Running Biomechanics Vol.2

EP140 : ชีวกลไลนักวิ่งตอนที่สอง

CHAPTER 1 Traditional Views on Form

ไม่ว่ากีฬาประเภทไหน ก็ต้องฝึกฝนท่าทาง ที่เป็นองค์ประกอบสำคัญที่ทำให้การเล่นกีฬาประเภทนั้นมีประสิทธิภาพ การวิ่งก็เช่นกัน

แต่ทว่านักวิ่งจำนวนมากที่วิ่งตามความเคยชินโดยไม่ได้คิดอะไรมากว่า จะวางแผนหรือฝึกซ้อมการก้าวเท้าอย่างไร

นักวิ่งทั่วไปเชื่อว่า รูปแบบของท่าวิ่งของตนเป็นลักษณะเฉพาะขึ้นกับสรีระและกลไกการควบคุมกล้ามเนื้อเฉพาะบุคคลที่อาจจะต่างไปจากนักวิ่งคนอื่น บางคนยังเชื่อว่า การลอกเลียนแบบท่าวิ่งของคนอื่น หรือ การเรียกรู้ฝึกฝนท่าวิ่งจากโค้ชหรือตำราอันตรายในการเสี่ยงบาดเจ็บ เพราะเชื่อว่าลักษณะแต่ละคนแตกต่างกัน ท่าวิ่งของใครก็ของคนนั้น

แต่ทว่า ความคิดเช่นนั้นก็ไม่ถูกซะทีเดียว การวิ่งเป็นการเคลื่อนไหวแบบซ้ำ ๆ เมื่อวิ่งเร็วขึ้น ขาก็จะงอที่เข่ามากขึ้นในจังหวะ Swing และ Sweep ถ้าวิ่งลงเขา ขาก็จะงอน้อยกว่า ในทางตรงข้าม ขาก็จะงอมาก ถ้าวิ่งขึ้นเขา โดยกล้ามเนื้อต้นขา (hamstring) ก็จะถูกใช้งานและควบคุมการเคลื่อนไหวของขา ถ้าจินตนาการการเคลื่อนไหวของเท้าและขา จะดูเหมือนรูปไต (kidney shape) หรือเรียกว่า Motion Curve

พื้นฐานของชีวกลไกและประสาทกล้ามเนื้อ (neuromuscular) ที่นักวิ่งต้องมีจะไม่ต่างกัน ต้องมีการเรียนรู้เพื่อพัฒนาเพื่อให้ได้ท่าวิ่งที่ดีที่สุด

ถึงจะมีคนตั้งคำถามว่า อะไรคือท่าวิ่งที่ดีที่สุด ในเมื่อแต่ละคนมีความแตกต่างกัน นักวิ่ง 90% ก็ยังเกิดอาการเจ็บเมื่อวิ่งไปโดยเฉลี่ย 1 ปี แต่งานวิจัยหลายงานสรุปว่า การฝึกฝนตามโปรแกรมที่กำหนด สามารถเปลี่ยนรูปแบบท่าวิ่ง (Running Form) ที่ช่วยพัฒนา การวิ่งแบบประหยัดแรง (Running Economy)

Quantifying the Right Way to Run

นักวิ่ง 90% วิ่งลงส้น (heel-strike) ซึ่งไม่ใช่การวิ่งที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ทั้งในแง่ของ performance และ ความเสี่ยงบาดเจ็บ การวิ่งมีวิธีที่ถูกต้องที่นักวิ่งทุกคนสามารถฝึกฝนได้

แต่นักวิ่งมักจะพบปัญหาในการอธิบายว่า ท่าวิ่งที่ดี ที่ถูกต้อง นั้น มักจะไม่สามารถอธิบายแบบจับต้องได้ เช่น

ศีรษะต้องอยู่ตำแหน่งตรงกับลำตัว เท้าทั้งสองข้างชี้ตรงไปข้างหน้าขนานกัน แขนปล่อยตามธรรมชาติไม่โก่ง ไหล่ตั้งตรงเหนือเอว ศอกเคลื่อนใกล้ลำตัว มือกำหลวมผ่อนคลาย และนิ้วโค้งงอเล็กน้อย

