2019年4月7日 星期日

游泳的浮力支撐 vs 移動支撐


因為前面的一篇分享收到Balance一個很棒的問題:「浮力支撐的體重=身體排開的液重,轉移到手上,是划手推水的反作用力,還是手排開的液體重?!」這個問題可以進一步引申說明浮力支撐和移動支撐的關係。

「浮力(支撐的體重) = 身體排開的液重」沒錯,「浮力」這個公式是「結論」, 但要把公式背後的原理拆解開來比較容易明白浮力跟「姿勢」與「上/下表面積」之間的關係。

浸在液體中的物體,其實是受到四面八方液體的壓力,該壓力隨深度的增加而增大的。上下兩面因為在液體中的深度不相同,所以受到的壓力強度也不相等,正因為這股壓力的差距而產生浮力。



先假設有一長方體A2浮於水面上:
  • h1 = 長方體低點
  • h2 = 長方體高點
  • S = 上/下表面積相同
  • V = S*Δh = 沉入水中的體積

  • F浮力 = F下表面 - F上表面
= ρg(h2*S)-ρg(h1*S)
= ρg(S*Δh)
= ρgV
  • ρV=m
也就是說當物體或人體完全沉入水中時,不論身體姿勢,浮力等於身排開的液體重:

  • 浮力 = ρgV = mg = 物體或人體所排開的液體重量
所以B1與B2的浮力相同,但當物體或人體有部分體積浮在水面上時,因為上方出水面部位沒有液體壓力,所以浮力所支撐的體重(簡稱「浮力支撐」)就會跟物體下方的表面積有關。以下圖為例,A1和A2是同一物體,在兩種「姿勢」下,A2可以漂浮在水中,A1卻會是在下沉,雖然下沉到一定比例後,仍可浮在水面上,但會很不穩定,它會有趨向傾倒成為A2姿勢,因為相對來說A2的姿勢是比較穩定的。下面的表面積愈大,愈容易保持平衡。

換句話說:人體在改變姿勢時,浮力的平衡會改變。

以下圖中右上方的泳者來說,左手臂提起,部分身體出水,沉在水裡的體積忽然變小時,浮力也忽然變小,「技巧」就用在這邊,技巧優秀的泳者能把浮力支撐減少的體重「有效地轉移到前伸手上」。泳者就是利用提臂出水與轉肩的動作,有技巧地把體重轉移到前伸臂的手掌上,使手掌形成向前移動的支撐點(簡稱「移動支撐」)。

關於浮力支撐和移動支撐之間的關係,趴在地上的動作會比較好想像。人趴在地上時,全身的體重由「地面支撐」(類似趴在水中的浮力支撐),此時人很難移動,要增加移動效率,必須把體重轉移到手上,像小朋友一樣用手爬行的方式會比用身體在地面蠕動前進更有效率。

來到水中之後,浮力只是取代地面的角色去支撐身體的體重,但因為水不穩定,所以把體重轉移到前伸手的難度會高很多。

技巧不好的人,在浮力減小時身體會下沉,因為沒有及時把浮力支撐減小的體重轉移到移動支撐上。這除了技巧之外,也需要有足夠的力量才能做到。這點非常重要,因為許多泳者提臂時身體會下沉或前伸手太早掉下去,絕大多數都是力量不足以支撐從浮力支撐轉移過來的體重所造成的結果。
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關於浮力支撐和移動支撐這兩個概念的提出,首見羅曼諾夫博士的《POSE METHOD 游、騎、跑三項運動技術》(Pose Method of Triathlon Techniques),第42章〈全部都跟轉換支撐有關〉與第43章〈平衡支撐〉,裡頭有更詳細的論述,有興趣者可以再找來讀。

2019年4月6日 星期六

廣州自行車訓練營



上個月剛完成自行車訓練營的最終測試與結營分享會。在3.3公里的前測/後測中,全部有參加測試的學員都進步了,進步幅度從12秒到50秒。

對於這麼短的距離而言,能進步10秒已經很好了,20秒以上更是難得,甚至有位學員進步50秒,可以說是誇張了。(用跑步比較容易理解,400米PB推進1~2秒已提升一等跑力值,拉長到1600米能進步20秒已是非常難能可貴了,接近四等跑力值,50秒是七等跑力值)



何耀民是最認真的學員之一,四週22堂訓練課表(包含力量訓練日和技術訓練日)全部吃完,一堂不漏,最終的3.3公里測試從6分23秒進步到5分44秒,進步39秒,等同於跑力值從45.6提升到51.7。



