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。
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。
台灣史上首支前進南極點長征隊,即將於11月25日展開探險,團隊包含極地超馬好手陳彥博、藝人宥勝等5人,將進行為期30天的660公里越野探險。團隊於13日從台北出發後轉往智利,並於19日飛抵聯合冰川做最後準備,在團員開啟冒險前,主辦單位橘子關懷基金會公開亞洲南極長征隊這半年來的密集訓練菜單,此菜單由極地教練陳彥博親自規劃,以三大系統高強度體能訓練逐步提高隊員的體能耐力。
南極長征開始前,為培養隊員面對艱鉅環境挑戰的能力,陳彥博開出高強度的三大訓練系統,包含「平日訓練」、「移地訓練」與「高海拔訓練」。
訓練 1 平日訓練
平日訓練是強化體能的基本訓練,也是最磨人耐心的基本功,隊員每周需進行至少1次慢跑1小時或緩跑10公里;2-3次拖輪胎訓練,每次負重10-20公斤的輪胎,並從慢跑2小時換增至3小時。
陳彥博表示,長征隊每日在南極高原需拖雪橇行進14小時、超過30公里,如同每日揹著30公斤重的托盤,從台北走到桃園反覆30天。因此,兩個訓練項目是培養力量和核心肌肉穩定性,讓隊員有足夠體力應付每天的未知挑戰。
訓練 2 移地訓練
為提前適應寒冷環境,長征隊4月初時遠赴冰島移地訓練,透過滑雪100公里長征,提前熟悉冰川裂縫的營救技術,並進行滑雪技能強化等訓練。
訓練 3 高海拔訓練
南極高原平均海拔2350公尺,為及早熟悉高原高度、稀薄空氣與環境,隊員分別在10月進行了奇萊主山南峰及南華山高山訓練,11月初更連續3天分別從武陵農場單攻桃山、池有山及雪山主峰。
對於高強度三大系統訓練菜單,隊員們起初覺得不難,有冒險王稱號的夢想導師宥勝甚至覺得小兒科。但宥勝回想起訓練過程﹕輪胎和地面有強大的摩擦力,甚至在海裡、沙灘上、野地裡練習,雖然只有10-20公斤的輪胎,拖3個小時下來,就像揹著小孩從台北走到桃園一樣,還不能放生他,只能咬緊牙關撐著完成。
在心情低谷時,陳彥博都會在一旁喊:「保持微笑,保持心情愉悅」,宥勝表示當下其實很想揍人,但照著做後發現真的很有效,宥勝笑說:「當下臉部的表情就會呈現出一種很扭曲的掙扎加上很詭異的微笑,然後難關就這樣一步步跨越了。」
「前進南極點」冒險計劃即將在11月25日正式開始,長征隊19日已從智利Punta Arenas飛往聯合冰川,進行通訊測試與極地適應。南極氣候嚴峻,從Punta Arenas飛往南極具不確定性及危險性,班機起降完全靠天氣預報和機師判斷,隊員們在Punta Arenas拿到的是一張無時刻表的機票,飛不飛全看天意,需隨時等待天氣的「破口」才能起飛。事實上,原定是18日起飛,但因聯合冰川颳起每小時90km的颱風級強風,能見度不高,飛機延遲了一天,讓長征隊19日才正式出發。
在聯合冰川,隊員看不到南極可愛的企鵝,也不會體驗破冰船,有的只是更多未知的冒險與挑戰。在前進冰川前,彥博感性說到:「有別於以往的個人參賽,這次需要帶著團隊一起前往南極,遠征冒險660km越野滑雪到南極點,壓力非常大。過程還需協助物資運送籌辦、裝備系統、醫療照護、風險管理...等,都是學習。」
越接近冒險啟程時刻,團隊也繃緊神經,時時刻刻都在檢查裝備細節,身為隊長、橘子關懷基金會創辦人劉柏園向隊員信心喊話:「這會是一趟非常艱苦的旅行,我們即將邁向地球的極南,在無任何電信訊號的環境裡,只有完成660公里的挑戰,才會再與現代世界接連,我心中有種義無反顧的壯志飛揚。而我最開心的,是能和這麼棒的團隊一同出征,未來一個月裡的每一步,我們都會有許多領悟,我們要期待自己表現得夠好,帶回來與朋友們分享,更帶給社會一些激勵。」
南極長征隊由橘子關懷基金會創辦人劉柏園領軍,極地超級馬拉松運動員陳彥博、知名藝人宥勝分別擔任極地教練與夢想導師,和兩位青年林語萱與吳昇儒,共同組成一跨年齡、跨領域的南極長征隊;十年前負責掌鏡「征服北極」的紀錄片導演楊力州,將負責全程隨行紀錄。多位勇於實踐夢想的代表,挑戰資源極度匱乏、環境極度惡劣的南極點,希望持續把「做大夢」的精神、「冒險」的勇氣傳達給新世代年輕人。
資料來源/橘子關懷基金會
責任編輯/Dama
有時我會很好奇,為什麼台灣跑者對於練間歇有這麼強的執念?
