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跑者生物力學系列

速度=步頻步幅之謎(我喜歡這篇網路文章https://www.econathletes.com/post/math-for-sprinters-steps-per-second-and-stride-length,思考邏輯非常清楚,用力給它點進去,當然可以先看完我的XD)
慢跑或者衝刺,移動的頻率快才是跑快關鍵,亦或者移動的幅度才是王道。跟柯南的名言『真相永遠只有一個』?也不竟然。
步頻步幅一直是老生常談,網路上可以找到各式各樣的答案,我呢?觀察社群討論與運科文獻分析,這裡做個大膽假設,在不同速度下,人體會自然發展出自己的優化模式,速度越快決定因子在步幅,在不同年齡下,人體在邁向老年時,跑步模式會趨近於步頻優於步幅。
在這裡並不討論馬拉松選手頻率是否都在180 spm(step per minute),但我會說生物力學條件的發生往往伴隨著生理條件的輔助。怎麼說呢?
首先,如果我們觀察短跑選手而言,時間與距離都是200公尺以下,甚至室內田徑比賽最短60公尺競賽,在最自然的狀態下,短距離衝刺的“最簡單”,“不考慮其他變項”的決定因子,當然是頻率越快,速度越快,然而為什麼往往研究都會發現『後段速度』短跑選手的幅度才是速度維持的關鍵?原因在於能量系統的轉換,當身體從快速能量——磷酸肌酸系統釋放3-7秒的能量後,發現身體無法維持原有的能力時,就勢必找到自己最優勢的方式,本身所擁有的肌肉富含的『肌力及肌耐力』與『人體肢段長度』,也因此為何在當今短距離霸主中,只要後段步幅幅度夠大的選手,都是主要的致勝者。以邏輯來說,當大家都站在頂尖狀態時,起跑反應-起跑架動作-加速-轉換,經年累月的征戰早已經磨煉出穩定的頻率了,步幅卻會隨著肌力下降,神經系統與能量系統的退化,使得速度優勢不再,這也就是為什麼『頻率』依然是重點之一,但如果兩者都能保持在自己的最佳狀態,那麼,在速度競賽中,仍可以保持一馬當先(這裡並沒有要談如何訓練,純粹機制討論)。文獻中,討論每秒移動7-8公尺時,頻率的變化率會比幅度變化率來得大(Usain Bolt最快移動速度是每秒移動9公尺),值得思考的是『在進行不同速度的過程中,人體會自然找到自己獨特的移動方式,而往往最容易產生改變的也是頻率』!而這只是實驗,通常實際跑動距離不長,20-50米是實驗室最好的規格,但距離拉長後的變化,可能又是另一個風景!
那麼馬拉松選手呢?
在研究中,可以發現年長(60歲以上)的馬拉松選手『頻率』變快是他們維持跑速的關鍵!!當年輕跑者與年長跑者同樣在執行跑步機下的速度分別為2.0 m/s, 2.5 m/s, 2.9 m/s時,年長跑者在跑步頻率變化改變是年輕人的4-6%,同時根據統計,步幅也因此下降13%。因此,當我們開始喜歡用步頻取代步幅時,大概就是我們變老了(咦)。
當然,這是以年長跑者而言,實際在馬拉松賽場上,我的邏輯推理是『當馬拉松移動速度接近在5.5 m/s(一公里3分速),以生物力學觀點,頻率會近乎一致在170-180 spm,卻會根據每個人的著地型態,下腿長度,肌力不同,自行調整步幅,然而,只要速度提升到衝刺階段,像是速度提升至 6.0-6.5 m/s時,步頻的維持是馬拉松跑者最大的優勢,步幅急遽增加,則是最常見的行為模式』。因此,移動速度的平均會造就頻率一致在長跑與耐力項目中不可或缺的時間空間特性,亦就是會什麼很容易看見頂尖馬拉松高手平均步頻落在180的意思,在身高接近的狀態下,除非天生以步幅取勝,否則在時間空間限制的狀態(兩位跑者同樣在21.085km的折返處以62分鐘完成)下,移動頻率會是相同的。
而菁英選手與休閒組選手則可能在分別速度3.3 m/s, 3.9 m/s, 4.8 m/s, 5.6 m/s執行上,頻率與幅度,休閒組跑者通常會以頻率來維持同樣的速度,菁英選手則喜好以步幅完成同樣速度。然而,可以發現的是『菁英跑者』本身的擺動時間較長,小腿著地角度較小,使得執行速度變化時,能夠舒服的維持速度優勢。
最後,運動科學研究的模式來討論,科學家喜歡以不同頻率討論耐力選手的最大攝氧量與跑步經濟效益,然而,卻也多數發現『在自選頻率的狀態』才是最自然表現個體行為的,儘管頻率提高5-10%“可能”可以“短暫”提升跑步經濟效益,但總體而言,實驗畢竟沒有帶到實際賽場上研究整場比賽的變化過程,這很難斷定“頻率越高就是王道”。
總結:
頻率代表的是天生神經肌肉傳導能力,幅度代表的是肌肉骨骼系統的後天養成,當然兩者習習相關,回到我前面的假設『在不同速度下,人體會自然發展出自己的優化模式,速度越快決定因子在步幅,在不同年齡下,人體在邁向老年時,跑步模式會趨近於步頻優於步幅。』這樣的推論看似合理,卻同時需要更多證據佐證,可以肯定的是不同速度下,造就能量系統的變化,而人體會隨著適應速度的過程中,培養自己在當下速度跑動的習慣,當能量系統已經無法有效供應身體使用時,步頻與步幅會很快的調整,特別在短距離項目,當然,強調的是這是我的推論,並不完全科學,畢竟直覺是教練很重要的特性
步頻步幅建議訓練法:增強式訓練。
步頻強化Hopping 10公尺3趟,Skipping 20公尺3趟,Skip for Distance50公尺3趟。步幅強化Galloping30公尺3趟,Bounding50公尺3趟,Skip for Height80公尺3趟。每個動作執行完成皆可以休息1.5分鐘,組休3分鐘。
速度 步頻 步幅 JRS行動跑步教室

#革命尚未成功同志仍需努力
資料參考:
1.The Physiology and Biomechanics of the Master Runner。作者:Richard W. Willy, PT, PhD and Max R. Paquette, PhD
2.ARE ATHLETES INDIVIDUALLY STEP FREQUENCY OR STEP LENGTH RELIANT? 作者:Aki I.T. Salo, Ian N. Bezodis, Alan M. Batterham and David G. Kerwin
3.The biomechanical characteristics of highperformance
endurance running。作者:Stephen J. Preece, Christopher Bramah & Duncan Mason
#速度  #步頻  #步幅  #JRS行動跑步教室 
分類:健康

畢業於台灣師範大學體育研究所,專攻運動生物力學,擁有美國田徑協會1級認證教練,美國田徑協會2級耐力訓練教練,美國越野與田徑協會肌力與體能教練,Altis基礎訓練認證,Altis短距離訓練認證,Bondarchuk System週期化課表認證,以及多年的飛輪教練與一對一指導員的教學經驗。希望貢獻更多基礎田徑教練知識!

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