這個騎行訓練營是在GIYB(身體巨人)Sunny的邀請下開始的,很榮幸能跟一群認真的自行車愛好者分享訓練。我們花了整整兩天的時間把四週課表內的所有訓練元素教給大家,包括FTP檢測、踩踏技術動作與力量訓練動作教學。為了確保大家在接下來四個星期能獨立訓練,所以把課表中每一個關於體能、力量與技術的元素與理論都講清楚,也在先修課時讓大家先試練一次,並當場指出問題,確認大家都知道自己的功率區間,而且對技術和力量訓練動作都能掌握到一定的程度。

進入第二週就有許多人在知覺和表現上都進步顯著,令我驚喜。學員耀民在同一天的課表反饋:「今天完成訓練一氣呵成,特別爽!有種騎完還想騎的感覺,漸入佳境啦!騎行前把座包向前移了一點,屁股舒服很多,也有可能做高功率區間也不容易痛,且時間短,後續訓練再體驗觀察一下。今天平均踏頻輕鬆達到120,6區間NP基本在中間值,5區間NP基本在上限值,最高心率在160~165。」

印象深刻的是另一位學員Ken在訓練後的日誌反饋:「技術動作1-3點的,加強了提拉動作與注意力,比上周的知覺好很多了;強度6區與5區的練習在踏頻上去的同時也能保持,體會到高踏頻帶來的舒暢; 後腳抬高蹲的力量練習也能順利完成。今天的課表總體感覺輕鬆,愉快!……現在發現高踏頻真是舒暢,之前的踏頻好少過90的,現在的主課基本上都超過100。」

因為我原本是預期到第四週(減量週),效果才會出現。提早出現不一定是好事,雖然如此,我還是知道在第四週,訓練正式告一個段落時,他/她們都會有更多的體悟,這些體悟是不用我去說,他/她們自己就會發現的。


結束測試的那一天,大家聚在Sunny的場館舉行分享會,每個人都有上台分享四週的訓練心得,會後大家沒散,還聚在一起談各種訓練的事,可以感到大家捨不得離開。我很喜歡這種訓練的氛圍。



2019年4月5日 星期五

菁英自由式選手的手掌出水點在入水點之前



技術最優秀選手的手掌出水點會在入水點之前,也就是說他們的手掌沒有主動向後划。此一現象,不少教練和游泳科學家都已經發現,只是尚未跟支撐理論連結在一起。我們下面用馬格利修《游得最快》(Swim Fatest)這本書裡的一張圖來說明這個現象跟支撐理論之間的關係。

●A→B:傳統定義的「抓水」動作,推進準備階段,此時無推進力。在A點之前,身體的體重主要由浮力支撐,接著左手開始提臂出水,A點之後的體重逐漸從「浮力支撐」轉向右手這個「移動支撐」上,A→B是右手支撐體重逐漸增加的過程,這個過程正是推進加速的準備階段。

●B→C→D:傳統定義的「抱水」動作,前交叉的游法在B→C會先加速,C→D會略微減速;後交叉的游法則會在B→D的過程中持續加速。因為前交叉時另一隻手入水當下,划手臂還在額頭前方,這也是離重心相對較遠的位置,所以當騰空手一入水就會略微減速(C→D)。後交叉的游法在騰空手入水時,划手臂的手掌已經來到胸口附近,已經離身體重心很近了,所以加速度會持續連接到下一段加速的過程,減速階段幾乎沒有。但後交叉的游法對技術與力量的需求較高。此外,當手掌來到C點時,手掌會向內旋,也就是大家所熟知「S形划手」的後半段。這個S形的軌迹並非主動划出來的,而是因為入水與轉肩動作所造成的。

●D→E:傳統定義的「推水」動作,最大加速階段。D點時因為入水帶動右肩上轉,右手也順勢略微向上,接著因為身體重心通過支撐手產生失重,所以手掌會有更大幅度的向上動作,這是因為失重造成的,而非刻意上拉。

●E點的姿勢是轉換支撐的關鍵,此時一感受到手上的壓力消失就要提臂,使體重轉移到前伸手上(也就是另一隻手的A點)。

出水點會在入水點之前,並非泳者做了什麼,而是因為身體加速時帶動手掌一起往前移動的結果,它也支撐/移動理論所追求的最終目標。要達到這個目標,必須要有足夠的支撐力與核心力量。但反過來說,有足夠的力量則不一定能達到。因為有力量如果沒有技巧,只是胡亂用力,速度當然游不出來,所以關鍵在於要把「支撐手不動」的概念落實在每一次的體能、技術與力量訓練當中。

