【跑步訓練】跑步時著地時間與跑步經濟性的關係

運動生理學網站
發表於2016/09/06
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最大攝氧量(最大攝氧量速度)、無氧閾值(乳酸閾值)、以及跑步經濟性等,都是影響跑步表現的主要運動生理指標(王順正、林玉瓊、李昭慶,2014)。可惜這些運動生理指標的評量通常需要專業與昂貴的檢測設備,才有辦法正確的評量。跑步經濟性的評量 (運動生理週訊第 312 期) 必須透過特定速度下跑步的攝氧量測量,進行相對於跑步速度的攝氧成本(ml/kg/km) 評量。可惜,除非在專業的實驗室進行檢測,否則很難獲得準確的跑步經濟性評量結果。

事實上,影響跑步經濟性的因素相當多(林信甫與莊泰源,2003;王順正,2004)。而且,跑步經濟性效益的增進是否代表跑步成績進步(例如肌力訓練增進跑步經濟性)?跑步經濟性進步的原因是生理、 生物力學或心理因素的原因(或者有交互影響)?一直是長跑訓練運動科學研究者的重要研究課題。就運動生物力學的觀點來看,跑步時著地時間的長短,似乎與跑步經濟性的優劣有所關聯。


在八個不同速度下跑步時的著地時間與飛行時間資料(圖片來源:運動生理學網站,引用自 Nummela, Keranen and Mikkelsson, 2007)


Nummela, Keranen and Mikkelsson(2007) 以 25 位耐力運動選手為對象,在八個不同速度下跑步時的著地時間(上圖實心點) 與飛行時間(上圖空心點) 資料,顯示出跑步速度越快時腳著地時間越短,而且跑者進行 30 公尺衝刺時的最大跑步速度與腳的著地時間成反比(r = -0.52, p < 0.01);在 5.8 m/s 與 6.6 m/s 速度跑步時,腳著地時間與跑步經濟性成正比關係(下圖,r = 0.49與r = 0.44),也就是說,在特定速度下的跑步著地時間越短,跑步經濟性越好(攝氧量越低)。也就是說,跑步的速度越快時,腳著地時間會越短;不同跑者在固定速度下跑步時,腳著地時間越短的跑者跑步經濟性越好。因此,要依據跑者腳著地時間進行跑步經濟性預測時,跑者的跑步速度應該相同,否則會有跑越快的人跑步經濟性越好的錯誤評量狀況。

5.8 m/s 與 6.6 m/s 速度跑步時腳著地時間與跑步經濟性的關係(圖片來源:運動生理學網站,引用自 Nummela, Keranen, & Mikkelsson, 2007)


但是,Brughelli, Cronin and Chaouachi(2011) 以 16 名澳洲足球選手為對象,研究跑步速度改變時,對跑步動運學(kimematics) 與動力學(kinetics) 變項的影響,研究發現跑步最大速度與地面的水平反作用力、步長成正比,其他如垂直作用力、身體重心的位移、腳著地時間、步頻等,都與跑步的最大速度沒有顯著相關。由於,長距離跑步比賽的跑步速度,並非以最大速度下進行比賽,因此在非最大速度下的跑步著地時間,是否會與跑步速度的快慢有顯著關係?或者與跑步經濟性有所關連?仍然需要直接由跑步比賽時的速度跑步時,腳著地時間與攝氧量的高低的關係來確認。


跑步經濟性(圖片來源:運動生理學網站,引用自 Santos-Concejero 等,2013)


Santos-Concejero 等(2013) 以 8 名北非洲與 13 名歐洲男性跑者為對象,進行不同速度 (9 km/h開始、每 4 分鐘增加 1.5 km/h、每個速度間休息 1 分鐘) 的跑步機 (坡度訂為 1 %) 跑步測驗;盡管兩個地區的跑者在所有的基本資料(年齡、身高、體重、BMI、皮脂厚、10 公里跑步成績、最大攝氧量、最大心跳率、最大呼吸交換率) 皆沒有顯著差異,但是跑步經濟性(19.5 km/h 速度下的攝氧成本,單位為 ml/kg/km) 出現歐洲跑者顯著較低的現象(上圖下),而且在 18 km/h 與 19.5 km/h 速度下的著地時間(contact time, tc) 也出現歐洲跑者顯著較短的現象(上圖上)。由於這篇研究的北非洲受試對象具備較佳的一萬公尺比賽成績(31.2±1.1 分鐘、歐洲受試對象成績 31.7±1.4 分鐘),具備較佳跑步經濟性的歐洲跑者反而跑步成績較差的原因,可能與最大攝氧量的差異有關(北非洲受試對象 66.4±3.7 ml/kg/min、歐洲受試對象 63.1±4.0 ml/kg/min)。由此可見,盡管跑步時腳著地時間越短跑步經濟性越好,對於長距離跑步表現並不是決定性的條件。


跑步經濟性與跑者跑步時著地時間具有顯著關係(圖片來源:運動生理學網站,引用自 Paavolainen 等,1999)


Paavolainen 等(1999) 將耐力運動選手分成訓練組與控制組,訓練組進行九週、每週訓練佔 32% 的 explosive-type strength training,控制組則維持原來的耐力訓練模式;隨著訓練時間的增加,訓練組在固定速度下的腳著地時間顯著下降,跑步經濟性也逐漸的提升(4.17 m/s 速度跑步的攝氧量逐漸降低)。適當的肌力訓練確實可以顯著提升跑步選手的跑步經濟性,同時也會顯著降低固定速度跑步時的著地時間。這篇研究的結果證實,跑步時著地時間與跑步經濟性有相同的運動訓練變化,也進一步說明跑步經濟性與跑者跑步時著地時間具有顯著關係。

對於耐力運動選手來說,測量跑步經濟性 (單位為ml/kg/km) 可能是重要的跑步能力評量指標。如果受限於攝氧分析設備時,測量跑步時著地時間長短,可以預測跑步經濟性的優劣。但是,設定固定的跑步速度,著地時間的差異才有相互比較的價值。


引用文獻

王順正 (2004)。跑步經濟性 (running economy)。運動生理週訊第 165 期。

王順正、林玉瓊、李昭慶 (2014)。跑步經濟性的評量。運動生理週訊第 312 期。

林信甫與莊泰源(2003):跑步經濟性及其相關影響因素探討。中華體育,17(3),53-60。

Brughelli, M., Cronin, J., & Chaouachi, A. (2011). Effects of running velocity on running kinetics and kinematics. Journal of Strength and Conditioning Research, 25(4), 933-939.

Nummela, A., Keranen, T., & Mikkelsson, L. O. (2007). Factors related to top running speed and economy. International Journal of Sports Medicine, 28(8), 655-661.

Paavolainen, L., Hakkinen, K., Hamalainen, I., Nummela, A., & Rusko, H. (1999). Explosive-strength training improves 5-km running time by improving running economy and muscle power. Journal of Applied Physiology, 86(5),1527-1533.

Santos-Concejero, J., Granados, C., Irazusta, J., Bidaurrazaga-Letona, I., Zabala-Lili, J., & Gil, S. M. (2013). Differences in ground contact time explain the less efficient running economy in North African runners. Biology of Sport, 30, 181-187.



本文由運動生理學網站授權刊出,原文請參考運動生理週訊(第 342 期):跑步時著地時間與跑步經濟性的關係(July.10.2016)

作者:王順正、林玉瓊,未經同意請勿擷取轉載。


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