การบรรยายท่าวิ่งแบบนี้มันไม่ชัดเจน คำว่าตั้งตรง (ตรงยังไง) ปล่อยธรรมชาติ (แค่ไหนแบบไหน) นักวิ่งแต่ละคนตีความไม่เหมือนกันได้

บางบทความก็ให้คำแนะนำที่ขัดแย้งกับหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ เช่น บทความใน Runner’s World ตีพิมพ์ปี 2014 ที่แนะนำว่า “ไม่สำคัญว่าการลงเท้าจะเป็นแบบ ลงส้น หรือ ลงหน้าเท้า ตราบใดที่เท้าไม่ได้อยู่หน้าเข่าเลยลำตัว” ทั้งที่จริงแล้ว มีงานวิจัยที่ชี้ให้เห็นว่า การลงส้น เทียบกับ หน้าเท้า จะมีแรงกระแทกที่แตกต่างกันไปทำที่ข้อเท้าและน่อง

ในหนังสือ Daniels’ Formula ที่เขียนถึงการลงเท้าว่า การลงส้นหรือลงเต็มเท้า ไม่ได้แตกต่างกัน หรือ ที่ลุง Jack บอกว่า ถ้าวิ่งลงส้น ก็ให้ไล่เท้าจากส้นไปยังหน้าเท้า (rolling over) ซึ่งจริง ๆ แล้วไม่ใช่การวิ่งที่ดี ยิ่งลุง Jack บรรยายว่า ให้นักวิ่งจินตนาการว่าวิ่งบนฟองไข่ดิบ โดยไม่ให้ไข่แตก แต่เอาเข้าจริงแล้ว ความเร็วในการวิ่งเกิดจากแรงกระแทกพื้นในแนวดิ่ง ยิ่งมีมากก็วิ่งได้เร็วมาก ซึ่งแน่นอน แรงกระแทกในแนวดิ่งมาก ๆ เปลือกไข่คงแตกเกลี้ยง

Transforming Form

การปรับท่าวิ่งสามารถฝึกฝนเพื่อเปลี่ยนแปลงไปเป็นท่าวิ่งที่ถูกต้องได้ เช่น การฝึกแบบ explosive เพื่อลด ground contact time

Summary

แนวคิดเดิมเรื่องท่าวิ่งจะให้ความสำคัญไปที่ลักษณะร่างกายขณะวิ่ง รวมไปถึง การวิ่ง มากกว่า รูปแบบการเคลื่อนไหวที่ก่อให้เกิดแรงในส่วนต่าง ๆ ของร่างกายที่มีผลต่อ running economy, performance และความเสี่ยงบาดเจ็บ

ยังมีความเชื่อที่แพร่หลายมานานว่า นักวิ่งสามารถปรับท่าวิ่งได้เองตามธรรมชาติ ไม่จำเป็นต้องเรียนรู้ในการพัฒนาท่าวิ่ง

ยังดีที่ในปัจจุบันมีข้อมูลทางวิทยาศาสตร์มากมายที่แนะนำท่าวิ่งและการปรับปรุงท่าวิ่ง ที่ทำให้ท่าวิ่งที่ปรับให้ดีขึ้นแล้ว จะเกิด running economy, performance และ ลดความเสี่ยงบาดเจ็บ ตามที่นักวิ่งต้องการได้

CHAPTER 2

Elite Runners Vs Ordinary Runners

นักวิ่งทั่วไป 89% วิ่งลงส้น (heel strike) 3% วิ่งลงกลางเท้า (midfoot strike) และ 2% วิ่งลงปลายเท้า (forefoot strike) 6% วิ่งลงเท้าซ้ายขวาไม่เหมือนกัน (ต่างกันเพราะ จังหวะสัมผัสพื้นทำมุมต่างกัน รวมถึงจังหวะ swing, sweep ที่ไม่เหมือนกันด้วย)

การวิ่งลงส้นจะทำให้ล้าได้มากกว่า จากการสังเกตการลงเท้าในช่วงท้ายของระยะมาราธอน ที่ km32 จะมีการลงเท้าที่หนักกว่า km10 อันเกิดจากความล้าสะสม ทำให้สูญเสียแรงสปริงจากเท้า นักวิ่งจะเหนื่อยมากขึ้น ไม่สามารถยืนระยะได้

