用抬腿與擺動 跳脫推蹬思維框架

(圖/文: 黃慶旻Josh)

在「身為跑者,來認識跑步動作的週期吧!」文中提到,擺動(swing phase or flight phase)與支撐(stance phase or support phase)是跑步動作學習首要關鍵。在這擺動與支撐的週期裡,讓我們可以清楚知道如何運用身體產生位移、對地面出力、甚至是出現短暫的騰空。於是我們經常聽到「Toe Off」或者「Push Off」,來說明身體位移與騰空的過程中的狀態。

然而論及速度與衝刺,運動科學界裡會以三關節伸展「Triple Extension」強調髖-膝-踝三個關節對地面做出同時伸展的動作的重
要,得以創造更多力量給予地板。

三關節伸展「Triple Extension」圖

倘若你讀過姿勢跑法,對此又提出「推蹬被認為是很沒有效」的說法,認為創造出的力量方向並沒有實際的幫助。

姿勢跑法圖

於是我們今天就來討論推不推蹬,倒底重不重要?

首先,我們要有一個像磅秤的機器,可以計算出腳踩在上面施加給地板的力量,而跑步時足底與地面的關係很複雜,包含上、下、左、右、前、後等動態施力情形,於是這個磅秤可以根據電壓變化精算出一個腳底與地面的施力,這就是運動科學儀器 – 測力版,當然計算出的軸數越多越精準,當然價格也越昂貴。

有了測力板,我們就可以檢測跑步過程中的「地面反作用力」。

圖:測力板

先來回憶跑步動作週期的支撐與擺動,是以支撐加上三個擺動期(前中末)來強化觀念,分別是35%與65%,現在用更細緻的說法,分別依序是「煞車Braking」「推進Propulsion」「動作恢復Recovery」「預先收縮Pre-Activation」。我們聚焦於推進Propulsion這個推蹬的動作。

煞車Braking,顧名思義代表著如同開車遇到紅燈時,勢必要停下來。實際跑步狀態而言,我們不可能真的停下來,在煞車的過程中只有短暫的0.03-0.10秒,會以一股強大的力量維持在持續移動狀態,也就是牛頓第一運動定律所敘述的「動者恆動、靜者恆靜」。因此,人體動作在「腳跟或者腳掌瞬間接觸時」產生的被動衝擊反作用力峰值,接著會有主動衝擊反作用力峰值,就會進入第二階段推進- 全腳掌支撐時,直到Toe Off後才下降。

Toe off代表著所有的肌肉接近關閉不做工(參考下圖)。

何以這麼說呢?其實是肌肉是在過程中收縮長度固定的狀態下保持身體穩定,同時呈現因為肌肉遵循「Switch on, Switch off」原則。肌肉在使用的過程中會以運動單元所產生的電位訊號,控制肌肉的徵招,就像是身體擁有千軍萬馬,面對敵人的攻城掠地及強取豪奪,勢必產生反擊,當敵人越弱,就會率先使用慢速收縮肌肉,當敵人越強,就勢必用更強大的快速收縮肌肉,然而,電位訊號傳遞需要時間與反射,在這過程中,從下方圖的左側,當身體經由煞車進到推進,準備進入動作恢復的狀態。

因此Toe off代表著所有的肌肉原則上是關閉、不做工的,代表身體在必須保持持續運轉的狀態下「抬腿與擺動」正是造成我們移動穩定的關鍵。

知名的跑步運動生物力學專家Dr. Ken Clark,以下圖說明過度而刻意使用推蹬三關節伸展,可能使身體重心向後、向下,反而不利於跑步的循環動作。

從綠色箭頭的上圖,可以知道推進瞬間的力量來自髖屈加膝伸的前側力學效應,力量方向是箭頭由上而下,將下肢髖膝踝三關節與腿的動作延伸到地面。而地面的反作用力傳導,見紅色箭頭的下圖,力量方向是下而上,由下肢與腿接受地板反作用力的剛性接觸。

當我們非常刻意想要在做出推蹬與三關節伸展,有可能導致身體重心向後與向下,這個刻意再加上過度施力往下,容易為了平衡「身體的反向動作」,出現費力而不順暢的跑步循環動作。

於是Toe off時,身體會自然呈現髖-膝-踝三關節同時伸展的動作,但刻意在推蹬時呈現過度的三關節伸展,卻可能打破順暢的跑步循環,而有推蹬是無效動作一說。

然而推蹬到底如何幫助我們跑步的呢?

