國際認證的台灣馬拉松賽季通常是由當年10月份的日月潭環湖路跑賽展開,並延續到隔年3月份的萬金石馬拉松結束。在此期間,恰好是台灣的冬季與春季,在東北季風的作用之下,備賽期間的日常練習,常常會碰到下雨以及濕滑的路面。此時,每一步著地與推進時,跑鞋的抓地力就相當重要!因為稍有不慎就容易造成鞋底打滑,產生危險。然而,對於跑鞋抓地力的設計,哪些鞋底紋路的設計比較好呢?本文將著墨於影響跑鞋抓地力的因素以及鞋底紋路設計的優劣。
「抓地力」指的是當鞋底與運動表面接觸時,防止鞋子滑動的能力。要避免兩物體之間的滑動,最重要的就是摩擦力。當摩擦力越大時,就越不容易產生滑動;摩擦力進一步可分為兩種,最大靜摩擦力與動摩擦力。
「最大靜摩擦力」指鞋子在沒有滑動前,阻止鞋子向任何方向移動的最大力。例如腳跟著地時,當水平作用力大於鞋底與地面所能產生的最大靜摩擦力時,鞋子就會開始產生滑動。
「動摩擦力」則指當鞋子在產生滑動後,阻止鞋子持續滑動的力。
上述解釋了鞋子和運動表面之間產生的摩擦力,關係著運動鞋的抓地力,然而摩擦力並不是定值,它會受到幾個因素的影響。
影響摩擦力大小的因素可分為兩類:摩擦係數與正向力。摩擦係數與兩接觸物體的表面與材質有關,例如鞋底紋路、材質、路面等;而正向力則跟體重、鞋重、動作有關。正向力指作用於運動表面上的垂直力,兩物體互相作用的力,換言之,當正向力較大時,鞋子所能產生的摩擦力 (抓地力) 也就越高;而當正向力較小時,也是我們腳下的鞋底較容易打滑的時候,例如跑步腳跟剛觸地時或前腳掌向後推蹬快離地時,因為這時作用於地上的垂直力相對較小,且需承受著地時的煞車力以及推蹬時的推進力,故較容易產生滑動。因此,鞋後跟與前掌大底的止滑設計尤為重要。
由於大部分慢跑鞋多以橡膠為大底材質,在相同屬性下,不同的鞋底紋路設計以及接觸的路面則對抓地力有較明顯的影響,以下分別針對鞋底紋路及路面的影響做介紹。
本文將鞋底紋路分成三大類型,依抓地力大小分別為:類釘鞋型紋路 (顆粒型) > 橫向型紋路 (垂直運動方向) > 縱向型紋路 (平行運動方向)。此三類鞋底紋路如下圖所示:
類釘鞋型紋路的設計,透過凸出的顆粒造型來咬住路面,提供良好的抓地力 (圖A、B、C鞋底)。這種設計常見於競速型鞋款、強調高速跑時有良好的抓地力。通常設計於前掌區域 (圖A、B),使推蹬時可以很好的咬住地面,讓力量能有效的傳遞至地面產生推進。有些鞋款也會將其設計在中足和後足區域 (圖B、C),強化著地時的抓地力。但這類設計由於接觸面積較小,壓力較集中在這些顆粒上,使得耐用性、穩定性以及舒適性也會較差。
橫向紋路 (垂直運動方向) 的設計,提供良好的縱向 (前後) 彎折性使大底與地面有很好的貼合度,進而產生不錯的抓地力,這種設計常見於強調彎折性的鞋款 (圖D、E、F)。雖然這種設計提供良好的縱向抓地力與彎折性,但關於側向 (左右) 的抓地力以及彎折性則較弱,因此有些鞋款會在前掌區域內側改用斜向紋路 (圖F) 或在外側使用縱向的紋路設計 (圖C)。
縱向紋路 (平行運動方向) 的設計 (圖G、H、I),雖然縱向彎折較差,但相對提供較佳的縱向剛性與滾動順暢性以及側向抓地力,這種設計常見於訴求鞋子滾動順暢性的鞋款。
不同的運動場地具有迥異的材質與表面特性,例如PU跑道、柏油路、山林小徑等,每一種路面介質所適用的鞋款亦不同。
PU跑道的顆粒與柏油路的瀝青細孔具有一定的摩擦力,故選擇一般慢跑鞋或路跑鞋即可,若是要執行跑步速度較快的課表,建議可以穿著類釘鞋型紋路的鞋款,以增加抓地力。不過同一種場地若無例行保養維護,則有可能降低摩擦力,例如年久失修的PU跑道因跑道顆粒已褪落,使摩擦力降低而容易造成打滑或積水情形;多年沒有重鋪的柏油路也會因一些坑洞或碎石而造成抓地力下降。再者,某些複合性路面也會需要較高的抓地力,例如山林小徑同時有草皮、泥土、碎石或樹枝等,且會因雨天使泥土具有濕氣、水氣甚至小水漥,此時鞋底需要具備較深的大底顆粒與紋路以及較佳的排水設計,才能有足夠的抓地力。
抓地力在跑步運動中扮演很重要的角色,若無摩擦力的作用,人體將無法在地面上產生任何的加速度或減速度。當跑鞋與路面產生的摩擦力充足時,不僅可避免滑倒,也可產生良好的推進力。
綜合上述,跑鞋鞋底的紋路影響著抓地力的好壞,但也有各自的優劣。然而不變的是,當場地濕滑時都將會使摩擦力下降,此時具備良好排水設計的鞋款會是比較好的選擇;此外也要時時注意鞋底的紋路情形,若鞋底磨平時,也會失去排水功能,導致抓地力大幅下降。
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:跑鞋抓地力知多少?