ที่จริงแล้วไม่ว่าการลงส้นเท้าหรือลงกลางเท้า โดยรวมแล้วเท้ารับแรงกระแทก (impact force) มีความหนักไม่ต่างกัน แต่การลงส้นจะก่อให้เกิดแรงกระแทกฉับพลัน (shock) ในจังหวะเท้าสัมผัสพื้นมากกว่า

ถ้าดูจาก performance แล้ว นักวิ่งที่ทำเวลาได้ดีส่วนใหญ่จะไม่ได้วิ่งลงส้นเท้า

การวิ่งลงส้นเท้า นอกจากเกิดแรง shock ในจังหวะเท้าสัมผัสพื้นแล้ว ยังเกิดแรงสะท้อนย้อนดันตัวนักวิ่งเคลื่อนที่ขึ้น (up) และเคลื่อนที่ไปด้านหลัง (backward)

การวิ่งลงส้นยังทำให้เท้าแช่กับพื้นนานกว่าราว 17 milliseconds per step

สมมติว่าวิ่ง ระยะ 5km ใช้เวลา 18:36 นาที (pace 3:45) cadence 170 steps/min ถ้าวิ่งลงส้นจะใช้เวลาแช่เท้าบนพื้น 18.6 min x 170 step/min x 0.017 sec/step = 53.8 seconds เกือบนาทีสำหรับระยะ 5km ไม่น้อยเลย

What would Kenyans do?

นักวิ่งเคนย่าไม่ว่าจะแนวหน้าหรือทั่วไปจะวิ่งด้วยท่าวิ่งที่ขณะวางเท้า เข่าจะงอ (ขาไม่ตรง) และจุดสัมผัสพื้นเกือบจะอยู่ใต้ลำตัวที่เป็นศูนย์กลางของมวลร่างกาย

ในการศึกษาการวิ่งของนักวิ่งเคนย่าพบว่า 80% จะวิ่งลงกลางเท้า (midfoot) ในขณะที่นักวิ่งทั่วไปที่อื่น ๆ มีแค่ 3-4%

นักวิ่งเคนย่ายังมีความสามารถในการตบกวาดเท้า (sweep) ที่ดีกว่านักวิ่งทั่วไปที่อื่น ๆ

จังหวะ sweep จะเกิดขึ้นเมื่อนักวิ่งแทงเข่าไปข้างหน้า เท้าก็เคลื่อนที่ในอากาศจากเท้าที่อยู่ด้านหลังเคลื่อนไปยังด้านหน้าเลยลำตัวออกไป (เคลื่อนจากด้านหลังแล้วเตะออกไปด้านหน้า) จนเท้าไปไกลสุด จากนั้นเท้าก็จะเริ่มเคลื่อนที่ย้อนกลับ จุดนี้เองเรียกว่า “still point” หรือ “zero point”

จากจุด “still point” เท้าก็จะถูกดึงลง(downward)พร้อมกับเคลื่อนที่ไปด้านหลัง(backward)ในลักษณะกวาดพื้น หรือเรียกว่า จังหวะการ sweep จังหวะนี้มากน้อยเท่าไร สามารถวัดได้ (quantified) ซึ่งจะวัดจากความแตกต่างของมุมสูงสุดของหน้าแข้งที่ทำมุมกับพื้นที่จุด still point (Maximum Shank Angle – MSA) กับ จุดที่เท้าสัมผัสพื้น “first contact” (Shank Angle at Touchdown – SAT)

นักวิ่งทั่วไปจะมีมุม MSA ระหว่าง 18-22 องศา ในขณะที่นักวิ่งเคนย่าก้าวเท้าไปข้างหน้ามีมุม MSA 14 องศา +/-  การที่มุม MSA กว้างเพราะการยืดขาออกไปข้างหน้ามาก ซึ่งไม่ได้ทำให้วิ่งเร็วขึ้น

