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你的跑姿到底好不好?首次面向大众跑者的高精度测试揭秘这个最重要的跑步指标

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人类天生会跑步,但会跑步跟跑步姿势否合理协调完全是两码事。

跑步是双脚轮番向前的运动,任何一只脚从刚刚接触地面的瞬间,到完全离开地面,这个过程所花费的时间就是触地时间。

触地时间作为评估跑步整体效率的重要指标,在很多跑步手表中都可以加以测量反映。

触地时间非常短,通常只能以毫秒作为衡量触地时间的单位,一次触地大约为200-400毫秒,而1秒=1000毫秒。

大众跑者触地时间一般在300毫秒,能够达到250毫秒左右已经属于比较不错的水平,而精英选手的触地时间则能控制在200毫秒内。

● 大众跑者触地时间究竟是多少?

● 不同速度下触地时间发生了哪些变化?

● 不同性别跑者在同一速度下触地时间相同吗?

● 不同水平跑者触地时间究竟有不有差别呢?

南京体育学院运动健康学院戴剑松副教授团队进行了深入研究。

《无伤跑法》作者∣该研究负责人戴剑松老师

一、高精度跑姿测试是如何做的?

首先,我们从南京本地跑团比如南京悦跑S战队、莱斯跑团等招募了一批不同水平跑者。

最终有16名高级跑者(男性8名,女性8名),19名中级跑者(男性17名,女性2名)、23名初级跑者(男性12名,女性11名)加入本次研究。

此外,我们还测试了40名平时不跑步的普通人。

高级组跑者:

男子全马在3小时30分钟内完成,半马在1小时30分钟内完成;

女子组全马在4小时内完成,半马在2小时内完成。

经过问卷调查,高级组男性跑者全马平均完赛成绩为252,女性跑者全马平均完赛成绩为341;

中高级组跑者

中级组跑者:

男子全马在3小时30分钟到4小时30分钟以内完成,半马在1小时30分钟到2小时内完成;

女子组全马在4小时到6小时内完成,半马在2小时到2小时30分钟以内完成。

经过调查,中级组男性跑者全马平均完赛成绩为339,中级组女性跑者人数较少,两名女性跑者全马平均完赛成绩为324;

初级跑者:

刚开始跑步锻炼的人群,跑步经历为半年以内,没有跑马经验;

初级组跑者

实验测试在南京体育学院步态实验室进行,该实验室拥有价值120万的美国产Bertec力台跑步机、价值100万的瑞典产Qualisys三维动作捕捉系统,可以精确测量人体在跑步的动力学、运动学参数以及时空参数,是测量跑步技术的金标准方法,精度高于现有所有运动手表。

测力台采样频率可以达到2000Hz,也即每秒钟采集2000个数据,而动作捕捉的精度则是毫米级。

南京体育学院步态实验室

所有志愿者完成了10个速度的测试,也即测试了800、730、700、630、600、530、500、430、400、330共计10个配速下的跑姿(部分跑者由于能力有限未能完成400以及330两个速度测试),每个速度测试大约15-20秒左右,最终每人每个速度取得大约40步(含左脚及右脚)稳态有效步进行统计分析。

所有98名受试者总计15000步左右数据用于统计分析,从某种意义上说,可以近似视作15000人进行测试(每一步视作一个独立样本),这绝对是一个大样本的可靠数据,测试方法可靠科学。

一名跑者在进行测试

“跑姿测试”

二、测试结果揭秘了大众跑者触地时间的特征

我们根据力台数据来分析触地时间,力台上显示有三维力代表脚处于触地阶段,没有力显示代表脚处于腾空摆动阶段,因为力台跑步机采样频率非常高,是测量触地时间最为精确的方式。

从下表中可见,速度由慢到快,触地时间逐步缩短,从800配速时的264毫秒,逐步缩短至330配速时的157毫秒。

根据统计分析,10种速度下触地时间彼此间均存在显著差异,这说明触地时间与速度高度相关,速度越快,触地时间越短,即便是普通人,在快速跑步时,触地时间也能缩短至200毫秒以内。

各配速下触地时间对比(单位:毫秒)

只要内含加速度传感器的运动手表都能提供触地时间这个参数,但多数运动手表在给出触地时间评估报告时是不考虑速度的。

显然,用一个统一的标准去衡量不同速度下的触地时间是存在偏差的。

比如☟

在速度比较慢的情况下,也许绝大多数跑者触地时间都是长的,这样就会给出跑者水平较低的评价,而当跑者速度比较快时,本来就会导致触地时间缩短,这时评价又变成跑者个个都是高水平跑者。

换句话说,跑步速度较慢时,运动手表会低估跑者表现,而跑步速度较快时,又会高估跑者表现,这就是那些专研手表的“理工男”跑者总结出来的:速度不够快,所有参数评价都很难看,速度够快,所有评价都很好看,其实这样的评价是不够科学的,因为触地时间与速度有关。

