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。
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歷史上很少有運動員有如此巨大的成就。談到美國女子馬拉松,你一定要認識 Tatyana McFadden;她共贏得了 17 枚帕奧會獎牌(包括 7 枚金牌),獲得了 23 項世界大馬拉松冠軍,並在田徑上打破了五項世界紀錄。
面對受疫情影響而賽事銳減的一年,McFadden 並沒有停擺,維持每週約 190 公里的訓練量,更出演並參與製作由國際帕委會(International Paralympic Committee:IPC)與知名線上影視平台Netflix推出的帕運選手紀錄片《帕奧精神:鳳凰高飛(英文名稱:Rising Phoenix)》,該片在2020年8月於美國首映,搭著帕運會的熱潮,在美國掀起廣大的回響,而 McFadden 正是該片中九位帕運選手之一。
Tatyana McFadden 出生即有脊柱裂,腰部以下癱瘓,六歲前的她沒有輪椅及妥善的醫療照護;當時 McFadden 並不知道,為了移動身體而發育的手臂,在未來的某一天會把他帶至世界各地,甚至成為世上最偉大的運動員之一。
與美國的養父母相遇後,他們讓 McFadden 透過體育課程來增強自己的力量,這使 McFadden 愛上了輪椅競速(wheelchair racing),強而有力的手臂為讓 McFadden 在這項運動中有著出色的表現。
2004 年,15 歲的 McFadden 代表美國隊出征雅典帕奧,首戰即獲得 100 公尺銀牌與 200 公尺銅牌的戰績。接著,McFadden 又分別在 2008 年的北京帕奧獲得四枚獎牌;2013 年的世錦賽中,成為第一位在錦標賽上獲得六枚金牌的運動員;2016 年的里約帕奧中,再度獲得四枚金牌與兩枚銀牌。總計獲得 17 枚帕奧會獎牌:七枚金牌,七枚銀牌與三枚銅牌。
在社會認同的轉變下,McFadden 在職業生涯中參與了可口可樂等贊助商的廣告,為身障運動員開啟了更多可能性。
「直到投入運動生涯 15 年後,我最近才終於感到自己是一名運動員。」McFadden 說道。
每位倡議者都有他們的任務。McFadden 目前擔任 USOPC(美國奧林匹克與帕拉林匹克委員會)的歷史檔案管理員,並同時推動馬拉松平等宣言。在平等理念的推動下,McFadden登上《People》 雜誌,參與訪談節目艾倫秀(The Ellen Show),更於 2018 年受邀至金球獎頒獎典禮。2021 年 1 月,《Women’s Running》雜誌將 McFadden 選為 24 屆「年度傑出女性」之一。
當 2020 年奧運會宣布延期舉行時,原本要將紀錄片《帕奧精神:鳳凰高飛》也同樣暫緩上線,後來 McFadden 與其他製作人意識到「這是一個完美的時機」,人們被迫待在家,但內心仍嚮往戶外運動,這時他們需要一點刺激與好故事。
身為一個倡議者,McFadden 希望在 2028 年洛杉磯殘奧會前繼續自己的職業運動生涯。「成為倡議者就像在訓練馬拉松或奧運會,它可能會漫長且艱苦,而且很累人」她說道。隨著年齡的增長,她學會退一步欣賞,並感謝自己擁有的一切。
資料來源:Tatyanamc Fadden、women’s running
文章出處/don 1 don