从运动生理学看马拉松数据

1、从运动生理学看马拉松数据跑步可以讨论的数据非常多，对不同阶段的跑者来说大家关注的数据不尽相同，理解这些数据的意义，对于指导我们的训练非常有帮助。训练其实很单纯，数据只是告诉你当下发生的状态，不代表你明天无法克服它，只要做对的训练，数据就会如你所愿，听起来好像很容易办到，但是我们必须知道哪些数据对于我们的提升有帮助，才可以做到针对性的训练提升。1马拉松的历史力学数据男与女参与马拉松的比例一直在1960-70 年代才有大幅度缩短差距，甚至为人所知的女性跑马拉松曾经在奥运史上不被接受的。但这似乎也代表着女子马拉松成绩大幅度的提升是个趋势，甚至也有运动科学研究人员以为在耐力表现运动上，以平均趋势而言，

2、女生不输于男生运动员的表现(Therate of improvements in marathon performance of women has been much fasterthan of men cited from Burfoot, 2007)。在 2011 年 Olsen 甚至提出假设女性马拉松成绩将会跨越男性的鸿沟，甚至超越男性。然而，却在2015年男性马拉松纪录大幅突破到2小时02分，才又再次让男与女的纪录相差10.1% 02从速度数据看马拉松从最早的纪录来看，男性马拉松纪录是1908年的2小时55分18秒到2019年2小时01分39秒，女性马拉松纪录是1926年3小时40分

3、22秒到2003年的2小时15分25秒。以速度记录来看，男性跑马拉松的速度进步幅度是43% ,女性跑马拉松的速度进步幅度是 63%<14.44 and 11.49 km/h 对比 20.59 and 18.70 km/h> 。3以步频与步幅来观察马拉松成绩Nigg (2010 )指出完成马拉松的平均步数是20,000大步(一个stride等于两个step ,左脚落地与右脚落地)，而范围会落在 11,400-20,000 大步。根据未发表的数据显示，平均步频会落在 1.54 Hz，代表每秒移动1.54大步，平均步幅会落在 3.71公尺，因此，算起来最完美的数据会是11,400大步。4

4、影响运动表现相关运动生理因素一）支撑占 40%。落地的瞬间会产生身体体重以及身体重心支撑在落地脚 的离心力量，股四头肌（大腿前侧）进而将力量转换到上半身各部位，然而落地脚支撑过程中，踝，膝以及髓关节都是呈现弯曲的状态，另外，2001年有生物力学专家认为跑步周期的mid-Stance （支撑中期）时 30-50度的膝盖是减缓反作用力的角度。二）摆动则是占 60%,代表的是脚趾头离地瞬间到下一次脚跟或脚趾落地所花的时 间比例，科学家认为摆动的过程中，膝盖会自然找到合适的角度，利用髓屈肌群向 心力气向前。脚掌触地模式一）前脚掌：落地时脚踝，与地面所呈现的角度小于0度。二）中足：落地时脚踝，与地面所呈

5、现的角度等于0度。三）脚跟：落地时脚踝，与地面所呈现的角度大于0度。地面反作用力一）垂直：这个力量扮演着重要的角色，因为是三种地面反作用力中最大的，也是所谓的跑步时需要承受三倍体重的重量的关键反作用力。在运动科学里头，垂直反作用力可以细分成高频（冲击力，大于8赫兹）跟低频（制动力，小于8赫兹），低频的部分跟跑步时的力量分布最有关系，取决于下踩时会有煞车动作，如果是习惯脚跟着地的跑者，低频制动力大约会是5-15公斤的重量，然而是习惯脚趾着地的跑者，低频制动力大约会小1-2公斤，就是4-14或3-13公斤。这也是为什么多数科学家会认为脚趾先着地会有优势的原因。至于为什么会有 5-15公斤这么大的落

