【書摘】《科學化跑步功率訓練》功率是什麼?

吉姆·萬斯
發表於2018/06/04
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簡單來說,功率(power)就是做功的速率──測量你用多快的速率,做了多少功。你從訓練過程中,本來就大概能感覺出功率是什麼;比如說,你知道在一定距離內跑得愈快,為了產出這樣速度的功率輸出一定就更大。

功(work)則是測量你實際的產出。跑步時,你要做的功就是將身體向前移動。移動需要在地面施加作用力。我們透過雙腿、腳踝、雙腳施加作用力,然後再藉由彈回的反作用力幫助我們離開地面。我們感覺不到這股彈回來的力,但這個作用力確實存在;牛頓第三運動定律(Newton’s Third Law of Motion)中的作用力(施加的力)與反作用力(加速向前),提到每個作用力都會產生同樣大小但相反的反作用力。我們之所以能夠移動,靠的就是作用力與反作用力。施加的力愈大、移動的距離愈長,就代表你所做的功愈大。

我們可以用一個簡單的等式定義功,以W代表功,F是作用力,D是距離。

功 = 作用力 × 距離(W= F × D)

也就是說,「功」等於「作用力」乘以「距離」。

如前面講到的,功率就是做功的效率。簡而言之,我們可以用另一個等式來定義功率,P是功率,T是時間:

功率 = 功/時間(P = W/T)

功率等於「做功」除以「時間」。這就是功率的基本定義。這個簡潔的等式告訴我們,你在跑步時做的功,除以跑步花費的時間,就是你所輸出的功率。

但問題是,我們在進行跑步訓練時,這道等式對我們不是很有幫助。畢竟提到跑步時,我們採用的一個重要指標是速度(velocity),我們想知道自己到底跑得有多快。跑步時,我們通常會結合速度和步頻,步頻就是腳步移動的速度。跑完之後,我們會用跑步經歷的時間來分析速度──剛剛那段跑步,花了多少時間?

速度的測量很簡單,就是用距離除以時間,而距離和時間是我們平常訓練最重要的兩個測量方式。那要怎麼加入速度這項指標?還好,不是太難。首先,可以先將功率的等式拆開,插入前面討論過的功的等式:

功率 =(作用力 × 距離)/時間(P = (F × D)/T)

意思就是說,「功率」等於「作用力」乘以「距離」,再除以「時間」。把距離再拉回來討論,現在我們有了可以定義速度的要素。你可能還記得以前在學校做應用題時碰過,距離等於速度乘以用該速度所移動的時間,或者寫成:

距離 = 速度 × 時間(D = V × T)

現在運用基本代數,把距離的等式帶入功率的等式。先前功率的等式「功率 =(作用力 × 距離)/時間」(P = (F × D)/T)就變成:

功率 =[作用力 ×(速度 × 時間)]/時間(P = [F × (V × T)]/T)

因為分子和分母都有時間(T),可以相互抵消,結果就留下:

功率 =[作用力 ×(速度)](P = [F × (V)])

或再簡化成:

功率 = 作用力 × 速度(P = F × V)

「功率」等於「作用力」乘以「速度」。這就是我們想得到的結果。也就是說,功率等於你做的功乘以你做功當下產生的速度。在跑步的時候,代表你的功率輸出等於你施加在地面的力,乘以你施加這個作用力當時的速度,也就是步頻。

整體來說,如果你能長時間都保持很高的功率,就代表你的體適能很不錯。在地面施加大量的作用力,還能在一段長時間中,以高步頻快速重複這樣的動作,這應該就是你在訓練中想要達到的目標。若能客觀且穩定地測量功率輸出,將能提供明確的指標,幫助你瞭解自己的訓練是否成功達成目標,變成更快、更強的跑者。

在功率計上,你的功率輸出以瓦特(watts)顯示,這是全世界最常使用的功率單位。一瓦特等於1/746馬力(horsepower),這個數字其實對跑步來說,沒有什麼意義。就我們使用的目的來說,可以把瓦特當做一個抽象的單位,幫助我們測量自己功率的輸出,並監測功率的變化,我們不僅可以在跑步的生涯中持續這樣做,也可以在比賽或訓練當下立即監測,了解自己的功率輸出與變化。