เมื่อเท้าสัมผัสพื้น มุมของหน้าแข้งที่ทำมุมกับพื้นจะเรียกว่า Shank Angle at Touchdown (SAT) เป็นมุมที่บ่งบอกถึงการกวาดเท้า (sweep) ว่ามีมากน้อยแค่ไหน โดยเปรียบเทียบจากมุม MSA กับ SAT โดยทั่วไปนักวิ่งจะมีมุม SAT ถึง 15-16 องศา (เริ่มจาก MSA 18 องศา) มุมที่ sweep แค่ 2-3 องศา การที่ sweep ไม่มาก นั่นแสดงว่าเท้ามีความเร่งน้อยส่งผลให้มีแรงส่งในจังหวะถัดไปน้อย จึงวิ่งได้ไม่เร็ว ในขณะที่นักวิ่งแนวหน้าเคนย่า sweep ได้ถึง 8 องศา (146 องศา) ทำให้เท้ามีความเร็วขณะ sweep เกิดแรงส่งไปข้างหน้าสูง

MSA Maximum Shank Angle มุมสูงสุดของหน้าแข้งที่ทำมุมกับพื้นที่จุด still point

SAT Shank angle at touch down มุมของหน้าแข้งที่ทำมุมกับพื้น

Sweep ความแตกต่างของมุมสูงสุดของหน้าแข้งที่ทำมุมกับพื้นที่จุด still point (Maximum Shank Angle – MSA) กับ จุดที่เท้าสัมผัสพื้น “first contact” (Shank Angle at Touchdown – SAT)

และอย่าลืมว่า ถ้าเท้าสัมผัสพื้นด้วยมุมที่กว้างมาก ก็จะเกิดแรงเบรกมาก

ท่าวิ่งที่ดี MSA ไม่ต้องกว้างมาก แค่ 14 องศาก็พอ และจังหวะสัมผัสพื้น เท้าควรอยู่ใต้ลำตัว SAT ไม่เกิน 6 องศา จะสร้างมุม sweep ได้มาก เกิดแรงส่งในจังหวะถัดไปสูง

Kenyan Cadence

นักวิ่งทั่วไปมีรอบขาโดยเฉลี่ย 160 ก้าวต่อนาที ในขณะที่นักวิ่งแนวหน้าเคนย่ามีรอบขา 180-200 ก้าวต่อนาที

ความเร็ว = รอบขา (stride rate) x ระยะก้าว (stride length) ความเร็วสูงสุดจะอยู่ที่จุดสมดุลของ รอบขา และ ระยะก้าว การวิ่งลงส้นเท้าจะส่งผลให้ไม่สามารถทำรอบขาได้สูงมาก ยิ่งเป็นช่วงท้ายของการวิ่งระยะแล้ว รอบขายิ่งต่ำลง

Kenyan Running Posture

ทรงการวิ่งเกิดจากความสัมพันธ์ของ ศีรษะ คอ และ ลำตัว มีได้หลายแบบ คือ ตรง (straight) ค่อม (curved forward) แอ่น (curved backward) รวมไปถึงตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของ แขน ลำตัว ขณะวิ่งไปข้างหน้า

นักวิ่งแนวหน้าเคนย่า ทุกอย่างจะวางเรียงตรง ไม่ค่อมหรือแอ่น การแกว่งแขนก็ไม่ใช้แรงมากเกินไป การยกแขนในแนวดิ่งน้อยกว่านักวิ่งทั่วไป แขนแกว่งเหมือนลูกตุ้มที่ใช้พลังงานจากกล้ามเนื้อน้อย

องค์ประกอบโดยรวมไม่ว่าจะเป็นการลงเท้า sweep รอบขา มุมลำแข้งขณะสัมผัสพื้น (SAT) และทรงการวิ่ง จึงสำคัญที่ทำให้วิ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ก็ไม่คาดหวังว่า นักวิ่งโดยเฉลี่ยจะเคลื่อนไหว้ตามหลักชีวกลไกทั้งหมด (biomechanical) ด้วยท่าทางที่กำหนดว่าถูกตั้งแบบเป๊ะ ๆ เพียงแต่ว่า ถ้าท่าวิ่งแตกต่างไปจากที่แนะนำ ก็จะส่งผลให้ running economy ลดลง ความเสี่ยงบาดเจ็บมากขึ้น และ สมรรถภาพ (performance) การวิ่งลดลง

