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。
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。
對於新手越野跑者,越野悍將江晏慶說過:「不要過度專注於速度,跑得開心最重要。因為在大自然運動的過程中,祂自然會引導你專注於與祂互動,離開大自然環境已久的我們,勢必會有一個不適應期,但這些會過去,此時此刻不必急於速度表現,進步反而更快。因為當你越跑越熟稔之後,就在某個當下,你就會想嘗試更快速度的冒險了。」
過去,跑步一直被許多跑者當作一種減輕壓力和揮灑汗水的方法。但就如人生的成長一樣,都會有不同的階段,若長期在同一個地方或是做同一件事情,難免會有倦怠的時候,這時,我們就可以嘗試接觸新的項目,同時當作給人生一個新的挑戰。
夏天到了,除了給自己一個全新挑戰外,到深山裡享受寧靜的風景和大自然聲音,跑者亦可以舒緩壓力、甚至也會改善情緒。然而,越野跑要跑得快,需要腿力與技術,才能應付各式各樣不同的地形。所以在要開始挑戰越野跑之前,首先注意以下這幾點:
越野跑鞋的鞋底特舒設計能提供更多支撐和抓地力,還有助汗水蒸發,所以傳統的跑鞋可能並不適合越野山徑上。建議再跑越野跑之前,先前往專業的越野裝備店選購適合的鞋款。
襪子能在長跑過程中防止水泡和擦傷。所以再越野跑前,選擇排汗能力更強的非棉質襪子能讓腳保持溫暖又舒適。
跑者該放慢配速,採用更短更快的步伐來保持平衡,使大部分體重集中在腿部。由於有更多障礙和不尋常的地形,大幅縮短個人紀錄不該被當作目標。
越野跑的場地是在山野之中,氣溫變化幅度大於平地,為了應付氣溫變化,基本上衣服必須多帶幾件。選擇吸濕排汗的貼身衣物,用防風夾克來保持溫暖乾燥。
越野跑和在人行道上的放鬆慢跑差別很大。鬆軟的地形也是對腳踝、腳和核心的構成了挑戰。跑之前,首先得從短距離開始,再逐漸增加里程。
為防止跌倒或絆倒,跑者應該始終目視前方,為即將跑到的地形環境做準備,而不是直直盯著腳下。任何時候都要看著前方10英尺(約3公尺)的地方,並小心岩石、樹根和任何意想不到的溝渠。
越野跑對不同的人來說,確實有不同的路線。然而,平地與山徑最大的不同就是在山徑之中,你不知道下一個地方的盡頭。所以別隨意前往事先沒勘場過的細節山徑上跑步。建議要先檢查路線長度、難度水平以及沿途的上下坡或者各種轉彎。
與發達的GPS相比,看指南針好像過時了,但是這個東西在樹林裡能清楚地辨別南北。因為手機導航或是GPS很可能因為沒有收訊而導不到你要的方向。所以要學會指南針的用法,在困難的時候便很容易派上用場。
對於初學者來說,和一、兩個朋友一起去越野冒險會比較安全。他們不僅能成為動力來源,而且可以在出現意外時互相保護對方的安全。若真的要獨自上山得話,建議穿著或佩戴一些容易看清楚的裝備(例如:反光鞋帶)。
越野時,跑者無疑會遇到各式各樣的地形,別害怕在陡峭的地方或坑洼的斜坡上步行,這樣有助於防止受傷,並為後面的跑步節省體力。
不是所有訓練都得在山徑上進行。用自行車或肌力訓練等交叉訓練作為越野跑的肌力加強劑,這樣能增強臀部肌肉力量,防止在不均勻的路面上受傷。
補水對身體性能影響很大。跑步距離超過5-6英里(約8.05-9.66km)特別是在溫暖天氣裡,必須確保攜帶至少一個水壺或者是補水背包。另外,為避免在戶外時間比預期的長,像類似燕麥棒這樣的口量也能為持續長距離運動提供能量。
為維護森林的美麗,請帶走你使用過的水瓶或其它垃圾,幫助野生動物和同行跑者保持環境衛生。