分享

一种全新的耐力表现评价指标:它比心率和配速更灵敏

 慧跑 2022-06-03 发布于江苏

跑者都知道评价跑步表现的主要指标是心率和配速,但在运动强度发生变化时,比如刚起跑,或者间歇跑时,心率提升具有一定延迟性,也就是说你的速度虽然已经达到某个水平,但心率需要过一段时间才能达到稳态。

此外,心率与配速虽然呈现较强的线性关系,配速加快心率上升,反之亦然,但在上坡路段配速下降,心率却上升,同时由于每天每个人状态、天气、疲劳都是处于动态变化之中,所以即便同一配速,每天的心率反应也不同。

一个新的指标——跑步功率已经被用于跑步耐力表现评价,跑步功率不同于心率这样的生理学指标,它本质是一个物理学指标。

跑步功率是指跑步时做功的速率,跑者在一定距离内跑得越快,功率输出越大。

更好的理解和运用跑步功率,可以帮助跑者从生理学和生物力学两个维度来更全面的评价耐力表现,量化训练强度、评估训练成效、提示运动风险,同时对于经常面临起伏路面的跑者,跑步功率也可以更客观准确地评价训练表现。

而目前已经有一些厂家研发了可以测量跑步功率的穿戴设备,包括Stryd 跑步功率仪、高驰POD跑步动态传感器。

跑步功率的分类

力和作用在力的方向上通过的位移的乘积等于功,功除以时间就等于功率,也即功率是指物体在单位时间内所做的功的多少,功率是描述做功快慢的物理量。

在功的数量一定的情况下,时间越短,功率值就越大。跑步功率的计算公式为作用力乘以速度,单位为瓦特(Watt)。

跑步可以理解为在水平方向上前进的运动,人体通过蹬地产生推进力,这种推进力推动人体在水平方向上前进,在一定时间内,在水平方向位移越大,速度越快,则做功越大,这说明跑步功率与速度高度相关,但跑步功率绝不仅仅是由速度决定的。

跑步时人体会经历双脚腾空阶段,所以跑步必然会带来身体重心起伏,因为跑步时蹬地地面反作用力是朝向前上方,这个力可以分解为水平力和垂直力,水平力就是推动人体前进最主要的动力,而垂直力会推动人体腾空,当然,我们希望跑步时腾空高度越低越好,这就可以减少做功消耗在垂直方向的能量。

跑步功率可以分为水平功率、姿势功率、垂直功率:

水平功率是使身体水平移动的功率输出,这时最主要的功率输出。

垂直功率是指身体重心上下移动所产生的功率,与垂直振幅,也即腾空高度相关,垂直振幅越大,垂直功率越高。

姿势功率是指跑动时跑步技术所导致身体朝左右两侧移动所产生的功率。

侧向功率高的跑者在跑动中表现为: 手和部分手臂超过身体中线,手肘倾向于左右摆动,而不是前后摆动;跑步时下肢髋膝踝力线不佳,膝盖内扣脚过度外翻;

此外,还有些跑者表现为躯干侧向晃动较多,总而言之,跑步时身体动作不是在前后方向,而是在左右方向上,就会导致产生较高的姿势功率。

跑步功率的划分

从上述分析我们可以看到,水平功率是跑步功率最主要的构成,而垂直功率和姿势功率应当越小越好。

如何减少垂直功率

较大的腾空高度会增加垂直功率,而减少垂直振幅可以提升跑步经济性,从而降低整体的垂直功率。

跑步速度越快,跑步功率自然越大;但在同等配速,同等跑步距离情况下,跑步功率越小则说明跑步越省力,经济性越好。

如何才能减少腾空高度,促进垂直功率向水平功率转化呢?