當然,功率只是測量體適能和整體訓練狀況的一種方法。另外兩種常見的測量方法是心率和配速。大部分的跑者每天都會使用這兩種或其中一種,事實上,所有的訓練計畫都會採用這兩種或其中一種測量方法。有誰沒有用心率或配速訓練過?既然如此,為什麼還會需要其他的方法?功率比這兩種測量方法更好的原因是什麼?

答案是,功率這項輸出指標不會受到地形或外在環境影響。功率和其他訓練測量方法不一樣,不管你是跑上坡或下坡,都沒有影響。逆風跑或順風跑,也無所謂。不管你是跑在別人後頭,卡在一群人中跑,或領先另一個跑者,準備迎向終點線,無論是哪種狀況,這些對功率計的測量都沒有影響。

相反的,心率是一種輸入指標。心率呈現的是心臟對壓力及試圖維持的配速(我們投入的努力)的反應,心率本身無法告訴我們壓力是否

功率(power)是測量你做了多少功,以及做功當下的速率(多快)。

轉化成有用的功(輸出)。當一個跑者的心率維持在每分鐘140次,這代表什麼意思?就輸出來說,你到底跑得快,還是慢?這次的練習到底算簡單,還是困難?我們沒有辦法評估,因為心率本身無法告訴我們到底做了多少功,或者做功當下的速度。

事實上,心率甚至無法提供跑步當下最正確誠實的狀況,因為不管是速度改變或做功負荷改變,心率永遠慢半拍才呈現。從完全靜止的狀態起步,當做功負荷飆升,心率卻要花上十秒才能反應出這個變化。突然停止時,也是同樣的狀況──做功減為零,但心跳卻還是飆速,要過一點時間,才會跟上當下的狀況。

配速呢?配速和功率一樣都是輸出指標。和其他像是心率、運動自覺強度等測量方式合併使用時,就變得很有用,特別是和功率一起檢視時。但配速本身只是構成整體訓練規劃其中的一項要素而已。

圖2.1呈現了心率、配速、運動自覺強度(RPE)、功率的差別。在這張圖中,我們看到隨著跑者跑過不同的地形(先上坡,接著下坡,最後回到平地),各項指標如何反映運動的狀態。可以看到,心率和運動自覺強度穩定地隨著坡度增加而提升,功率和配速則相對地維持一致。跑者爬到頂點後,開始往下跑,心率繼續增加,還在反映先前爬坡的狀態。運動自覺強度也短暫地持續增加;有經驗的人就知道,剛開始跑下坡時,做功負荷不會立刻感覺下降,要往下再跑一段才會感覺到。配速在下坡時增加了不少,但如果測量實際的速度,增加的幅度其實沒有那麼劇烈。另一方面,功率則大幅下降;這是因為,只有功率測量的是跑下坡時身體運動的實際狀態。

這四種測量方法中,功率呈現的資訊最實用,因為功率直接測量跑者的實際輸出。如圖2.1所示,功率最快反映出輸出的變化,結果也最正確。只有功率和運動表現有直接的關係。

但這是否代表心率、配速、運動自覺強度,對訓練都沒有幫助呢?其實恰恰相反──這些指標可以進一步補足功率提供的資訊。假設你在訓練時,會在一段有地形變化的場地練習。如果你有仔細記錄訓練狀況,不同的測量指標,可以告訴你訓練計畫是否有效。說得更具體一點,如果你發現在同樣的訓練場地上,相較於之前測量的結果,你的功率輸出維持得蠻高,但心率和運動自覺強度卻下降,就表示你的體適能變得更好,跑得也更快了。



資料來源:《科學化跑步功率訓練 徹底了解功率計關鍵數據,規劃最佳訓練及恢復期,突破自我極限

作者:吉姆·萬斯;譯者:張芷盈。漫遊者文化出版。


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