學習力量轉換 讓速度訓練更有效率

首先,你同時可以把這部片稱之為『速度與激情』如果你想的話。然而,因為每次寫完一篇文章之後,總是會出現新的想法跟古老卻重要的文獻,於是就認為自己應該把它整理完畢,才算對心裡頭有個交代。

照片來源:dw.com
照片來源:dw.com

其實這部片前四集並不這麼吸引我,直到後來有一次朋友找去看2011年第五集IMAX版本後,自此之後,開始喜歡這部片的鋪陳,大概到了第八集是一個高峰(畢竟解救小孩與家人那一幕正值淚腺發達的時候)。如果你也怕我寫速度訓練一寫就寫了八回合,我想就不用太擔心了,畢竟我能力有限,長距離的肌力與體能訓練與生物力學才是本行,速度對我來說,只是想整理這兩年來所學的東西,當然,前提是希望對於喜歡訓練的朋友有一些小小啟發,寫完我的腦細胞也差不多死光了!(因為玩命關頭都喜歡起死回生XD)

好了,不鬧了!這一篇,我會分成三大部分,第一:力學如何影響訓練,第二:實務專家意見,最後是我的綜合結論。

寫主文之前,讓我引用運動科學博士Gavin L Moir的一段話『The mechanical requirements of each phase differ, different training strategies will be required to enhance performance during each phase.』。大意是因為不同階段的力學效能需求,在不同階段所針對提升運動表現的訓練策略需要做調整才是!接下來,用我的角度試著幫助大家做更深層的討論!

第一:力學如何影響訓練

『關節施力的角度』:

美國田徑協會速度訓練專家Dr. Ralph Mann,傳奇田徑教頭Loren Seagrave以及國際田徑協會等,認為Front-Side Mechanics對於速度的維持相對重要,原因在於擺動腳的最大髖屈角度,支撐腳的大腿與膝蓋準備離地時的角度,觸地瞬間大腿內側的角度等,都會影響每一步下踩對地施力的效率。因此,研究執行衝刺時的關節角度位置與角速度與力矩,一直是熱門的研究之一,同時也是影響訓練最主要關鍵點,在安排訓練週期時,就必須特別留意這一點,例如:當我們在基礎期,雙腳深蹲對於重新建立身體穩定出力狀態是有幫助的,也是必做的訓練。然而,越接近賽季,速度訓練專家們會開始將目標移到單腳蹲,而施力的角度相對會越貼近比賽的狀態,使用Pin輔助,將執行的重量放在接近身高的1/4處,利用分腿蹲,強化自己的單腳對地施力的能力,甚至變化運動模式,可以利用30-40公分的跳箱執行單腳登階,切記『高度越高執行重量就得越輕』,如果箱上高度只有10-15公分,那麼便可以利用『速度力量曲線』,改採高負荷低速度強化單腳施力的『力量』,或者低負荷高速度強化單腳施力的『速度』。因此,在特定的關節角度作力學強化,同時必須兼顧所有關節活動角度的運動,這樣才能創造出更全面的運動員。

『垂直與水平衝量』:

這是是另外一個重要訓練關鍵,上一篇曾經提到百米衝刺可以拆分成『加速期-最高速期-減速期』,然而,更精細一點的話,可以拆成『加速期-推進期-最高速期-維持期-減速期』。一般來說,維持與減速是同時發生的,特別是在最後的八十公尺到一百公尺之間,很難明確拆開來看。然而,這裡必須強調的是『推進期』!怎麼說呢?起跑之後的前六步是短跑選手最重要的關鍵,當起跑的力量可以建立好,進入到推進期就可以縮短,當推進期可以注意垂直與水平衝量的變化,那麼『最高速期』就可以維持得很好,這也是為什麼Usian Bolt可以跑這麼快的原因!

水平與垂直衝量的在衝刺狀態的角色,代表動能的轉換
水平與垂直衝量的在衝刺狀態的角色,代表動能的轉換

在一篇研究報告指出『高的水平衝量可產生較好的速度』,衝量的定義在於『你所施加的力在單位時間內是有效率的』,換句話說,當你的每一步扣除自己的體重所保有的衝量,其餘所剩下的垂直與水平分力在每一秒鐘產生的效能,當衝量越高,代表可以轉換的動能也越高,因此,從推進到最高速時,選手便可以維持速度,這也是為什麼有些研究會特別指出當速度一但被建立後,肌腱的彈性位能只要能夠不斷的重複吸收與釋放,速度的效應會提高。此外,研究也特別指稱腳踝的小幅度水平移動對於建立加速狀態是非常有效率的,這也同時能從技巧中,看出一點點端倪!如果仔細端詳2009年Bolt創下世界紀錄的那一年,可以明確看出前六步的加速與推進,讓他的最高速期可以更有效率,特別是在第六步的時候,髖屈與髖伸看起來都為了創造更多力量而努力往前進!(有興趣可以到我的相簿搜集Bolt的前六步)。因此,利用增強式訓練似乎是將身體所累積的衝量轉換成動能,最佳選擇。何以這麼說?可以觀察不一樣動作的衝量與動能的轉換過程。以下舉三部影片為例子。

