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        我們究竟能跑多快

        2015-05-07 04:07:39
        少年科學(xué) 2015年4期
        關(guān)鍵詞:跑鞋假肢爾特

        人類相比于其他同樣體型的動物而言,速度并不占優(yōu)勢。在動物界,100米跑的前50名中,人類大約排在第28位,僅僅在大象之前。

        陸地上賽跑,獵豹是當(dāng)之無愧的冠軍(110千米/時),叉角羚羊屈居第二(88千米/時),在兩條腿的動物里面,鴕鳥應(yīng)該算是奔跑的世界冠軍,最高速度是72千米/時。目前短跑冠軍博爾特的最快速度大約是45千米/時。

        跑步速度有極限嗎

        北京奧運會上,牙買加“閃電”博爾特用驚艷全場的9.69秒創(chuàng)造了賽會百米短跑新紀(jì)錄,并在次年的柏林世錦賽上把人類極限推至9.58秒。這一紀(jì)錄一直保持至今。

        當(dāng)前百米短跑的紀(jì)錄快要納入以千分之一秒作為尺度的時代,每次微小的紀(jì)錄突破可能要間隔數(shù)十年。據(jù)科學(xué)家預(yù)測,人類百米跑的速度已經(jīng)接近極限。

        ● 1896年,首屆現(xiàn)代奧運會,世界上第一個男子100米紀(jì)錄誕生了—12秒。

        ● 1904年,百米世界紀(jì)錄就縮短了1秒。

        ● 20世紀(jì)60年代以前,100米紀(jì)錄被頻繁更新。之后,打破世界紀(jì)錄就進(jìn)入了以百分之一秒作為尺度的時代,破紀(jì)錄難度越來越大。

        ● 從1960年至今,人類經(jīng)過50年推進(jìn),僅把世界紀(jì)錄向前挪動了0.22秒,也就是說人類破紀(jì)錄的速度幾十年前已經(jīng)放緩。

        為什么不能跑得更快

        人類的直立行走限制了跑步速度。相對于其他動物,人類的大腳丫和大量的下肢肌肉是限制快速奔跑的原因之一。有研究表明,如果人類能像鴕鳥一樣用腳尖奔跑,跑速將會達(dá)到69 千米/時。

        肌肉類型是限制奔跑的另一個重要因素,人體肌肉有快肌和慢肌之分。快肌主要通過無氧代謝快速提供奔跑的能量。慢肌通過有氧代謝緩慢提供肌肉耐力所需要的能量。而人體肌肉受遺傳因素影響,快慢肌肉比例有差異,因此運動速度也有區(qū)別。奔跑的動力來自肌肉做功產(chǎn)生的能量,與肌肉中供能系統(tǒng)有關(guān),也就是單位時間內(nèi)肌肉產(chǎn)生三磷酸腺苷(ATP)的效率高低。

        人類100米跑速度還取決于身體結(jié)構(gòu),以及骨骼和肌肉能耐受多大的壓力。這種壓力是快速奔跑時產(chǎn)生的。肌肉收縮發(fā)力對自身骨骼和肌肉造成壓力,運動員向前跑的動力大部分是由股四頭肌收縮提供的。股四頭肌又與膝蓋連接。跑步時,肌肉、關(guān)節(jié)和骨頭都需要承受這種由肌肉收縮產(chǎn)生的強大壓力。

        總之,身體結(jié)構(gòu)、遺傳素質(zhì)、骨骼及肌肉的承受能力等都限制人體的速度。那么,拋開天生的很多生理因素,有沒有辦法跑得更快呢?

        怎樣跑得更快

        加快擺腿。這是我們一定要努力的——快速擺腿,但這也是有極限的。美國南衛(wèi)理公會大學(xué)的學(xué)者韋安德通過高速攝影機分析出,每個跑步者在達(dá)到最高速時,從抬腳到落地約耗時1/3秒。更有趣的是,無論是博爾特還是老奶奶,這個數(shù)字幾乎沒有出入。也就是說,擺腿再快,也無法突破這1/3秒的生理極限。不過,南非“刀鋒戰(zhàn)士”皮斯托瑞斯例外。這個雙腿截肢的選手依靠一雙碳纖維假肢跑步,假肢重量遠(yuǎn)比正常人輕,因此他能比其他選手?jǐn)[腿快20%。

        加大蹬力。對絕大數(shù)選手來說,速度更取決于他們能從地面獲得多大的蹬地力。數(shù)據(jù)顯示,一個冠軍級別的短跑選手,可以產(chǎn)生2.5倍于其體重的蹬地力,而大多數(shù)人只能產(chǎn)生2倍的力。當(dāng)博爾特的腳掌著地時,在幾毫秒時間里可以產(chǎn)生約4000牛的蹬地力。

        于是,有人想在跑鞋上做文章,穿彈力更大的跑鞋。但這一技術(shù)的幫助非常有限。因為跑動中的雙腿就像彈跳棒,接觸地面、壓縮肌肉,如果新跑鞋技術(shù)介入,那步態(tài)就必須改變,從而干擾腿的反彈,影響整體表現(xiàn)。對于普通跑步者,一雙舒適的跑鞋很重要,絕不是彈力越大越好。皮斯托瑞斯例外,因為他的假肢比正常人的更富有彈性。

        補充能量。這是一門學(xué)問,營養(yǎng)學(xué)家在研究,如何在保證人體健康、不服用激素類食物的前提下,補充能量,使人跑得更快。從人體代謝的角度,限制爆發(fā)力和速度的因素是體內(nèi)能源物質(zhì)——磷酸肌酸的儲備。對于優(yōu)秀的短跑選手,適量的補充肌酸有助于體內(nèi)磷酸肌酸的合成,也有助于提高速度和爆發(fā)力。但也要注意補充的劑量,因為過多的肌酸會導(dǎo)致體重增加明顯,從而又限制速度的發(fā)揮。

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