บันทึกการวิ่งสุดโหด: พลวัตการชนกันทางกายภาพ

เมื่อวัตถุสองชิ้นชนกัน ผลลัพธ์ที่ได้เป็นเพียงผลทางกายภาพเท่านั้น ไม่ว่าจะเป็นรถยนต์ที่วิ่งด้วยความเร็วสูงบนทางหลวง ลูกบิลเลียดที่กลิ้งไปบนโต๊ะสักหลาด หรือนักวิ่งที่กระแทกพื้นด้วยความเร็ว 180 ก้าวต่อนาทีก็ตาม

ลักษณะเฉพาะของการสัมผัสระหว่างพื้นกับเท้าของนักวิ่งเป็นตัวกำหนดความเร็วในการวิ่ง แต่คนส่วนใหญ่มักไม่ค่อยใช้เวลาศึกษา "พลศาสตร์การชน" ของตนเอง นักวิ่งมักให้ความสนใจกับระยะทางวิ่งต่อสัปดาห์ ระยะทางวิ่งระยะไกล ความเร็วในการวิ่ง อัตราการเต้นของหัวใจ โครงสร้างการฝึกแบบช่วงเวลา ฯลฯ แต่กลับมองข้ามความจริงที่ว่าความสามารถในการวิ่งขึ้นอยู่กับคุณภาพของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างนักวิ่งกับพื้น และผลลัพธ์ของการสัมผัสทั้งหมดขึ้นอยู่กับมุมที่วัตถุสัมผัสกัน ผู้คนเข้าใจหลักการนี้เมื่อเล่นบิลเลียด แต่พวกเขามักมองข้ามไปเมื่อวิ่ง พวกเขามักไม่ให้ความสนใจเลยกับมุมที่ขาและเท้าสัมผัสกับพื้น แม้ว่าบางมุมจะมีความสัมพันธ์อย่างมากกับการเพิ่มแรงผลักดันสูงสุดและลดความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บ ในขณะที่บางมุมกลับสร้างแรงเบรกเพิ่มเติมและเพิ่มโอกาสในการบาดเจ็บ

ผู้คนมักวิ่งด้วยท่าทางการวิ่งตามธรรมชาติและเชื่อมั่นว่านี่คือรูปแบบการวิ่งที่ดีที่สุด นักวิ่งส่วนใหญ่ไม่ได้ให้ความสำคัญกับจุดที่ออกแรงเมื่อสัมผัสพื้น (ไม่ว่าจะสัมผัสพื้นด้วยส้นเท้า ฝ่าเท้า หรือปลายเท้า) แม้ว่าพวกเขาจะเลือกจุดสัมผัสที่ผิด ซึ่งจะเพิ่มแรงเบรกและความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บ แต่พวกเขาก็ยังคงสร้างแรงผ่านขาได้มากขึ้น นักวิ่งน้อยคนนักที่จะพิจารณาความแข็งของขาเมื่อสัมผัสพื้น แม้ว่าความแข็งจะมีอิทธิพลสำคัญต่อรูปแบบแรงกระแทก ตัวอย่างเช่น ยิ่งพื้นแข็งมากเท่าไหร่ แรงที่ส่งกลับไปยังขาของนักวิ่งหลังจากถูกกระแทกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งขาแข็งมากเท่าไหร่ แรงผลักไปข้างหน้าเมื่อถูกผลักลงพื้นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

โดยการใส่ใจในองค์ประกอบต่างๆ เช่น มุมสัมผัสพื้นของขาและเท้า จุดสัมผัส และความแข็งของขา สถานการณ์การสัมผัสระหว่างนักวิ่งกับพื้นจึงสามารถคาดการณ์และทำซ้ำได้ ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากไม่มีนักวิ่งคนใด (แม้แต่ยูเซน โบลต์) ที่สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงได้ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันจึงใช้ได้กับผลลัพธ์ของการสัมผัสโดยไม่คำนึงถึงปริมาณการฝึกซ้อม อัตราการเต้นของหัวใจ หรือความสามารถในการใช้ออกซิเจนของนักวิ่ง

จากมุมมองของแรงกระแทกและความเร็วในการวิ่ง กฎข้อที่สามของนิวตันมีความสำคัญเป็นพิเศษ เพราะมันบอกเราว่า หากขาของนักวิ่งเหยียดตรงเมื่อแตะพื้น และเท้าอยู่ด้านหน้าลำตัว เท้าข้างนั้นจะแตะพื้นไปข้างหน้าและลงล่าง ในขณะที่พื้นจะผลักขาและลำตัวของนักวิ่งขึ้นไปข้างบนและไปข้างหลัง