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下圖是依據 Ernest W. Maglischo, Swimming Fastest. United States: Human Kinetics, 2003. p27.重製

2019年4月4日 星期四

Skill, Technique, Technology 三者之間的差別

最近很密切再跟廣州軍體院的艾教授討論活動度與穩定度的量化與訓練課表,在整理資料時翻到之前跟他的一段問答,順便分享出來,若有人對這三個詞彙用在訓練理論上時有更適當的定義,再跟我說。

他提出的問題是:「技術和技巧的區別在哪裡?」

下面是我回覆內容的整理:

這要從英文來談比較容易分辨,「skill」譯成技巧,是指較小的、較基礎的動作元素,像竅門,所以我們會說小技巧,不會說小技術。

「技術」有兩種對應的英文,分別是「technique」與「technology」。

前者「technique」比較適用於運動訓練,是指一套訓練技巧的流程,或者是一套(訓練)體系;後者「technologe」我會譯成「科技」,是指一種跟「科學」相關的技術,可量化、可標準化、可重複操作的一套方法與流程。可量化與可標準化重複操作是「科技」的要素。有些技術,雖然自成體系,但並不一定可以量化或具有可重複操作性,所以無法被稱為「technology」,只能被稱為「Technique」。

也就是說這三個概念的內容有重疊,「科技」所包含的範圍最大,「技術」次之,「技巧」的範圍最小。

2019年4月2日 星期二

划手過程中有兩次加速期,如何解釋?


上星期去廣州冬泳協會的辦公室談下半年游泳訓練營的工作,這是去年廣馬PB班學員Vivian引薦的,還記得她在PB班的結營儀式後以很認真的口氣請我多在臉書上分享游泳訓練的文章。

昨晚熬夜把答應要給出版社的游泳書稿整理完寄出後,天已經亮了,忽然想到這件事。

若要選一個主題來分享,我先想到的是厄尼斯特.馬格利修(Ernest W. Maglischo)在其所著的《游得最快》(Swimming Fastest)中的一張圖:划手的加速度變化曲線。

從這張圖中可以看到幾個非常有意思的地方:

一、若把自由式划手分成入水延伸、抓水、抱水、推水、提臂五個階段。抓水(A→B),是一段最大幅度的減速階段。

二、划手過程中有兩次加速期(B→C與D→E)。

三、抱水與推水的加速過程中有段微小的減速期(C→D)。

很多人看到這個研究會認為抱水與推水是我們要主動用力增加推進力的時刻,但為何會有兩段加速?而且第一段加速結束後有段微小的減速期(C→D),為什麼?又為何在划水 初期需要一大段的減速階段?過去這些問題很難解釋清楚,但當我們了解支撐與體重之間的關係後,就都能解釋清楚了。

●A→B:要移動就需要支撐點。因為水是不穩定的,為了形成穩定的支撐,必須先把體重轉移到支撐手上,所以傳統定義的抓水動作並非主動向下壓水,而是因為另一側轉肩與向上提臂的動作,才使右手被動向下壓,這是加速前的準備期,非有不可。泳者透過提臂把體重快速轉移到前伸臂的姿勢,有點像跑步觸地時腳掌正落在臀部前方,所以會有產生減速的剎車效應。

●B→C:右手從抓水轉入抱水姿勢的同時,左手掌從高點入水,位能轉換成動能,前進速度迅速提高,這是失重/失衡的現象,也是第一次加速的過程。

●C→D:入水後,右手上的體重會快速變小,而且身體瞬間變成「平游」姿勢,水阻加大,所以速度會掉下來一點。

●D→E:身體重心(游泳時的身體重心在肚臍附近)愈來愈接近支撐手,所以右手上的重量再次增加,接著第二次失去平衡,身體向前加速落下,在E點時達到最高速。

●E點:此時手臂尚未完全伸直,而速度已經開始快速在往下掉了,如果E點之後還刻意用力打直手臂推水的話,只是浪費力氣,而且還會延後提臂與換手的時間,划手的效率和速度都會受到阻礙。此時是左手水感的起點(撐水的起點),此時右手已開始向上提臂(右手手肘已出水),也因為主動提臂的動作,所以左手的水感被動形成。圖中的泳姿在Pose Method中稱為「關鍵泳姿」。

圖片修改自:Ernest W. Maglischo, Swimming Fastest. United States: Human Kinetics, 2003. p.29.