【跑鞋迷思】跑鞋抓地力知多少?

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發表於2021/02/08
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作者:董智尚、陳韋翰、相子元


馬拉松的賽季同常由10月開始,到第二年的3月左右,即香港的秋季至春季之間。因此跑友們備賽期間的日常練習,常常會碰到下雨以及濕滑的路面。此時,每一步著地與推進的時候,跑鞋的抓地力就相當重要!因為稍有不慎就容易造成鞋底打滑,產生危險。然而,對於跑鞋抓地力的設計,哪些鞋底紋路的設計比較好呢?本文將著墨於影響跑鞋抓地力的因素以及鞋底紋路設計的優劣。



   跑鞋抓地力

抓地力指的是當鞋底與運動表面接觸時,防止鞋子滑動的能力。要避免兩物體之間的滑動,最重要的就是摩擦力。當摩擦力越大時,就越不容易產生滑動;摩擦力進一步可分為兩種,最大靜摩擦力與動摩擦力。

最大靜摩擦力指鞋子在沒有滑動前,阻止鞋子向任何方向移動的最大力。例如腳跟著地時,當水平作用力大於鞋底與地面所能產生的最大靜摩擦力時,鞋子就會開始產生滑動。

動摩擦力則指當鞋子在產生滑動後,阻止鞋子持續滑動的力。


跑鞋抓地力知多少?


跑鞋抓地力係指鞋底觸地時,防止滑動的能力。最大靜摩擦力指阻止鞋子產生滑動的最大力;動摩擦力則是阻止鞋子持續滑動的力。


   影響摩擦力的面向

上述解釋了鞋子和運動表面之間產生的摩擦力,關係著運動鞋的抓地力,然而摩擦力並不是定值,它會受到幾個因素的影響。影響摩擦力大小的因素可分為兩類,摩擦係數正向力。摩擦係數與兩接觸物體的表面與材質有關,例如鞋底紋路、材質、路面等;而正向力則跟體重、鞋重、動作有關。

正向力指作用於運動表面上的垂直力,兩物體互相作用的力,換言之,當正向力較大時,鞋子所能產生的摩擦力 (抓地力) 也就越高;而當正向力較小時,也是我們腳下的鞋底較容易打滑的時候,例如跑步腳跟剛觸地時或前腳掌向後推蹬快離地時,因為這時作用於地上的垂直力相對較小,且需承受著地時的煞車力以及推蹬時的推進力,故較容易產生滑動。因此,鞋後跟與前掌大底的止滑設計尤為重要。


跑鞋抓地力知多少?


影響摩擦力的因素包含摩擦係數以及正向力大小。摩擦係數受鞋底紋路、材質、地面等因素影響,而正向力則跟體重、鞋重、動作有關。

由於大部分慢跑鞋多以橡膠為大底材質,在相同屬性下不同的鞋底紋路設計以及接觸的路面則對抓地力有較明顯的影響,以下分別針對鞋底紋路及路面的影響做介紹。


   鞋底紋路

本文將鞋底紋路分成三大類型,依抓地力大小分別為:類釘鞋型紋路 (顆粒型) > 橫向型紋路 (垂直運動方向) > 縱向型紋路 (平行運動方向)。此三類鞋底紋路如下圖所示:

跑鞋抓地力知多少?

跑鞋常見的三類鞋底紋路,類釘鞋型 (A, B, C)、橫向型 (D, E, F)以及縱向型 (G, H, I)


類釘鞋型紋路的設計,透過凸出的顆粒造型來咬住路面,提供良好的抓地力 (圖A、B、C鞋底)。這種設計常見於競速型鞋款、強調高速跑時有良好的抓地力。通常設計於前掌區域 (圖A、B),使推蹬時可以很好的咬住地面,讓力量能有效的傳遞至地面產生推進。有些鞋款也會將其設計在中足和後足區域 (圖B、C),強化著地時的抓地力。但這類設計由於接觸面積較小,壓力較集中在這些顆粒上,使得耐用性、穩定性以及舒適性也會較差。

橫向紋路 (垂直運動方向) 的設計,提供良好的縱向 (前後) 彎折性使大底與地面有很好的貼合度,進而產生不錯的抓地力,這種設計常見於強調彎折性的鞋款 (圖D、E、F)。雖然這種設計提供良好的縱向抓地力與彎折性,但關於側向 (左右) 的抓地力以及彎折性則較弱,因此有些鞋款會在前掌區域內側改用斜向紋路 (圖F) 或在外側使用縱向的紋路設計 (圖C)。

縱向紋路 (平行運動方向) 的設計 (圖G、H、I),雖然縱向彎折較差,但相對提供較佳的縱向剛性與滾動順暢性以及側向抓地力,這種設計常見於訴求鞋子滾動順暢性的鞋款。


   不同鞋底紋路之優缺點

紋路類型

優點

缺點

類釘鞋型

(顆粒形狀)

透過顆粒咬住路面,摩擦力佳。

受力面積集中,磨損較快、穩定性及舒適性較差。

橫向型

(垂直運動方向)

縱向摩擦力與縱向彎折性佳。

側向摩擦力及側向彎折性較差。

縱向型

(平行運動方向)

側向摩擦力與縱向滾動性佳。

縱向摩擦力及縱向彎折性較差。


   路面

不同的運動場地具有迥異的材質與表面特性,例如 PU 跑道、柏油路、山林小徑等,每一種路面介質所適用的鞋款亦不同。PU 跑道的顆粒與柏油路的瀝青細孔具有一定的摩擦力,故選擇一般慢跑鞋或路跑鞋即可,若是要執行跑步速度較快的課表,建議可以穿著類釘鞋型紋路的鞋款,以增加抓地力。

不過同一種場地若無例行保養維護,則有可能降低摩擦力,例如年久失修的 PU 跑道因跑道顆粒已褪落,使摩擦力降低而容易造成打滑或積水情形;多年沒有重鋪的柏油路也會因一些坑洞或碎石而造成抓地力下降。再者,某些複合性路面也會需要較高的抓地力,例如山林小徑同時有草皮、泥土、碎石或樹枝等,且會因雨天使泥土具有濕氣、水氣甚至小水漥,此時鞋底需要具備較深的大底顆粒與紋路以及較佳的排水設計,才能有足夠的抓地力。

跑鞋抓地力知多少?跑鞋抓地力知多少?

PU跑道 (上)、磨平的PU跑道 (下)

跑鞋抓地力知多少?跑鞋抓地力知多少?

不平整柏油路 (上)、柏油碎石 (下)

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山林小徑:草地 (上)、泥土地 (下)


   結語

抓地力在跑步運動中扮演很重要的角色,若無摩擦力的作用人體將無法在地面上產生任何的加速度或減速度。當跑鞋與路面產生的摩擦力充足時,不僅可避免滑倒,也可產生良好的推進力。

綜合上述,跑鞋鞋底的紋路影響著抓地力的好壞,但也有各自的優劣。然而不變的是,當場地濕滑時都將會使摩擦力下降,此時具備良好排水設計的鞋款會是比較好的選擇;此外也要時時注意鞋底的紋路情形,若鞋底磨平時,也會失去排水功能,導致抓地力大幅下降。


圖片來源:運動科學網

責任編輯:Joanna

【本文由 運動科學網 授權轉載,原文出處:《跑鞋抓地力知多少?》