跑步姿势:前倾角度示意图
如何了解自己目前的前倾角度?
前倾角度为脚掌最后离开地面前的点(此时身体部分体重还留在脚掌上)与臀部连成的直线,这段直线与垂直于地面的铅直线所形成夹角,即为跑者的“前倾角度”,前倾角度与步幅有直接关系,因为前倾角度越大,脚掌落得越远,步辐因此也越大。
如何瞭解自己目前的前倾角度?
判断跑者的前倾角度,需要从侧面拍摄跑者的跑步姿势,在做着地点的取样时,必须要在身体重量还在支撑脚上时取得,并非脚尖最后离地时。
因为脚尖离地时已经失重,对加速度并无帮助,例如右图中的跑者的脚尖已经离开地面,因此不能以此时的脚尖位置当作前倾角度的依据;左右中的跑者跖球部仍支撑在地面上,此时才算是“脚掌最后离开地面前的点”,而非脚尖。
球本身并没有做任何事,它只是顺着重力转换支撑点而已。当你利用重力,使身体重心落在支撑腿的前方,如此身体就会自然地为了寻求新的平衡而前进。身体只是为了寻求新的平衡,不断换脚以改变支撑点。
反之,不管你的力量多大、爆发力多强、神经反射多快,只要你的前倾角度等于零,双脚动得再快都只会是原地跑而已。
既然只要速度会跟着前倾角度一起提升,那为什么许多人还是跑不快呢?因为前倾角度增加时,不但落地的冲击也会跟着加大,而且未经训练的步频也会使你的脚步跟不上前倾所造成的失衡状态。
实验的结果:日月潭铁人赛中精英跑者的前倾角度研究
想要实地了解台湾的精英铁人们在跑步时的前倾角度跟速度间的关系,因此今年的日月潭铁人三项锦标赛,我们利用摄影机纪录单项跑步时前十名精英选手的跑步影像。做法是利用Garmin Virb运动摄影机,以1/4秒速率的侧面角度拍摄选手的跑步动作。
先将1-10名的跑步成绩列表,再将1-10名的前倾角度做排名,发现第一名的跑步成绩为36:49:00,前倾角度为18.4度(全部选手第一名),这与实验分析前的预估一样(前倾角度越大,速度越快),开始分析后续几名的跑步成绩与前倾角度的关系,如下:
跑步名次 | 十公里跑步成绩(分:秒) | 角度名次 | 前倾角度 |
1 | 36:49 | 1 | 18.4 |
2 | 37:41 | 5 | 16.4 |
3 | 37:44 | 3 | 16.8 |
4 | 38:09 | 2 | 17.4 |
5 | 39:17 | 7 | 15.5 |
6 | 40:08 | 3 | 16.8 |
7 | 42:16 | 6 | 16.1 |
8 | 42:47 | 8 | 14.3 |
9 | 43:05 | 10 | 13.6 |
10 | 44:18 | 9 | 13.7 |
路跑成绩2-10名的选手,前倾角度与成绩并没有绝对成正比,不过可以察觉到路跑成绩8.9.10名前倾角度确实比较小,为何在2-7名的选手中前倾角度跟他们的成绩无法形成正相关呢?
因为脚掌拉起的高度越高,配合前倾的角度,能够让往前落下的距离加大。
步频(步/分):因为“愈大的前倾角度+愈快的步伐=跑得更快”,因此步频是跑步速度的另一个关键指标,本实验中并无法知道每位跑者的步频,因此也成为一项不可控制的变数。
有些选手虽然前倾角度大,但跑步时的上下振幅也很大,那反而会降低他的跑速,这也变成无法控制的变数之一。
如果两位跑者前倾角度一样时,但其中一名跑者的垂直振幅较高,代表此跑者的跑步力量分散到上下的跳动,没有完全将力量传导到水平的移动上,所以即使是一样的前倾角度,但因为力量分散掉了,所以前进的距离也相对较少。
与上列叙述相同,两位跑者如果再相同的前倾角度下,但是其中一位触地时间较长,代表重心转移的效率较差。
举例:一个正方形体与一个八方形体同样的速度在滚动,正方形体因为点与点触地的时间较长,所以在滚动传导上八方形的效率较佳,由此可知为何现在交通工具上的轮子都是正圆形。
从研究中,发现决定跑步速度的原因不只上述所说的5种便因,其中还要考量到“摄影採样的方式”、“地形的因素”、“撷取画面的准确性”。做出以下统整:
在拍摄时,应由定点改为跟拍(或是在跑步机上固定角度进行拍摄)
原因:因为在摄影选手时,定点容易受到其他选手影响,画面取样远近及时间长短不好拿捏。改善办法:先向大会申请在赛道中可使用机车或脚踏车跟拍,增加取样准确性。
原因:“触地点的位置”在实验中扮演最要的角色,点与点中的角度是本实验的重点,必须要在高解析度的图片中取点,才能确保准确性。
作法:同第一问题的解决方式,採用跟拍再将模式改成高画数(可以不用慢动作拍摄,因为后制可以用慢动作处理),再撷取画面后,由同一个人来做离地点、髋关节、触地点的评估。因为同一个人的判断才会一致,由不同人来判断会有误差值。
原因:运动相机属于广角(可视角度170度),虽然角度比一般相机的广,但在远端近端的距离会不同,容易造成角度判断的误差值。
作法:摄影机可以改为一般摄影机或是高速摄影机,可以不需使用运动摄影机。一般摄影机相素较高,拍摄下画质较佳,取样时较准确。
原因:因拍摄方法为定点拍摄,拍摄时选手经过摄影机时,远近距离不一,无法依照比例尺方式计算拉起高度,故无法在本文中判断“脚掌拉起高度”
作法:如要将脚掌拉起高度带入研究中,场地应该在跑步机上做採样,高度远近的因素将被控制,参考依据则准确度增加。
2014年日月潭铁人三项锦标赛,精英男子组选手魏振展的跑步侧面图,测量前倾角度的方式为,先从髋关节髂骨的位置作为身体中心点,取得前脚掌最后离地点,利用直角三角形的特性,取出与地面垂直的点,再算出前脚掌与垂直点间的角度,取得“前倾角度”。
作者:杨志祥/编辑:徐国峰
图片来源:杨志祥、《挑战自我的铁人三项》、耐力网
耐力网相信训练是科学也是艺术,而训练的艺术,是科学化的极致表现。
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