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。
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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。
研究發現慢跑是降低「肥胖基因」最有效的運動!但你是不是想靠跑步維持體重卻覺得自己越跑越重﹖想透過徒手訓練維持體態,練半天連馬甲線的影子都沒看到﹖曾維持運動習慣一段時間卻無疾而終﹖許多人覺得跑步、徒手訓練不用學,看網路教學影片就好,但其實在剛入門時有專業教練在一旁帶領並指點觀念,會讓之後的訓練更如魚得水、加速進步,也間接延長運動習慣。
好處1: 降低「肥胖基因」
如本文第一段所說,今年(2019)8月台灣大學公共衛生學院剛發表一項研究,指出即使天生較多肥胖基因,仍可透過後天的規律運動獲得改善,而他們在18種運動項目中,發現慢跑(每分鐘超過120步)對降低5大項肥胖指標最有效!相較於無運動習慣者,每月慢跑15次、每次平均42分鐘的人,BMI指數少了1.02(kg/ ㎡)、體脂肪率少1.2%、腰圍與臀圍分別少1.76及1.3 公分。
好處2: 增進後燃效應
強度較高的跑步運動比其他低強度運動更能增進「後燃效應(Afterburn Effect)」,也就是停止運動後身體持續消耗熱量來燃脂的能力。也因如此,如果比較相同距離,研究發現跑步促進減重的效果比走路好;更有一項針對跑者和步行者的長期比對研究指出,透過跑步消耗的卡路里遠比步行多出90%。
好處3: 時間效率高
跑步能在較快時間下消耗卡路里,雖然有許多高強度、短時間的間歇性訓練,例如HIIT、TABATA,在相同時間下能比跑步燃燒更多熱量,但這些訓練的時間太短,總消耗熱量不會比跑步來的好。
好處4: 入門花費低
對務實的人來說,投入一項運動要花多少錢,將是入門前的考慮重點。而「便宜」對於許多跑步初學者來說,是選擇這項運動的最大好處。除了一雙適合的跑鞋,練跑初期不需準備任何裝備或工具、不用花太多錢,在任何戶外場域都能開跑,下雨天還能躲進健身房跑跑步機,甚至出國都能保持習慣。雖然進階跑者會買GPS運動錶、運動太陽眼鏡、壓縮褲等貴桑桑的配備,但如果你只是想用跑步減重,別想這麼多,跑就對了!
該如何啟動跑步計畫、維持跑步習慣,讓體態更符合夢幻目標呢?為了幫助你達成目標,我們特別邀請到跑齡30年、The North Face簽約教練、國際超級馬拉松總會(IAU)台灣100K分齡20-24歲組紀錄保持人(台灣歷年第十傑)的知名馬拉松及越野跑教練黃崇華,專為想透過跑步控制體重、透過徒手訓練維持體態的初階跑者、每週保持1次運動習慣,或曾有運動習慣卻因故中斷者,量身設計一堂專對女性族群的跑步訓練課程!
1. 完整的熱身、主課表、收操三大環節
2. 單人、雙人、團體徒手核心肌力訓練要領
3. 常見的錯誤姿勢、易導致受傷的錯誤等注意事項
4. 基礎跑步原理
5. 對體態維持有助益的運動時間點
6. 對跑步運動和體態維持有益的飲食方式
.對自己體態在意但不知如何透過運動改變的妳
.想透過跑步和徒手訓練達到目標體態的妳
.保持每週1次運動習慣的妳
.曾有運動習慣卻因故中斷者的妳
.想投入跑步的跑步新手
.想找方法預防跑步受傷的跑者
現任:
華通概念運動執行長、The North Face簽約教練、Without limits長跑訓練中心總教練、三重箭歇團總教練
賽事成績﹕
IAU世界超級馬拉松總會認證 100KM 8:10:06 (2000年9月)
台灣100公里成績8小時10分06秒(暫列歷年總排第十名)
國際超級馬拉松總會(IAU)台灣100K分齡20-24歲組紀錄保持人
馬拉松最佳成績2:40:48(1997臺北國際國道慶豐馬拉松賽)
1993 曾文水庫馬拉松賽17歲以下組冠軍2:55(破大會記錄)
1995 高雄國際慶豐馬拉松賽19歲以下組冠軍2:53
1995 中華奧林匹克玉山攻頂賽優勝4小時08分
教學經歷﹕
2018-2019 The North Face國際越野挑戰賽訓練營總教練
2017-2019 The North Face簽約教練
2018 新北市萬金石馬拉松官方訓練營總教練
2018-2019 Without limits長跑訓練中心總教練
2016 Under Armour 鬥陣跑團第三季總教練
2016 FILA DNA夜跑应援團 台灣區總教練
2014 台北市體育局馬拉松夢想班總教練
專長:馬拉松、越野跑
第一階段﹕實際運動操作(約100分鐘)
1. 熱身關節操
2. 熱身動態協調
3. 徒手肌力訓練
4. 靜態收操
第一階段﹕跑步原理講座(約35分鐘)
1. 基礎跑步原理
2. 有助體態維持的運動時間點及飲食
課程主題 成為跑者的入門訓練課
課程時間 2019年11月14日(四) 18:30~21:00(可提早半小時報到)
課程地點 台北市民生東路二段141號1F (城邦書房)
報名時間 即日起至11月13日23:59止
報名費用 原價NT$ 1,000、早鳥價NT$ 800(2019/10/25前購票)
主辦單位 運動星球
注意事項
1.請學員穿著全套運動衣物及運動鞋,便於課程現場實際操作動作。
2.建議學員上課前2小時進食完畢,肌力訓練有一定強度!
3.現場準備茶水及飲用水。
4.課程實際操作時身體會接觸到地板(場地為地毯地面),若在意可自行帶瑜伽墊。
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2017年你的目標是什麼?你是對跑步有著滿腔熱血,想一嚐全馬滋味的跑者嗎?你是成功挑戰多次半馬,準備朝著全馬躍進的跑者嗎?
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