建议未来跑步手表能根据不同配速给出不同的触地时间评价标准,这样才能更加精准地评估跑者跑步效率。

下表显示了男性和女性跑者不同配速下触地时间对比:

比较有意思的是女性跑者在各个速度下的触地时间都比男性要短,并且具有统计学差异,这改变了男性力量强,触地时间短的一般认知,我们看到整个结果也颠覆了我们的认知,但测试结果就是如此,科学数据不会说谎。

这提示触地时间可能与体重高度相关,体重较重需要更多时间进行缓冲和蹬伸,而体重较轻则可以相对减少触地时间。

不同性别跑者各配速下触地时间对比(单位:毫秒)

本研究还比较了三个级别跑者的触地时长,无论速度是快还是慢,级别越高的跑者触地时间越短,这说明在不同速度下,触地时间相对越短,跑步效率越高。

触地时间是评估跑姿综合效率的一个重要指标。

不同水平跑者各配速下触地时间对比(单位:毫秒)

为什么高级跑者在同一速度下,触地时间比水平较低的跑者短呢?

其原因可能是多方面的,首先,高级跑者腾空高度较小,他们把更多力气用在水平位移上,这样就有效减少了腾空所带来的能量消耗并且使得落地缓冲所需时间就更短,而腾空高度越高,落地自然需要更长的缓冲时间。

你试试看从一米高度跳下和半米高度跳下,谁缓冲屈膝时间长,你就很容易理解这一点;

其次,高级跑者步频更快,这使得他们着地时避免了膝关节过伸,减少了制动效应;

第三,高级跑者缓冲-蹬伸时间相对越短,衔接得越好,就越能利用筋膜、肌腱、肌肉等组织的弹性,肌肉就越省力,我们把这种收缩形式称为超等长收缩,现在更流行的说法是快速伸缩复合式运动,而要让缓冲-蹬伸时间缩短,就得减小腾空高度,加快步频。

而步频较慢,腾空高度较高,就必然带来缓冲-蹬伸时间的延长,这就是所谓环环相扣。

三、对于触地的深度解析

触地阶段可以分为缓冲期、支撑期、蹬伸期三个阶段。

以大众跑步通常采用的脚跟着地为例(见下图),在着地瞬间会有一个陡增的地面反作用力,大约持续五六十毫秒,这一阶段就代表着地冲击。

根据牛顿力学定律,人体给予地面多少作用力,地面就会给予人体多少作用力,所以学会缓冲,适度减少着地冲击就成为预防跑步伤痛的关键所在。

在五六十毫秒之后,我们看到地面反作用力会下降,此时代表支撑阶段,此时重心从位于着地位置后方过渡到脚的正上方,并且继续往前,此时也可以代表全脚掌着地期,也即无论你是脚跟着地,还是前脚掌着地,都会经历全脚掌支撑阶段。

随后,重心继续往前,超越脚的位置,这时进入触地的最后一个阶段蹬伸期,这时跑步发力最主要的阶段,通过蹬地产生向前向上的动力,此时地面反作用力甚至大于触地缓冲阶段,所以整个触地阶段,力学曲线呈现双峰型曲线。

四、触地时跑步缓冲和发力的核心环节,也是与伤痛有关的重要环节

从上述分析中,我们就可以理解,触地阶段是跑步时非常重要的一个阶段,整个阶段的目的是进行有效缓冲,缓冲脚在落地时受到的冲击力,避免过多速度损失,同时通过将下肢肌肉离心拉长储备弹性势能,从而在蹬伸阶段配合肌肉发力,获得向前的动力。

在跑步过程中,一定的触地时间是确保有效缓冲和充分蹬地必不可少的环节,没有触地人就是在飞,而不是在跑,显然这是不可能的。

但过长的触地时间又会带来明显的制动效应,为什么这么说呢?

从下图可见,无论是脚跟着地还是前脚掌着地,着地点通常在重心前方一点,从下图中也可以看到,着地时地面作用力与跑步方向相反,起到摩擦制动作用,身体处于减速阶段,只有当重心越过脚,这时转而变成蹬地发力,人体才从减速进入加速阶段。

所以说,触地时间相对越长,从某种意义会导致速度损失,并且会导致剪切力的增加,且由于着地时间延长使得剪切力持续作用于人体,大大增加发生跑步伤痛的可能性。

五、优秀运动员触地时间明显比大众跑者短

触地地时间与比赛项目距离有关,距离越短则触地时间越短,距离越长触地时间越长。

根据优秀运动员数据,博尔特在百米比赛中的触地时间100毫秒不到,只有七八十毫秒,这一方面与短跑项目的性质有关,另一方面也说明博尔特具有极强的下肢弹性和爆发力。

中长跑乃至马拉松项目运动员,由于速度明显不如短跑,触地时间比短跑运动员长,“万米王”贝克勒在5000-1000米比赛的触地时间约100多毫秒。

另一方面,精英选手触地时间也明显比大众跑者短,大众跑者触地时间多在300毫秒左右,大众跑者能达到200-240毫秒就已经算比较不错的水平,而精英中长跑选手的触地时间绝大多数都在200毫秒内。