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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久坐絕對不是人類該有的動作!我們人類從原始時代開始就為了生存,包含著收集食物、逃避敵人與掠食者並遷移至更適合生活的地方,因此我們需要長時間的活動。就算到了進步文明的社會,早期我們的身體也是在運動,例如耕作、走路上學、騎腳踏車上班等等的生活方式,這意味著我們的祖先幾乎都很少做著不動過生活。
然而,到了20世紀科學的進步工業開始發展,人類開始依賴工業與科技所帶來的方便,所以我們的身體開始選擇不需要大量體能的生活方式,所以,我們大多數的人選擇當顆沙發型的馬鈴薯。
根據一項統計在過去幾十年中,人類能量消耗減少和久坐行為增加的社會指標令人十分的注目,在1970年,每10個工作中就有2個從事輕微活動的工作(主要是坐在辦公桌前),而10個人中有3個從事需要高能量產出的工作(如建築、製造業、農業)。到2000年,超過四分之一的成年人從事輕度活動,而十分之二的人從事高活動工作。此外,在過去的20年中,使用3C產品的時間(用電腦、看電視、打電動)大幅增加;而2003年,近10名工作的成年人中有近6人在工作中使用電腦,10名兒童中有9名在學校使用電腦(從幼稚園到高中)。從1989年到2009年這20年裡,擁有手機和網路的家庭數量從15%增加到69%。另外,長時間坐著觀看電視與搭乘交通運輸工具的人估計分別接近4小時和1小時,也成為了久坐的重要因素。
世界衛生組織的估計,身體缺乏活動與每年320萬人死亡有關,即使你每天都有按照美國運動醫學會(ACSM)身體活動指引建議成人每週至少從事150分鐘的中度或劇烈強度的運動(MVPA),並每次至少累積10分鐘,但越來越多的研究表明,坐的時間越長將是造成身體健康風險的因素。
1.增加心血管疾病:
在2012年發表的一項研究概要發現,長期坐著的人在II型糖尿病和心血管疾病的相對風險,超過一般人的100%。
2.減緩代謝:
Marc T. Hamilton博士說研究表明,長時間坐著將會減緩身體代謝,同時,也會減緩脂肪燃燒。在流行病學研究中,坐著的時間和非運動活動與代謝綜合徵,跟II型糖尿病、肥胖和心血管疾病的發生率息息相關。
3.女性患糖尿病增加:
根據一項研究發現,40歲以上女性每天身體的靜止與休息時間越多,她們胰島素抵抗和炎症標誌物就會產生的越多,這樣的研究表明出,無論是否每天都進行適度運動,女性罹患II型糖尿病的風險都會隨之增加。
4.胰島素反應:
在2012年的一項研究中,每20分鐘打破兩次步行休息的休息時間,可使身體對食物的反應提高30%;這項研究模擬了一個超重中年人的辦公環境與習慣,並於每隔20分鐘進行一次輕度或中度運動兩分鐘,有助於維持血糖控制和胰島素反應,因此,無論你是在打電腦、看電視或長時間坐著工作,都需要養成更頻繁的起身走動的好習慣。
5.心臟病風險:
根據對蘇格蘭針對4500名以上的中年男性研究結果,每天坐在電視或電腦前兩小時不動,將可能使心臟病發作或其他心臟事件的風險增加一倍,如果每天4小時不動會使你健康出現問題的死亡風險增加50%。
6.下半身循環變差: 當身體靜止太久會減慢血液循環到腿部,這會導致腳踝腫脹、血栓、腫脹和疼痛等等的問題,國外對於評估運動對血管重塑的影響這個問題進行了一項研究,他們找來了108位男性分為耐力訓練組與久坐不動組,為了確定體力活動是否對血管重塑有任何影響,研究人員用精密機器生成的圖像中測量了股動脈(拉丁語arteria femoralis)的直徑和內膜中層厚度。測量結果顯示,在耐力訓練這組的人股動脈的管腔直徑為9.62±0.12 mm,而久坐不動的這組為9.03±0.13 mm。此外,在耐力訓練的受試者中,股動脈內膜中層厚度為4.6±0.1 mm,而久坐不動的受試者為4.7±0.1 mm。動脈腔的大直徑在最小化對血流的抵抗力和最大化對器官、組織和細胞的灌注方面起了十分重要的作用。
7.失去生活肌力:
隨著久坐的時間增加這將會對於我們的肌力產生重大的變動,尤其,對已經失去肌肉量和骨骼強度的老年人更為嚴重。根據Journal of the National Cancer Institute(國家癌症研究所雜誌) 分析了43項研究總計約400萬人,關於人們坐著的時間行為與癌症的發病率,研究人員發現調整身體活動與久坐不動之間的關聯性,我們花了很多時間研究一天只花30分鐘在健身房的運動量,是絕對無法抵消一天花幾個小時坐在辦公桌對肌力的傷害性。
資料參考/Fitness Magazine、draxe
責任編輯/David