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技术贴:跑步着地方式大揭秘 你的姿势正确吗?

优美潇洒的跑姿是良好跑步技术的体现,不仅提高跑步效率、节省能量,更可有效避免伤痛。因此,跑姿始终是跑友们关心的热门话题。一谈论跑姿,总绕不开一个话题,那就是“着地方式”。着地方式基本可以分为脚跟着地、前脚掌着地、全脚掌着地。研究显示,大部分大众跑者采用脚跟着地,而马拉松运动员多数会才采用前脚掌着地。

为什么运动员与普通大众在着地方式上呈现巨大差异?是因为速度不同,运动员跑得快,普通跑友跑得慢吗?如果让运动员跑慢一点,他们还会前脚掌着地吗?不用在意什么部位着地,自然落地就行,这句话对吗?今天,我们带你深入分析着地方式。

首先强调一点,本文所说的前脚掌不是指脚尖,而是泛指脚前1/3的位置,专业术语为跖骨头所在位置。前脚掌着地也就是跖骨头着地

一、对前脚掌和脚跟着地的科学实证

跑步着地时,体重加之惯性,人体会对地面产生2-3倍于体重的冲击力,根据牛顿第三定律,有作用力必有反作用力,这时地面就会给人体大小方向相反的反作用力Ground Reaction Force简称GRF

因此,我们可以感受到来自于地面的振动和冲击,不合理的、过大的、持续的地面反作用力很可能对于骨骼关节带来负面影响,导致应力性骨折、关节磨损等问题。

那么,我们怎样着地才能减少来自于地面的反作用力呢?事实上,力不会变,更改变的就是力的作用效果,也即将力缓冲掉。举一个例子,当我们从高处跳下,如果你的下肢关节都是完全伸直的,整个脚掌直接着地,那么可以想象你会伴随砰的一声落地,受到极大的地面反作用力,而如果你充分屈曲下肢髋膝踝三个关节,用前脚掌着地,你就会像猫一样悄无声息的落地,这样就把地面反作用力消散于充分的缓冲中。

图1的曲线描绘出了脚后跟着地跑者,从脚后跟着地至脚掌离开面过程中地面反作用力的变化,很明显看到在着地初期,出现一个陡增的地面反作用力峰值,该力不仅很大,产生速度也很快。也就是说,如果采用脚跟直接着地,这样就无法利用脚踝的运动来进行有效的缓冲,在着地一瞬间,脚跟上方的踝关节和膝关节受到峰值应力作用。

脚跟着地时受力分析

图2显示当采用前脚掌着地时,地面反作用力峰值消失了,原因是我们转变着地方式,通过足弓、跟腱和小腿肌肉代替脚跟吸收了冲击力。同时,我们也需要注意到斜线上升变得缓和了,这也表明地面反作用力被有效缓冲。

前脚掌着地受力分析

也就是说,采用前脚掌着地时,由于着地点是在脚掌的前方,着地瞬间脚跟是轻轻抬起的,然后再下落,就是这么一点极短时间的微小脚踝运动,就可以大大增加着地时的缓冲,从而减少地面对于人体的冲击力。

此外,着地时,从前脚掌快速过渡到脚跟,相当于把小腿跟腱拉长,跟腱具有弹性,就像皮筋一样,皮筋拉长具有回弹力,所以前脚掌着地还可以将跟腱所具有的弹性势能储存起来,在脚蹬伸阶段释放,增加向前动力,从而提高跑步效率。这就是前脚掌着地的好处。

所以,我们通过受力分析是想说明,脚跟着地是触地方式的一种,本身并没有问题,脚跟着地也不等同于错误着地动作。但脚跟着地的确会在触地时,受到瞬时峰值应力作用,也即在极短时间遭受额外的冲击力,这是脚跟着地不可避免的现象。举个例子大家就明白了,汽车交通事故发生率比飞机高,但不代表汽车就是不安全的交通方式,我们选择汽车出行,就得承担相应的安全风险,仅此而已。脚跟着地就得承受峰值受力。

