相信許多朋友都知道跑鞋的避震很重要,但你知道避震指的是什麼嗎?而跑鞋的避震設計又有哪幾種?他們又是如何實現避震效果的呢?本文以淺顯易懂的方式說明什麼是避震以及避震的設計,並用影片和過程分解讓你秒懂避震是如何達成的。
避震,是跑鞋設計中重要元素之一,因為跑步時雙腳需要反覆承受約體重1.5至3倍的衝擊力,長時間累積下來,對下肢的負擔不容小覷。各家運動鞋廠牌無不投入心力在研究如何提升避震功能,從鞋底的緩衝材質、厚度、形狀等角度,尋求最佳的配置,來減少著地的衝擊力。避震的目的是減緩足部接觸地面時,衝擊力上升的速度與幅度。
如下圖所示,穿上有避震功能的鞋子後,可降低力量上升的速度(藍箭頭的斜度)與幅度(藍圈的高度),進而達到避震緩衝的目的;反之,若不能有效延緩衝擊,如赤腳後足著地,則會使力量急劇上升,並承受較大的力量峰值,進而導致傷害發生的風險提高。
要達成避震的目的,使鞋底在接觸地面時能吸收衝擊,實際的方法是透過鞋底的「形變」,來延緩撞擊的持續時間並吸收力量,其方法有兩種,材料避震與結構避震。例如當你踩在軟墊時,軟墊會下陷藉此吸收衝擊,使你感覺到避震的效果,這類我們稱為材料避震;而另一種結構避震,則如生活中常見的彈簧或拱橋,透過外部結構的形變來達吸收與緩衝避震。目前市面上跑鞋的避震設計也可分為此兩類。
材料避震:利用材料自身的形變來達到避震的功能。跑鞋中常見的材料避震設計,透過使用發泡材料、EVA、E-TPU 等較軟的材料,來吸收撞擊。例如 NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 及 ADIDAS ULTRABOOST 20。
結構避震:利用外部結構的形變來達到避震的效果。經常利用波浪或拱橋的形狀來到支撐與緩衝的功能。例如 MIZUNO WAVE RIDER 23 及ON CLOUD ACE。
本文使用上述各兩雙代表材料避震與結構避震的跑鞋做示範,請兩名退役的田徑跑者,分別穿著兩款鞋進行測試,A 跑者穿著NIKE 與 MIZUNO,B 跑者穿著ADIDAS 與 ON,以5 分速 (5min/km) 進行30 公尺平穩速度跑。於20 公尺處架設攝影機,以高速攝影模式 (每秒240格) 捕捉足部著地瞬間到腳掌踩平地面的變化。
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT % 著地後變化
ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後變化
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 的中底搭載Zoom X 泡棉材質,在著地瞬間後開始產生形變擠壓,藉此吸收了部分的衝擊力,當腳掌踩平地面時,可看到整體壓縮的現象;ADIDAS ULTRABOOST 20 全中底由Boost 顆粒所組成,其材質為E-TPU (熱塑性聚氨酯),我們可觀察到Boost 跑鞋著地時,衝擊力也會使得Boost 有一定程度的擠壓,腳掌貼平時,亦可看到明顯的變化。
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 著地後中底材料形變過程
ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後中底材料形變過程
MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後變化
ON CLOUD ACE 著地後變化
我們可以觀察到MIZUNO WAVE RIDER 23 在跑步著地瞬間,其後跟的Wave波浪片會因受力而變得扁平,使原本波浪片前後的空隙都被填滿,波浪片幾乎完全與中底貼合;而ON CLOUD ACE 本身雲端科技緩衝系統 (鞋款波浪狀大底) 在跑步著地瞬間時,波浪受到擠壓,尤其是後足幾乎變為扁平,其透過結構形變而吸收衝擊力的方式明顯可見。
MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後中底結構形變過程
ON CLOUD ACE 著地後中底結構形變過程
利用影像捕捉的方式,我們可以清楚觀察到不同款跑鞋透過材料或結構的設計,皆可藉由形變的過程來達到避震的功能。但隨著不同的避震設計,實際上也會有不同的效果與特性,所適合的族群也有所不同,並非越軟越好。例如較軟的避震設計可能有較佳的緩衝效果,但卻會使鞋底穩定性變差,不適合足踝不穩定的人;而較硬的避震設計,也許增加了後足著地衝擊力,但相對提高了穩定性,且對中足或前足著地形態的跑者而言,可能沒有太大的影響,反而可藉此減少緩衝材料的重量,適合競速需求。
因此,根據自身的需求挑選跑鞋,才能達到最佳的效果。
參考文獻:
Lieberman, D. E., Venkadesan, M., Werbel, W. A., Daoud, A. I., D’andrea, S., Davis, I. S., ... & Pitsiladis, Y. (2010). Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature, 463(7280), 531-535.
