彎曲剛性經濟性 鞋子的彈性可以幫你跑更快嗎

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作者:唐晏珊、相子元

2019 年 10 月 12 日,Eliud Kipchoge 穿著 Nike Air Zoom Alphafly NEXT% 原型鞋在 1:59:40 完成賽事;隔天 2019 年 10 月 13 日,肯亞女選手 Brigid Kosgei 穿著市售 Vaporfly NEXT% 以 2:14:04 成績,打破維持 16 年的女子馬拉松世界紀錄。Vaporfly 系列跑鞋不斷突破世界紀錄,卻引起眾多爭議,因此,國際田徑總會為跑鞋訂出新的競賽規定,其中之一是鞋身只能配置一塊碳纖維板或其他功能相同的堅硬物料;於是各大鞋廠紛紛推出嵌有碳纖維板的跑鞋,如 Brooks Hyperion Elite 2、New Balance FuelCell TC 等。而近期 Adidas 及 Asics 搭配自家最新科技,改變過往整片碳纖維板設計,Adidas Adizero Adios Pro Running 改以條狀設計,根據官方說法 –– 參照足部骨骼分佈,以增加推蹬回饋,可減少跑者能量流失;Asics Metaracer 則增加了前腳掌碳纖維。而改變不同碳纖維設計對於跑步經濟性效果為何?

Brooks Hyperion Elite 2(左)、New Balance FuelCell TC(右) 圖片來源: Brook、New Balance官網
Brooks Hyperion Elite 2(左)、New Balance FuelCell TC(右) 圖片來源: Brook、New Balance官網
Adidas Adizero Adios Pro Running (左)、Asics Metaracer (右) 圖片來源: Adidas、Asice官網
Adidas Adizero Adios Pro Running (左)、Asics Metaracer (右) 圖片來源: Adidas、Asice官網

彎曲剛性經濟性

近年來許多跑鞋內鑲嵌硬板,如 TPU 或碳纖維板,以增加彈性進而提高跑步經濟性。跑鞋的彈性代表其彎曲剛性,當彎曲剛性越大時,代表鞋體回彈力越大,進而予以跑者額外的推進力,有助於減少能量消耗,延伸閱讀《穿Nike Vaporfly 跑步真的比較省力嗎?》。而早在 2014 年一篇於人體運動表現期刊中,就有針對不同速度(1.5 m/s、2.5 m/s、3.5 m/s)及鞋底有無彈性設計的跑鞋進行彈性實驗。

鞋體彈性設計 圖片來源: Human Movement Science, 38, 163-172.
鞋體彈性設計
圖片來源: Human Movement Science, 38, 163-172.

在該研究中發現,彈性材料能減少小腿後肌(腓腸肌)的肌肉活化,增加推進力及減少觸地時間。如下圖所示,在速度 1.5 m/s及2.5 m/s 下,(A)觸地時間、(B)最大前後推進力、(C)腓腸肌肌肉活化都有顯著影響;而在(D)速度 3.5 m/s 下,無法提供反彈能力,進而了解透過在前腳掌添加彈性材料可增加推進力並提供反彈。而在高速度下,作者建議應挑選更高硬度的材質才能提供最佳反彈。在跑鞋內鑲嵌硬板確實能提高跑步效率,使跑步經濟性增加,然而不同品牌或碳纖維板設計提供的剛性有所不同,因此所適合的速度也不同。

觸地時間(Contact time)、最大前後推進力(Maximal anterior-posterior force)、腓腸肌肌肉活化(Gastrocnemius muscle activation) 圖片來源: Human Movement Science, 38, 163-172.
觸地時間(Contact time)、最大前後推進力(Maximal anterior-posterior force)、腓腸肌肌肉活化(Gastrocnemius muscle activation) 圖片來源: Human Movement Science, 38, 163-172.

由此可知,雖然研究發現跑鞋透過材質上設計能夠增加推進力,進而減少能量消耗,但若穿著不合運動型態的碳纖維板跑鞋,不但無法增加彈性,甚至容易造成運動傷害。建議跑者未來可根據跑步時習慣的配速及舒適度來進行適當彈性跑鞋的挑選,才能達到最佳的運動表現。

參考文獻:

Chen, C. H., Tu, K. H., Liu, C., & Shiang, T. Y. (2014). Effects of forefoot bending elasticity of running shoes on gait and running performance. Human Movement Science, 38, 163-172.

內容來源:運動科學網

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