ดังที่นิวตันกล่าวไว้ว่า “แรงทุกแรงย่อมมีแรงปฏิกิริยาที่มีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงกันข้าม” ในกรณีนี้ ทิศทางของแรงปฏิกิริยาจะตรงกันข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ที่นักวิ่งหวังไว้ กล่าวคือ นักวิ่งต้องการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า แต่แรงที่เกิดขึ้นหลังจากสัมผัสพื้นจะผลักเขาขึ้นไปข้างหลัง (ดังแสดงในรูปด้านล่าง)

เมื่อนักวิ่งแตะพื้นด้วยส้นเท้าและเท้าอยู่ด้านหน้าลำตัว ทิศทางของแรงกระแทกเริ่มต้น (และแรงผลักที่เกิดขึ้น) จะพุ่งขึ้นและไปด้านหลัง ซึ่งห่างไกลจากทิศทางการเคลื่อนที่ที่คาดหวังของนักวิ่ง

ตามกฎของนิวตัน เมื่อนักวิ่งเหยียบพื้นด้วยมุมขาที่ไม่ถูกต้อง แรงที่เกิดขึ้นจะไม่เหมาะสม และนักวิ่งจะไม่สามารถวิ่งได้เร็วที่สุด ดังนั้น นักวิ่งจึงจำเป็นต้องเรียนรู้การใช้มุมการเหยียบพื้นให้ถูกต้อง ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของรูปแบบการวิ่งที่ถูกต้อง

มุมสำคัญในการสัมผัสพื้นเรียกว่า "มุมกระดูกหน้าแข้ง" ซึ่งกำหนดโดยองศาของมุมที่เกิดขึ้นระหว่างกระดูกหน้าแข้งกับพื้นเมื่อเท้าสัมผัสพื้นเป็นครั้งแรก ช่วงเวลาที่แน่นอนในการวัดมุมกระดูกหน้าแข้งคือตอนที่เท้าสัมผัสพื้นเป็นครั้งแรก ในการกำหนดมุมของกระดูกหน้าแข้ง ควรลากเส้นตรงขนานกับกระดูกหน้าแข้งโดยเริ่มจากจุดศูนย์กลางของข้อเข่าและลากลงไปยังพื้น จากนั้นลากเส้นอีกเส้นหนึ่งจากจุดที่เส้นขนานกับกระดูกหน้าแข้งสัมผัสกับพื้นและลากตรงไปข้างหน้าตามพื้น จากนั้นลบ 90 องศาออกจากมุมนี้เพื่อหามุมกระดูกหน้าแข้งที่แท้จริง ซึ่งก็คือองศาของมุมที่เกิดขึ้นระหว่างกระดูกหน้าแข้ง ณ จุดที่สัมผัสกับเส้นตรงที่ตั้งฉากกับพื้น

ตัวอย่างเช่น หากมุมระหว่างพื้นกับกระดูกหน้าแข้งขณะที่เท้าสัมผัสพื้นครั้งแรกคือ 100 องศา (ดังแสดงในรูปด้านล่าง) มุมที่แท้จริงของกระดูกหน้าแข้งคือ 10 องศา (100 องศา ลบ 90 องศา) โปรดจำไว้ว่า มุมของกระดูกหน้าแข้งคือองศาของมุมระหว่างเส้นตรงที่ตั้งฉากกับพื้น ณ จุดที่เท้าสัมผัส และกระดูกหน้าแข้ง

มุมกระดูกหน้าแข้ง คือองศาของมุมที่เกิดขึ้นระหว่างกระดูกหน้าแข้ง ณ จุดที่เท้าสัมผัสพื้น กับเส้นตรงที่ตั้งฉากกับพื้น มุมกระดูกหน้าแข้งอาจเป็นบวก ศูนย์ หรือลบ หากกระดูกหน้าแข้งเอียงไปข้างหน้าจากข้อเข่าเมื่อเท้าสัมผัสพื้น มุมกระดูกหน้าแข้งจะเป็นบวก (ดังแสดงในรูปด้านล่าง)

ถ้ากระดูกหน้าแข้งตั้งฉากกับพื้นพอดีเมื่อเท้าแตะพื้น มุมของกระดูกหน้าแข้งจะเป็นศูนย์ (ดังแสดงในรูปด้านล่าง)

หากกระดูกหน้าแข้งเอียงไปข้างหน้าจากข้อเข่าเมื่อสัมผัสพื้น มุมของกระดูกหน้าแข้งจะเป็นค่าบวก เมื่อสัมผัสพื้น มุมของกระดูกหน้าแข้งจะเป็น -6 องศา (84 องศา ลบ 90 องศา) (ดังแสดงในรูปด้านล่าง) และนักวิ่งอาจล้มไปข้างหน้าเมื่อสัมผัสพื้น หากกระดูกหน้าแข้งเอียงไปข้างหลังจากข้อเข่าเมื่อสัมผัสพื้น มุมของกระดูกหน้าแข้งจะเป็นค่าลบ

หลังจากที่พูดมาทั้งหมด คุณเข้าใจองค์ประกอบของรูปแบบการวิ่งแล้วหรือยัง?