CHAPTER 3

Elements of Form

ลักษณะที่เท้านักวิ่งสัมผัสพื้น (กระแทก) จะเป็นตัวกำหนดความเร็วที่นักวิ่งสามารถวิ่งได้ แต่เป็นสิ่งที่นักวิ่งให้ความสนใจน้อยไปหน่อย นักวิ่งไปให้ความสนใจในเรื่อง ระยะวิ่งสะสมประจำสัปดาห์, ระยะทางที่วิ่ง, ความเร็ว, hr, etc

เท้าเมื่อสัมผัสพื้นจะเกิดแรงกระแทก มุมของเท้า หน้าแข้ง ขณะสัมผัสพื้นจะส่งผลให้เกิดแรงกระแทก แรงส่ง แรงเบรก แตกต่างกัน ทำให้นักวิ่งวิ่งเร็วช้า หรือส่งผลให้บาดเจ็บมากน้อยต่างกัน นั่นสอดคล้องกับทฤษฎีการชนกัน (collision dynamics) ไม่ต่างอะไรกับการกระทบกันของลูกบิลเลียด

มุมกระทบของขา เท้า และจุดที่กระทบพื้น รวมถึงความตึงของขา สามารถคาดการณ์ผลที่เกิดขึ้นได้และสามารถทำให้เกิดขึ้นซ้ำ ๆ ได้ ถ้ายังคงมุมกระทบเหล่านั้นเท่าเดิม ทุกอย่างเป็นไปตามกฎข้อที่ 3 ของ Newton’s Laws (Law of action and reaction) ถ้านักวิ่งเท้าตึงและวางเท้าล้ำหน้า จะเกิดแรงกระทำพื้นในลักษณะกระแทกลงแรงไปด้านหน้า และจะมีแรงสะท้อนกลับจากพื้น ดันตัวนักวิ่งขึ้นไปทางด้านหลัง ซึ่งแรงสะท้อนนี้ตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของนักวิ่ง เป็นท่าวิ่งที่ไม่ดี ไม่ส่งเสริมให้นักวิ่งทำสถิติเวลาดีขึ้นได้ และมีความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บมากขึ้น

มุมที่สำคัญในการกำหนดท่าวิ่งคือ “shank angle” เป็นมุมที่วัดระหว่างหน้าแข้งกับพื้นในขณะที่เท้าสัมผัส(กระแทก)พื้น หรือที่เรียกว่า initial contact แล้วลบออกด้วย 90 องศา – เรียกมุมนี้ว่า Shank Angle at Touchdown (SAT)  

The Paradox of Small, Positive Shank Angles

ถ้าดูตามกฎของ Newton ข้อ 3 จะเห็นว่า negative shank angle จะเกิดแรงสะท้อนกลับที่ดันขึ้นและดันไปข้างหน้า ดูเหมือนจะช่วยส่งแรง และ neutral shank angles ก็จะเกิดแรงดันขึ้นอย่างเดียว แต่ positive shank angle เล็กน้อย กลับเป็นมุมที่เหมาะสมที่สุดซึ่งเกิดจาก momentum ที่ทำให้ไม่เกิดแรงเบรกแต่ส่งผ่านทำให้เกิดแรงส่ง และยังได้ระยะมากขึ้นดีกว่า negative shank angle

The Importance of Maximum Shank Angle

Maximum Shank Angle (MSA) คือมุมที่วัดหน้าแข้งกับเส้นตั้งฉากพื้นขณะที่เท้าอยู่ใน swing phase ในจังหวะที่เท้าเคลื่อนที่ไปด้านหน้ามากที่สุด(หลังจากจุดนี้จะเตรียมวางบนพื้นโดยเคลื่อนที่ลงและด้านหลัง)

MSA มีสัมพันธ์กับระยะก้าว (Step Length) และรอบขา (Step Rate) ซึ่งเป็นปัจจัยที่สำคัญมากที่ทำให้วิ่งเร็ว โดยมีเหตุผลที่แตกต่างกันดังนี้

1) นักวิ่งที่มี MSA มากเกินไปจะวิ่งลงส้น ทำให้เกิดแรงสะท้อนไปด้านหลังส่งผลให้รอบขาลดลง

2) นักวิ่งที่มีทักษะในการเร่งเท้ากลับด้านหลังอย่างรวดเร็วจากที่ทำมุม MSA ที่เหมาะสม จะทำให้เกิดการส่งผ่านพลังงานจลน์ (kinetic energy ส่งผลให้นักวิ่งลอยไปข้างหน้าได้ไกลมากขึ้น ระยะก้าวจะยาวขึ้น (พลังงานจลน์นี้จะลดลงตามมุม MSA ที่ลดลง)

