跑鞋是如何缓冲避震的?各品牌跑鞋中底避震的奥秘
很多跑友都知道跑鞋的缓冲避震性能很重要,但却不知道避震具体指的是什么,而跑鞋的避震设计又有哪几种?各品牌跑鞋都是如何实现避震效果的呢?
本文以浅显易懂的方式说明什么是避震,以及避震的设计,并用图片和过程分解让你秒懂避震是如何达成的。
避震是什么?
避震是跑鞋设计中最重要的元素之一,因为跑步时双脚需要反复承受大约相当于体重1.5-3倍的冲击力,长时间累积下来,对下肢造成的负担不容小觑。
于是,各家运动鞋厂商都不遗余力在研究如何提升避震功能,从鞋底的缓冲材质、厚度、形状等各个角度,去寻求最佳的配置,以减少着地时的冲击力。避震的目的是减缓足部接触地面时,冲击力上升的速度与幅度。
如下图所示,穿上有避震功能的鞋子后,可降低力量上升的速度(蓝箭头的斜度)与幅度(蓝圈的高度),进而达到避震缓冲的目的;反之,若不能有效延缓冲击,如赤脚后足着地,则会使力量急剧上升,并承受较大的力量峰值,进而导致运动伤害发生的风险提高。
跑鞋的避震设计分类
要达到避震的目的,使鞋底在接触地面时能吸收冲击,实际的方法是通过鞋底的“形变”来延缓撞击的持续时间并吸收力量,其方法有两种:材料避震与结构避震。
例如:当你踩在软垫上时,软垫会下陷,借此吸收冲击,使你感觉到避震的效果,这类避震方式称为材料避震。而另一种结构避震,则如生活中常见的弹簧或拱桥,通过外部结构的形变来达到吸收与缓冲避震。
目前市面上跑鞋的避震设计也可分为此两类:
材料避震:利用材料自身的形变来达到避震的功能。跑鞋中常见的材料避震设计,通过使用发泡材料、EVA、E-TPU 等较软的材料来吸收撞击。例如:NIKE ZOOMX VAPORFLY NEXT%及ADIDAS ULTRABOOST 20。
结构避震:利用外部结构的形变来达到避震的效果。经常利用波浪或拱桥的形状来到支撑与缓冲的功能。例如:MIZUNO WAVE RIDER 23及ON CLOUD ACE。
避震是如何达成的?
本文使用上述各两双代表材料避震与结构避震的跑鞋做示范,请两名退役的田径跑者,分别穿着两款鞋进行测试:A 跑者穿NIKE与MIZUNO,B 跑者穿ADIDAS与ON,以5分配速 (5min/km) 进行30m匀速度跑。于20m处架设摄影机,以高速摄影模式 (每秒240格) 捕捉足部着地瞬间到脚掌踩平地面的变化。
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT % 着地后变化:
ADIDAS ULTRABOOST 20 着地后变化:
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT%的中底搭载Zoom X泡棉材质,在着地瞬间后开始产生形变挤压,借此吸收了部分的冲击力。当脚掌踩平地面时,可看到整体压缩的现象。ADIDAS ULTRABOOST 20全中底由Boost颗粒所组成,其材质为E-TPU (热塑性聚氨酯),可观察到Boost跑鞋着地时,冲击力也会使得Boost有一定程度的挤压,脚掌贴平时,亦可看到明显的变化。
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT%着地后中底材料形变过程:
ADIDAS ULTRABOOST 20着地后中底材料形变过程:
MIZUNO WAVE RIDER 23着地后变化:
ON CLOUD ACE着地后变化:
可以观察到MIZUNO WAVE RIDER 23在跑步着地瞬间,其后跟的Wave波浪片会因受力而变得扁平,使原本波浪片前后的空隙都被填满,波浪片几乎完全与中底贴合。而ON CLOUD ACE本身云端科技缓冲系统 (鞋款波浪状大底) 在跑步着地瞬间时,波浪受到挤压,尤其是后足几乎变为扁平,其通冲结构形变而吸收衝击力的方式明显可见。
MIZUNO WAVE RIDER 23着地后中底结构形变过程:
ON CLOUD ACE着地后中底结构形变过程:
结语
利用影像捕捉的方式,可以清楚观察到不同款跑鞋通过材料或结构的设计,皆可借助形变的过程来达到避震功能。但不同的避震设计实际上也会有不同的效果与特性,所适合的族群也有所不同,并非越软越好。例如:较软的避震设计可能有较佳的缓冲效果,但却会使鞋底稳定性变差,不适合足踝不稳定的人;而较硬的避震设计,也许增加了后足着地冲击力,但相对提高了稳定性,且对中足或前足先着地的跑者可能并没有太大的影响,反而可借此减少缓冲材料的重量,适合竞速需求。
因此,根据自身的需求挑选跑鞋,才能达到最佳的效果。
撰文:董智尚、陈韦翰、相子元
资料来源:运动科学网
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