把身體推得越快越遠 速度訓練的六大分析

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或許有朋友認為『運動科學』才是王道,但有時候『專家經驗』卻是難能可貴,精確的數據的確會幫助運動員找到對的方向,但有時候『好的教練』本身卻是將『科學』融為一體。我常覺得如果人生蝙蝠俠有像『阿福』這樣的角色出現,不知道有多好?除了給你寶貴意見,還可以調侃你。

思考一個問題:

即便我們努力操做了每天100下伏地挺身,為什麼舉不起壓在身上的樑柱?原因很簡單,重點在『特殊性』,在大火的環境,以及電影場景放火之前,蝙蝠俠與忍者大師的討論,在備受刺激的對話下,陷入迷失的蝙蝠俠便很難讓身體下達正確的肌肉指令執行『移花接木』(咦)。不是啦,是面對忍者大師的挑戰!

就像是Tom Tellez與Loren Seagrave這些傳奇速度教頭一般,他們將科學轉換成用教學,用他們對於科學的解讀讓選手更快參與其中,而不是等待檢驗的過程。

傳奇教練Tom Tellez

我喜歡Tom Tellez的資料,一目瞭然。看了快五集的速度訓練建議,相信大家應該對於『垂直與水平作用力』有深一層的了解,然而Tom用獨到的見解拆解百米衝刺的奧秘。

照片來源:sths.org
照片來源:sths.org

首先:他很清楚在剛開始說明水平作用力會大於垂直作用力,是因為身體會自然呈現45度的投射角度,當身體越接近直立時,垂直作用力便會開始增強。到了最高速,水平作用力會接近於零,這樣的概念基本就跟『衝量轉換』一樣,因為在浪人47的速度訓練篇時,也曾經提到『作用力的推進與煞車』是在百米衝刺中轉換的,甚至過了加速期後(推進加上煞車與拖曳力等於零)。這概念基本上跟Tom的想法吻合的。

也因此,再套用一次這張圖,也可以清楚明暸,在百米衝刺過程中,作用力在垂直與水平的變化率,是會影響選手動作的。亦就是說『可以回推』,例如:我們都清楚步頻乘以步幅等於速度。加速期過程中,由於支撐時間較長,目標在於把身體從起跑架蹲姿往前推到站姿,因此,需要更多『水平』作用力,進而頻率會稍微慢於高速期,進入到真正的高速期(60-80公尺),步頻與步幅同步增加,垂直作用力開始展現,因為身體直立狀態下,要保持前進,然而,垂直作用力會在30 公尺過後維持固定作用力,這個力來自『肌腱已經儲存足夠的動能與位能』,因此,肌肉只要保持有力的收縮型式,水平作用力這時候則是負責決定『移動的方向』,良好的水平推進方向,可以讓身體移動距離更好。當然,肌腱在協助高速期保持的功能,這關鍵在研究上仍屬於『爭辯狀態』,尚未分明。

Tom也利用圖表解釋百米衝刺時的重要階段:

像是『起跑時間』在比賽貢獻程度是1%,『起跑後的關鍵六步到十步』在比賽貢獻程度是5%,『加速階段』在比賽貢獻程度是64%,『最高速度維持階段』在比賽貢獻程度是18%,『減速的趨勢』在比賽貢獻程度是12%。以這樣的分析在當今運動科學來看,算是十分精準且合理,當選手在30-50加速階段建立良好的衝刺動作與推進,高速期的維持就相對來得容易,此外,曾經在Usain Bolt的生物力學分析文章中提到『他的推進期越早發生,進而高速期維持就越好』,因為當推進期越晚發生,越容易產生高速期不足協助選手快速通過百米鐘點,可以想像一台車太晚催油門,因此,在討論加速推進期與高速期的重要程度,運動科學的解論是跟Tom的分析一樣。除此之外,Tom還講了很多有道理的話

