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。
疲勞性骨折是跑者或足部承重較多的運動員常常發生的運動傷害之一,包括國內里約奧運馬拉松國手何盡平、「最速律師」邱靖貽等馬拉松跑者,甚至國際著名的NBA球星比爾‧華頓,都曾受疲勞性骨折之苦;輕則痛到影響表現,重則無法踩地承重。如果你的小腿或腳底前部走路或運動稍微激烈就疼痛,小心疲勞性骨折上腳!
別以為自己沒受外力撞擊,怎麼會有骨折?疲勞性骨折(Fatigue Fracture)又稱壓力性骨折(Stress Fracture),通常肇因於過度使用,也就是經過反覆運動或過度訓練,因為重複性的外界應力或腿部、踝部持續負重,卻沒有適度休息,造成骨骼上細小的裂痕。這種裂痕並不會使骨頭折斷或移位,但只要每次運動稍微激烈,就可能痛到影響表現,嚴重甚至完全無法踩地承重,需要拄枴杖、坐輪椅代步。
疲勞性骨折通常發生部位在下肢骨骼和足底,以最易發生部位排序是:脛骨、跗骨、蹠骨、股骨、腓骨和種子骨,但不表示其他部位不會發生。常常運動的你如果發現小腿或腳底前部運動稍微激烈就會痛,嚴重甚至走路也在痛,除了懷疑是夾脛症、足底筋膜炎等問題,得小心自己是不是有更難纏的疲勞性骨折。詳細運動型態對照易發生部位請見以下表格:
誰容易罹患疲勞性骨折?其實危險因子眾多,個人因素包括年齡、性別、營養狀態、骨密度、肌力和柔軟度、骨骼系統的生物力學不良等;外在因素則有訓練錯誤、訓練的地面種類、疲勞訓練、鞋子不適當等。
另一方面,近年路跑風氣上漲,而疲勞性骨折正是跑者常見的運動傷害。據研究追蹤1998年美國的1080萬跑者(跑者定義為1年跑步超過100天),結果發現,1年內有15-35%跑者出現運動傷害,而疲勞性骨折高占其中6-15%,年發生率約4.6%;此外,疲勞性骨折占所有過度使用類型的運動傷害的10%,而這10%中有七成發生在跑者身上。
疲勞性骨折發生率之高,那麼該怎麼知道自己有沒有中標?診斷上,因為骨骼上的裂痕細小,要能確診疲勞性骨折並不容易,在X光檢查中通常無法看出,因此容易被漏診或誤診。一般透過CT掃描、核磁共振成像或骨掃描來確診,因此,如果高度懷疑有疲勞性骨折,應安排作放射性元素的骨骼掃描(bone scan),較容易偵測出來。
面對疲勞性骨折不容小覷!你得乖乖配合醫師的治療。短期最好至少6星期內完全不要運動;開始恢復運動後,要遵照醫囑循序漸進地增加份量,並有充分的休息,才能讓骨頭有完全恢復活力的機會。至於藥物,無論口服或局部都只症狀治療,為的是降低不適及減少發炎而已,並無法加快復原速度。
資料來源/成大醫學院骨科教授林啟禎、侯鐘堡醫師、凃俐雯醫師、國際厚生健康園區
責任編輯/Dama
所謂週期化訓練的原則是One day hard, One day easy,所有訓練的變強是發生在休息與恢復的時候,這是一個常態,就是訓練的一種過程。
但要跑好馬拉松,不僅僅是「體能」、「技術」、「肌力」訓練而已,還有精神領域的「心志」探討。跑馬拉松意志力有多重要?UNDER ARMOUR鬥陣團的領軍教練徐國峰來告訴你。
哲學是在探究不同事物的本質,以及在替不同的事物,透過文字下定義。那麼什麼是跑步哲學呢?所謂的跑步哲學就是要思考跑步是什麼、如何對此下定義,是一個討論的過程。
