從運(yùn)動(dòng)生理學(xué)看馬拉松數(shù)據(jù)

1、從運(yùn)動(dòng)生理學(xué)看馬拉松數(shù)據(jù)跑步可以討論的數(shù)據(jù)非常多，對(duì)不同階段的跑者來(lái)說(shuō)大家關(guān)注的數(shù)據(jù)不盡相同，理解這些數(shù)據(jù)的意義，對(duì)于指導(dǎo)我們的訓(xùn)練非常有幫助。訓(xùn)練其實(shí)很單純，數(shù)據(jù)只是告訴你當(dāng)下發(fā)生的狀態(tài)，不代表你明天無(wú)法克服它，只要做對(duì)的訓(xùn)練，數(shù)據(jù)就會(huì)如你所愿，聽(tīng)起來(lái)好像很容易辦到，但是我們必須知道哪些數(shù)據(jù)對(duì)于我們的提升有幫助，才可以做到針對(duì)性的訓(xùn)練提升。1馬拉松的歷史力學(xué)數(shù)據(jù)男與女參與馬拉松的比例一直在1960-70 年代才有大幅度縮短差距，甚至為人所知的女性跑馬拉松曾經(jīng)在奧運(yùn)史上不被接受的。但這似乎也代表著女子馬拉松成績(jī)大幅度的提升是個(gè)趨勢(shì)，甚至也有運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究人員以為在耐力表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)上，以平均趨勢(shì)而言，

2、女生不輸于男生運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)(Therate of improvements in marathon performance of women has been much fasterthan of men cited from Burfoot, 2007)。在 2011 年 Olsen 甚至提出假設(shè)女性馬拉松成績(jī)將會(huì)跨越男性的鴻溝，甚至超越男性。然而，卻在2015年男性馬拉松紀(jì)錄大幅突破到2小時(shí)02分，才又再次讓男與女的紀(jì)錄相差10.1% 02從速度數(shù)據(jù)看馬拉松從最早的紀(jì)錄來(lái)看，男性馬拉松紀(jì)錄是1908年的2小時(shí)55分18秒到2019年2小時(shí)01分39秒，女性馬拉松紀(jì)錄是1926年3小時(shí)40分

3、22秒到2003年的2小時(shí)15分25秒。以速度記錄來(lái)看，男性跑馬拉松的速度進(jìn)步幅度是43% ,女性跑馬拉松的速度進(jìn)步幅度是 63%<14.44 and 11.49 km/h 對(duì)比 20.59 and 18.70 km/h> 。3以步頻與步幅來(lái)觀察馬拉松成績(jī)Nigg (2010 )指出完成馬拉松的平均步數(shù)是20,000大步(一個(gè)stride等于兩個(gè)step ,左腳落地與右腳落地)，而范圍會(huì)落在 11,400-20,000 大步。根據(jù)未發(fā)表的數(shù)據(jù)顯示，平均步頻會(huì)落在 1.54 Hz，代表每秒移動(dòng)1.54大步，平均步幅會(huì)落在 3.71公尺，因此，算起來(lái)最完美的數(shù)據(jù)會(huì)是11,400大步。4

4、影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)相關(guān)運(yùn)動(dòng)生理因素一）支撐占 40%。落地的瞬間會(huì)產(chǎn)生身體體重以及身體重心支撐在落地腳 的離心力量，股四頭?。ù笸惹皞?cè)）進(jìn)而將力量轉(zhuǎn)換到上半身各部位，然而落地腳支撐過(guò)程中，踝，膝以及髓關(guān)節(jié)都是呈現(xiàn)彎曲的狀態(tài)，另外，2001年有生物力學(xué)專(zhuān)家認(rèn)為跑步周期的mid-Stance （支撐中期）時(shí) 30-50度的膝蓋是減緩反作用力的角度。二）擺動(dòng)則是占 60%,代表的是腳趾頭離地瞬間到下一次腳跟或腳趾落地所花的時(shí) 間比例，科學(xué)家認(rèn)為擺動(dòng)的過(guò)程中，膝蓋會(huì)自然找到合適的角度，利用髓屈肌群向 心力氣向前。腳掌觸地模式一）前腳掌：落地時(shí)腳踝，與地面所呈現(xiàn)的角度小于0度。二）中足：落地時(shí)腳踝，與地面所呈