奧林匹克舉重慢動作鏡頭

衝刺選手慢動作鏡頭

立定跳遠慢動作鏡頭

首先,寫這段文字的時候,請留意這是我個人的觀察以及對於肌肉協調機制的判斷,可能會有邏輯疏漏的地方。

在三者的轉換過程中,可以明確看出受力過程的差異,舉重相對會在肌肉有更長時間的煞車效應,也減少了肌肉『瞬間』轉換成中動能,基本上落差也才在0.2-0.4秒之間,儘管時間相距不遠,但我可以很肯定地說『舉重完後做衝刺』與『立定跳遠完後做衝刺』,肌肉對於對地施力的感受會有『先穩定再發力』跟『先發力再穩定』,在立定跳遠的動作,則可以明確看出從起跳到落地『儲存後釋放是立即且明確』,甚至以關節移動速度來說,立定跳遠仍是比舉重動作來的快,但舉重的效果來自可以產生單一次最大功率輸出或者三到五次的連續爆發力,特別是重量在自身體重的1倍到1.25倍的時候,但在執行的動作,對於跑者或者田徑選手而言,是項考驗,這也是為什麼常聽到Usian Bolt舉重動作不好看,這晚一點會提到『他教練的哲學』以及『一些訓練書籍提到的重點。』

『動作模式分析』:

這是最重要的關鍵要素(有完沒完啊,每個都說很重要)。

在加速期過程中,身體旋轉伸展策略(Rotation-Extension Strategy)可以讓地面反作用力的合力產生最佳的效果,當支撐腳做出最有力伸展時,同時佐以軀幹旋轉讓身體重心更往前,會讓身體重心加速過程更有效率!然而,在這過程中,股四頭肌群與腿後腱肌群在交互抑制(兩者在互相拮抗狀態,一條肌肉伸長,一條肌肉縮短)的過程,並且試圖找到膝關節的最佳力矩,提升關節角速度。這樣的分析很明確的提點出訓練的重點。這樣的旋轉伸展策略,可以讓實務教練知道當推進往前的動作時,當我們刻意利用PVC水管或者木棍讓選手以雙手固定在肩膀做站姿加速時,身體中軸與肩膀的旋轉便會開始找找到自然地對稱與膝關節周圍適當的力矩效應,又或者利用藥球在胸口抱著,身體在重心壓低過程中,佐以藥球的重量,會讓身體重心更明顯置於身體前方,這時候髖關節與膝關節會同時增加髖伸與膝屈的兩大力矩,進而產生動作優化的可能性。

第二:實務專家意見

訓練效益是人體參與運動的過程中所追求的,除了執行本身運動之外,當然我們可以透過主要訓練或輔助訓練,強化運動表現。訓練效益與執行的訓練本身是否有足夠的效應幫助選手或者運動員得到『轉移』(Transfer)效益。甚至,我們可以發現這些都已經是很久以前的研究,然而,在當代,仍是屬於必做訓練之一,依然有著很深的影響力!!即便研究上可能有些其他建議,我相信只是old wine in new bottles.
當然,這是件很主觀的判斷。有沒有效,你可以先思考過。

例如:Dr. Anatoliy Bondarchuk就曾經以不同的競賽期運動對於運動表現的幫助,例如:當競賽期使用的運動Barbell Snatch與選手跑出10.20-10.50s的相關係數是-0.186,計時交換腿跳躍50公尺(時間壓力下)與選手10.20-10.50s的相關係數是0.406。然而,大概會有朋友質疑,這樣的準確程度,但就像我第二段開頭所說的,學會在執行過程中觀察選手的轉換效益,是必須的,因為『並不是做起來感覺特別強壯或者有威力的運動』對選手就是好的,重點是不影響動作模式與轉換。博士同時也是運用板塊訓練最有成效的一位,儘管當初吹起號角的是待會兒要提起的博士,但關於Dr. Bondarchuk的書籍卻成為喜歡田徑訓練與週期安排必讀的好書(咦,離題了)。

這樣的實務操作安排,我基本上非常同意,理由一樣在於奧林匹克舉重的發力模式跟實際跑步或者衝刺的情況,剛好是相反的,儘管我自己也很喜歡做Clean,且做完覺得全身很乾淨,實際上反倒專注在腿後側肌群的練習後,我自己在跑步的動作比較有彈性與速度感容易維持。

