【跑鞋迷思】避震、彈性 有甚麼差別?如何同時做到保護力和提升表現?

運動科學網
發表於2021/01/29
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2020/09/16 作者 王恩慈、唐晏珊、相子元

談到跑鞋的功能時,避震和彈性是很重要的兩大訴求,然而要如何區分兩種功能的差別?以及哪種功能比較重要?
要回答這兩個問題,我們需要先釐清兩種功能代表的意義。



   避震-減少衝擊

避震的目的是降低人體所受到的衝擊力,避免過大的衝擊造成足部或是下肢的傷害,可以透過結構避震,或是材料避震來達到。

延伸閱讀:《跑鞋的避震是如何達成的?

下圖是一張在跑步的過程中,人體所受的垂直地面反作用力示意圖,
實線的部分代表避震效果較差時,人體所受的力;虛線則表示避震效果較佳時所受的力。

我們可以發現,避震效果較佳的鞋子會吸收著地時所受到的衝擊力,降低受傷的風險,
然而也有可能會減少推蹬時所產生的力。

避震示意圖 圖/ 運動科學網


   彈性-幫助推進

彈性可廣泛分成兩種類型,第一類為材料回彈,第二類結構回彈。
【材料回彈】指的是在撞擊地面的時候,施加給地面的力以及透過鞋子傳回來的反彈力之間的比例。

就像下面這張示意圖,如果回彈的力量越接近施的力,就表示這雙鞋子彈性越好,而中間的比例就是彈性的量化方法。

回彈性 % = (回彈高度/落下高度) x 100%


材料回彈示意圖 圖/ 運動科學網


【結構回彈】指的是鞋底縱向的彎曲剛性,透過材質的勁度以增加回彈力,產生更多的推進力,且因減少蹠趾關節的彎曲,進而降低能量消耗;因此當長軸彎曲剛性越大,產生鞋體回彈就會越大。

而先前文章有提出,跑者可透過不同速度進行彎曲剛性的挑選。


結構回彈示意圖 圖片來源 : 運動科學網《跑鞋彈性的革新與改變,仿赤足鞋與競速鞋的碰撞


   避震-彈性,安全與效率的天秤

了解的這兩種功能代表的涵義之後,我們可發現這兩種功能是互相矛盾的,
如果我想要降低受傷的風險,把避震的功能調的很高,勢必會犧牲彈性的功能。

如同下圖所示,百分之百的避震是對推進完全沒有幫助,而百分之百的彈性則會喪失保護的效果。

彈性鞋體測試示意圖 圖/ 運動科學網


   平衡的關鍵-時機的選擇

平衡這兩種功能的關鍵就在於避震和反彈的時機點,觸地瞬間的衝擊力容易造成傷害,此時應提升避震效果;
而推蹬時,需要鞋體反彈的效果以幫助前進,這時候就是反彈的時機點。

太早反彈會增加觸地的衝擊力,導致傷害風險提高,太晚避震又會降低推進力,犧牲掉跑步的效率。

由同樣的圖來說明,剛著地衝擊發生時需要避震而非反彈,吸收撞擊的衝擊力。等到身體重心移動超過人體正下方開始推蹬時,此時需要反彈的功能,幫助腳跟抬起並且釋放蓄積的能量。

因此好的鞋體設計會調整避震跟反彈的時機與比例,以此達到不同需求導向的鞋體功能。

延伸閱讀:《跑鞋彈性的革新與改變,仿赤足鞋與競速鞋的碰撞


圖/ 運動科學網


結語:避震和反彈一個是降低受傷的風險,一個是提高跑步的表現,良好的鞋體設計可以更精準地在正確時機提供對應的功能,以達到兼具保護及效率的作用。


參考文獻:
劉宗翰, 謝長欣, & 相子元. (2018). 以生物力學觀點應用於跑鞋研發設計實例 華人運動生物力學期刊, 15(1), 23-29.
Roy, J. P. R., & Stefanyshyn, D. J. (2006). Shoe midsole longitudinal bending stiffness and running economy, joint energy, and EMG. Medicine & Science in Sports & Exercise, 38(3), 562-569.


責任編輯:Ian
文章授權:運動科學網
圖片來源:運動科學網