MSA ยังมีผลต่อปัจจัยที่สำคัญต่อการวิ่งอีกอย่างคือ Reversal of Swing (ROS) ที่เป็นส่วนต่างระหว่าง MSA กับ SAT ซึ่งส่วนต่างนี้ก็คือระยะ sweep ที่ทำให้เกิดพลังงานจลน์มากขึ้นนั่นเอง

The Kidney Bean in Your Stride

ถ้าวาดวงรอบขา 1 รอบ จะได้รูปทรงที่มีลักษณะเหมือน ไต (kidney bean) ปลายสุดของวงรอบรูปไตคือ MSA และช่วงเท้า swing ไปด้านหลังจะวาดวงกว้างจากการควงขากลับหลังจาก toe-off

ถ้า pelvic (เชิงกราน) เอียงคว่ำ จะทำให้การวางเท้าและวงรอบเท้าแย่ไม่เป็นรูปไตที่สวยงาม

ดังภาพ 3.8 ด้านซ้ายที่เชิงกรานคว่ำ (เอียงไปข้างหน้า) ทำให้ MSA, SAT, ROS ไม่อยู่ในองศาที่เหมาะสม

Sir Isaac Newton and Your Next Marathon or 10K

การเคลื่อนไหวของเท้าจากจุดที่เท้าอยู่ห่างจากตัวมากสุด(ด้านหน้า)จนถึงจุดวางเท้า ส่วนต่างตรงนี้เรียกว่า Reversal of Swing (ROS) เมื่อเท้าสัมผัสพื้น(สิ้นสุด ROS) จะเกิดพลังงานที่เท้า(Newtonian kinetic) คือพลังงานที่เกิดจากเท้าเคลื่อนที่(เคลื่อนที่เร็ว พลังงานสูง) พลังงานนี้จะกลายเป็นพลังงานในการถีบส่งนักวิ่งไปข้างหน้าที่ทำให้วิ่งได้เร็ว

Kinetic energy = ½ mv2 ซึ่ง v=ความเร็วของขาและเท้า

ความเร็วของขาและเท้าเกิดจาก ROS ความเร็วเพิ่มขึ้น 2 เท่าหมายถึง Kinetic energy ที่มากถึง 4 เท่า

นักวิ่งทั่วไปมี ROS แค่ 2 องศา (MSA18-SAT16)

นักวิ่งแนวหน้าระยะสั้นอย่าง Usain Bolt มี ROS ถึง 21 องศา (เกิดจาก MSA28 ในขณะที่ SAT7) คิดเป็น 75% ของ MSA เลยทีเดียว

นักวิ่งระยะมาราธอนจะมี ROS ที่น้อยกว่านักวิ่งระยะสั้นเพราะ pace ช้ากว่า อย่างกรณี  Dennis Kimetto ที่มี ROS 8 องศา (เกิดจาก MSA14-SAT6) เมื่อเทียบกับ Usain Bolt แล้ว มีเพียง 1/3 ของ Bolt เท่านั้น

Reversal of Swing to Maximum Shank Angle Ratio (ROS/MSA)

ROS/MSA เป็นสัดส่วนที่บอกถึงความสามารถในการสร้าง Kinetic energy ที่ขาและเท้า ยิ่งมากยิ่งดี

คนทั่วไปเฉลี่ยแล้วมี MSA 18 องศา และ ROS 2 องศา สัดส่วนความสามารถในการสร้าง Kinetic energy เพียง 2/18 = 0.11 ซึ่งแปลว่า นักวิ่งทั่วไปสามารถดึงเท้ากลับมากสร้างพลังงานได้เพียง 11% เมื่อเทียบกับการก้าวเท้าไปข้างหน้าให้ไกลสุด (MSA) นอกจากนี้ Kinetic energy ก็กลายเป็นแรงเบรกแทน (ก้าวยาวเกินไป)

