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——關(guān)于跑步膝的力學(xué)分析
文/李其林 第四期百人百天6班成員
論世貿(mào)中心的倒掉
世貿(mào)中心兩棟塔樓分別高415米和417米，各110層樓，767客機(jī)撞進(jìn)了一棟塔樓的80到90層的部位，另一棟塔樓被攔腰截?cái)唷?/span>
飛機(jī)撞擊約100分鐘后15秒內(nèi)垂直塌陷下來，在自己的邊界范圍內(nèi)，周邊的建筑結(jié)構(gòu)沒有受到影響。
對于這個(gè)事件的分析，我們一般會認(rèn)為是飛機(jī)燃油爆炸，或者飛機(jī)撞擊造成的，從結(jié)構(gòu)受力分析的角度來說，不是這樣。如果是爆炸造成的，應(yīng)該只有大廈受撞擊的上部受到影響，下部依然屹立不倒。如果是飛機(jī)撞擊造成的，那么大廈應(yīng)該側(cè)向倒塌，該把周邊某一方向四百多米長的范圍內(nèi)的建筑全部破壞掉。事實(shí)上不是這樣，最終建筑垂直塌陷下來，塌陷在世貿(mào)大廈自身的邊界內(nèi)。
這是什么原因呢？
如何用跑步的方式弄斷一塊木板
我們來想象一下，在地上放兩排磚頭，磚頭上擱一塊木板，你慢慢地站在木板上，木板完全能承受你的重量，假設(shè)你體重100斤；現(xiàn)在我們換一種方式，你站在距離木板一米高的地方，然后跳到木板上，木板斷了，你還是100斤。同樣是100斤的人，用不同的方式把力施加給木板，一次沒斷，一次斷了。原因何在？
在建筑力學(xué)里，你慢慢地站在木板上去，這叫靜力，木板承受的就是你體重100斤，當(dāng)你跳到木板上，這叫動力，生活中我們叫沖擊力，這時(shí)候木板之所以斷了就說明木板承受的力不止100斤，根據(jù)高度不同，有可能上千斤甚至更大。
所以受力大小不僅僅跟重量有關(guān)，與力的施加方式關(guān)系更大，動力有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過靜力的影響效果。
我們再來看世貿(mào)大廈的塌陷問題，飛機(jī)高15.8 米，撞進(jìn)大廈造成一個(gè)最少15.8 米高的洞，再加上燃燒爆炸形成一個(gè)更大的洞，爆炸燃燒持續(xù)100分鐘后， 90層以上的部位沒有承載力了，相當(dāng)于頂上20層向下最少跳下來15.8米，形成一個(gè)巨大的沖擊力，從而把整棟大樓壓垮下來。所以世貿(mào)大廈最終倒掉的原因是沖擊力造成的。
如何有效弄傷你的膝蓋
我們通過世貿(mào)大廈倒塌這么一個(gè)恐怖的事例，來分析跑步時(shí)著地的姿勢問題。
跑步著地姿勢有三種：前腳掌著地，全腳掌著地，腳后跟著地，如下圖：
前腳掌著地
全腳掌著地
后腳跟著地
這樣的三種分法其實(shí)是一個(gè)靜態(tài)的觀察過程，由于足弓的存在，我們的腳掌不可能是一個(gè)平面，而是向上弓起的一個(gè)弧面，動態(tài)地看，我們是不存在全腳掌著地這種情況的，也就是說，腳接觸地面的一瞬間，要不是腳弓前面接觸地面，即前腳掌著地，要不就是腳弓的后面即腳跟著地。來看下面的圖，三個(gè)運(yùn)動員，前兩個(gè)腳跟著地，后一個(gè)前腳掌著地。
