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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慢速訓練法,是指將肌肉放慢訓練速度的一種方式,肌肉受到負荷比實際重量更大,只使用較大負荷進行訓練的效果相同。一般的肌力訓練當重量較大時,有可能會使肌腱和韌帶受傷,但慢速訓練由於是以較輕的重量慢慢的近進行,所以受傷的風險相對之下也比較小。
在1986年,美國發表了一篇論文,在論文中提出「超慢速」訓練法,就是以4秒鐘蹲低、10秒鐘站起的速度進行,對於負重沒有特別的規定,但是,再次增加重量時,會覺得相當費力。一般來說,慢速訓練不需要非常重的負荷也能達到效果,因此這樣的訓練達到的安全性也較高,雖然不使用較大重量來訓練,但是降低速度變相對提高了強度,尤其適用在大肌群訓練的時候,可以幫助訓練者提高對於肌肉的感知能力。
在研究論文中,將慢速訓練法又延伸出一個叫做「張力維持慢速法」,與超慢速訓練稍微不同之處在於此訓練法並不以幾秒鐘為基礎,而是將重點放置在“動作過程保持肌肉用力不鬆懈”,全程以保持緊繃的狀態為主,就自然而然以3~4秒鐘的時間舉起,3~4秒鐘的時間放下的速度來進行此訓練,但是這個訓練也可以稱為慢速訓練。
張力維持慢速法是藉由持續地用力增加肌肉內壓,以抑制肌肉的血液循環,這樣的訓練法跟加壓訓練有點類似,即使負重、次數都是一樣,以這種方式來訓練,肌肉會更容易增長,通常只需要50%1RM左右的重量就能夠重量就能夠確實讓肌肉增大,等同於一般訓練中使用80%1RM才能達到效果,否則在一般訓練中,50%1RM是無法促進肌肥大的。
慢速訓練除了使用器材的肌力訓練外,還可以應用在伏地挺身或仰臥起坐等各種自己重量的運動上,例如,以慢速訓練的方式練深蹲時,膝蓋的彎曲與伸展不要做到底,而是在動作期間持續保持肌肉出力的狀態,因為不會利用到反作用力,所以只會對肌肉施加負荷,而不會對肌腱與韌帶造成負擔,如果在訓練時對肌腱或是韌帶造成傷害,即便是很輕微的傷害,都有可能造成後續更大的傷害,因此對於運動選手而言,慢速訓練能減少受傷的風險是非常大的優點之一。
總而言之,慢速訓練不需要非常重的負荷也能達到效果,因此訓練的安全性也相對能提高,但是儘管如此,慢速訓練的負重還是要以40%1RM為最底限,只要注意到這點,就算負荷比一邊訓練輕一點,也沒有什麼問題。