  • 衝刺過程來自三個重點:(1)步頻:神經生理機制、(2)步幅:將身體推進往前、(3)無氧能量系統:磷酸肌酸系統5-8秒,醣原系統40-50秒 ;
  • 當我們取得移動距離時我們就取得速度 ;
  • 耙地動作Pawing應該是想像成快速的『髖關節伸展動作』,太多的『主動控制』在膝蓋與踝關節動作反倒影響了力量產生的主要來源—髖關節的角速度; (但多數會做到過多的小腿動作!)
  • 衝刺過程中『主動控制』的抬高膝蓋反倒影響了後側擺動腿的回復時間點 ;
  • 最好的衝刺方式是在步幅的推進試圖將身體移動至更遠的距離,比賽過程中,不是誰頻率最快或者步幅最大的人贏的比賽,而是在特定距離可以讓身體快速通過的能力。步幅是動能與衝量最佳的轉換典範,將身體重心在兩腳之間做大幅度移動,步幅是向下與向後的施力行為,而不是往前延伸,過度的往前延伸會影響髖關節轉動速度,並且製造太多壓力在腿後腱肌群,使得下肢角速度下降。(可以感覺到步幅在Tom眼中多重要!)
  • 人體動作都是轉動,而轉動的力量往往來自槓桿原理,我們的力量來源多數來自第三類型槓桿,這樣多關節的使用形式讓人體運動需要更多力矩協助。
    光是以上這幾點,都是當今運動科學最重要的關鍵知識,害我都希望可以用一張海報貼起來了!

同時我也喜歡Tom在衝刺過程中描述骨盆維持直立正中位置的重要性,因為當骨盆在高速期過於前傾或後傾會讓腳在著地與離地的狀態跟著改變,因此,身為Carl Lewis的教練,可以透過影片,特別發現『Carl Lewis的身體位置保持得很好』!

1984年奧運三項金牌

Carl Lewis與Tom Tellez

傳奇教練Loren Seagrave

照片來源:adriansprints
照片來源:adriansprints

一樣強調力學對於訓練的重要性。他提到『多數教練喜歡讓選手獲得更多強大的肌肉』,然而,我們常常會以比較短視的檢視速度與衝刺所需要的『是在越短的時間輸出最大的功率』,然而,這越短的時間卻可以產生最大的效率(例如:移動更遠的距離與更快的推進加速效率)。在越短的時間輸出最大的功率,簡稱為『爆發力』,爆發力的產出過程代表著肌力與神經肌肉協調性,代表著動作神經元在徵招肌肉纖維的效率是提高的,肌肉啟動的效率是有順序跟時間性的,肌肉內與肌肉間的協同與合作是一致的,但爆發力並不等同於速度,因為爆發力只是為了做功效率(力量與時間的乘積),因為這必須考量到『能量系統的參與』,速度則是代表著是爆發力與神經肌肉協調的整合,他不僅僅只考量『時間序列與徵招順序』,更必須考量到『動作控制』在運動員的身上,有了力量與爆發力,卻無法在動作控制上完成良好動作的大有人在,這也是為什麼『速度類型的運動員』事實上是非常難以快速進步的原因。

跟其他教練最大的不同點,在於Loren喜歡將速度技巧分為『Drive, Swing, Lift』。而這三大重點又可以拆解為六大圖像『記憶』,

第一:身體位置,教練認為『Core Stabilization, postural repositioning and control, and vertical((longitudinal alignment)』是身體位置的三大重點。

  • 在核心穩定的過程中,分成Draw-in 與Brace,一種為了將所有腹部肌肉的招喚,強化運動效能,想像你為了穿上十年的牛仔褲而收緊肚子。一種是為了在三個動作平面穩定脊椎與骨盆的運動效率,想像你胸骨柄與恥骨聯合在同一直線上運動,卻不能在冠狀面上側彎時又同時在水平面產生旋轉時大力拆開,會失去動作效益。
  • 在姿勢重新擺位與控制的過程中,想像跑者突然抬起腳後的骨盆位置,通常骨盆會在過程中呈現前傾狀態,然而,以肌肉的張力是會立刻輔助骨盆快速回到中壢位置(不是楊梅),且髖屈肌群以適當的肌肉延展儲存彈性位能與在大腿回復的過程中產生力量。
  • 在垂直排列位置,當擺動腳來到身體前方,支撐期來到準備離地階段(切記是尚未離地),教練認為支撐邊的『肩膀與髖關節』必須呈現在『最佳作用力的垂直力線』,且在這樣的過程中『三關節屈曲會順勢強化核心穩定與姿勢重新擺位』。教練認為這裡的動作往往被誤認為『前傾』,基本上前傾是一種代償作用,因為支撐腳的肩膀與髖關節並沒有在垂直力線上,使得髖屈肌做了更多補償,讓身體看似更為前傾(這觀念非常重要,髖屈肌!)。

