毫秒之差的距離 菁英跑者滯空能力解析

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作者:周奕呈、相子元

跑步(馬拉松)運動近年來參與者日漸增加,參與者多半希望透過訓練以突破自我最佳成績。然而,現今的主流訓練多來自於過往優秀跑者的訓練模式,較少源自於科學方法所探究出的訓練技巧。近年來,雖有少數研究透過科學方法分析優秀跑者的力學參數,也對菁英跑者的跑姿有了一定的了解,但礙於實驗皆於室內跑步機上完成,在過往研究中發現,真實地面與跑步機跑步存在力學參數上的差異,這代表經由跑步機所收取的資料似乎無法全盤呼應真實情況。

為了探究優秀跑者於實地奔跑的力學參數,2019 年有學者於 European Journal of Sport Science 期刊發表了一篇研究,實驗安排兩組跑者(菁英 vs 業餘),在長 32 m 安裝有測力板的跑道上,以 3.3, 3.9, 4.8, 5.6 m/s(5 分速~3 分速)四種速度奔跑,並輔以動作捕捉系統,分析兩組跑者間生物力學上的差異。

菁英跑者與業餘跑者跑姿差距甚大

實驗結過發現,跑者間差異不受速度影響,兩組跑者在跑步周期中,除步頻、步長、觸地時間外,其餘參數有著諸多差異。菁英跑者有較長的飛行時間(雙腳同時滯空的階段)(菁英 0.50 sec vs 業餘 0.45 sec)。備註:實線代表菁英跑者,虛線代表業餘跑者,各項參數之時間軸皆以步態周期(0-100%)進行標準化

圖一
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圖二
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在觸地與推蹬階段,菁英跑者有較多的屈膝角度(菁英 18.9° vs 業餘 14.2°)(圖一),且觸地時足壓中心離腳踝較遠(菁英 0.13 m vs 業餘 0.11 m)(圖二)。

圖三
圖三
圖四
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在推蹬階段,菁英跑者有較高的垂直衝量(菁英 0.49 牛頓秒 / 體重 vs 業餘 0.44 牛頓秒/體重)(圖三),以及踝關節力矩(菁英 0.41 牛頓公尺/體重vs 業餘0.33牛頓公尺/體重)(圖四)。

圖片來源:Preece, S. J., Bramah, C., & Mason, D. (2019). The biomechanical characteristics of high-performance endurance running. European Journal of Sport Science, 19(6), 784-792.

學者針對以上結果解釋,在無差異的觸地時間下,菁英跑者能產生較長的飛行時間。這代表下肢在與地面作用的過程中,菁英跑者較能有效將下肢力量用於推進身體前行。在觸地期間, 菁英跑者的屈膝角度較大,脛骨與地面接觸時相對垂直,這能產生更多的垂直地面反作用力,間接增加飛行時間。菁英跑者足壓中心離踝關節較遠,主因為該族群多為前足跑者,此距離增加可視為推蹬時,身體質心與地面反作用力間的力臂增加,因而導致了踝關節力矩提升,而該力矩提升也再度增加了優秀跑者的推進能力。

技術與體能必須同步提升

菁英跑者有著不同於一般人的動作機轉,使其跑起步來更順暢,更不費力。然而,即便知道菁英跑者如何跑步,我們也難以直接依樣畫葫蘆。舉前足跑法為例,即便我們知道前足跑法能提升推進時的力矩與垂直向衝量;但隨著推進力(力矩)越大,這代表跑者的足踝韌帶、跟腱甚至是脛骨所受到的衝擊也會隨之提升,若沒有足夠強健的下肢肌力以及良好的髖、膝、踝緩震機轉,跑者不但容易疲勞,甚至會提高傷害的風險。對此,筆者認為在效仿菁英跑者跑姿的同時,應當輔以適當的肌力、甚至是增強式訓練,提升下肢力量與勁度,如此才有能力承擔高效能跑姿伴隨而來的高度衝擊。

參考文獻:

Preece, S. J., Bramah, C., & Mason, D. (2019). The biomechanical characteristics of high-performance endurance running. European Journal of Sport Science, 19(6), 784-792.

內容來源:運動科學網

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