跑步是什麼?在字詞上的定義是從A點移動到B點或是兩腳交替,比走路快。但這樣的本質是無法教導別人跑步的。
何為休閒跑者?休的意思是停下來好好呼吸,閒則是正事與正事的空閒時間,例如:週一至週五要上班是正事,但週六、週日則是空閒時間,兩字合在一起就是在正事與正事之間去從事休閒行為,沒有壓力好好放鬆。對於休閒行跑者來說,跑步並非他的主要目的,而是透過跑步的行為讓自己的身心好好放鬆下來,從工作壓力之中釋放,讓正事可以做得更好。
相較於競技跑者是與休閒運動對立,它無法讓你好好休息,必須一直進步,才有辦法比出高下,同時它亦可以是空閒時間所從事的,但本質無法達到放鬆的效果,具有很高的痛苦成份,以達到變強的目的。
所有的動物在自然界為了要求生,都會出現戰逃反應,面對威脅時必須要對抗才能活下來,在這之下,人就會激發腎上腺素,出現此反應,忽然讓運動能力提升,才有辦法跑得過別人。
Fight是戰鬥的意思,就是志氣,產生一股氣的能量,氣是介於精與神之間,必須把能量集中在一個點上,才有辦法突破。
氣氛就是人聚在一起就會有的氣場,你可以把這股能量集中在一群人身上,也較有辦法突破。例如:大部分的精英運動員,面臨大比賽時,往往是跟著一群人一起練習,因為一個人練氣氛不夠,沒有互相的刺激便很難進步,儘管課表在科學,但當脫離了群居這事,再怎麼努力也練不起來。所以一個跑步團隊,除了教練本身之外,還需有一位班主任或是其他人員來帶動這個團隊氣氛,讓大家的能量能夠更強大。
很多學員會問錯的問題,然後找到錯的答案,例如:最常聽到的問題是跑步應該是前腳掌著地還是後腳跟著地?所以教練的工作在於找到對的問題並幫助學員引導到對的方向,幫他找到對的答案,但如果你順著他的問題去回答,則對他不會有任何幫助。
教學的關鍵在於講對的事情,而非去不斷提醒錯誤,應該要把意圖放在對的地方,例如:很多跑者會將腳刻意留在後面,於是很多教練便會自然的告訴學員;腳不要留在後面,應當是將意圖放在重量,他就會專心在「落下」並跑出對的姿勢。當你把重點放在對的事情上面時,錯的自然會忘記。
在跑步時,跟著別人跑是沒有意義的,如果不夠專心,想東想西,這就不是努力,而是依靠。一個厲害的教練,要學習能夠將學生訓練到獨立的個體,努力過程中需要以下幾點:
所以透過課表與教練的引導,我們要讓他們慢慢變成一位自立的跑者,必須有階段性,也是心志上的訓練目標。在賽場上必須很獨立,靠著自己的力量跑。
變強,在科學裡叫做週期化訓練,必須朝著變強目標設計一個科學化課表,但要進行科學化課表沒那麼簡單,這個難度並非身體上的負荷,而是心志上的克服。必須透過意志去執行,基礎就是慢,學會慢,過程中若快了,也要懂得拉住自己,鍛鍊自己的意志。
形軀我的訓練分為體能與肌力,體能是鍛鍊我們的體力,如果沒有力量很多動作會做不出來,當跑到一個忘我境界時,往往會忽略技術,但技術是指非常專注的在某個特定點之上,所以技術是形軀我與精神我的連結點,所有的變強都是以技術導口,也是進步的關鍵。
在極限邊緣徘徊時,身體被痛苦充滿,為了抵達終點,只能專心地與自己的身體對話,說服自己不要放棄,維持配速,維持在臨界點往終點前進。它的癮頭在於痛苦當下自己有能力超越它,不屈服於身體本有的限制而掌控它,那種超越感會一直延續到訓練或比賽結束,讓人產生面對人生的信心。