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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據Runner’s World網站報導,去年英國一名婦人被醫生宣告只剩3個月生命,藉著跑步運動強化身體機能,這位婦人不但力克癌魔,且在一年多後完賽了一場半馬。
2014年8月5日,蕊貝卡·格里菲斯(Rebecca Griffiths)被診斷為末期肝癌和腸癌,而且無法動手術切除,醫生宣告她只剩三個月的生命。一年多後,在2015年10月12日,她仍開心存活,並完成了一場半程馬拉松。
來自英格蘭中部、33歲的格里菲斯,是一名警察與兩個兒子的母親。一年多來,她經歷了一場隔週做化療的漫長夢靨。不過,今年五月,電腦斷層掃描顯示漫長而痛苦的治療生效了,她的腫瘤開始萎縮。格里菲斯的生命被延長了,這也意味著她可以為未來計畫更多事情。於是,她在5個月前報名參加了在英國彼得伯勒市舉辦的大東方路跑的半程馬拉松(Great Eastern Run Half Marathon)。
去年六月她告訴記者說,在做跑步訓練時,她成立了「貝克斯跑團(Team Bex)」,揪集了她的朋友、醫院的護士和他的同事們一起來為當地醫院的癌症設施籌募資金。
10月12日當天,300多名穿著鮮豔粉紅色T恤的貝克斯跑團成員形成一排非常引人注目的陣仗,歡欣鼓舞地通過了大東方路跑的終點線。格里菲斯與她的姐姐和父親跑在一起,緩緩穿過兩旁歡呼加油的群眾,以3小時2分31秒完成了這場半馬。這段時間以來,貝克斯跑團總共為Hunts Community Cancer Network這個組織募得超過£27,000英鎊(約台幣1,345,248元),這是一個提供癌症患者居家護理的慈善單位。
「我們這群跑團真的非常搶眼,可說是一片粉紅色的海洋。」格里菲斯道。
格里菲斯是她的慈善隊伍中最後完賽的,這件事使她感到非常驕傲,因為貝克斯跑團中大多數成員之前從來沒跑過半馬。「如果我能讓300人從現在開始都能熱衷跑步,那真是件令人欣慰的事,」她說。
事實上,格里菲斯的比賽最後三英里是在痛苦掙扎中完成的。但她欣然承受她肺部和腿部灼熱的痛楚,她說:「當時會感覺累真的很好,因為我是真的跑累了」,而不是因為她是癌症末期病患,或是因為她在過去的一年一直在做化療而容易疲倦。令人開心的是因為她已經在一場半馬中紮紮實實地跑了10英里(16公里)。
在比賽前的當週週二,格里菲斯收到了她腹部的最新電腦斷層掃描報告。她肝臟的腫瘤已縮小了4公分。她還沒有完全痊癒,不過她說,這些治療不斷給她更多的時間活下去。隨著生命不斷延續,她對於未來已經做了更多規劃。「不過,我目前還是只喜歡做提前三個月的計畫,因為未來會怎麼變化,真的很難說,」她說。
但事情總是有例外。在完成這場半馬一周後,她隨即報名參加了一個六英里的障礙跑。這場比賽將於明年四月進行。