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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傑米和琳恩‧帕克斯Jamie and Lynn 這對夫妻,以一起跑過25,000英里(約40,000公里)當做他們的結婚25週年紀念的禮物。
自1991年結婚以來,丈夫傑米就推著妻子的輪椅一起參加跑步作為日常生活的一部分,它們平均每年要一起跑1,500英里,兩人夫妻跑團已經參加過至少30次正式比賽。
琳恩在1987年因為一場車禍導致無法行走,其後花了7年的時間進行恢復訓練,甚至一度以能獨自走過與傑米婚禮上的長廊為目標。現在的琳恩已經能在跑步機或者由別人攙扶著行走,喜歡運動的她,也與丈夫一同參加跑步訓練,平均每週要跑完35-40英里的距離。
去年夏天,翻閱過往的記錄,傑米突然發現和琳恩之間即將迎接兩個頗有意義的紀念點:「一起跑步2.5萬英里和結婚25週年紀念。」這些事情將會在2016年的某一天達成。為此他詳細記錄了每次的跑步距離,並要求親朋好友一起來慶祝和見證這個特殊的日子。
縱觀兩人的跑步歷程,他們還有一些其他非常值得紀念的成就,像:2002年兩人曾一同擔任鹽湖城冬奧會的火炬傳遞手;2007年又成為了《跑者世界》年度英雄人物;2008年的波士頓馬拉松賽上,他們更是一起創造了2小時57分的好成績。
為了慶祝這個日子,傑米也想用一個最普通的方式來紀念這些回憶,他決定推著妻子琳恩,從自己伊利諾斯的家開始一路奔跑,以累計最長達2萬英里的跑步距離數來當作紀念。
有人問他們:「你們這麼跑來跑去有意義嗎?」,傑米表示:「當然有,過去我和琳恩98%的跑步都是在室外進行的,所以我認為這種方式是最好也最具有意義的。」
不僅如此,他們還有一位從剛出生三週就開始跟隨他們一起跑了17年的女兒安娜琳恩 (Annalyn),幸福的一家人,一起經歷與見證了這個時刻。