ถ้านักวิ่งดึงเท้ากลับให้มากขึ้นเช่นเพิ่ม ROS เป็น 9 องศา (MSA18-SAT9) ก็จะลดแรงเบรก (ก้าวยาวน้อยลง) และยังเพิ่ม Kinetic energy ให้ขาและเท้าเปลี่ยนเป็นแรงถีบไปข้างหน้าได้มากขึ้น เมื่อเทียบกับการก้าวเท้าไปข้างหน้าก็เท่ากับใช้พลังงานได้ถึง 9/18=50% เลยทีเดียว (จากเดิมแค่ 11%)

แต่ถ้าลด SAT ลงเป็น 0 องศา ที่ดูเหมือนจะสามารถลดแรงเบรกได้มากที่สุด แต่จากผลการวิจัยของ Walt Reynolds พบว่าง ROS/MSA ที่ดีที่สุดคือ 0.7-0.75 ถ้าน้อยกว่านี้ ก็เกิดแรงเบรกมากและลดแรงถีบ(ความเร็วขาและเท้าลดลงมาก) ในขณะที่สัดส่วนมากกว่า 0.75 ถึงจะไม่เพิ่มแรงเบรกแต่ก็ลดแรงถีบเช่นกัน

Foot-Strike Pattern

การวิ่งลงส้น (heel-strike) นอกจากสร่างแรงเบรกขณะวิ่งแล้ว ยังทำให้ ground contact time มากขึ้นกว่าการลงเท้าแบบกลางเท้า (midfoot) 0.01 วินาที

ถ้านักวิ่ง วิ่งระยะ 1 mile ใน 5 นาที ซึ่งใช้เวลามากกว่าลงกลางเท้า = 5 x 180 step/min x 0.01 sec = 9 sec

เพียงแค่เปลี่ยนการลงเท้าก็จะได้เวลาคืนมา 9 วินาที ต่อไมล์ หรือเกือบ 4 นาทีถ้าวิ่งระยะมาราธอน มีผลอย่างมากสำหรับการแข่งขันของแนวหน้า และเวลาจะมากกว่านี้อีกสำหรับนักวิ่งทั่วไป

สมมติวิ่ง pace 5 min/km การวิ่งลงส้นจะใช้เวลามากกว่าการวิ่งลงกลางเท้าถึง 5 x 180 x 0.01 x 42.195 = 6:20 นาที

ถ้านับเวลาที่เท้าสัมผัสพื้นเทียบกับเท่าไม่สัมผัสพื้น (ลอยในอากาศ)

นักวิ่งทั่วไปที่วิ่งไม่เร็ว เท้าจะอยู่บนพื้น 70% ลอยในอากาศแค่ 30%

ในขณะที่นักวิ่งแนวหน้า เท้าจะอยู่บนพื้นเพียง 39% ลอยในอากาศนานถึง 61%

นอกจากนี้การวิ่งลงส้นจะส่งผลกระทบถึง ขา เท้า เอว และกระดูกสันหลัง เมื่อเทียบกับการวิ่งลงกลางเท้า

นักวิ่ง 95% วิ่งลงส้น จึงเสี่ยงต่อการบาดเจ็บมากขึ้น แต่การปรับการวิ่งให้ลงกลางเท้า สามารถทำได้โดยการฝึกปรับ SAT, MSA, และ ROS ให้ได้มุมที่เหมาะสม

มีมุมของเท้าอีกแบบหนึ่งที่น่าสนใจ คือการวัดมุมของการวางเท้าในจังหวะ Initial contact จะช่วยบอกระดับของ heel-strike คือการวัดมุมของเท้าเมื่อเทียบกับพื้น หรือ Foot Angle at Touchdown (FAT)

Cadence and Lean

รอบขอที่เหมาะสมคือประมาณ 180 step/min ซึ่งมีความสัมพันธ์กับการวิ่งลงกลางเท้า (Midfoot strike) ในขณะที่การวิ่งลงส้นจะวิ่งได้รอบขาที่น้อยกว่า นักวิ่งที่วิ่งโดยมีการเอนตัวไปข้างหน้า (Lean forward) ก็จะเป็นปัจจัยที่ช่วยให้รอบขาดีขึ้น

การเอนตัวไปข้างหน้าจะช่วยให้การถีบส่งตัวมีทิศทางไปข้างหน้ามากกว่าการวิ่งโดยไม่เอนตัวหรือเอนตัวไปด้านหลัง (Neutral or backward lean) แต่การเอนตัวไปข้างหน้ามากเกินไป (Excess forward lean) จะทำให้ระยะก้าวลดลง