精英选手触地时间短是在于其在触地期、支撑期、蹬伸期均短于大众跑者,也就是说,精英选手在缓冲地面冲击力、储备和发挥肌肉弹性势能方面用时较短,效率较高。

这主要是由于精英运动员经过长年训练,已经在大脑控制、神经肌肉协调配合、肌肉收缩拉长等方面实现完全的高效工作,这不是哪个单方面训练就能做到的,而是从身体功能到跑步能力的全面提升,这是多年训练的结果。

六、大众跑者如何适度减少触地时间

大众跑者如果能减少触地时间,从提升跑步效率,减少伤痛角度而言,无疑是非常有益的,那么怎样才能适度减少触地时间呢?

1、加快步频

如果让着地点靠近重心,身体重心就能更快通过支撑脚。那么怎么才能让着地点靠近重心呢?

那就是加快步频,加快步频后,着地时脚来不及往前伸,这样就有利于着地时脚靠近重心,有利于减少刹车效应,帮助重心快速向前减少制动,且此时膝关节保持弯曲,也有利于肌肉离心收缩进行有效缓冲,一举两得。

加快步频可以减少触地缓冲阶段的制动

2、重视发展肌肉快速伸缩复合能力

快速伸缩复合训练是英文“Plyometrics”,之前翻译过来的名称有很多例如增强式训练、弹震式训练以及超等长训练,直到近几年我们更习惯称其为“快速伸缩复合训练”。

快速伸缩复合训练是指最短时间产生最大速度或者最大力量的练习,主要是通过预先拉长肌肉,利用肌肉和肌腱的弹性势能以及牵张反射,实现更快、更强的向心收缩运动。

快速伸缩复合训练是提升爆发力的最为有效的训练方式之一,同样可以提升神经肌肉协调性以及肌肉间的相互协同发力能力,从而提高你的跑步经济性,让你跑起来更节能,更轻松,当然也更快。

要理解跑者为什么需要发展肌肉快速伸缩复合能力,首先你得理解这么一个概念,肌肉肌腱筋膜是弹性组织。

所谓弹性就是被拉长后,能够回弹的能力,就如同皮筋一样,肌肉在被拉长后,同样具有回弹力,快速伸缩复合训练恰恰就可以有效训练肌肉循环拉长缩短能力,这样就可以有效利用软组织(肌肉、肌腱)在拉长过程中所储备的弹性势能,从而减少肌肉直接收缩的能量消耗,提高跑步经济性。

快速伸缩复合训练的本质就是要求训练者尽可能减少与地面的接触时间,因此训练者需要学会着地缓冲阶段,并积极的对地面做出反应。

而跑步过程中当缓冲着地时,肌肉离心收缩进入缓冲阶段,然后积极的向心收缩的蹬地推动身体前进。所以快速伸缩复合训练肌肉工作模式与跑步中肌肉收缩模式相同,也是跑步专项力量训练。

跑步着地时小腿肌肉发生了典型的拉长缩短弹性运动。

有体育科研人员评定了9周快速伸缩复合训练对中长跑运动员神经骨骼肌系统和运动成绩的影响,结果显示,经过9周训练后,运动员5公里跑成绩、跑步经济性、5级跳的距离以及20米跑成绩显著提高,同时跑步触地时间减少(跑步着地时间越短,速度损耗越小,肌肉肌腱弹性势能运用越好)。

对于大众跑者而言,多做蹲跳、跳绳等练习可以有效提升肌肉快速伸缩复合能力。

七、跑者必做的快速伸缩复合训练

1、蹲跳

2、弓步跳

3、反弓跳

4、弓步跳起

5、高抬腿

6、台阶交替跳

7、台阶跳深

8、双腿连续小跳


9、单腿连续跳

当然,减少触地时间不等于刻意跳着跑,那样你的确减少了触地时间,但显然坚持不了多久,因为跳着跑会大大增加能量消耗和肌肉用力。

精英运动员触地时间短同时身体重心起伏小,如同贴地飞行,这才是真正有效率、省力的跑步方式。

八、总结

触地时间是反映跑步效率的重要参数,总体而言,速度较慢时,触地时间较长,而随时速度加快触地时间缩短。

太长的触地时间容易产生明显的减速刹车效应,降低了跑步经济性,所以缩短触地时间有助于提高跑步效率。

对于大众跑者而言,适当加快步频,加强力量训练,特别是加强肌肉快速伸缩复合训练有助于缩短触地时间,提高跑步效率。

跑步时,每迈一步,膝盖就要承受自身体重的6-7倍重量,重复的迈步中,错误的动作模式会对肌肉、关节和韧带造成很大压力,因此学会正确的跑姿至关重要!

《无伤跑法》作者——戴剑松老师,结合10多年积累的跑步知识和经验,精心打造《如何科学改善跑姿,减少伤痛、突破成绩瓶颈》系列课程:

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