例如:另外一位專家意見同樣來自俄羅斯的博士名為Dr. Yuri Verkhoshansky寫了一本關於特殊專項訓練法。裡面提到一個重要的概念,參考下圖,以訓練效益而言,Bounding<Barbell Exercise<Kettlebell Squat Jumping<Depth Jump。以現今科學來看,這仍然適用於現代觀點,像是上週提到的Dr. Morin 團隊將運動訓練分作為速度取向訓練與力量取向訓練以及爆發力取向訓練,Bounding因為沒有任何負重,自然而然在訓練效應上,比較多在動作模式的修正與關節力矩的維持,當我們需要更快的移動時,便需要徵招更多肌肉的動作電位與運動單元,這時就必須藉助更多『肌肉的訓練』,有了肌力與肌耐力後,便需要特別產生爆發力,因此用壺鈴做『墊高的深蹲跳』,能夠讓下肢肌群在地心引力的變化下做更多衝量轉動能的動作,最後,透過由箱上往下跳的前後左右方向改變,讓下肢肌肉可以做到接收衝擊力道與釋放所儲存的力道,博士稱之為『Shock Method』。此外,他的實驗認為在箱上往下跳接著做變化動作才可以真正的讓跳躍高度提高,當然,我還是必須提『雖然這是很久的研究了』,但卻仍很實用!

此篇研究來自1968年,我想應該多數的粉專朋友都還沒有出生,畢竟我相信我的粉絲都只有18歲。(喂)
此篇研究來自1968年,我想應該多數的粉專朋友都還沒有出生,畢竟我相信我的粉絲都只有18歲。(喂)

例如:這位專家來自Usain Bolt的教練-Glen Mills。我整理了一下他的邏輯,第一『靜態肌力與動態肌力應該是五十/五十』理由很簡單,深蹲硬舉胸推只是協助肌肉變強壯,然而,跑快的重點在於如何有效率的整合。第二『針對速度所需要的肌群訓練很重要』,像是髖屈肌的強壯往往帶來更好的上半身效益,所以他會習慣以150公尺的高抬腿(哇賽),胸推與背部肌群他也愛,但他也特別強調『胸推是為了起跑的穩定,但強壯的下背才可以讓身體保持直立在衝刺階段』,腿後腱肌群是速度項目選手必練的,因此,他一週會安排四到五次都包含腿後腱肌群訓練。第三『有效益的訓練他才會做』,例如他會做奧林匹克舉重項目,但決不做完整版本,多數是在手持發力的位置,且會做很多下(文獻參考並有沒提到幾下),卻從不以地板出發的Clean或者Snatch。此外,他也相信強而有力的步幅才是王道,因為最高速期多數跑者都是會進到頻率下降的問題,然而,步幅可以維持,那麼最高速期的維持便會比較長,這也是為什麼牙買加的短距離選手都是這麼強勢的原因。

維持良好步幅與保持地面接觸時間縮短特別是在最高速期之後!
維持良好步幅與保持地面接觸時間縮短特別是在最高速期之後!

第三:JRS行動跑步教室結論

根據這幾篇研究的觀察,我認真相信『讀懂力學就可以讀懂訓練法則』,當然,也絕不是什麼高深的科學數字與公式,因為數字只是輔助科學家們找到統計關聯性,但是否符合實務運用與邏輯思考,就有待個人功力。

那力學要關注什麼呢?

第一:力量的轉換,是衝量抑或是動能,當接觸的瞬間可以轉換更多的,那麼這訓練的過程必定對於肌肉可以產生極大的效益,再佐以考量方向性的變化,像是垂直與水平分力的改變,當所執行的訓練可以考量到力量轉換與方向性改變,那麼絕對會符合運動員的需求。

第二:動作模式的分析,這大概是一種感覺,培養自己『教練之眼』的習慣,肉眼看到的跟攝影機看到的,有時候需要不斷揣摩,甚至,必須要求自己利用樹狀圖畫分『動作過程中哪一些肌肉負責共同執行』,那麼便可以知道什麼訓練是對動作有幫助的,像Usain Bolt的教練說『他不喜歡練股四頭肌群』大概就是認為多數跑步動作中,已經負荷在股四頭肌了,當然也可能跟他特愛長距離的節奏跑(300公尺,80-85%的最高速度)。

第三:協調機制,多數而言會忽略這一塊,然而,利用反射機制,便可以有效率的對動作模式產生改變,例如:STUMBLE REFLEX與CROSSED EXTENSOR REFLEX就是力學專家們會運用的模式,當身體在落下過程中,反射弧會自動將大腿力量產生一上一下的機制,可以想像成快跌倒的時候,突然有一股力量會自然把身體向上拉一般,又或者當人體的前腳突然踩到香蕉皮或者即將滑倒的過程中,後腳其實會有跟上往前的動作,在這機制過程中,可以很快協助跑者找到肌肉對應的感受,而不需要太多動作矯正。

