跑步是人類與生俱來的移動模式之一,透過近代運動科學的興起以及持續不輟的研究,有關跑步生物力學機制的論文已相當豐碩,然而卻較少研究探討到跑步訓練時,手臂擺動對於能量消耗的影響,以及不同擺臂姿勢或型態對跑步時能量消耗的影響又有多少?
2014 年一篇名為《The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it?》的研究,實際針對跑步時的不同擺臂姿勢對能量消耗的影響進行研究。
他們研究了 13 位年輕跑者,在跑步機上以 11.5 km/h 的速度(每公里配速5分13秒)進行正常擺臂(Normal)、雙手交叉放背後(Back)、雙手交叉放胸前(Chest)以及雙手交叉放頭頂(Head)等 4 種不同擺手姿勢的跑步,並同步收集他們跑步時的能量消耗與動作變化情形。雖然一般跑者很少會把手放在背後或頭頂跑步,但此研究是希望了解,當手臂不正常擺動時,會對跑步動作及能量消耗有什麼影響,因此設定了不同擺放位置。不過值得注意的是,雙手交叉放胸前的擺臂方式,類似於一些習慣將手緊貼胸前並幾乎不擺動的跑者。
研究發現正常擺臂(Normal)的能量消耗(net metabolic power) (下圖中的灰線) 是最低的,而雙手交叉放背後(Back)、胸前(Chest)以及頭頂(Head)上跑步皆比正常擺臂分別多出3%、9%、13%的能量消耗。
這項研究也發現,當跑步時不擺臂,其肩膀與骨盆左右旋轉的幅度會比正常擺臂來的高。雙手交叉放背後、胸前及頭頂分別增加了10%、44%、8%的肩膀左右旋轉幅度以及63%、102%、101%的骨盆旋轉幅度。
此結果反映出,跑步時的擺臂動作有助於減少身體的旋轉。因為擺臂時所產生的力量可與擺腿所產生的旋轉力量相互抵銷,進而減少軀幹的轉動,藉此達到較少的能量消耗。換言之,當跑速增加擺腿力量隨之增加的情況下,擺臂的幅度自然也需要相應的提高,就如同衝刺跑時,我們會自然加大擺臂動作來穩定軀幹姿勢,避免身體過多的旋轉。
跑步時的擺臂是相當重要的,它可以幫助我們抵消擺腿時所產生的旋轉力量,進而減少軀幹的轉動與能量消耗,讓我們跑得更省力。雖然平常跑步時,我們很少會將手放在背後或頭頂,但值得注意的是,當擺臂過小時容易產生像研究中雙手交叉放胸前的姿勢。因此,適度的擺臂,並隨著跑步速度調整擺臂的程度,才能減少不必要的能量消耗。
參考文獻:
Arellano, C. J., & Kram, R. (2014). The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it? Journal of Experimental Biology, 217(14), 2456-2461.
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:跑步時的擺臂對能量消耗有影響嗎?
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。
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一般來說,頸部肌肉是否很難鍛鍊?其實不會,因為頸部是對刺激反應強、訓練效果較顯著的肌肉,所以不難鍛鍊,但由於平日幾乎不太會鍛鍊到,通常只需少量的訓練就能很快地看到效果,看看美式足球選手們,脖子幾乎都要比頭圍還粗,這就是在受在例行練習之餘,還得加強脖子的鍛鍊而培養出來的。
頸部肌肉是保護我們頸椎的一個重要的組織,如果我們的頸部肌肉不夠強壯,就會很難保護頸椎,長期的不良姿勢等因素,都會導致我們頸部肌肉力量減弱,並產生肌肉勞損、無力,甚至可能會肌肉萎縮,因此,患頸椎病的人,也應像對待其他運動鍛鍊一樣,進行一些頸部肌肉力量的強化練習,透過增加肌肉力量並增強頸椎的穩定性,同時可以緩解疼痛、防止病情進一步加重的作用。
人體頸部肌肉主要包括:胸鎖乳突肌、斜方肌、頸闊肌、下頜舌骨肌、舌骨上肌群、頦舌骨肌、肩胛舌骨肌、胸骨舌骨肌、甲狀舌骨肌、胸骨甲狀肌、斜角肌(包括前、中、後、小四部分)、肩胛提肌、頭最長肌、頸半棘肌、頭半棘肌、頭夾肌、頸夾肌等,這幾種肌群,因各有不同功能,所以不同訓練。
一般來說,許多摔角等運動所做的基本訓練都包括是以橋式這個動作來鍛鍊頸部肌肉,這也是抵抗動作的重要基礎。這項訓練並不是靜止的做橋式,而是一面做橋式一面將脖子前後左右活動,為了保持頸椎挺直,頸部的肌肉必須不斷的一面抵抗外力一面運動,做橋式需要全身肌肉的參與,特別是頸部的肌肉,必須承擔身體部分的重量來工作才行。
但是除了橋式之外,讓人按住脖子的訓練方法也在各式各樣運動中被採用,這種運動與橋式是同樣的原理,藉由抵抗外力來強化頸部的肌肉。
一般橋式做法。
步驟1:平躺在地板上,雙手放兩側,將膝蓋彎曲呈90度。
步驟2:運用臀部力量將身體整個拱起來,腹部收緊,將身體成為斜斜一條線。
所以,從身體的機能性來說,僅不肌肉並不屬於活躍的肌肉,幾乎沒有和運動都會有機會積極的使用到頸部的肌肉,在足球運動中的頭球,主要用倒的也是身體還新的大肌群,至於頸部的肌肉充其量只是穩定頭部,以抵抗擊球時的衝擊力。
簡而言之,頸部的訓練並非要讓頸部肌肉充分活動,而是讓頸部抵抗外力進行「耐受性」訓練更適合。