二、不仅要考虑着地方式,着地位置和配速也很重要

探讨着地,我们往往会陷入一个陷阱,这个陷阱就是只关心着地的部位,而忽视着地的位置。着地位置是指着地时,下肢髋、膝、踝三个关节的位置关系。用通俗的话来说,你是着地点比较靠前、远离重心,还是着地点比较靠近重心,因为着地位置很大程度上也决定了受伤风险。

而配速与着地的关系就少有人去分析了,不同速度下着地方式有细微区别吗?着地方式是一层不变的吗?我们说优秀运动员更多采用前脚掌着地,那很有可能是因为他们跑得快,让运动员跑慢点,他们还是前脚掌着地吗?普通跑友多数采用脚跟着地,那让他们跑快起来,他们也仍然采用脚跟着地吗?带着这些令人困惑的问题,同时也是为了回答这些长期萦绕在跑友心中的疑问,我们找来了运动员,研究了优秀马拉松运动员不同配速下的着地方式,结果相当有趣,也出乎意料

三、不同配速着地实地拍摄与动作分析

王田,运动健将,2013年第12届全运会马拉松女子团体冠军成员,半马最好成绩75分,10公里最好成绩34分,哇!够专业!好厉害的成绩!

我们让王田同学在田径场以6:00,5:00,4:00,3:30四种不同速度跑步,拍摄其着地。由于触地时间很短,一般仅有200-300毫秒,着地就更为短暂,普通摄像机根本无法捕捉到着地瞬间画面,我们采用每秒可拍摄120帧画面的gopro高清运动摄像机。同时为了不影响王田同学的跑姿,避免她为了让摄像机拍到着地画面,改变跑姿,刻意刹车和调整步子,我们架设了四台gopro,这样既可以让她放松跑,也确保总能捕捉到着地的清晰画面,此处应有掌声,拍摄场景考虑得相当科学细致。

拍摄完成后,我们采用Kinovea生物力学分析软件进行动作解析。

1。 配速为6:00时的着地方式与着地位置

速度为6:00是有一定跑龄,大多数普通跑友平时跑步的配速,很具有代表性。对于王田这样水平的运动员来说,6:00很有可能就是热身跑、或者训练结束时的放松跑的配速。在6:00配速下,王田着地有哪些特点?先看看6:00时她的整体跑姿

让我们一起看看6:00配速时着地画面

第一张照片  6:00配速着地前

第二张照片  6:00配速着地瞬间:全脚掌外侧着地

第三张照片  6:00配速着地后

如果你觉得不过瘾,再来看看6:00配速着地时的慢放视频

6:00配速左脚着地动作

6:00配速右脚着地动作

6:00配速着地方式分析:

总体来说,6:00配速速度不快,在该速度下,王田既不是脚跟着地,也不是前脚掌着地,而是采用了介于二者之间的着地方式——全脚掌着地。但如果你以为全脚掌着地就是整个脚底面一起着地,那就错了!王田是采用全脚掌的外侧先着地,然后迅速过渡到全脚掌内侧着地,这个过程在专业上被称之为着地时的足外翻。

为什么着地时会伴随足外翻,由于足本身结构的关系,当我们脚悬空时,正常情况下都是脚掌外侧比内侧低,也即腾空时,脚处于轻度内翻状态。因此在着地瞬间,脚掌的外侧缘必然先接触地面,然后才是全脚掌着地,这个过程我们就称为足外翻,一会内翻,一会外翻,想必跑友也是被这些专业词汇搞晕乎了,大家不用纠结,其实只需要明白一点,落地时脚外侧缘先着地是自然合理的现象,如果没有这个现象,那反倒有问题。

6:00配速着地位置

6:00配速着地位置分析:

在着地瞬间,着地位置在重心投影点前方,但距离重心投影点并不远。有一种似乎被资深跑友广为接受的说法是:重要的不是脚跟着地,还是前脚掌着地,而是着地点应当在重心正下方,也即臀部正下方。从上图看,似乎这种说法仍然不够精准,着地点事实上并非在重心正下方,而是略微靠前,也即着地点在重心前方。

其实,着地点也并不是那么重要,最为重要的是着地时膝关节不要完全伸直,而是保持略微弯曲。从上图可以清楚地看到着地时,膝关节角度大约呈163度,这样通过着地时的膝关节弯曲和随后膝关节积极下压,就可以有效缓冲,避免膝关节受到过大的地面作用力。因为弯曲的物体可以实现力的消解,而完全伸直的物体力的传导效率比较高。

