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自己考察 「てこの原理」 と ウォーキング、 ランニング 

どうしたら、どう意識したら、ピッチが上がるのか?

 普段、休みの日は、午前中に10キロくらいジョギングするのだが、昨日(2018/03/21)雨だったので、午前中にジムでトレッドミルラン(ランニングマシン)。その時に隣のマシンの人がランナーらしく、一定のしかも速いピッチで走っていて、関心しました。
 ランニング教本でも180spm(1分間のステップ数)を目指すよう勧めているものが多いと思いますが、自分としては大体平均で165spmくらいで、ピッチ(ケイデンス)を上げることを意識しなくてはと思っていました。
 このブログでランニング教本を勉強して、力まないことで動作が素早くなるなどの知識を得て、ピッチはやや上がりましたが、まだまだです。

 ジムに行った日の午後、歩いているときにもピッチが気になり、どうしたらウォーキングにおいてもピッチが上がるのだろうか、と考えながら懸命に歩いていた。その時にふと意識に上がったのは「てこの原理」。「地面を蹴ってはいけない」とはランニング教本にもよく指摘されていた点だが、地面を「てこの原理」でいうところの支点と捉えてみては、と思ったのです。また、「てこの原理」を復習してみよう、とも。
 以下、「てこの原理」についての知識の復習です。

(引用はWikipediaより、画像のみは「科学のあゆみ」というサイトより)

第1種てこ

 
第1種てこの図。手の記号がある所が力点。支点は三角形で支えられている。矢印の大きさは力の大きさを表す。

てこで大きな力を得る場合は、力点と作用点の間に支点を置く。力点を右側とした場合は、左から「作用点、支点、力点」の順になる(右図参照)。力点で加えた小さい下向き力は、三角形で支えられる支点を媒介して、作用点で大きな上向きの力となる。 力点と作用点を入れ替えると要する力は大きくなるが、動きを大きく、あるいは速くすることができる。

代表的なてこの一種で、古くから巨石などを動かすのにも使われてきた。この種類のてこを用いて大きなものを小さい力で動かす仕組みを使っている道具として、くぎ抜き洋はさみ缶切りラジオペンチ等がある。 小さなものを速く大きく動かす仕組みとしてはトレビュシェットがある。おもりが落下することによって石弾を高速で投擲(とうてき)することができるが、おもりは石弾の数倍〜数十倍の重量が必要となる。

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第2種てこ

 
第2種てこの図。

大きい力を使う場合はもうひとつの構図もある。作用点を中心に置き、力点と支点が外側になる場合である。力点を左側に置いた場合は、左から「力点、作用点、支点」の順になる(右図参照)。力点に加えた小さい上向きの力は、作用点で大きな上向きの力となる。

これも、小さい力を大きな力に変えて加えることができる。この方法を使って大きな力を加えて用いる道具には、栓抜きくるみ割り器、割り器、穴あけパンチ、空き缶つぶし器、等がある。スプーン曲げもこの方法を利用している。

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第3種てこ

 
第3種てこの図。

逆に、てこで大きな運動を得る場合は、支点を力点と作用点の外側で、かつ力点に近い場所に置く。左側を作用点とした場合は、左から「作用点、力点、支点」の順になる(右図参照)。力点に加えた小さな運動は、作用点において大きな運動となる。その代償として、この種類のてこでは、加えた力よりも小さい力が伝えられる。この種類のてこを用いた道具には、ピンセットトング、手持ち式のホッチキス和鋏などがある。

 

 

 以上のように、「てこの原理」って3種あったのですね。通常は「第1種のてこ」がすぐに思いつきますよね。しかし、身の回りにはいろいろな「てこの原理」が存在するんですねぇ。

 この3種類の「てこの原理」の図を比較してみると、力点と作用点の力の方向(ベクトル)が「第1種のてこ」だけ逆の方向となっているのがわかります。また、「第3種のてこ」は大きな力を得るためでなく、大きな運動を得るためとなっています。勉強になります!
 さて、ウォーキングやランニングの場合は、どの「てこの原理」が参考になるか?自分としては、「第2種のてこ」です。地面と接する足を作用点とすると、「第3種のてこ」を考えがちですが、これだと運動が大きくなるための意識となってしまいます。
 「第2種のてこ」で、力点を「大腰筋(コア筋)」、支点を「足」、作用点を「膝」と意識してみると、前提としては脚の筋力を弛緩させてですが、ピッチが速まるようです。コツは地面と接したときの足を「支点」と見立てることです。この意識によって「着地」というより「接地」という意識が芽生え、無駄な力みがなくなったような気がします。
 足と地面が接することにより、「支点」ができ、それにより「力点」が起動させることができ、「作用点」である膝が前に進むという意識です。この時の「力点」である大腰筋の意識のポイントは、力の方向(ベクトル)です。上図(第2種のてこ)にあるように作用点である膝を前方に送り出すには、力点で力を加える方向は同方向でなければなりません。ということは大腰筋の出力方向は前方であって、上方ではありません。
 走る時に脚を上げる意識を持つと力の方向が上方に行きがちです。確かに足は上に上がるのですが、結果的にであって意識的ではないほうがピッチを上げるにはいいでしょう。
 

f:id:Tomo-Cruise:20180323061424j:plain「第2種のてこ」で力点を意識すると、自然と大腰筋やハムストリングスの上部を稼働させることができると思います。力の方向(ベクトル)が前方へ、なので脚の裏側の筋肉やコア筋(身体の深層にある筋肉)を起動させやすいのでしょう。

 そして無駄な筋力への意識をなくすことによってピッチがあがるのでは?と早歩きしながら考えたのです…まずはウォーキングで意識してみると以前より早歩きのピッチが上がったように思います!皆さん、このような意識でピッチが上がると思いますか?

 追記:メッセージで指摘がありまして、ランニングは「第3種のてこ」だろうと。そうですね。大変失礼しました。ボートを漕ぐようなイメージで「第2種のてこ」を想像してしまいました。
 スキーの感覚でランニングすると、「第3種のてこ」がより腑に落ちました!↓

running-form.hatenablog.com