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。
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。
值得一提的是,2016年IRONMAN Taiwan首次登陸澎湖舉辦,即獲得全球鐵人選手一致肯定,在2016年全球IRONMAN選手票選-最想再次參賽獎項中,拿下第三名的佳績,讓澎湖國際級景色及絕佳熱情的在地應援在全球鐵人賽事中占有一席之地。
「2017 富邦金控 IRONMAN Taiwan 澎湖國際鐵人三項賽」以澎湖最著名的嵵裡沙灘進行3.8公里游泳;接著180公里自行車賽道橫跨澎湖景點-跨海大橋、湖西、白沙、西嶼、馬公等,選手一邊奮戰一邊飽覽海天一色的菊島風情;最後42.2公里路跑,選手必須在17個小時內,完成226公里賽程,才能符合「鐵人」(IRONMAN)資格。
本次賽事大會指定用車福斯商旅汽車,將提供大會兩款不同車系之「動態支援車」,包括以全新德製Amarok V6車款的前導車與計時器,期盼激勵參賽選手,以及在自行車賽道上,由Caddy Maxi提供自行車維修支援服務。賽前在EXPO展示Caddy Van及Amarok V6車款,讓參賽選手能實際感受Caddy Van靈活多變化的空間功能與百變用途。」
IRONMAN系列賽目前是全球成長最快速的鐵人三項競賽,全世界已累計超過六百萬人次參加。而每年十月,在夏威夷科納島(Kailua-Kona, Hawaii)舉辦的IRONMAN世界錦標賽,更是鐵人三項競賽的最高等級賽事,而台灣的澎湖與科納島在自然環境上有許多相似之處,海風、熱浪及高低起伏的賽道環境,將是選手們參加IRONMAN世界錦標賽最佳前哨站,預計澎湖將可成為未來台灣甚至亞洲地區的鐵人三項運動聖地!
富邦金控長期支持運動發展,希望提升健康運動風氣,亦有助於整體國力的提升,這樣的正循環,正是富邦品牌精神「正向的力量」最佳實踐。去年IRONMAN Taiwan在富邦金控的支持下,獲選為2016年全球IRONMAN賽事中,「最想再參賽」項目的票選第三名殊榮。富邦金控今年秉持著「眾力正夯、為你加油」的信念,繼續為參賽選手加油,不僅為台灣的鐵人三項運動搭起國際舞台,同時也展現台灣舉辦國際賽事的能力及水平,致力提升台灣的國際能見度。
2017富邦金控 IRONMAN Taiwan鐵人三項國際賽10月1日在嵵裡沙灘、跨海大橋、湖西、白沙、西嶼及馬公市區辦理,為使比賽順利進行, 1日上午7時至下午15時,自行車競賽路線(澎11線及澎12線,近止四輪車輛進出,請用路人行駛於此段時,小心駕駛,多利用機車替代;澎5線及澎21線,北往南向將做為自行車賽段經過,請用路人行駛於此段時,小心駕駛)、1日上午5時至晚間24時,新明路將進行封閉道路做為路跑賽段,請車輛請勿停放於道路上;1日上午11時至晚間23時,新生路將管制為單向車道,請用路人依照管制行駛。;1日上午11時至晚間23時,新店路與文德路口,將做為路跑賽段選手進行跨越,請用路人注意選手動態並依照管制行駛,敬請民眾及駕駛人能注意選手安全。
富邦金控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+ |
| 男子組 | |||
| 選手號碼 | 名字 | 姓氏 | 國籍 |
| 21 | Fredrik | Croneborg | SWE |
| 22 | Kevin | Collington | USA |
| 23 | Guy | Crawford | NZL |
| 24 | Adam | Gordon | AUS |
| 25 | Simon | Cochrane | NZL |
| 26 | Marino | Vanhoenacker | BEL |
| 27 | Yu | Shinozaki | JPN |
| 28 | Balazs | Csoke | HUN |
| 29 | Pedro | Silva Gomes | PRT |
| 30 | Eneko | Elosegi | ESP |
| 31 | Zsombor | Deák | ROU |
| 32 | Romain | Guillaume | FRA |
| 33 | Mikołaj | Luft | POL |
| 34 | Jaroslav | Kovacic | SVN |
| 35 | Karol | Džalaj | SVK |
| 36 | Jesse | Vondracek | USA |
| 37 | Dan | Brown | AUS |
| 38 | Cyril | Pochon | FRA |
| 39 | Casey | Munro | AUS |
| 女子組 | ||||
| 選手號碼 | 名字 | 姓氏 | 國籍 | |
| 1 | Danielle | Mack | USA | |
| 2 | Shiao-Yu | Li | TWN | |
| 3 | Kate | Bevilaqua | AUS | |
| 4 | Monica | Juhart | AUS | |
| 5 | Laurel | Wassner | USA | |
| 6 | Annah | Watkinson | ZAF | |
| 7 | Kathryn | Haesner | NZL | |
| 8 | Brooke | Brown | CAN | |
| 9 | Charlotte | Morel | FRA | |
| 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 |