那么什么时候,脚的位置与重心垂线重合呢?我们看下图,当着地后,重心随着惯性往前,当膝关节角度达到143度时,脚的位置才在重心正下方,这也证明了膝关节从着地时的163度减少至143度,体现了积极下压膝关节,缓冲地面反作用力,并为接下来蹬伸阶段存储肌肉肌腱弹性势能。

6:00配速着地小结:

6:00较慢配速时,没有必要一定要前脚掌着地,因为速度慢时,触地时间相对长,前脚掌着地反而导致小腿和足踝部肌肉长时间紧张。当然,这也不表明脚跟着地在6:00配速时就是最佳的,前文说了,无论什么配速,只要脚跟着地就会受到峰值应力。因此全脚掌外侧着地可能更为合理,然后快速过渡到全脚掌着地。着地点不必刻意要求一定在重心正下方,可略微靠前一点,重要的是着地时膝关节避免伸直锁死状态,而是自然弯曲一点,这样可以有效进行缓冲。

2。 配速为5:00时的着地方式与着地位置

速度为5:00是跑龄较长,资深跑友平时跑步或者比赛的配速,也是区别一般跑友与资深跑友的一个门槛。先来看看王田5:00时的整体跑姿。

5:00配速着地时的画面

第一张照片  5:00配速着地前

第二张照片  5:00配速着地瞬间:全脚掌外侧着地

第三张照片  5:00配速着地后

再来看看5:00配速着地时的慢放视频

5:00配速左脚着地

5:00配速右脚着地

5:00配速着地方式分析:

从照片和视频中可以清楚地看到,王田5:00时着地方式几乎与6:00完全一致,采用的是全脚掌外侧着地,着地时发生了明显的,但是小幅度的足外翻,至于为什么会发生足外翻,在6:00配速着地分析已经做了详细解释。

为了缓冲着地时高达2倍以上体重的地面反作用力,不一定非得前脚掌着地,全脚掌外侧先着地,然后快速过渡至全脚掌着地也是合理的。全脚掌外侧着地相比前脚掌着地,减少了足踝和小腿肌肉的过度紧绷。换句话说,很多跑友由于足踝小腿力量不够,无法实现长时间前脚掌着地,但脚跟着地又会带来瞬时峰值应力,介于二者之间的全脚掌外侧着地就有可能成为大众跑友的最佳选择之一。

5:00配速着地位置

5:00配速着地位置分析:

在5:00配速时,着地点同样不在重心正下方,而是略微靠前,膝关节角度为162度,着地位置与6:00配速相比,几乎完全相同。也就是说重要的不是着地一定要在重心正下方,而是保持膝关节弯曲以利缓冲。如果刻意一定要让着地点于重心正下方,就容易导致步幅缩小,不敢迈腿,这是我们不愿意看到的。当重心移动至脚正上方时,膝关节弯曲角度更大,达到136度(6:00为143度),说明膝关节积极下压进行缓冲和势能储存。

5:00配速着地小结:

与6:00配速相比,虽然5:00速度加快了很多,但着地方式却与6:00相差无几,5:00配速时,仍然表现为既不是前脚掌着地,也非脚跟着地,而是全脚掌外侧着地。着地位置在重心前方一点点,但也不会特别靠前,着地时膝关节保持一定弯曲角度(162度)。

3。 配速为4:00时的着地方式与着地位置

配速为4:00对于运动员来说,不算什么,但对于大众跑友而言,速度那是相当快,这样的跑友一定是民间大神。配速为4:00意味着半马1个半小时(1小时24分)不到就能跑完,全马3小时(2小时48分)不到就能跑完。这也是王田平时训练的常见速度,在该速度下,她表现为怎样的着地方式呢?还是先看整体跑姿。

4:00配速着地时的画面

第一张照片  4:00配速着地前

第二张照片  4:00配速着地瞬间:

此时明显表现为前脚掌外侧先着地,脚跟尚未着地

第三张照片  4:00配速着地后

再来看看4:00配速着地时的慢放视频

4:00配速左脚着地

4:00配速右脚着地

4:00配速着地方式分析:

从4:00配速开始,王田着地发生了明显变化,非常显著地表现为前脚掌着地,并且是前脚掌的外侧缘先着地,然后迅速过渡到前脚掌内侧和脚跟着地,而两个过程:前脚掌外侧至前脚掌内侧,脚掌至脚跟几乎是同时发生。也就是说,6:00和5:00配速时是全脚掌外侧着地,而4:00配速时是前脚掌外侧着地,一个是“全脚掌”,一个是“前脚掌”,有点玩绕口令啊?

