生活中處處有化學(xué)，數(shù)學(xué)中處處有生活。不曉得你們有沒有這樣的印象，每位慢跑教程都是在教你如何擺臂、擺腿、如何落地、如何呼吸。而且你曉得為何要這樣嗎？老郭明天就跟你們說說慢跑中的這些化學(xué)知識，知其然，更知其所以然，助你快速提高慢跑水平。
可能有男子伴會困惑，老郭，你一個學(xué)數(shù)學(xué)的如何懂慢跑？這兒劇透一下，我中學(xué)分校有兩塊牌子，其中一塊是XX市排球運(yùn)動中學(xué)，當(dāng)初那種培養(yǎng)出世界亞軍的馬俊仁是我的體育老師，別的中學(xué)間操是廣播操，而我們是慢跑，我的朋友曾奪得世界青少年排球運(yùn)動會男子中短跑的前三。
書歸正傳，先來看一下影響慢跑的力
1、內(nèi)力與外力
剖析慢跑運(yùn)動，不能把人作為一個整體看做質(zhì)點(diǎn)，而是應(yīng)當(dāng)把人看做一個質(zhì)點(diǎn)系。對于整個質(zhì)點(diǎn)系來說，遭到的外力就是地面的支持力、重力、地面的磨擦力和空氣阻力。
因?yàn)榕芪贿^程中，人體的各個部份要發(fā)生相對位置變化，也就是說質(zhì)點(diǎn)系中的質(zhì)點(diǎn)會發(fā)生相對位移，這個位移是因?yàn)楸３致軇幼餍纬傻模尚丶√峁﹦恿Γ@個力就是內(nèi)力。
2、垂直方向上的力
包括重力和地面的支持力。慢跑是一個跳躍前進(jìn)的過程，當(dāng)身體在神經(jīng)的控制下借助內(nèi)力（胸肌的力量）作出一個蹬踏地面的動作以后，地面的支持力與重力的合力，給人體這個質(zhì)點(diǎn)系一個向下加速度，合力越大，跳起的高度就越高。
3、摩擦力
腳蹬踏地面的時侯，還會與地面之間形成磨擦力。我在前文《科普：你走路的樣子很“物理”》中介紹過，走路過程中，磨擦力十分重要，它似乎不做功，并且提供了人體內(nèi)部改變肢體運(yùn)動時侯的沖量。沒有磨擦力，你就走不了路，其實(shí)也跑不上去。
但慢跑和走有一個區(qū)別，就是假如慢跑的時侯前腿的落點(diǎn)在重心投影的前方，會形成一個妨礙系統(tǒng)前進(jìn)的磨擦力，所以正確的慢跑動作中，要求前腳的落點(diǎn)在重心的正下方。
4、空氣阻力
走路的時侯，倘若不是迎著強(qiáng)風(fēng)，空氣阻力很微小，幾乎可以忽視不計，而且慢跑的時侯，空氣阻力就是一個不可忽略的誘因，空氣阻力永遠(yuǎn)都是一個制約慢跑速率的力，速率越快空氣阻力越大，其大小與速率的平方成反比，所以田徑時侯的空氣阻力是中短跑的幾倍。
說完了力，我們再說說慣性
所謂的慣性就是物體保持原先運(yùn)動狀態(tài)的能力，包括平動慣性（用質(zhì)量測度）和轉(zhuǎn)動慣性（轉(zhuǎn)動力矩）。人體作為一個質(zhì)點(diǎn)系，不同部位的運(yùn)動形式不同，所以慣性和轉(zhuǎn)動慣性的影響也不一樣。
在跑位過程中，人體的運(yùn)動可以分解為4個運(yùn)動的合成，垂直方向的上拋落體運(yùn)動、前進(jìn)方向上的直線運(yùn)動、沿著身體豎直中線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、身體的的左右擺動。