根据《无伤跑法》作者戴老师所做的大众跑者研究,如果步频明显较低,比如低于160步/分,会带来腾空高度明显增加,下图就是该研究所做的对比,以步频180步/ 分划分步频较慢跑者和步频较快跑者,可以看到,步频较慢跑者腾空高度大于步频较快者。

步频较慢显著增加腾空高度和垂直功率

步频乘以步幅就等于配速,在速度一定的情况下,步频快,步幅就相对小,步频慢,步幅就相对大,但从正确跑姿角度而言,即便速度慢,步频也不能太慢,速度越快也不是说步频就越快越好。

相对快的步频减少了腾空高度,让触地位置更加靠近重心,这样可以有效减少地面冲击力和制动剪切力,从而保护人体。所以适当加快步频对于减少垂直功率具有积极意义。

慢步频的劣势

快步频的劣势

除此以外,下肢弹性刚度、地面接触时间与跑步功率的相关性也较大。

具体来说,下肢弹性刚度增加、地面接触时间缩短有助于提升跑步功率,下肢弹性刚度是腿部弹性能量的模型,跑步过程中每步所产生的最大垂直力除以地面接触期间的位移即为下肢弹性刚度。

想要增加下肢弹性刚度,可以考虑从缩短触地时间、增加步频加以考虑。当触地时间缩短时,下肢形变减少,这样就提升了下肢弹性刚度。

而想要缩短触地时间,最直接的方法就是加快步频,当步频加快时,腾空时间和触地时间都会相应缩短。

另外,较短的触地时间通常表示较强的代谢能力。因为较快的步频,较短的触地时间,可以充分利用肌肉和筋膜等其他弹性组织的弹性势能,减少能耗损失,从专业上称之为伸缩复合收缩机制(Stretch-Shortening Cycle,SSC),而较长的触地时间往往意味着很多弹性势能以热能方式白白释放掉,降低了跑步效率。

所以相对快的步频可以从减少垂直功率,缩短触地时间、提高下肢刚度、利用肌肉弹性,减少能量损耗等多个维度对跑步功率产生积极有利的影响。

怎样减少姿势功率?

减少姿势功率就是要减少错误动作模式所带来的能量损耗,这些常见错误动作模式就包括了下肢力线不佳,躯干侧向晃动以及左右摆臂。

1、膝盖内扣

一些跑者,尤其是女性跑者,跑步时容易出现膝盖内扣,从生物力学角度而言,膝盖内扣会大大增加膝盖的异常受力,这一方面容易造成膝盖疼痛,一方面也增加了姿势功率。

2、足过度外翻

在着地时,无论是前脚掌着地还是后脚跟着地,都是脚的外侧先着地,然后再快速过渡到内侧,这个足发生偏转的过程,我们称之为足外翻,跑步着地时足适度外翻是正常现象。

但有些跑者产生过度足外翻,这就会明显增加足踝小腿所受到的异常应力。跑步时过度足外翻多见于扁平足跑者,有些跑者虽然没有扁平足,但仍然有足过度外翻的现象,这与髋膝踝下肢力线异常,比如髋关节过度内收内旋,膝内扣有关,同时也与维持足弓的肌肉无力也有关。

3、核心不稳躯干晃动

狭义的核心是指腰椎-骨盆-髋关节所形成的复合结构,而广义的核心则是指从肩关节到髋关节的整个躯干,当跑者核心不稳时,就容易导致躯干出现不正确的侧向晃动过大的问题。

高驰POD跑步动态传感器之所以能够测量躯干部位的姿势功率,就在于其固定在腰部正中间,当骨盆不稳定,侧向晃动过大时,传感器就可以侦测出来,这也是为什么其要求一定要固定在腰部正中间,而如果戴歪了,比方说固定在腰部一侧,由于在跑步时骨盆本身就会上下摆动,因此测量就不准了。

4、左右横向摆臂

左右横向摆臂不仅不能平衡下肢迈腿所产生的力矩,还会导致躯干左右侧屈幅度加大,进一步增加了躯干的姿势功率。

如何用跑步功率

更好的评价跑步表现

在了解了上述理论后,跑者应当如何利用好跑步功率这个指标呢?这可能需要几个场景:

1、评价起伏路面

首先,在相同配速下,上坡路段的跑步功率高于平地,这是由于在上坡路段,重力产生阻碍作用更大,需要更大的输出功率才能推动人体向前。

下图显示了一位跑者在跑山过程中的跑步功率情况,蓝色阴影部分代表海拔,很明显在海拔上升过程中,尽管跑者配速明显变慢(蓝色曲线),红色功率曲线明显增加,而在下山过程中,由于这时下坡可以利用重力,尽管配速加快了,但跑步功率却下降因为下坡更为省力。

