人類在筆直的跑道上跑步時,受到的是地面垂直的正向力;但是當跑者以相 同的狀況跑步進入彎道時,除了在直道受到的正向力外,另外受到了水平方向的 向心力影響,這時跑者為了平衡進入彎道後所受到的向心加速度身體必須傾斜,
以身體的中心線和地面垂直線形成角度θ,這樣可以增加水平側向到腳的合成力,
用這一個合成力來平衡向心加速度所造成的向心力(如圖 2-6),在彎道時即使穿 著釘鞋或是改變地面的材質以便提供跑者更大的摩擦力,但仍然無法抵抗彎道所 造成的向心力,因此不管跑者再怎麼盡力跑平均速度仍只能達到直道最大速度的 60~75% (Greene,1985) 。
圖 2-6 運動員直、彎道不同受力
駱官平(2000)在研究中發現,當同一個運動員以相同的速度 9 公尺/秒,跑 減少而增加。為了瞭解是哪些因素所造成,Campbell, Kram 和 Chang(1999),以 五個大學男生為研究對象,讓他們順著半徑為 1、2、3、4、6 公尺的圓形跑道來
Chang, Campbell 和 Kram 等學者(2001)以五個健康並且從事休閒活動的男 性為研究對象,進行在不同半徑彎道快跑時,不同腳所產生地面反作用力的實驗。
供了50%的向心力。在彎道時一般跑步狀態下,外側腳產生的地面反作用力最大 值高於內側腳;而拴繩跑的情況下兩腳得到的值幾乎相等。由此得知在彎道時內 側腳產生地面反作用力的減低和兩腳為了改變動量向量的方向,限制了在彎道短 跑的速度。實驗結果也發現,即便拴繩提供了向心力,在半徑2、3 公尺的彎道拴 著繩跑的最大速度,仍然比不上在半徑4、6 公尺半徑彎道正常狀態下短跑的速度,
因此彎道的半徑仍是影響彎道跑步速度的主要因素。
同一位運動員用相同的速度在不同的彎道上跑步,需要的向心力就不同,運 動員從內側跑道到外側的跑步,需要到的向心力隨著跑道曲率半徑的逐漸增加而 逐漸減少。徐佶(1995)認為運動員在彎道跑步時的路徑乍看之下似乎跟跑道一 樣是一個半圓弧線,但是事實上運動員在彎道跑步時在支撐期受到向心力作用,
但在騰空期並無向心力,因此騰空期身體將向彎道的切線方向移動,因此運動員 在彎道時的移動路徑為一段、一段所構成的,移動方向是不停的在改變。因此建 議運動員在彎道跑步時步伐必須縮短,步頻必須加快,以避免有過大的方向改變 量,而使運動員需要費更大的力量來控制支撐期的力量,以利彎道跑的進行。
在徑賽項目當中,有一部分的比賽是採分道進行,運動員在無可選擇的情況 下所得到跑道道次的分配對運動員的成績來說將有相當大的影響。就比賽中跑道 道次的分配來說,第一跑道對運動員而言是最不利的道次,因為第一跑道的曲率 半徑最小,運動員必須產生最大的向心加速度,所以運動員在支撐期必須耗費極 大的力量來完成上下肢的動作控制,因而減低運動員了在彎道時的速度表現
(James R. Usherwood & Alan M. Wilson,2006 )。