如何跑步者保持直立在凹凸不平的地形

如果你去跑步在林中小径或草地上,有无数的碰撞和蘸地形,每个都有可能访问你。但是一般来说,跑步者管理得很好。这是一个非凡的物理的壮举,我们往往认为是理所当然的。一组研究人员开始更好地理解它。

特制的跑道和数学建模,Madhusudhan Venkadesan的实验室发现,当运行在不平坦的地形,人类主要依靠人体的机械反应稳定而不是有意识地描绘他们的脚步找到平地。此外,他们发现跑步者是一样有效的运动和体力活动时在平地上运行。结果发表在eLife。

即使没有偶尔的危险像陡峭的下降,跑步者必须面对更温和,但仍不均匀、地面不稳定。那么为什么不是轨迹一般散落着推翻跑步?一种可能性是,视觉线索让跑步者仔细观察土地踩大部分地区水平。另一方面,在人类进化运行发挥了巨大作用,特别是在如何人类在狩猎中受益。这意味着视线不能专门负责找到地区一步;这也是需要注意的猎物,避免树木或其他障碍,决定哪些路径。

“想象运行和不断地看着地上的你决定将你的一步,”Venkadesan说,机械工程和材料科学的副教授。“你不能投入你所有的注意这个问题,因为你的视力需要很多东西。”

因为实际的林中小径没有控制科学研究的必要条件,Venkadesan委托的建设不平衡轨道从一个公司,专门从事攀岩墙。研究者们设计一些不同程度的参差不齐的地形模拟的凹凸不平的痕迹户外跑步者经常遇到。他们装备70英尺长的,3-foot-wide跟踪技术,可以跟踪和测量地形上的跑步者的脚在哪里着陆。这包括一个传感器在一个领域的一部分,跟踪测量脚的力量。

“有了这个,我们可以测量几个步骤的力量是如何感觉的跑步者,”他说。“此外,我们测量使用3 d-motion捕捉身体上重要的里程碑。我们可以问,质心运动看起来像什么?他们是蜿蜒,试图找到一条路径,还是直接中间?”

Nihav Dhawale,最近毕业的博士生Venkadesan的实验室,建立了一个数学模型的跑步者会试图找到最水平路径通过不均匀的肿块,同时匹配长度和宽度的跑步者的步骤。这个模型会问是否有可行的路径通过轨道,可以减少不均匀,因此问真正的跑步者发现的道路。

事实证明,运动员不挑剔,他们把他们的脚。

“我们发现人们似乎土地他们的脚只要他们喜欢,“Venkadesan说。“他们似乎不关心不均匀。”

所以,在这种情况下,运动员如何设法保持正直?研究人员发现,而不是试图找到具体的水平区域,跑步者最小化水平部队经验丰富的土地时,因此使用身体的内在力学减少地形的不均匀的不稳定影响。数学建模表明,跑步者保持他们的腿尽可能兼容,而且这样做让他们降到最低水平部队当脚着陆(即滑动,变形力的影响)。同样的作者曾预测一个老纸,低水平部队将大大减轻相关的不稳定运行在不平坦的地形。结果,运动员有几个步骤做一些小的修正完全恢复稳定。

“纠正措施不一定发生在毫秒或在一个步骤中,“Venkadesan说。“这可能发生在几步,足以维持稳定。所以从某种意义上说,我们让我们的身体的机械反应大脑买额外的时间来控制稳定。”