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。
「錯誤」的定義是:偏離標準。而跑步引起疼痛的原因大都是「你做錯了某些事」;疼痛多發生在腳掌接觸到地面時(支撐期),它是在警告你某事正在發生或是將要發生。以下根據「姿勢跑法」開發者尼可拉斯.羅曼諾夫在《跑步,該怎麼跑﹖(15週年最新增訂版)》書中列出的16個錯誤清單,以及各種運動傷害與這些錯誤的關聯性,看看你是不是也犯了這些錯誤!
1. 腳跟先著地。
2. 落地時膝蓋完全打直而且以腳跟著地。
3. 著地點超過身體重心―過度跨步。
4. 專注在抬膝或蹬地,而非拉起腳掌。
5. 刻意用腳尖著地(踮腳跑)。
6. 著地時腿部與腳踝太過僵硬。
7. 落地過程「過於刻意」(應該讓身體隨著地心引力自由落下)。
8. 全身肌肉太過緊繃。
9. 用力伸直後腿,以腳掌蹬地把身體往前推。
10. 腳掌太慢從地面拉起,形成腿尾巴。
11. 向左右兩側傾斜身體。
12. 過度聳肩。
13. 手臂過度擺盪。
14. 錯誤的思考(對自己下指令)。
15. 錯誤的意象(腦袋中的跑步意象)。
16. 錯誤的感覺(肌肉用力與放鬆的時機)。
1. 先以腳跟著地/後腿伸直
‧膝蓋疼痛(特別是髕骨部位)
‧臀部疼痛
‧下背部疼痛
2. 腳掌在身體前方或是超出膝蓋落地
‧前脛骨症候群(又稱「夾板症候群」)
‧壓力性骨折
3. 使用股四頭肌用力蹬伸
‧肌肉過度痠疼
‧腿後肌群拉傷
4. 刻意用腳尖著地(踮腳跑)
‧前脛骨症候群
‧足底筋膜炎
‧阿基里斯腱發炎
‧小腿過度痠疼
5. 著地時腿部與腳踝太過僵硬
‧足底筋膜炎
‧阿基里斯腱發炎
‧小腿過度痠疼
6. 落地過程「過於刻意」(騰空腳主動往下踩)
‧腳踝與腿部僵硬(肌肉緊繃)
‧足底筋膜炎
‧阿基里斯腱發炎
‧腔室症候群(前脛骨骨膜炎)
責任編輯/Dama