但要解释清楚,只能这样。出现这种情况解释起来并不困难,由于速度加快,相应地触地时间就得缩短,此时若再采用脚跟着地或者全脚掌着地,必然导致触地时间延长,导致刹车,影响到身体往前的惯性,同时速度加快,着地时带来的冲击更大,地面反作用力也增大,采用前脚掌落地增加了脚踝的缓冲,减少了膝关节所受到的冲击力。当然在4:00配速时,从前脚掌着地过渡到脚跟落地,并非表明脚跟一定要踩实地面,脚跟只是快速下落,轻轻接触地面。也就是利用从前脚掌到脚跟轻触地面的极短时间,峰值地面反作用力大大减少,实现了缓冲。

4:00配速着地位置

4:00配速着地位置分析:

在4:00配速时,王田并没有因为步子明显迈得更大,着地点就远离身体重心,出现膝关节伸直锁死的状态。着地点距离重心投影点并不远,同时膝关节还是保持163度左右弯曲。当重心位于脚正上方时,膝关节弯曲角度达到131度(6:00和5:00分别为143和136度),角度更小,也说明膝关节通过更大角度的弯曲来缓冲地面作用力。

4:00配速着地小结:

在非常快的4:00配速下,王田着地方式发生了明显变化,表现为由全脚掌外侧着地变为前脚掌外侧着地,这样做的目的是自然发生的,非刻意而为,但效果却非常明显,增加缓冲的同时不影响向前的速度。此外,着地方式虽有变化,但着地位置相比6:00和5:00,却没有明显变化,着地点在重心投影点前方一点点,膝关节保持弯曲,着地后膝关节下压缓冲更加明显。

4。 配速为3:30时的着地方式与着地位置

配速达到3:30恐怕是民间大神也无法企及的速度,折算下来,这个配速下,半马用时1小时15分,全马2个半小时左右,已经接近一级运动员水平。但跑友们在短距离跑步比如3—10公里跑步中去实现这个配速还是有可能的。我们十分有兴趣看一下王田该配速下的着地方式,该配速也是女子马拉松运动员比赛时的配速。

3:30配速着地时的画面

第一张照片  3:30配速着地前

第二张照片  3:30配速着地瞬间:前脚掌外侧率先着地

第三张照片  3:30配速着地后

再来看看3:30配速着地时的视频

3:30配速左脚着地

3:30配速右脚着地

3:30配速着地方式分析:

3:30配速着地方式与4:00基本一致,明显表现为前脚掌外侧缘先着地,然后迅速过渡到前脚掌内侧和脚跟着地。也许普通跑友在该速度下也会不知不觉采用前脚掌着地,不信自己可以去跑跑看。

3:30配速着地位置

3:30配速着地位置分析:

着地点虽然在重心前方,但距离重心投影点并不远,同时膝关节仍然保持163度弯曲,与4、5、6配速相同。当重心过渡到脚正上方,支撑脚膝关节角度减少至132度,与4:00配速时膝关节弯曲角度一致,说明随着速度进一步加快,膝关节不会无限的继续弯曲缓冲,因为过度的屈膝缓冲会导致身体重心起伏过大,导致跑步支撑期时间延长,速度损失过多。大家还注意到一个细节吗?摆动腿折叠幅度非常大,脚跟快踢到臀部了,这也是优秀运动员重要的跑步特征,小腿提拉折叠效果好,有利于高速省力地跑。

3:30配速着地小结:

当达到3:30配速时,王田着地方式与4:00基本一致,表现为前脚掌外侧着地,着地位置和关节角度没有明显变化,同时膝关节缓冲弯曲角度也没有进一步增大,但摆动腿折叠更加充分。