接下來,我們近一步地來看推蹬的動作順序。
推蹬,不需要過度地做出踩地動作。當起步速度變快,前面提到的煞車力道自然也會變大,於是速度提升越快,腳掌接觸時間越短,推進的力道會跟著同側與對側產生交互關係。

簡單來說:「當左腳進入到煞車與推進時,右腳已經進入到動作恢復與預先收縮,左腳在測力板所偵測到的地面反作用力,是因為瞬間快速煞車所致,對側腳的抬腿與擺動才會實際讓速度維持與提升」。

根據力學研究速度是否上升,是推進力與煞車力之間的比例,能否換得我們身體產生移動的變化。以作用力與反作用力來看跑步,「向下」出力的動作時,身體也有一個「向上」的動作機制,抵銷掉身體吸收的反饋力量,這上下關係就是推進與煞車在跑步中扮演的角色。衝刺跑者之所以會得到比較快的速度,是因為給予地面的力量大於耐力跑者,代表接觸地面時間短,煞車力量大,消耗能量大(每秒單位時間內的能量消耗多)。

由此可證,推進並不是不重要,而是我們在跑步的過程中,什麼時間點觀察「推進」,或者俗稱的推蹬(Push)。

那究竟什麼時候的動作是跑步的週期關鍵呢?肌肉電位訊號所呈現的圖示,「預先收縮」的肌肉訊號才是影響跑步的連續性關鍵,因為根據研究,這樣的肌肉收縮機制一個是為了身體防護機制,避免關節壓力過大,一個是為了快速吸取反作用力,讓肌肉立即反應。因此,我們可以說「學會在落地後抬腿與擺動才是跑步的重點」。

訓練動作

跑者弓箭步力量轉換練習:

  1. 利用高低台階(不高過於膝蓋),讓前腳在支撐身體所有重量的60%狀態,後腳則以腳掌維持40%重量,保持平衡。
  2. 將前腳抬腳向地面施力,身體會在第三張圖(左下角)呈現身體動能向前與後腳腳趾準備離地的狀態。
  3. 當後腳腳趾完全騰空,就是我們所謂的擺動,支撐腳給地板的力量快又清脆時(想像你雙手輕快的拍掌,而不是重重拍手,手掌會變紅),擺動腿會自然跟上,身體重心會自然延伸。
  4. 當腳跟(第四張圖)準確來到臀部下方,務必提醒自己對稱手的位置(剛好在腰間),順勢抬到高抬腿的狀態,保持穩定的跑者單腳支撐力量。

建議使用量:

每天在跑完5-10公里(恢復跑的當天),可以利用這個動作強化跑步力量,每組每隻腳操作10下,總共完成3組,初學者(一年以下跑齡的跑者)不負重,中階者(一年以上三年以下跑齡的跑者)利用寶特瓶裝水500ml-1000ml雙手皆負重,進階者(三年以上跑齡的跑者)可以持啞鈴或槓鈴,可先從5-10公斤左右。操作前也務必了解身體狀況,很疲勞的週期(煩躁,沈重,無精打采),千萬不要勉強操作。

參考資料:

http://www.unclesam.cc/blog/triple-extension-2/

https://www.facebook.com/rocky549/photos/a.707497982699631/880738048708956/?type=1&theater

Accelerationcapabilityinelitesprintersandgroundimpulse: Push more,brakeless? Jean-Benoît Morin, JeanSlawinski, SylvainDorel, Eduardo Saezdevillareal, Antoine Couturier, Pierre Samozino, MattBrughelli, GiuseppeRabita Journal of Biomechanics (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiomech.2015.07.009i

Muscle Activity in Sprinting: A Review. Róisín M. Howard, Richard Conway, and Andrew J. Harrison SPORTS BIOMECHANICS, 2016 http://dx.doi.org/10.1080/14763141.2016.1252790