2017年4月4日 星期二

再論垂直振幅:RunTall vs. RunSit

昨天回答了老劉關於垂直振幅的問題後,老劉接著問:「如果我們把垂直振幅定義為z,把支撑期質心的垂直振幅定義為x;騰空期質心的上升部分定為y。z=x+y。這個x應該是負值吧?落地後質心會降低。比如先落地支撑,質心往下降2cm,再騰空往上10cm,那麼質心總共的垂直振幅不應該是10-2=8cm嗎?」剛好前一本書中畫過一個圖來解釋這個問題,就截圖解釋給老劉聽,也分享出來:

不是8公分,是10+2=12公分才對。z是振幅的上下限。如附圖,下肢剛性不足的跑者,著地後臀部會下降,故而紅線下降幅度x會比較大,這是不好的。

最後看到老劉回說「明白了」之後的感覺真是愉快。


--

附圖摘自我和茗傑合著的《跑者都該懂的跑步關鍵數據》,第153與165頁。下面順便也把書中解釋這張圖的文字分享出來:

不管是哪一種田徑距離的世界紀錄保持者(從100m、200m、400m……到十公里、半馬與全馬),他們的騰空時間大都落在150~162毫秒之間(見附圖),非常接近,它所代表的意義是:不管速度快慢(從時速21到37公里),這些跑者都不會利用推蹬地面來創造更長的騰空時間,因此他們的垂直振幅都相當小。

這項發現的另一層意義是:推蹬是有助於延長騰空時間和步幅,只是這一點效益會帶來其他更多缺點,所以連世界紀錄保持者都不會為了加大步幅的效益而去推蹬,我們也不用這麼做。全馬世界紀錄保持者的騰空時間是162毫秒,百米世界紀錄的騰空時間是156毫秒,可見透過延長騰空時間來增加步幅或提高速度,並不是正確的訓練方向。

我們以騰空時間160毫秒來看,升空80毫秒,落下80毫秒,利用下列公式,我們可以利用力學公式算出這些跑者從騰空到落下距離大約是:

S = ½ gt2 = ½ × 9.8 × (0.08)2 = 0.03136公尺 = 3.1公分

這也是為什麼這些世界紀錄保持者在騰空期的平均垂直振幅(下圖藍色虛線)都在3~4公分之間。

但我們在替別人做跑姿分析時卻時常發現騰空時間160毫秒的跑者,垂直振幅都遠遠大於4公分,甚至在8公分以上。一開始我們不知道原因何在,但透過仔細的分析發現元兇還是在跨步(附圖上方的紅色跑者)。若跑者在落地時,腳掌跑到臀部前方,或是臀部往下縮(坐著跑),這不但會使你的觸地時間會變長,腳掌落地後(支撐期)的上下起伏也會跟著變大。我們發現,這是許多跑者垂直振幅過大的另一項主要原因。

國外文獻中常對優秀跑姿的詞彙是「Run Tall」,意指:上半身保持挺直,肩膀不往前傾,臀部不往後縮。若能在跑步時維持此姿勢,支撐期的振幅就會比較小(圖中紅虛線比例就會少一點)。另一種跑姿俗稱「坐著跑」:跑步時肩膀前傾(臀部後縮),或是落地時腳掌跨到臀部前方,支撐期的上下起伏就會比較大(圖中紅虛線振幅較大)。

紅虛線的振幅不可能完全消失,一定會存在,只是比例問題。就像臀部一定會後縮或下降一些,腳掌也不可能完全落在臀部正下方,只是幅度大小不同而已。

支撐期的上下位移幅度變大,就像每一步都在做小幅度的蹬階運動一樣,因此對肌肉的負擔也大。我曾分析過一位看來明顯「坐著跑」的跑著, 用各種角度的影像分析後,他每一步在支撐期(從剛落地到離地時)的上下位移幅度是4公分。假設他跑一場全程馬拉松總共跑了四萬步,除了向水平移動了42,195公尺之外,他同時也像是向上爬了四萬階4公分的階梯一樣,那等同於總共向上移動了160,000公分(4 × 40,000 ),也就是1.6公里,那幾乎是一口氣比了四次的台北101登高賽(比賽階數:2046階,樓層高度:391.8公尺)。想像一下,有做這件事的跑者在馬拉松賽場上等同於比「沒做這件事的跑者」多比了4次的101登高賽,光用想的就很累,更別提真的先跑完馬拉松再爬四次101大樓會有多操。

在跑步中,Run Tall是個重要的術語,它是在表述一個重要的姿勢:上半身保持直立,臀部不能向後縮會向下降。這需要下肢的剛性,而剛性需要肌力來維持,所以跑者的肌力訓練非常重要,想要跑得快就要有力量撐住自己的體重,不然效率就會消失。

--
以上文字摘自《跑者都該懂的跑步關鍵數據》第163~166頁

這本書都在談數據,有興趣的朋友可以參考博客來簡介:https://goo.gl/tlDIhH