รอบขาประมาณ 180 นี้ ช่วยให้เวลาที่เท้าอยู่บนพื้นน้อยลง เวลาที่เท้าไม่ได้สัมผัสพื้นนานขึ้น และ Forward lean ประมาณ 5% จะเป็นจุด optimum ที่สุดในการวิ่ง

Posture

ท่าทางการวิ่งที่ดีจะเกิดจาก 3 ส่วนของร่างกายคือ การแกว่งแขน การหมุนของลำตัว และความสัมพันธ์ระหว่าง หัว คอ และลำตัว

การแกว่งแขนจะช่วยให้ performance การวิ่งดีขึ้น การแกว่งแขนวงกว้างเกินไปจะมีผลต่อจังหวะการวิ่งที่ช้าลง ส่งผลให้รอบขาลดลง การกางแขนทำให้เกิดการใช้พลังงานมากกว่าการแกว่งแขนชิดลำตัว

การปล่อยแขนให้แกว่งไปตามจังกวะสบาย ๆ ไม่เกร็ง แกว่งเหมือนลูกตุ้มจะสูญเสียพลังงานน้อยกว่า การแกว่งแขนให้ใช้พลังงานน้อยเพื่อเก็บไว้ใช้กับลำตัว ขา และเท้า ที่สร้างแรงถีบ (Propulsive forces) จะเป็นการใช้พลังงานที่คุ้มค่ากว่า

การแกว่งแขนให้ประหยัดพลังงานทำได้ง่าย ๆ เพียงแค่ใช้แรงแกว่งแขนจากหัวไหล จังหวะที่แกว่งแขนไปด้านหลังให้มืออยู่ที่เอว ในขณะที่แกว่งแขนไปด้านหน้าให้ศอกอยู่ที่ระดับเอว

หลักการวิ่งประหยัดพลังงานก็ประยุกต์ใช้กับการหมุนของลำตัวในขณะวิ่ง การวิ่งที่ดีต้องไม่ทำให้ลำตัวแกว่ง นักวิ่งที่แกว่งลำตัวมากเกินไป มักจะเกิดจากปัญหา ลำตัวไม่แข็งแรง (weak core) การควบคุมลำตัวไม่ให้แกว่งง จะช่วยประหยัดพลังงาน

ส่วนบนร่างกายตั้งแต่หัว คอ อก สะโพก ตั้งเป็นแนวตรง ถ้าวิ่งหลังค่อมจะทำให้ระยะก้าวลดลง แต่ถ้าลำตัวแอ่นไปด้านหลัง จะมีแนวโน้มวิ่งลงส้น เกิดแรงเบรกขณะวิ่ง

3 ท่าทาง ไม่ว่าจะเป็นการแกว่งแขน การหมุนของลำตัว และ ส่วนบนที่ตั้งตรงตั้งแต่หัว คอ อก สะโพก สามารถพัฒนาได้โดยการฝึก drills

Summary

ในการพัฒนาท่าวิ่ง การกำหนดท่าวิ่งที่ดีควรจะกำหนดแบบเชิงปริมาณนำไปพัฒนาแนะนำนักวิ่งปรับปรุงผ่านการฝึก drill ได้

โดยตัวแปรสำคัญของท่าวิ่งที่ดีคือ Maximum Shank Angle (MSA), Shank Angle at Touchdown (SAT), Foot Angle at Touchdown (FAT), Reversal of Swing (ROS), และ สัดส่วนระหว่า ROS/MSA โดยที่ตัวเลขเหล่านี้ นักวิ่งหรือโค้ชสามารถวัดได้ไม่ยาก และนำไปเป็นแนวทางในการฝึก drill เพื่อปรับท่าวิ่งให้ได้ท่าวิ่งที่ดี โดยที่ท่าวิ่งนี้จะทำให้เกิดแรงถีบส่ง ลดแรงเบรก แล่ะลดแรงกระแทกที่ส่งผ่านไปยังขาและร่างกาย ลดความเสี่ยงในการบาดเจ็บ

แหล่งอ้างอิง Running form how to run faster and prevent injury Owen Anderson