作者：
daren
高效能的跑步技術動作
單就跑步的技術層面而言，筆者認為一套良好的跑步技術動作，必須合乎力學的原則，才能節能省力；並且還要配合人體的解剖結構特點，才能使動作做得更順暢和有效。為了方便分析，可以把跑步時的姿勢分成軀幹（包括頭部）、手部動作和腿部動作三個環節去探討。細心觀察一些世界級的優秀跑步運動員，無分男女和賽程，他們跑步時在這三方面都或多或少有些共通點。
就以在倫敦奧運（2012）及里約奧運（2016）都贏得男子 5，000米及 10，000米跑冠軍的英國長跑運動員 Mo Farah為例（上圖），他跑步的時候，身體的軀幹都頗為挺直，頭部與軀幹成一直線，眼平望。手部動作幅度不會太大，手肘大約屈曲成 90度左右。腿部著地時膝關節微屈，著地點大約落在身體重心的投影點之下稍前位置（通常是一隻腳掌以內）。著地時以前腳掌的外側先接觸地面，繼而過渡至全腳掌（包括腳跟）著地，並且很快便強而有力地蹬伸支撐腿，最後從腳趾推離地面。蹬地腿（亦即剛才的支撐腿）離開地面後，腳跟便迅速向臀部摺疊，然後再向前擺動，準備再次著地；兩腿也就不斷重複這樣的動作。
在下面的連環圖中可見，Mo Farah 接近 2米的步幅是由強而有力的後蹬做成，而並非刻意把腿向前跨所做成，因為每當他的腳著地時，腳的著地位置始終是落在身體重心的投影點附近，短過一隻腳掌的距離。其實不單止是長跑的腿部動作如此，就算是 40步內就可以跑完 100米（步幅接近 2。5米）的牙買加飛人兼 100米及 200米世界紀錄保持者 Usain Bolt （右上圖）為例，其腿部的動作與 Mo Farah 比較也是大同少異。Usain Bolt 腿跨出去的幅度雖然較大，回收時的力度也更猛，但腳著地時的位置和方法與 Mo Farah 並無顯著分別，只是腳接觸地面的時間更短，並且能夠在更短瞬的時間內發揮最大的蹬地力量。
下面為 Mo Farah 跑步時的連串動作
下面為UsainBolt跑步時的連串動作
本文前面也曾提及過模仿在技能學習（特別是認知階段）的重要，世界冠軍當然是絕對優秀的運動員，但這並不代表他們必定是最佳的技術模仿對像。就以捷克火車頭 Emil Zatopek、日本女子馬拉松運動員安藤友香（最佳時間：2小時 21分 36秒）及能夠多次在 2小時 08分左右就可以完成一個馬拉松的 2018年美國波士頓馬拉松冠軍川內優輝為例，他們無疑是頂級的長跑運動員，但從力學的角度去分析他們的跑步技術，則有很明顯的改善空間。
我們須知道要成為一場世界級比賽的冠軍，除了技術上的考慮外，其實還要有許多因素的配合，如遺傳（身高、最大攝氧量、紅白肌肉纖維比例）、心理質素、天時、地利和對手等，當然更離不開適當的身體及心理訓練。因此，就算技術動作不夠好，一個運動員仍有機會藉著其他方面的優勢而奪得冠軍。
下左圖（中間黃衣）為安藤友香，右圖為川內優輝。
安藤友香的雙手比其他優秀運動員明顯垂得更低，這會增加了手臂以肩關節為軸擺動時的轉動慣量，降低了擺臂速度，也就同時影響了腿的擺動速度和幅度。
注：手臂（手）和腿（腳）是要配合著（左手右腳、右手左腳）活動，如果手臂的活動速度被限制了，就算腿有更好的力量，也是無法單獨先進行活動。
川內優輝的手臂擺動時左右扭動的幅度很大，尤其是右手，有點似乒乓球的正手擊球，這種扭動的擺臂動作肯定會降低了運動員向前的流暢度（也就是速度）。
筆者認為要了解真正優秀跑步技術的特點，最好就是同時觀察一群正在比賽的世界級運動員，然後再比較他們在跑步技術上的異同。現在資訊科技發達，實在不難在 Youtube 等網站上找到一些世界級運動員比賽時的片斷。
從比賽片斷中可見，這批頂級長跑運動員（不一定只是冠軍選手），跑步時都有以下的共通點：
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頭部與軀幹成一直線。
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軀體相對挻直，最多隻有極輕微的前傾。
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全程跑起上來都很輕鬆自然（速度其實很快，接近 1：00 至 1：06 一圈）和有節奏感。
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手肘在擺臂過程中的角度絕少超過 90度。
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以肩關節為軸擺動手臂，而且擺臂動作的幅度很少。
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從正面觀察時，手臂是向著身體的縱軸擺動，但卻沒有超過縱軸而做成上身過分扭動。
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步幅雖大，但絕大部分運動員的腳都是在身體重心在地上投影點前方很近的位置（約一隻腳掌距離內）著地。