当然,如果坡度大于10%,意味着此时是比较陡的下坡,这时跑步功率又会增加,因为比较陡峭的下坡使得肌肉离心工作增加,导致能耗增加,从而带来机械功的增加,这也充分说明了高驰POD运动动态传感器在专业性上是值得信赖的。

跑步功率可以补偿上坡路段所增加的机械做功

2、评价间歇跑表现

正如前文所说,功率与运动强度,也即配速高度相关,虽然跑者都了解心率是评价运动强度的核心指标,然而心率在跑步刚启动时、在间歇跑每组刚开始时,或爬坡刚开始阶段具有明显延迟性,这个时候跑步功率就能够更为客观地反映跑步训练中强度的变化。

下图显示了一位跑者在进行6组800米间歇跑时的功率和心率,很明显,在每一组训练时,心率都会有一个上升过程,然后才出现平台期,有时甚至看不到心率平台期,而跑步功率则呈现瞬间上升并且维持相对平台,因为只要跑者开始一组800米,输入功率就会明显增加,我们可以通过功率曲线来了解跑者在间歇跑时能否维持稳定的配速。

因为如果跑者时快时慢,或者后面几组间歇跑掉速,功率曲线就可以清晰地看到,而如果用心率衡量,往往就不准确了,因为跑者在间歇跑时,如果后面几组疲劳了,此时配速呈现下降趋势,而心率却因为疲劳呈现上升趋势,但跑者的实际表现却是更差,这个时候跑步功率就比心率可以更好地反映间歇跑的运动表现。

在间歇跑训练中跑步功率比心率可以更精准地反映跑者维持强度的能力

3、观察姿势功率占比

高驰手表提供了姿势功率占比,姿势功率反映了跑者在输出功率中由于维持特定姿势所消耗的功率,跑步时输出功率主要用来产生水平位移,姿势功率占比应当越小越好,姿势功率越大说明你的输出功率中花了很大力气用于姿势维持。

尽管高驰目前还没有提供姿势功率占比的评价标准,但跑者可以对比看看多次跑步的姿势功率占比,如果呈现逐步下降趋势,则说明跑步技术在不断改善,跑步能力也在逐步提高。

4、纵向观察自身能力变化

跑者可以通过跑步功率更好的监测长期跑步训练过程的功率输出情况:

● 特定时间,特定配速下,姿势功率占比减少说明能力提升;

● 特定配速、特定距离下跑步功率变小,心率变慢,说明跑步经济性提高,也即你只需要更少的功率就能完成更多的工作;

● 维持同样跑步功率的状况下配速提升代表能力提升;

● 在平路跑步过程中,姿势功率曲线保持稳定,后程没有出现上升,说明跑步过程中跑姿稳定,后程没有发生动作变形;

总结

跑步功率作为耐力训练的新指标,能够从生物力学角度将跑步效率准确反馈给跑者。

通过生理指标如心率,生物力学指标跑步功率,时空指标配速、距离等等,联合多指标可以更好地监控训练强度、分析训练负荷,评估运动表现,为广大跑者科学训练提供更强有力的训练工具。

跑姿从某种程度上代表了身体承受外部机械负荷的情况,跑姿越好,对于着地冲击缓冲越好,跑步经济性越高,而跑姿越差,则着地缓冲越差,身体所承受的机械负荷越大,伤痛的发生与跑姿有着密切的联系,跑者还是需要长期关注自身的跑姿参数。

所以我们推荐高驰手表用户购买一个价钱不算贵的POD跑步动态传感器,借助可穿戴技术,跑者可以更好地评价训练生理负荷和跑姿的生物力学负荷,从而分析个人跑姿短板,提升跑姿经济性,跑得更轻松更远更健康。

文末购买POD跑步动态传感器

有问题,可扫码咨询三喜丸子

话题讨论

你理解跑步功率了吗?

说说你的看法

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多