑者偏愛一般跑鞋推蹬時腳掌彎折的感受;而有些跑者則偏愛順暢的過渡感。挑選適合自己的跑鞋才是最重要,而透過科學的驗證方式可以提供客觀的數據分析,並排除主觀感受錯誤的可能。
參考文獻:
Lam, C. K. Y., Mohr, M., Nigg, S., & Nigg, B. (2018). Definition and quantification of ‘ride’ during running. Footwear Science, 10(2), 77-82.
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:厚底跑鞋鞋頭上揚對前足順暢性的影響
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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2019菊島澎湖跨海馬拉松即將邁入第三屆,秉著「度假型跑旅文化」理念,賽事邀請國內外熱愛路跑和旅行的跑者,11月3日用雙腳感受菊島的獨有魅力。今年特別的是,除了延續往年42公里綠蠵龜組、21公里天人菊組與5公里小雲雀組,這屆首度新增海洋守護組(全馬接力4人1隊),限量開放75隊報名。報名時間從現在起至9月29日截止,要搶要快!
此賽道除了是不繞圈的AB點賽事,全馬及半馬組更通過國際馬拉松暨長跑協會(AIMS)專業認證,路線經過西嶼(澎湖第2大島)、澎湖跨海大橋、白沙(澎湖第3大島)、中屯(澎湖第11大島)及最大的澎湖本島。
有了國際級的經典賽道,號稱會讓你跑到不想完賽的菊島馬拉松,沿線補給站更提供多樣在地風味美食以供嚐鮮,讓參與選手們邊吃邊跑。路跑賽事、觀光旅遊、美食饗宴等三個度假願望一次達成!
賽事首次攜手林義傑自創品牌SUPERACE,打造兼具功能性與潮流的Beyond The Wind機能排汗衫。外觀上延續第一屆由著名設計師蕭青陽所設計的「菊島」字樣;材質面料上,堅持使用100%回保回收紗;此外,每位報名的跑者都可獲得Beyond The Wind環保矽膠摺疊水杯,讓跑者能在遍覽菊島風光時隨身攜帶摺疊水杯自行補水,身體力行減少一次性垃圾。報名全馬及半馬的跑者,更額外贈送運動風衣外套及運動頭巾。
配合交通部觀光局「2019小鎮漫遊年」的旅遊主軸,澎湖國家風景區管理處也致力推廣多元社區的深度旅遊體驗,其中菊島澎湖跨海馬拉松是全台唯一結合跳島及跨海特色的賽事,也是台灣指標性的度假型跑旅賽事,今年交由極地探險家林義傑的活動團隊規劃。主辦單位邀請跑友們在冬季一起來澎湖,晉身海上跑者「#做自己的破風手」!
活動時間:2019年11月3日(日)
報名時間:即日起至9月29日(日) 23:59:59(如報名達上限,提前結束報名)
活動地點:
1. 42公里組-起點:西嶼西臺遊客中心;終點:馬公市觀音亭
2. 21公里組-起點:西嶼西臺遊客中心;終點:通梁古榕
3. 5公里組-起點:馬公市觀音亭;終點:馬公市觀音亭
4. 全馬接力組-起點:西嶼西臺遊客中心;終點:馬公市觀音亭
5. 各組終點會場:馬公市觀音亭
活動組別:42公里組、21公里組、5公里組、全馬接力組(4人一隊)
報名費用:42公里組NTD1,000(縣民優惠NTD700)、21公里組NTD800(縣民優惠NTD600)、5公里組NTD400(縣民優惠NTD200)、全馬接力組NTD2,800(縣民優惠NTD2,000)
主辦單位:交通部觀光局
報名詳情請洽伊貝特報名網
資料來源/義傑事業股份有限公司
責任編輯/Dama
| 馬達能力 | 1.75HP/最高馬力 3.5HPP |
| 速度範圍 | 1~18 公里/小時 |
| 坡度範圍 | 0~15段 |
| 跑帶面積 | 141x50cm |
| 屏幕顯示 | 7吋 LCD螢幕 |
| 內建程式 | 12組內建程式/1組手動程式/3 HRC/ECO MODE/體脂肪測試 |
| 避震系統 | 4組旋轉避震墊/6顆避震球/彈性減震輪 |
| 速度快速鍵 | 3/6/9 km/hr |
| 跑步機尺寸 | 174 x 86 x 151 cm(未收合) |
| 垂直收合尺寸 | 123 x 86 x 151 cm |
| 螢幕顯示 | 時間、速度、距離、卡路里、體脂肪、心率 |
| 機台重量 | 81kg |
| 其他 | 風扇 |