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腳部著地時，多是以腳前掌外側先著地，再過渡至全腳（包括腳跟）著地；而且整個動作都是在極短迅間完成。
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腳著地時（即支撐階段開始），膝關節先微屈；再伸展及過渡至後蹬（即支撐階段後期腿部充分伸展蹬直）。
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支撐腿蹬伸時，最後是從腳趾推離地面。
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支撐腿蹬離地面後，腳跟迅速向臀部靠攏摺疊，然後再向前擺動（成為擺動腿）。
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擺動腿送前後，小腿自然垂下，準備作下一輪的「著地、支撐、摺疊、前擺」動作。
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兩腿交替進行「著地、支撐、摺疊、前擺」動作的同時，雙手亦適當配合擺動（左手右腳、右手左腳）。
注：腳部著地動作可能需要再透過慢動作重播軟體（如 Coach‘s Eye）協助觀察。
高效能跑步技術動作背後的理據
觀察過世界級跑步運動員的姿勢後，接著就要再看看這些姿勢與力學的基本原則和人體的生理結構特點是否相乎。
一、牛頓定律
跑步與牛頓定律其實有非常密切的關係。
1。 牛頓第一定律
牛頓第一定律（慣性定律）指出，除非受外力作用迫使物體改變其狀態，物體趨於保持靜止或向同一方向作勻速直線運動。
因此，必須要對人體施力，方可以軀使其從靜止的狀態起步和加速。
2。 牛頓第二定律
根據牛頓第二定律（加速度定律），物體的加速度與它所受的力的大小成正比，並和它的質量成反比；物體加速度的方向與所受的力的方向相同。
力 = 質量 x 加速度
由於人體的質量在跑步時大致上保持不變（雖然汗液過度流失會使體重下降），所以施加的力越大，人體的加速度就越高。
3。 牛頓第三定律
牛頓第三定律（作用力與反作用力定律）指出當一個物體的力作用於另外一個物體時，第二個物體必然會對第一個物體產生一個大小相等但方向相反的反作用力。
在跑步的過程中，把人體推動向前的力，主要就是來自肌肉收縮時產生的力量，當這鼓力量（亦即作用力）向地面實施時，地面便會對人體迴應一鼓大小相同，但方向相反的力量（亦即反作用力），驅動人體前進；而施加於地面的作用力越大，反作用力也越大，驅動人向前的力量也就越大，人體向前時獲得的加速度也越高，跑起來的速度亦越快。
肌肉收縮的力量大小，與肌肉的橫切面面積有關。肌肉的體積越大，內裡組成的肌肉纖維越多，橫切面面積通常也越大，收縮的力量自然越大。此外，白肌肉纖維通常較粗壯，無氧代謝能力較高，神經傳導速度較快，當然有利於速度上的發輝；反過來說，紅肌肉纖維的有氧代謝能力較高，所以抵禦疲勞的能力較好，有利於耐力專案的表現。因此，研究往往發現世界級的精英短跑運動員，腿部肌肉內的白肌肉纖維比例較高，而精英長跑運動員腿部肌肉內的紅肌肉纖維比例則較高（其實這些都是自然選擇，natural selection 的結果）。訓練雖然不能改變肌肉纖維的型別（即紅變白，或白變紅），但卻可以增強各種肌肉纖維的工作能力，這都可以在不同程度上提升運動表現。
恆常的跑步訓練，可以使到腿部的肌肉發達，力量增加，如果再配合適當的阻力訓練（如重量訓練），就可以錦上添花了。不過，肌肉發達雖然有利於力量表現，但肌肉增多了亦使人體在跑步時的負重增加了，如果未能互相好好配合，過分發達的肌肉可能反會變成跑步時的負累。
二、手部動作
從力學的觀點看，能夠把人體驅動向前的只有腿部的動作（Pontzer 等，2009），手部動作的主要作用只是抵銷兩腿前擺時產生的角動量（angular momentum），從而減少身體的扭動，無論在支撐或推動身體前進方面，其貢獻只是微乎其微：從 1%（Hamner等，2010）到 5-10%（Hinrichs 等，1982）。
三、腳部的著地動作
在一系列的腿部動作中，一向最具爭議的就是腳部的著地動作。根據 Lieberman 等（2010），一般有三種著地的方式：
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腳跟先著地（rear-foot strike，RFS 或 heel strike）
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腳掌和腳跟同時著地（mid-foot strike，MFS）
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腳掌先著地（forefoot strike，FFS）
無論是過往，甚至是現在，仍然有些人主張跑步時（特別是長跑）應該以腳跟先著地，然後滾動至腳前掌，再以腳趾蹬離地面。不過，這種著地方法會降低了向前的動量（momentum），因為以腳跟先著地的人，腿部通常都會過度前伸，於是著地時產生了剎停（braking）的效果。此外，這種著地方式亦會延長了足部接觸地面（foot-ground contact）的時間。