四、优秀运动员不同配速着地总结

作者与王田交流中,王田说专业运动员跑步基本都是采用前脚掌着地,但通过测试分析王田6:00,5:00,4:00,3:30四种速度下的跑姿,我们可以清楚地发现:

1 ) 优秀运动员在不同配速下,着地方式不是一成不变的,而是相对动态地变化。具体来说,在5:00以外的速度下,王田并非采用前脚掌着地,而是全脚掌外侧先着地,通过轻度足外翻,快速过渡至全脚掌着地,而在4:00以内,就体现为典型的前脚掌着地,更精准的说法应该是前脚掌外侧率先着地,然后快速过渡到前脚掌内侧和脚跟着地。上述结果说明,着地方式事实上是与配速有关,脱离配速谈论着地方式都是耍流氓!

2 ) 关注着地不能仅仅看着地方式,还要看着地位置。有趣的是,四种速度下,着地位置几乎完全相同,表现为着地点在重心投影点略微靠前一点,既不在重心正下方,但也不会距离重心投影点太远,膝关节在着地时保持弯曲,约成162度左右。作者认为着地时膝关节角度可能比着地点的位置更有意义,避免着地时膝关节伸直锁死,保持轻微弯曲一方面可以分解膝关节受到的地面反作用力,一方面可以通过积极下压缓冲,进一步减少膝关节受到的作用力并为蹬伸储备弹性势能。

五、优秀运动员着地姿态对于大众跑友的启示

1 ) 着地既是正确跑姿的要求,也是优美跑姿的体现。“着地不重要,自然下落着地即可”,这句话说了当没说,对于指导大众其实并不可取。着地方式与配速有关,随着速度加快,着地部位逐渐朝前;

2 ) 相比前脚掌或全脚掌着地,脚跟着地的确会在触地时,受到瞬时峰值应力作用,也即在极短时间遭受较高的冲击力,这是脚跟着地无法回避的现象,但并不代表脚跟着地就一定存在问题,也不能把脚跟着地等同于错误着地动作。

脚跟着地容易使得膝关节受力较大,而前脚掌着地容易使得足踝小腿受力较大,总的地面反作用力几乎不会因为着地方式而改变,地面反作用力就是体重的2-3倍,能改变的是通过合理着地,提高对于地面作用力的缓冲能力,避免受伤。

3)着地方式各有不同,但由于足的结构特征,无论是脚跟还是脚掌,往往都是外侧先着地,也即着地时存在明显但小幅度的足外翻,足外翻的存在也极大帮助了我们着地缓冲,这一点几乎被大家所遗忘。如果存在过度的足外翻(比如力线异常型扁平足)或者高足弓(足内翻),影响到了着地时自然的足外翻过程的话,那么这样的着地就蕴含了较大的受伤风险。这也是为什么扁平足、高足弓人跑步容易出现伤痛的原因。

4 ) 优秀运动员的着地方式也许可以启示我们,在慢速跑步时,采用全脚掌外侧着地既避免了脚跟着地的弊端(容易受到较大的峰值应力),也避免了一味前脚掌着地足踝小腿肌肉容易紧张疲劳的问题,或许是一种更加合理的着地方式。而在快速跑步时(4:00以内),一定是前脚掌着地更有优势。当然在此提醒,大家可以去尝试体验,并不代表一定适合每个人。

5 ) 跑友们也许过度关注了着地方式,但却忽视了一个重要问题—着地位置,着地是由着地方式和着地位置共同组成,着地位置某种意义更为重要。合理的着地位置为:着地点在重心投影点略微靠前一点,既不是在完全重心正下方,但也不会距离重心投影点太远,膝关节在着地时保持弯曲非常必要。跑友们应当极力避免脚跟着地同时膝关节伸直锁死的着地方式,也即甩小腿跑法,这种跑法对于下肢关节伤害极大。

6 ) 优秀运动员速度快,采用前脚掌着地理所当然。但跑友们如果完全照搬模仿,就会出现很多问题,因为着地与配速、力量、跑姿都有关系。但是,当优秀运动员把速度降低,仍然没有采用脚跟着地,这一点值得我们进一步研究……(戴剑松 慧跑)  

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