第二:擺動腳回復機制,可以分成『the Residual Phase』以及『the Recovery Phase』,Residual Phase目前沒有人翻譯以運動狀態這名詞(這名詞在精神科倒很多XD),所以我姑且翻譯成在『推蹬殘餘效應』,主要是利用在腳接觸地面的過程到準備離地進入到雙腳騰空狀態,大腿『加速回復』的過程,而不是產生『減速』,教練再次耳提面命的說『在肌肉張力長度關係中,最佳的收縮長度帶來最佳的力量產生,因此良好的髖屈肌群啟動搭配上半身穩定的姿勢,可以讓推蹬殘餘效應發揮到最大』。因為當身體進入騰空時,身體的神經肌肉需要重新排列與整合,這是教練特別強調的『Principles governing quality of movement』,他解釋成強度高卻沒有好的動作品質,或者神經肌肉連結效應不好,只會讓身體記得『壞的動作』。且在推蹬殘餘效應務必做到『三關節屈曲Triple Flexion外加“Toe Up”』可以明確提升推蹬效應!Recovery Phase回收效應則是讓支撐腳的腳趾進入離地後,瞬間轉換成為擺動腿的大腿必須用更快的效應回收到身體下方,所以會出現下方的圖!因此,減小下肢的轉動慣量是必備的事情,所以常常會聽到實務教練說『腿收快一點』。也就是說『推蹬殘餘效應』與『回收效應』兩者的綜合會讓騰空時間縮短,且也代表了擺動腿回復機制間接影響『落地瞬間前的位置』,運動員能否有效運用這週期很重要!

第三:轉換階段:代表著大腿即將落地的減速狀態,也代表著是另外一隻腳進入離地。這階段可以想像成為『所有的身體質量像是砲彈一般從水平與垂直方向同時往前進』,如果成功的轉換,便會是一次有效率的步幅(空中移動距離)。教練認為『過長的轉換階段代表著來自於過長的推蹬殘餘效應(可以完全感受到推太多不見得有幫助)』,好的轉換階段就會像是剪刀,雙腳在空中快速換腿,也可以說好的擺動腿回復效應帶來好的轉換效應。白話一點就是『過度的推也帶著過長的轉換階段』,大腿的剪刀效應反而下降。

第四:接觸地面準備階段:是衝刺過程中第二重要的階段,因為落地腳會利用髖伸肌群以提升髖關節角速度,好的衝刺選手往往不僅僅藉助地心引力,更在轉換階段後得到『肌肉伸張反射機制』快速對地板施加最佳的關節力矩(力乘以力臂等於力矩,力乘以角度等於角速度)。”foreleg reach“是這個階段下最重要的現象,因為前腳延伸會讓人誤以為『我們是主動伸直膝關節』,其實是加速過程中往負方向移動的共同收縮效應,亦就是說髖關節角速度已經達到最高效應,使得大腿與膝蓋周圍肌肉在『鬆弛』與『緊繃』取得最佳平衡狀態,腳踝在水平移動速度上也同時提高,因此,這過程中,髖與踝都扮演著重要角色,相對的降低了『前側主導力學效應』的重心與腳踝落地位置的距離,可以確實減少『煞車』效應(參考下圖)。(這一點倒是跟當代運動科學所做的實驗很接近,髖與踝的力矩都扮演著重要角色,膝蓋力矩在落地過程相對下降)。

第五:地面階段:這是衝刺過程中第一重要的階段,它可以區分成為Frontside Phase and the Backside Phase『前側主導力學效應』與『後側主導力學效應』(參考下圖),在前側主導效應中,強調的是身體重心在足踝落地後到支撐期中段的水平移動距離應該要時間越快越好,同時也是借助腿後側肌群共伴臀大肌持續加速往前,此階段『膝蓋周圍肌群』是穩定且良好的共同收縮機制,過程中就像是感覺運動員要撕裂跑道般,這階段的失敗往往來自於『大腿提早減速以及不足的腿後側肌群與臀部肌群的協同效應下降』,同時也會因為『過度的前側主導力學效應的移動距離』讓這時候的重心移動水平速度下降(小腿與身體重心的水平距離太長會減小前側主導力學效應的力量)。