5、現(xiàn)的角度等于0度。三）腳跟：落地時(shí)腳踝，與地面所呈現(xiàn)的角度大于0度。地面反作用力一）垂直：這個(gè)力量扮演著重要的角色，因?yàn)槭侨N地面反作用力中最大的，也是所謂的跑步時(shí)需要承受三倍體重的重量的關(guān)鍵反作用力。在運(yùn)動(dòng)科學(xué)里頭，垂直反作用力可以細(xì)分成高頻（沖擊力，大于8赫茲）跟低頻（制動(dòng)力，小于8赫茲），低頻的部分跟跑步時(shí)的力量分布最有關(guān)系，取決于下踩時(shí)會(huì)有煞車(chē)動(dòng)作，如果是習(xí)慣腳跟著地的跑者，低頻制動(dòng)力大約會(huì)是5-15公斤的重量，然而是習(xí)慣腳趾著地的跑者，低頻制動(dòng)力大約會(huì)小1-2公斤，就是4-14或3-13公斤。這也是為什么多數(shù)科學(xué)家會(huì)認(rèn)為腳趾先著地會(huì)有優(yōu)勢(shì)的原因。至于為什么會(huì)有 5-15公斤這么大的落

6、差， 可以解釋為當(dāng)落地瞬間時(shí)膝蓋伸直程度越大，垂直低頻制動(dòng)力就越大，落地瞬間時(shí)膝蓋屈曲程度越大，垂直低頻制動(dòng)力就越小。二）水平：煞車(chē)是必然發(fā)生的現(xiàn)象，科學(xué)家認(rèn)為煞車(chē)應(yīng)該發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)越短越好，煞車(chē)所產(chǎn)生的反作用力應(yīng)該越小越好。從上圖可以看出來(lái)，落地后前三分之一的時(shí)間點(diǎn)（落地瞬間到支撐中期），力量值都屬于負(fù)值，經(jīng)過(guò)中期后，開(kāi)始看到水平力量曲線圖往上升，這可以稱(chēng)之為水平推進(jìn)力的開(kāi)始。早期在 1999年有科學(xué)家認(rèn)為維持跑步經(jīng)濟(jì)效益的來(lái)源就是在身體質(zhì)量重心的移動(dòng)過(guò)程中，降低煞車(chē)作用力，同時(shí)也必須伴隨著降低水平推進(jìn)力。更進(jìn)一步的討論，為了維持一定的速度，水平推進(jìn)力必須能夠彌補(bǔ)煞車(chē)效應(yīng)所耗費(fèi)的能量，這樣才可

7、能保持穩(wěn)定的速度。三）左右：左右方向的力量對(duì)于跑者而言就是一個(gè)剪力，同時(shí)也是上述兩種力量最小的?？茖W(xué)家認(rèn)為左右的反作用力很容易因人而異，因此，大多數(shù)對(duì)于這個(gè)力量的討論是很少關(guān)節(jié)力矩力矩分成內(nèi)與外力的對(duì)等關(guān)系。關(guān)節(jié)移動(dòng)的過(guò)程中， 藉由杠桿原理力乘以力臂獲得力矩,讓身體可以穩(wěn)定的移動(dòng)。就以附圖而言，身體自然會(huì)有外力，因?yàn)槲覀儠?huì)有往前移動(dòng)的意圖，乘以腳尖到踝關(guān)節(jié)的杠桿位置（較遠(yuǎn)），那么身體就必須用肌肉所使產(chǎn)生的內(nèi)力，甚至必須大于外力，然而因?yàn)榧∪膺B結(jié)處與踝關(guān)節(jié)的杠桿位置（較近），也因此肌肉相 對(duì)負(fù)擔(dān)就會(huì)比較大。聽(tīng)起來(lái)好像很不可思議，但人體就是這樣奇妙，肌肉可以不斷的承受接近三倍體重，且 在長(zhǎng)時(shí)間（兩