Lieberman 等（2010）的研究指出不論是穿鞋或赤足跑，如果以腳跟先著地，便要反覆應對來自地面垂直反作用力（vertical ground reaction force）形成的短暫衝擊力（相當於體重的 1。5 至 3 倍），增加跑步受傷，特別是脛骨應力性骨折（tibial stress fracture）和腳底筋膜炎（plantar fasciitis）的機會。反過來說，若果以腳掌先著地，就算是赤足跑，都不需要應對類似的衝擊力；而且在相同速度之下，腳掌先著地要承受的衝擊力比腳跟先著地要少 3 倍。如此看來，無論是從運動受傷或力學的觀點，以腳跟先著地的跑步方式都並不可取。
筆者認為
較合理的著地方法應該是以腳前掌（外側）先著地，然後再過渡至全腳觸地（包括腳跟）
，因為這不但可以藉此緩衝部分腳著地時因地心吸力所產生的撞擊力，還可以讓腳部的軟組織儲存著地時收集得來的能量（跑步時，人的雙腿就像彈簧般運作）。Cavagnagh 等（1980），和 Lieberman 等（2010）都認為以腳掌先著地，再過渡至全腳著地能更有效利用小腿、足弓、跟鍵等軟組織於著地時儲存的彈效能量（elastic strain energy），待蹬地階段時再反衝（recoil ）出來。Ker 等（1987）指出，一個 70千克重的人以 4。5 米/秒（即 16。2 千米/小時）速度跑步的時候，單就阿基里斯鍵（跟腱）及足弓就分別諸存著 35% 及 17% 的彈效能量貢獻。Saunders 等（2004）更指出，如果沒有了這兩個能量儲存機制，跑步時的耗氧量將要提升 30至 40%。
不過，要留意的就是以腳前掌先著地並不代表不許腳跟觸地。其實就算是短跑運動員（包括頂級運動員，如 Usain Bolt），大部分著地後腳跟都會觸及地面（只是時間非常短暫）。
Payne（1983）發現，在 18 個參與 200米或以下距離賽事的國際級短跑運動員之中，只有一個的腳跟是不接觸地面；在另一組共有 41 個從事 400米至 1500米賽事的國際級運動員之中，亦只有 6 個是採用腳跟不接觸地的技術。因此，筆者認為無論是短跑還是中長跑運動員，都不應刻意禁止腳跟著地，以便更有效利用腳部軟組織儲存的彈效能量。
Nett（1964）指出，當跑的距離增長時，速度會相應變慢，腳著地的部位也會向腳跟方向後移（注意：並不是轉為腳跟先著地），所以筆者認為毋須太過著意是腳前掌先著地還是全腳著地（即腳掌和腳跟同時著地），以免造成著地時腳部肌肉的過度緊張。只要不是刻意用腳跟先著地，便只須安心放腳著地，如果跑速較快自然會偏向以腳掌較前位置著地，再過渡至全腳著地（包括腳跟）；如果跑速較慢，腳著地的部位也自然會向腳跟方向後移。此外，正如 Deshon 與 Nelson（1964）指出，腳著地的位置，應該儘量接近身體重心在地上的投影點。
四、支撐階段的過渡
腿部自屈膝緩衝，腳部著地的支撐階段初期開始，會逐漸過渡至支撐階段後期的後蹬階段。在支撐階段初期（著地階段），股四頭肌主要負責制動和支撐身體（Cappellini 等，2006；Hamner 等，2010），臀大肌、臀中肌和內收長肌亦起著附助的作用（Liu 等，2008；Hamner 等，2010）。人體向前移動主要是支撐階段後期，兩腿交替蹬地的結果。透過伸展蹬地腿的髖、膝、踝關節，一鼓較體重大的力量就會依向後及向下的方向，作用於地面（即作用力），從地面以反方向回傳過來的反作用力，就會作用於人體並推動其前進。
當擺動腿透過身體垂直部位向前擺動時，支撐腿的蹬地階段也就正式開始。臀部肌肉是伸展髖關節（蹬腿）的主要力量來源，膝關節及踝關節的蹬伸只是「順勢」完成。支撐階段中期（蹬地階段）開始，主要是以腓腸肌和比目魚肌，支撐及推動身體前進（Novacheck，1998；Hamner等，2010）。小腿肌肉（腓腸肌和比目魚肌）在蹬地階段的貢獻也是其中一項較具爭議的環節。雖然Reber（1993）指出在蹬離地面之前，腓腸肌和比目魚肌早已終止了活動，但亦有不少研究指出在快速行走（Liu等，2008）、在介乎行與跑過渡階段時的速度（1。96 m/s）跑（Sasaki 與 Neptune，2006）和以 3。96 m/s（4：12/Km）的速度跑步時（Hamner等，2010），都是主要靠腓腸肌和比目魚肌去支撐及推動身體前進。
五、後折及前擺
支撐腿蹬離地面後，小腿亦迅速向大腿靠攏，形成大、小腿邊摺疊邊前擺的動作。當小腿向後、向上靠攏大腿的時候，腳部應儘量貼近臀部，從而把腿的轉動慣量（moment of inertia）降至最低和增加角速度（angular velocity），使腿可以更迅速地向前擺出。小腿的摺疊，實際上只是臀部肌肉伸展髖關節時，牽張反射的結果，不應主動用力拉小腿向大腿靠攏，以免增加無謂的能量消耗。
內容來源：
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