後側主導力學效應,主要發生於跑步週期的支撐期中段,特別是在身體重心通過支撐的基底面積,然而,當我們特別在這過程中執意推蹬,反倒會影響擺動腿回復效應,有趣的是通常在這階段的所產生的推蹬力量是儲存於肌腱的彈性位能,後側主導力學效應僅僅佔跑步或者衝刺30%的力量產生。往往會發生在後側主導力學效應,是因為煞車開始大於推進效果,於是衝刺選手在不自覺的狀態下改變了前側與後側之間的轉換力學效應,這狀況往往發生於一百公尺衝刺『速度維持階段(最後的十米到十五米)』,選手的減速結果在從落地到離地在這速度維持階段卻是難以改變的,白話一點就是『減速就是減速』,後側主導力學效應就是會發生,卻效率不高。

第六:手臂動作:教練對於手臂動作用『在單行道開車』描述,只能不斷向前利用肩膀伸展的肌肉,雙手保持在鬆弛有彈性的90度,兩手掌心相對,手腕保持輕鬆,又或者開始想像兩隻手像是鐵鎚般往後敲打在身體後方牆上的鐵釘,盡可能快速地敲打,然而,手臂回復動作就像是肩膀前側肌肉群儲存的彈性位能般,很快地收回。切記,當手臂呈現錯誤的擺手方式,例如:『小狗游泳』,前臂呈現旋前狀態,便會使得肱二頭肌無法有效固定肘關節,導致擺臂效能下降。

JRS行動跑步教室總結:

我常思考的一個問題,我曾經做過研究,按照『生物力學』的標準操作,也努力將『數據』呈現,但『我會教學嗎』?不!畢業後十年我才真正體悟到『如何用力學指導跑步』!當然,也可以說『是因為當初沒有仔細思考過吧』!這是有趣的思維。因為『數據的呈現』,是科學家的能耐,他們能夠數字轉換成有用的資訊,『運動的成果』,是運動員的能耐,他們能夠超越數字背後的意義。研究族群無法完全推論到全體的狀態,又如何能夠說『什麼運動能改善運動表現』?但或許人生中的『阿福』會調侃『你每天看這麼多實驗結果你連統計數據都搞錯』(硬要調侃自己)。

但對我而言,這兩年我覺得會教學還是王道,整理文獻真的只是興趣,登上動一動只是主編對我的厚愛,我不一定全懂,也可能眼花看錯,我會有盲點,我討厭一言堂,很想討論,但給我點空間,我有權利選擇『我感覺到的』跟『我想做的』。(贅言了XD)

訓練非難事,當你認真看過Tom與Loren(講得好像自己很熟)對於衝刺的思考邏輯,便會開始了解『抬膝』是否會影響到擺動腿的回收效率,常常會以為『步頻』是王道,但移動距離的創造也是速度的來源,小腿的前擺反倒限縮髖關節主動伸展的力矩,這些都是影響的關鍵,也都是運動科學關心的事,但何以『許多文獻』不一定看見這些重點呢?當我開始整理文獻時,我理解到的許多運動科學專家都是『專精在某一領域時,會限縮自己的眼界,而忘了要跳出來看』。然而,越懂得整理與吸收的,才可能找到『教學經驗』與『實務經驗』所需要的。

以上,是兩位傳奇速度教練對於速度執行的介紹,我特別欣賞兩位是因為『力學分析是如此的自然且符合科學』,像是唸過Loren Seagrave的衝刺六大分析之後,更了解原來前側與後側主導力學效應真的很符合運動科學研究,因為跟之前分享的力矩效應很像的是『真正力量的發生來自身體落地前到瞬間落地直到支撐期中段』,在身體後方所產生的推蹬殘餘效應,並無法有效地提供身體明確的力量產生。

光是這點就已經足夠讓我崇拜Loren為何可以在田徑世界裡稱霸,雖然這幾年他都飛往東南亞做教學居多,真心希望有一天能夠邀請他來台演講。
共勉之!

文章來源:JOGGING RUNNING SPRINTING行動跑步教室