提升5000公尺速度?練間歇。
提升10公里路跑成績?練間歇。
目標全馬破4?還是練間歇。
我還記得去年回了台灣一趟,趁著空檔在平日晚上走訪了幾個校園。第一個去的是中興大學的田徑場,當時操場上有一群很快的人,正在操著200 公尺間歇20趟,每趟配速大概是33-35秒。隔天去了逢甲大學操場,場上在跑 400 公尺間歇,大約是 80 秒。再隔兩天到了台北的師大操場...你猜的沒錯,還是在跑間歇。
當然我知道這三天遇到的並不是同一組人,而我看到的也只是他們練習的片面。但其中一天我自己下去跟他們跑了幾趟,才發現這群人真的是咬了牙在幹。
舉例來說,400公尺跑到80秒,以我的理解已經是全馬245 左右的課表了,即使是我來跑也一點都不輕鬆。然而同跑的五六個人之中,可能只有一兩個是全馬Sub3(編按:破3,意即跑進3小時以內)水平,其他人每跑一趟都是拼命,最後可能到課表的一半就扛不住,要嘛降速、不然就直接跳車。
我們都知道200或400公尺這類型的短間歇,目的是提高最大攝氧(VO2Max),最大攝氧量指的是在激烈運動時,細胞所能消耗的最高氧氣量。一個人擁有更高的VO2Max,就被視為可以更有效率地使用氧氣,因此也常常被當成一個人心肺強度的指標。
但同時也請記得一件事,最大攝氧並不是馬拉松、特別是全程馬拉松所需要關注的唯一。其他包含乳酸門檻(Lactate Threshold,亦稱乳酸閾值)、跑步經濟性(Running Economy),甚至是你的軀幹及雙腿的肌肉力量強度等,也扮演了同樣重要的角色。意即你即使短距離跑得再快,跑不完全程也是白搭。
說到這裡你可能會覺得:等等,跑個步而已,怎麼這麼複雜?不過實際上,市面上常見的週期化訓練課表,舉凡 Hudson, Hansons, Daniels, Hal Higdon都包含了這些項目的訓練內容。只要好好訓練、不要偏廢,最終你就可以獲得一個全面性、適合進行全馬比賽的身體。
至於更深入的強弱項分析及專項訓練,等時間到了(意謂,你成績提升不上去了...)你自然會去學,或者請教教練。
今天會這麼有感而發寫這篇文章,其實是因為有一位跑友私訊問我,他先前完成過一場全馬(關門前跑完)、另外一場 DNF(編按:Did Not Finish的縮寫,表示沒有完成比賽)。下半年開始訓練卻傷停3個月,目前重新開始跟全馬Sub4的課表,可是沒辦法達到每週的里程要求。例如目標40公里、他只能跑30,要怎麼樣才能慢慢增加到可以接受的程度?
我第一句話就是讓他別跟課表了。他有點不是滋味,問說:「那能不能改成一個月做一次速度訓練?」
Q&A 的第一題我就直接寫了:至少有每週 26 英里(42 公里)的平均里程再嘗試,這個沒得商量。原因先前也說過,如果你沒有辦法在一週內,行有餘力地累積一個全馬的距離,那練課表風險就很高。
這代表你無論心肺能力或者肌肉,都還不足以支撐你跑 42 公里這麼長的距離。而在肌耐力欠缺的前提下,不去提升這些基本能力和跑步經濟性,卻有樣學樣跑400間歇,作用非常小(*註)。
更白話一點,就是如果你比賽連42公里都跑不完,那400公尺跑很快可以幹嘛?
*註: 其實對於姿勢的矯正、以及讓身體及中樞神經習慣「輕快跑」還是有點益處,不過這不該是這階段的訓練主軸。
你要專注的,就是腳踏實地的提升自己的基本能力。很多課表包含Hansons都有給只求完賽者(Just-to-finish)的內容。如果你真的毫無經驗,那應該由這種開始,尤其在這種情況下,初學者(Beginner)的課表對你都算要求太高。
以下是Hansons Marathon Method Just-to-finish的課表範例,詳細說明請自行買書。
初期
週一:5 公里
週二:7 公里
週三:休息
週四:7 公里
週五:7 公里
週六:7 公里
週日:10 公里
後期
週一:8 公里
週二:8 公里
週三:休息
週四:8 公里
週五:10 公里
週六:8 公里
週日:24 公里
你可以看到並沒有什麼速度訓練內容,因為你不需要;也沒有特別配速要求,只要你能達到這個距離就可以了。比賽你大概不會跑得很快,但至少能確保你能平平安安上起跑線、健健康康回家。
有人會問:「那我每週跑不到42公里,是不是就不要跑全馬了?」...其實我內心的小惡魔正在瘋狂點頭,不過你會這麼問,大概就還是想跑。
我的建議是:做好跑走結合的打算(例如跑 10 分鐘、走 2 分鐘)、確實依照策略補給,盡量延遲撞牆期的出現。真的不行,也千萬不要過度勉強自己。
那你大概可以 Survive(活過)一場全馬,即使過程會充滿了咒罵。賽後,運氣好的會痠痛一兩個禮拜、不好的可能要跑復健科。不過,這都是個人選擇,你決定好了就好。
這篇文的對象其實涵蓋了不同程度的跑者,這是就我所觀察,普存於台灣市民跑者訓練的現象。(專業跑者我不清楚,也不敢說)我完全能夠理解短間歇練起來真的非常有成就感,而且也是提升最大攝氧最有效率的方式之一。但是在你搞清楚自己真正的敵人是誰以前,小心不要把力氣用錯了方向。當你手邊就有電蚊拍,那就不要拿來福槍去打蚊子。
全馬訓練的目標終究是好好跑個全馬,不是成為短距離間歇王,不是嗎?
沒有受過一天田徑訓練,長大才發現自己很喜歡跑步;參加過兩屆波士頓馬拉松,全馬最佳成績 2 小時 39 分。目前居住在加州,與同樣追求全馬夢想的夥伴一起努力著。
FB Jay的跑步筆記