6、差， 可以解释为当落地瞬间时膝盖伸直程度越大，垂直低频制动力就越大，落地瞬间时膝盖屈曲程度越大，垂直低频制动力就越小。二）水平：煞车是必然发生的现象，科学家认为煞车应该发生的时间点越短越好，煞车所产生的反作用力应该越小越好。从上图可以看出来，落地后前三分之一的时间点（落地瞬间到支撑中期），力量值都属于负值，经过中期后，开始看到水平力量曲线图往上升，这可以称之为水平推进力的开始。早期在 1999年有科学家认为维持跑步经济效益的来源就是在身体质量重心的移动过程中，降低煞车作用力，同时也必须伴随着降低水平推进力。更进一步的讨论，为了维持一定的速度，水平推进力必须能够弥补煞车效应所耗费的能量，这样才可

7、能保持稳定的速度。三）左右：左右方向的力量对于跑者而言就是一个剪力，同时也是上述两种力量最小的。科学家认为左右的反作用力很容易因人而异，因此，大多数对于这个力量的讨论是很少关节力矩力矩分成内与外力的对等关系。关节移动的过程中， 藉由杠杆原理力乘以力臂获得力矩,让身体可以稳定的移动。就以附图而言，身体自然会有外力，因为我们会有往前移动的意图，乘以脚尖到踝关节的杠杆位置（较远），那么身体就必须用肌肉所使产生的内力，甚至必须大于外力，然而因为肌肉连结处与踝关节的杠杆位置（较近），也因此肌肉相 对负担就会比较大。听起来好像很不可思议，但人体就是这样奇妙，肌肉可以不断的承受接近三倍体重，且 在长时间（两

8、小时以上的跑动）的状况下，克服外力力矩的影响。胫度这个大家应该比较陌生，就是把身体下肢比喻成弹簧移动的距离变化，变化越少代表胫度越强，然而科学家会把这分成三种方式讨论：一）垂直胫度是把利用反作用力出现最大值的力量除以身体质量重心的垂直变化程度。二）下肢胫度是利用反作用力出现最大值的力量除以下肢长度的变化程度（在落地瞬间 到准备离地过程） 三）关节胫度是利用关节移动时的力矩除以煞车阶段所产生关节角度的变化程度，通常这数据可以讨论受伤的风险来源。关节功率与角速度功率角速度与上面提到的关节力矩息息相关，因为当科学家乘以关节移动的角速度便会获得功率。它同时也会有正负值存在，亦就是说在地面反作用力水平煞

9、车的过程中，因为力量是负的，即便关节角度是变化的，乘积却是负的，但并不代表不好，这叫做吸收 能量（功率），当乘积转成正的，这叫做产生能量（功率）。然而，多数这些力量都发生在支撑过程，因此也可以从吸收能量到乘积负值到肌肉在落地瞬间是离心收缩来看，这似乎都是在耗能，这耗能代表着是一个重要角色，那就是肌肉与肌腱系统的关键，如果我们无法让肌腱吸收这些力量或负值，单纯透 过肌肉，身体应该很快就罢工！肌腱却可以透过拉伸与吸收，得以让肌肉稳定的产生力 量，持续跑动！5跑步经济性，即跑步效率跑步经济效益代表的是在非最大努力跑步时身体消耗最少的氧气与能量的。然而跑步经济效益也是最复杂的， 因为影响因素太多， 步

10、频与步幅，地面接触时间， 地面反作用力, 肌肉活动，身体质量重心的垂直震幅，甚至是身体弹性组织在吸收与释放能量的过程都 会影响跑步经济效益，近几年，有科学家认为肌肉力量的产生（速度与力量曲线）是真 正会影响跑步经济效益的关键。这些运动生理学的概念理解起来有些还是比较晦涩的，怎么用这些理论来指导我们的训练呢？小编来总结一下：第一：既然我们认识到支撑的重要性，那么腿部力量的训练是必要的，单脚站姿哑铃划船或者单脚跳箱（可以分成往上或往下功用不同，往上专注产生力量跟平衡机制，往下专注吸收力量跟肌肉肌腱系统煞车效应学习）第二：既然我们认识到水平推进力的重要性，那么弓箭步（Lunge）训练是必要的，像是弓箭步加上往前跨步动作，可以强化移动脚的同侧骨盆与髓关节的共同移动效应，同时 产生支撑脚的水平推进力。第三：既然我们认识到关节角速度与功率的重要性，那么关节移动的协调机制是必要的，分腿