因此,在動作設計上,並不是所有關於『力量』與『爆發力』的執行出好的效益,都能夠確實在它轉換成選手所需要的速度,就像從Dr. Mike young陳述講義時聽到『速度是一種天份,衝刺卻需要技巧』,但在建立速度的過程中,應該也是兼顧『力學』『生理學』『訓練學』等等,沒有能夠測量我們在施加給地板的力量儀器–測力板,沒關係,記得判斷動作方向性,垂直衝量與水平衝量的改變都可以讓選手感到動作上的差異性,像是三步立定跳遠,如果在最後一部特別指定將距離拉遠(但前提是選手已經熟悉三步立定跳遠兩個月),衝量的改變便會特別明顯,又或者如果在執行深蹲過程中,改變動作模式,在半蹲狀態執行10秒等長收縮,在完整收縮執行五下,在一個quasi-isometry squat快速的十下,這樣便可以讓肌肉除了各種肌肉收縮形式的刺激,還能夠感受身體衝量與動能之間的轉換。又或者在增強式訓練中,利用『高低位置落差的欄架』,讓身體在重心位置感受改變的狀態,這些都能夠明確的改變運動過程中的衝量與動能轉換。

至於,動作模式觀察,則必須了解奧林匹克舉重畢竟多數是垂直向上的發力為主,跑步卻需要不斷移動,因此,如何增加力矩效應與正確轉換需要一點技巧,很簡單的方法就是結合,像是支撐腳執行單腳挺舉加上擺動腳移動上箱,便可以讓動作模式與跑步形式是完全吻合的,但切記『衝刺還是最有效的訓練轉換方式』,然而,髖關節髖屈力矩改變卻可以很明顯地在這動作上出現效應。

最後,協調機制,我認為協調機制其實不難,只是設計方法而已。在動作控制中,特別強化弱邊穩定強邊很重要,舉例來說:執行單腳箱下蹲跳,左腳是弱邊,特別是在跑步過程中容易出現臀中肌無力,動作中可以將雙手舉高,落地後立即將雙手帶至右側,完成後,利用單腳輪流高低階上下跳箱,很快地進行一段20-30米節奏跑,身體的協調機制便會很快地被建立。當然,方法還很多,我只是舉自己執行上的想法。

因此,在訓練裡頭,各項單品都需要,拿捏方寸與方向,卻有大大學問,這需要一點時間培養,我也還在學習中,但透過簡單的力學原理,卻可以更快分辨『操作什麼樣的肌力訓練』叫做是輔助,或者叫做運動表現強化,這兩者是在光譜的兩端,偶爾做慢的穩定的有益身心健康,偶爾強調動作移動速度與衝擊力道的變化有意強身健股。

對我來說,力學不應該只是數學與統計,應該是讓人可以解讀正確的訓練方向,而這些方向包含了『正確解讀力量的方向運用』,『了解肌肉在高強度的運動模式』,『多面向的訓練計畫執行』。

共勉之!

這時候突然很適合唱這首歌:

It’s been a long day without you, my friend. And I’ll tell you all about it when I see you again!

文獻參考:
Insights to Jamaican Sprinting Success Stephen Francis & Glen Mills Training Philosophy. Written by Jimson Lee, SpeedEndurance.com

Mechanical Limitations to Sprinting and Biomechanical Solutions: A Constraints-Led Framework for the Incorporation of Resistance Training to Develop Sprinting Speed。作者:Gavin L Moir, Scott M. Brimmer, Brandon William Snyder, and Hugh S Lamont

On the Importance of “Front-Side Mechanics” in Athletics Sprinting。作者:Thomas Haugen, Jørgen Danielsen, Leif Olav Alnes and Gertjan Ettema

Relationships Between Ground Reaction Force Impulse and Kinematics of Sprint-Running Acceleration。作者:Joseph P. Hunter, Robert N. Marshall, and Peter J. McNair

Biomechanics of Fundamental Movements: Sprint Running。作者:Gavin L Moir

Special Strength Training: Manual for Coaches. 作者 Yuri Verkhoshansky, Natalia Verkhoshansky

Transfer of Training in Sports Vol. I(English). 作者 Dr. Anatoliy P. Bondarchuk, Matt Thome, J. Bryan Mann Ph.D, Jake Jensen

The Mechanics of Sprinting and Hurdling. 作者:Ralph Mann & Murphy

內容來源:JOGGING RUNNING SPRINTING行動跑步教室