從上面的圖中，你有沒有發(fā)現(xiàn)前兩個(gè)人的小腿和大腿很圓潤，而第三位的小腿和大腿肌肉是緊繃的，為什么呢？我們的身體結(jié)構(gòu)跟建筑上的鋼筋混凝土非常類似，混凝土受拉力的性能非常差，而受壓力的性能很好，因此需要加入鋼筋來承受拉力。我們的骨骼跟混凝土本質(zhì)上是一樣的，主要受壓力，而肌肉就像橡皮筋，只能受拉力。上面的圖表明，當(dāng)你后腳跟著地的時(shí)候，肌肉受力很小，地面的沖擊力全部被骨頭承受了，而骨頭中最弱的是關(guān)節(jié)，知道你的膝蓋為什么中箭了吧？
腳后跟先著地，肌肉受力小，骨頭受力大，莫非你還想通過長跑來鍛煉骨頭而不是肌肉？
突然發(fā)現(xiàn)自己跑了這么多年，居然落地姿勢是錯(cuò)的，是不是有一種沒知識真可怕的感覺？不要緊，下面一張圖安慰你。左圖是世界馬拉松冠軍，來自肯尼亞的馬卡烏，全馬跑進(jìn)2小時(shí)3分鐘，前腳掌著地，膝蓋受力僅僅體重的1.6倍，受力93千克。右圖是日本的馬拉松冠軍，全馬跑進(jìn)2小時(shí)8分鐘，后腳掌著地，膝蓋受力是身體的2.2倍，受力132千克，每一步跨出去，膝蓋受到的力是馬卡烏的1.42倍，重復(fù)4萬多次，你愿意嗎？連頂尖選手都有這么致命的錯(cuò)誤，你有點(diǎn)動作不規(guī)范太正常了。
有人問我，前腳掌先著地，速度怎么上得來？我的答案是，當(dāng)你發(fā)現(xiàn)大神們?nèi)R跑進(jìn)2小時(shí)3分鐘，而自己半馬都達(dá)不到這個(gè)速度，還追求速度有意義嗎？長跑對于我這樣的業(yè)余愛好者來說，僅僅是愛好，不要把速度當(dāng)回事，把堅(jiān)持得久當(dāng)回事，把用正確的姿勢從而不受傷當(dāng)回事，才是更有意義的事！
寫這么多，花了一個(gè)整上午，希望跑步的你關(guān)注你的腳落地的方式，因?yàn)榇蟛糠秩似鋵?shí)根本沒有關(guān)注過落地方式這個(gè)問題，只關(guān)注膝蓋痛如何治療的問題，那是治標(biāo)不治本。
我這里相當(dāng)于關(guān)于跑步的力學(xué)科普，如果分析不夠清晰，大家可以參考視頻
【NHK】馬拉松最強(qiáng)軍團(tuán)-挑戰(zhàn)耐力的極限(點(diǎn)擊閱讀原文觀看)
老虎閑談
我前幾天去學(xué)了一個(gè)姿勢跑步法的教練課程，傳授的主要理念也是前腳掌先著地，老虎試著跑了幾天，一開始感覺很別扭，而且跑著跑著就容易回到腳后跟落地的方式。教練也說過，這是一個(gè)不算短的糾正過程，不能心急，一旦發(fā)現(xiàn)姿勢變形就要進(jìn)行休整。我確實(shí)也照著他說的做了，并且感覺做得還不錯(cuò)，不緊不慢的跑了一個(gè)月后，碰上了煙臺馬拉松。
然后就悲劇了，基本上我用前腳掌跑了30多公里以后，右腳腳弓就開始疼痛，38公里左右，髂脛束綜合癥也來。要知道，跑步三年，除了得過短暫的足底筋膜炎，我在跑步方面還真沒有別的傷痛?，F(xiàn)在倒好，只能在家窩著，心急也沒辦法。
就是想通過我的例子給大家提個(gè)醒，前腳掌著地固然沒錯(cuò)，練好了確實(shí)也是省時(shí)省力，但在改變跑步姿勢的過程中，一定要循序漸進(jìn)，不能操之過急。把自己當(dāng)成一個(gè)新手，壓制住沖動的體能。
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