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:跑鞋的避震是如何達成的?
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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許多忙碌的上班族為了要空出時間運動,下班有時會到操場,或是繞著公園以及河濱跑步。雖然規律運動是一件好事,但沒選對運動方式以及運動時間話,運動反而可能變成健康的殺手。根據台灣胸腔內科權威蘇一峰醫師表示:「光是在髒空氣中運動,就可以讓你生病!」
前陣子,藝人高以翔傳出因為過勞而猝逝,就是在錄製晚上、激烈跑步的節目時所發生,之後也陸續傳出他連續工作17小時、可能有感冒的消息。根據台灣高血壓學會理事長、同時也是台大醫院心臟內科主治醫師王宗道表示:「大家看到年輕人猝死,都會很驚訝,但其實很多猝死的心臟病,就是發生在年輕人身上,原因是太累這件事很容易被忽略。」然而,勞累的時候正常來說需要休息,但如果還繼續工作、運動,身體會讓交感神經變得比較亢奮,也就是增加心臟的跳動、血流速度、熱量消耗來供應身體所需,「所以勞累過度的時候,會覺得心臟跳得特別快,但再怎麼跳都有限度,跳過頭,就很容易引發心室顫動,也是突發心臟病猝死的最大宗原因。」
此外,晚上運動,其實就是在一整天上班的勞累之後,又去高強度的運動,壓力也會造成交感神經亢奮,即使是沒有太多活動的上班族,也可能造成一定程度的負擔。
除了太累之外,其實在晚上運動,空汙指數更高。蘇一峰醫生表示:「許多人對於空氣污染仍存有姑息的心態,想說只是短短吸一下髒空氣會怎樣嗎?但世界最頂尖的醫學期刊《新英格蘭雜誌》(NEJM)也已經證實,會死!」 然而我們一天不運動時的呼吸換氣量就有1萬公升,劇烈運動、尤其是有氧運動時,換氣量更是平時的10至20倍,等於吸了10萬公升的空氣,如果裡面都是PM2.5,你想想吸進了多少污染,心肺功能一定是緊繃的狀態,就算是平時心血管系統正常的年輕人,也有可能在此時突然出問題!」
而長榮大學職業安全與衛生學系副教授張振平表示:「晚上是空污最嚴重的時候,第一,因為累積了一整天的交通廢氣,第二,氣溫降低,空氣污染的粒子都會沈積在地面附近,PM2.5吸好吸滿。」當大量空汙的時候運動,大量吸入髒污會卡住支氣管,會先從喘、咳開始,到最後突然引發氣管的猛烈收縮,其實就像氣喘發作一樣,喘不過氣來、吸不到氧氣就會昏倒,而缺氧就會心臟驟停。所以,晚上運動真的不是很好,沒發生事情只是幸運,禍害都是慢慢累積的。
蘇一峰醫師也表示:空汙運動即使當下沒事,也可能會造成未來肺癌的危險因子。「簡單來說,晚上戶外運動等於慢性自殺。」,最好可以到室內運動,或是選擇清晨運動,絕對會比晚上運動來得好,而且也比較不會太累。
資料來源/HEHO健康網
責任編輯/妞妞