8、小時(shí)以上的跑動(dòng)）的狀況下，克服外力力矩的影響。脛度這個(gè)大家應(yīng)該比較陌生，就是把身體下肢比喻成彈簧移動(dòng)的距離變化，變化越少代表脛度越強(qiáng)，然而科學(xué)家會(huì)把這分成三種方式討論：一）垂直脛度是把利用反作用力出現(xiàn)最大值的力量除以身體質(zhì)量重心的垂直變化程度。二）下肢脛度是利用反作用力出現(xiàn)最大值的力量除以下肢長(zhǎng)度的變化程度（在落地瞬間 到準(zhǔn)備離地過(guò)程） 三）關(guān)節(jié)脛度是利用關(guān)節(jié)移動(dòng)時(shí)的力矩除以煞車(chē)階段所產(chǎn)生關(guān)節(jié)角度的變化程度，通常這數(shù)據(jù)可以討論受傷的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源。關(guān)節(jié)功率與角速度功率角速度與上面提到的關(guān)節(jié)力矩息息相關(guān)，因?yàn)楫?dāng)科學(xué)家乘以關(guān)節(jié)移動(dòng)的角速度便會(huì)獲得功率。它同時(shí)也會(huì)有正負(fù)值存在，亦就是說(shuō)在地面反作用力水平煞

9、車(chē)的過(guò)程中，因?yàn)榱α渴秦?fù)的，即便關(guān)節(jié)角度是變化的，乘積卻是負(fù)的，但并不代表不好，這叫做吸收 能量（功率），當(dāng)乘積轉(zhuǎn)成正的，這叫做產(chǎn)生能量（功率）。然而，多數(shù)這些力量都發(fā)生在支撐過(guò)程，因此也可以從吸收能量到乘積負(fù)值到肌肉在落地瞬間是離心收縮來(lái)看，這似乎都是在耗能，這耗能代表著是一個(gè)重要角色，那就是肌肉與肌腱系統(tǒng)的關(guān)鍵，如果我們無(wú)法讓肌腱吸收這些力量或負(fù)值，單純透 過(guò)肌肉，身體應(yīng)該很快就罷工！肌腱卻可以透過(guò)拉伸與吸收，得以讓肌肉穩(wěn)定的產(chǎn)生力 量，持續(xù)跑動(dòng)！5跑步經(jīng)濟(jì)性，即跑步效率跑步經(jīng)濟(jì)效益代表的是在非最大努力跑步時(shí)身體消耗最少的氧氣與能量的。然而跑步經(jīng)濟(jì)效益也是最復(fù)雜的， 因?yàn)橛绊懸蛩靥啵?步

10、頻與步幅，地面接觸時(shí)間， 地面反作用力, 肌肉活動(dòng)，身體質(zhì)量重心的垂直震幅，甚至是身體彈性組織在吸收與釋放能量的過(guò)程都 會(huì)影響跑步經(jīng)濟(jì)效益，近幾年，有科學(xué)家認(rèn)為肌肉力量的產(chǎn)生（速度與力量曲線）是真 正會(huì)影響跑步經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。這些運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的概念理解起來(lái)有些還是比較晦澀的，怎么用這些理論來(lái)指導(dǎo)我們的訓(xùn)練呢？小編來(lái)總結(jié)一下：第一：既然我們認(rèn)識(shí)到支撐的重要性，那么腿部力量的訓(xùn)練是必要的，單腳站姿啞鈴劃船或者單腳跳箱（可以分成往上或往下功用不同，往上專(zhuān)注產(chǎn)生力量跟平衡機(jī)制，往下專(zhuān)注吸收力量跟肌肉肌腱系統(tǒng)煞車(chē)效應(yīng)學(xué)習(xí)）第二：既然我們認(rèn)識(shí)到水平推進(jìn)力的重要性，那么弓箭步（Lunge）訓(xùn)練是必要的，像是弓箭步加上往前跨步動(dòng)作，可以強(qiáng)化移動(dòng)腳的同側(cè)骨盆與髓關(guān)節(jié)的共同移動(dòng)效應(yīng)，同時(shí) 產(chǎn)生支撐腳的水平推進(jìn)力。第三：既然我們認(rèn)識(shí)到關(guān)節(jié)角速度與功率的重要性，那么關(guān)節(jié)移動(dòng)的協(xié)調(diào)機(jī)制是必要的，分腿