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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經歷
Pose Method® Level 1 認證教練
Garmin 亞太區跑步教練培訓
RAD 自我肌筋膜放鬆國際指導員
醫師高考及格
衛生福利部署定專科醫師
部落格 陳柏長醫師的跑步筆記
FB 陳柏長醫師 跑步讀書室
對許多初跑者來說,「5公里」是他們一開始的目標,而當完成5K比賽後,有些人認為自己有底子了,就直接跳過10K往半馬邁進,殊不知這種想法正是促成賽事變成噩夢的罪魁禍首。擁有美國RRCA和USATF認證跑步教練暨運動生理學家的Sean Coster提出4大關鍵,能有效且安全地幫助跑者從5K晉升到10K甚至更長距離。
慢跑是種有氧運動,需要身體使用氧氣產生能量,跑步里程數越多,需要的能量自然就越多。據Coster的說法,參加5K和10K賽事的跑者都「在有氧狀態下挑戰身體功能達到最高工作效率」,而關鍵在於根據比賽距離調整消耗的氧氣或最大攝氧量(maximal oxygen uptake,VO2max)。
舉例來說,一名菁英跑者跑5K時,最大攝氧量可能落在97-98%,跑10K時可能僅92-94%,跑者在長距離比賽中透過降低速度,確保自己長時間保持運動表現。然而擁有高數值的最大攝氧量不意味著冠軍,因為獲勝關鍵點很多,而最大攝氧量只是其一。
當身體進行快跑或其他任何類型的無氧運動,是依靠肌肉內的暫時能量來滿足需求,而不是靠氧氣;肌肉內細胞反應提供暫時的能量爆發,但同時使乳酸堆積在肌肉中,終使能量消耗殆盡、造成疲勞。5K距離短到足以承受較高比率的有氧與無氧運動,10K賽事則主要需要氧氣來運作。
「10K比賽中耐力是王道」,Coster提醒,要讓耐力持久,應找出自己的乳酸閾值,或者在沒有乳酸堆積情況下跑45-60分鐘的最高速度。為了延緩跑者的乳酸閾值,建議每星期應在訓練計畫中加入一個節奏跑(Tempo Run,又稱速度跑、乳酸閾值跑)。
穩定配速是邁向10K的最佳方法,發現「10K舒適範圍」前或許會先試錯一陣子,但仍要找到您可以長時間保持的配速。當然,通過更多訓練後配速也相對提升。Coster建議,可根據以往5K的比賽時間,用網路配速計算器來找到您適合的配速,並將其提升到10K;而這個配速無論在短跑或長跑訓練中都須保持一致,練習這樣的速度,能幫助您快速度過10K練習的起始階段。
在比賽的前2-3分鐘內,您很難衡量這場賽事難度有多高,但如果在比賽一開始跑太快,將讓自己陷於超過乳酸閾值的風險中,且最後沒有任何剩餘能量能支持您完賽。例如10K比賽中,如果您第一英里發現自己跑太快,恐怕為時已晚,這就是為何配速如此重要。
學習起跑時的跑速是需要練習的,嘗試完成一些節奏跑,這樣可以學習對配速的知覺。明白自己配速並把這項能力轉換到比賽中的跑者,通常直到比賽結束,身體狀態都能維持地相當良好。
資料來源/ACTIVE、Personalrunning.com
責任編輯/Dama