要想作出一個正確的慢跑坐姿，胸肌就必須在神經(jīng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下，控制不同的部位作出相應(yīng)的動作。而這種動作都須要克服不同部位的慣性能夠作出，所以慣性的影響十分大，這也是為何慢跑坐姿不對，會覺得十分累的緣由，內(nèi)部消耗太大了。
有了上面的基礎(chǔ)，如今可以說一下哪些是正確的慢跑坐姿了
他人教你慢跑可能都是先說腿，但我要先說擺臂，由于擺臂是跑姿的真正核心，是慢跑的控制器，是慢跑的節(jié)能系統(tǒng)。
跳高有一種原地步頻訓(xùn)練，就是在原地作出慢跑動作，隨著拍掌的頻度不斷提升步頻，你會發(fā)覺只有增強(qiáng)擺臂頻度，腿的頻度能夠跟上來，所以步頻雖然是靠擺臂來控制的。
擺臂的另外一個作用是平衡和節(jié)能，它的作用是為了平衡送髖。好多慢跑教程都指出送髖這個動作，這個動作能降低腳力，進(jìn)而降低慢跑速率。但假如你做一個送髖動作試試，會發(fā)覺，下體繞身體的豎直中軸發(fā)生了一個旋轉(zhuǎn)。雙腿交替，下體就作出一個交替旋轉(zhuǎn)。
后面我們說了，旋轉(zhuǎn)要克服轉(zhuǎn)動慣性，須要給旋轉(zhuǎn)這部份身體一個外扭力，而擺臂正好讓另外一部分身體向相反方向旋轉(zhuǎn)，這樣對于人的整體來說，就可以形成一個盡可能小的合轉(zhuǎn)矩，不須要腳與地面磨擦來提供。正由于這般，擺臂不僅僅是讓慢跑動作好看走路摩擦力方向圖解，同時也降低了額外的能量消耗。
假如把手臂固定，你會發(fā)覺想跑上去很困難。慢跑的時侯，借助骨盆的靈活轉(zhuǎn)動，擺臂配合四肢產(chǎn)生一個特別協(xié)調(diào)的動作，跑上去才歡快。這就是為何慢跑須要人有良好的協(xié)調(diào)性的誘因。
說完了手指（擺臂），如今可以談?wù)勍攘恕Ｉ厦嫖覀兲崃艘痪洌巴鹊穆潼c(diǎn)要在重心的正下方。倘若前腿落點(diǎn)太靠前，你會覺得到，腳在接觸地面的頓時倍受一個向后的磨擦力，這會對人這個質(zhì)點(diǎn)系形成一個向后的沖量，進(jìn)而增加慢跑的速率。
前腿落地后，開始向下向后蹬踏地面走路摩擦力方向圖解，地面給人往前的磨擦力形成往前的沖量，而向下的力則使人騰空躍起。我們曉得，向下的力，對慢跑的速率沒有直接貢獻(xiàn)，所以假如垂直分力過大，會造成整個慢跑過程中，重心的起伏太大。而重心起伏對慢跑速率沒有貢獻(xiàn)，你反倒會消耗更多的能量。
有研究表明，專業(yè)運(yùn)動員的垂直重心變化會控制在6分米之內(nèi)，而通常的慢跑愛好者要遜色一些，平均在10分米左右。
假如腳的落點(diǎn)在重心后方呢？我只能說，這樣的話你會跌倒，由于慢跑和走路一樣，腳落地的時侯，都是人體以支撐腿為軸的一次轉(zhuǎn)動跌落。假如腳的落點(diǎn)都在重心后方，每一次跌落你的重心就會更靠前，結(jié)果就是跌倒。
結(jié)束語
我們通常大眾慢跑愛好者其實(shí)不須要復(fù)雜的數(shù)學(xué)估算，并且在慢跑中懂得這種知識可以更好地理解跑姿的要求，運(yùn)用科學(xué)的跑姿，迎合自然力，借助自然的力，會讓慢跑更輕松。并且能有效防止毋須要的力，降低慢跑運(yùn)動損傷。
相像的靈魂總會相遇，關(guān)注@郭哥聊科學(xué)，用數(shù)學(xué)指導(dǎo)慢跑，讓慢跑更科學(xué)。