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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在運動的你有發現訓練時血壓上升的問題嗎?以平均來說,我們在運動的時後收縮壓與舒張壓都會上升,但兩者的上升幅度並不會相同,一般來說收縮壓會隨著運動的強度增加,而呈現出正向的相關性;反觀舒張壓則只會出現小幅度的上升;例如我們一般人在正常休息的時後收縮壓為120mmHg,但只要開始進行大幅度的運動時收縮壓就有可能會來到200mmHg,而運動員在進行最大強度訓練時,則收縮壓就有可能會達到240mmHg左右。
收縮壓(systolic blood pressure)是指心臟收縮時的血壓,也就是量血壓時,顯示出兩個數字裡比較高的那個,例如,血壓130/80mmHg,其中130就是收縮壓。收縮壓的正常值在90和140之間。小於90偏低,大於140偏高。收縮壓偏高,最常見的情形是緊張、剛運動完等等,如果平靜時有量到收縮壓大於140,需作進一步診斷與治療。
舒張壓(diastolic blood pressure)是指心臟舒張時的血壓,也就是量血壓時,量到兩個數字裡比較低的那個,例如,血壓130/80mmHg,其中80就是舒張壓。舒張壓的正常值在50和90之間。小於50偏低,大於90偏高。舒張壓過低,可能是血管異常、主動脈瓣閉鎖不全、甲狀腺機能亢進、脫水、腹瀉等問題所引起。(資料來源/榮新診所副院長何一成醫師)
這樣上升的狀態會隨著最大強度的穩定後,收縮壓就會呈現持平的狀態不再上升,這點將與心跳相同,加設當呈現這樣的狀態時再將訓練強度增加,我們的收縮壓就會隨之上升;然而,只要我們維持固定訓練強度一段時間之後,收縮壓就會逐漸下降但舒張壓則仍然會維持不變。會有這樣的變化則是因為收縮壓上升的目的是運動時增加的心輸出量,也由於心輸出量與收縮壓的上升,肌肉組織便可以接收更多的血液供給。
由於血壓上升的同時,也會促使增加血漿離開微血管進入肌肉組織內部,這將代表有更多的養分與氧氣進入運動時所需的骨骼肌中,此外,倘若當我們運動時供給骨骼肌養分的小動脈,會受到血管擴張因子的調控而舒張,進而導致總週邊血管阻力(Total peripheral resistance,TPR)的下降,則就會使得持續固定強度的運動時,為何收縮壓會下降的原因。
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舒張壓與收縮壓不同的原因則是,當進行非最大強度訓練時舒張壓變化並不會隨著運動強度上升而增加,當我們進行劇烈運動時,舒張壓則只會出現微幅的上升狀態。這時後運動所造成的骨骼肌以外的器官小動脈會因為交感神經的作用而收縮,另外,骨骼肌將會因為代謝累積物造成血管放鬆,而附蓋過交感神經的作用造成血管舒張,所以,才會造成運動時舒張壓與收縮壓上升幅度的差異性。
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另外,對於血壓上升的問題必須要在說到伐氏操作(Valsalva maneuver)也可稱為努責現象;這是當身體進行阻力訓練時會出現深呼吸後閉氣的行為,通常都發生在我們全身要出力的時候,例如在日常生活當中便秘蹲廁所或提起重物都會發生,而在健身時的深蹲及硬舉,這些需要穩定軀幹做1RM大負荷重量動作也會出現,這時候我們都會自動閉氣,讓身體能全神貫注出力,在臨床醫學上這樣的動作,會增加胸腔內的壓力讓身體核心與脊椎的穩定性更好,但同時也會造成胸腔內的壓力過大、血壓急速上升,導致一系列心臟血管的血液動力變化,進而出現頭暈與低血壓等不適症狀,一般來說,這會造成短暫2-3秒的血壓上升現象,其上升的幅度甚至可高達收縮壓480mmHg/舒張壓350mmHg。
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資料參考/barbend、mensjournal
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資料來源/Seiko Super Runner 城市路跑賽、大漢整合行銷
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