Þegar tveir hlutir rekast saman eru afleiðingarnar algerlega efnislegar. Þetta á við hvort sem um er að ræða bifreið sem ekur of hratt á þjóðvegi, billjardkúlu sem rúllar eftir filtborði eða hlaupara sem rekst á jörðina með 180 skrefa hraða á mínútu.
Sérstakir eiginleikar snertingar jarðar og fóta hlauparans ákvarða hlaupahraða hans, en flestir hlauparar eyða sjaldan tíma í að rannsaka „árekstrarhreyfingar“ sínar. Hlauparar fylgjast með vikulegum kílómetrum sínum, langhlaupsvegalengd, hlaupahraða, hjartslætti, uppbyggingu milliþjálfunar o.s.frv., en gleyma oft þeirri staðreynd að hlaupahæfni er háð gæðum samspils hlauparans og jarðar, og árangur allra snertinga er háður því horni sem hlutir snertast í. Fólk skilur þessa meginreglu þegar það spilar billjard, en það gleymir henni oft þegar það hleypur. Það gefur venjulega engan gaum að því horni sem fætur og fætur þeirra komast í snertingu við jörðina, jafnvel þó að sum horn séu mjög tengd því að hámarka knúningskraft og lágmarka hættu á meiðslum, á meðan önnur mynda aukið bremsukraft og auka líkur á meiðslum.
Fólk hleypur á sínum náttúrulega göngu og trúir staðfastlega að þetta sé besta hlaupaaðferðin. Flestir hlauparar leggja ekki áherslu á þann punkt þar sem krafturinn er beitt þegar þeir eru í snertingu við jörðina (hvort sem þeir snerta jörðina með hælnum, iljunni eða framfótinum). Jafnvel þótt þeir velji rangan snertipunkt sem eykur hemlunarkraft og hættu á meiðslum, þá mynda þeir samt meiri kraft í gegnum fæturna. Fáir hlauparar taka tillit til hörku fótanna þegar þeir snerta jörðina, þó að hörkuleiki hafi mikilvæg áhrif á höggkraftsmynstrið. Til dæmis, því meiri sem stífleiki jarðarinnar er, því meiri kraftur flyst aftur til fótanna eftir höggið. Því meiri sem hörku fótanna er, því meiri framkraftur myndast þegar ýtt er til jarðar.
Með því að huga að þáttum eins og snertingu við jörðina, horni fótleggja og fótleggja, snertipunkti og hörku fótleggjanna, er snertingaraðstæður hlauparans við jörðina fyrirsjáanlegar og endurtakanlegar. Þar að auki, þar sem enginn hlaupari (ekki einu sinni Usain Bolt) getur hreyfst á ljóshraða, gilda lögmál Newtons um útkomu snertingar óháð æfingamagni hlauparans, hjartslætti eða loftháðri getu.
Frá sjónarhóli árekstrarkrafts og hlaupahraða er þriðja lögmál Newtons sérstaklega mikilvægt: það segir okkur. Ef fótur hlaupara er tiltölulega beinn þegar hann snertir jörðina og fóturinn er fyrir framan líkamann, þá mun þessi fótur snerta jörðina fram og niður, en jörðin mun ýta fæti og líkama hlauparans upp og aftur.
Eins og Newton sagði: „Allir kraftar hafa viðbragðskrafta sem eru jafnstórir en í gagnstæðum áttum.“ Í þessu tilfelli er stefna viðbragðskraftsins nákvæmlega gagnstæð þeirri hreyfingarátt sem hlauparinn vonast eftir. Með öðrum orðum, hlauparinn vill halda áfram, en krafturinn sem myndast eftir að hann kemst í snertingu við jörðina mun ýta honum upp og aftur (eins og sýnt er á myndinni hér að neðan).
Þegar hlaupari snertir jörðina með hælnum og fóturinn er fyrir framan líkamann, þá er upphaflega höggkrafturinn (og afleiddur þrýstikraftur) upp á við og aftur á bak, sem er langt frá væntanlegri hreyfingarátt hlauparans.
Þegar hlaupari snertir jörðina í röngum fótarhorni segir lögmál Newtons að krafturinn sem myndast megi ekki vera bestur og hlauparinn geti aldrei náð hraðasta hlaupahraða. Þess vegna er nauðsynlegt fyrir hlaupara að læra að nota rétta snertihornið við jörðina, sem er grundvallaratriði í réttu hlaupamynstri.
Lykilhornið í snertingu við jörðina er kallað „sköflungshorn“, sem er ákvarðað af horninu sem myndast milli sköflungsins og jarðarinnar þegar fóturinn snertir jörðina fyrst. Nákvæmur mælitími sköflungshornsins er þegar fóturinn snertir jörðina fyrst. Til að ákvarða horn sköflungsins skal draga beina línu samsíða sköflungnum, byrjandi frá miðju hnéslíðsins og niður að jörðinni. Önnur lína byrjar frá snertipunkti línunnar sem er samsíða sköflungnum við jörðina og er dregin beint áfram eftir jörðinni. Dragðu síðan 90 gráður frá þessu horni til að fá raunverulegt sköflungshorn, sem er hornið sem myndast milli sköflungsins við snertipunktinn og beinu línunnar sem er hornrétt á jörðina.
Til dæmis, ef hornið milli jarðar og sköflungsins þegar fóturinn snertir jörðina fyrst er 100 gráður (eins og sýnt er á myndinni hér að neðan), þá er raunverulegt horn sköflungsins 10 gráður (100 gráður mínus 90 gráður). Munið að sköflungshornið er í raun hornið milli beinnar línu sem er hornrétt á jörðina við snertipunktinn og sköflungsins.
Skinnbeinshornið er hornið sem myndast milli skinnbeins þar sem fóturinn snertir hann og beinnar línu sem er hornrétt á jörðina. Skinnbeinshornið getur verið jákvætt, núll eða neikvætt. Ef skinnbeinshornið hallar fram frá hnéslóðinni þegar fóturinn snertir jörðina, þá er skinnbeinshornið jákvætt (eins og sýnt er á myndinni hér að neðan).
Ef sköflungurinn er nákvæmlega hornréttur á jörðina þegar fóturinn snertir jörðina, þá er sköflungshornið núll (eins og sýnt er á myndinni hér að neðan).
Ef sköflungurinn hallar fram frá hnéliðnum þegar hann snertir jörðina, þá er sköflungshornið jákvætt. Þegar hann snertir jörðina er sköflungshornið -6 gráður (84 gráður mínus 90 gráður) (eins og sýnt er á myndinni hér að neðan) og hlauparinn gæti dottið fram þegar hann snertir jörðina. Ef sköflungurinn hallar aftur frá hnéliðnum þegar hann snertir jörðina, þá er sköflungshornið neikvætt.
Þrátt fyrir þetta, hefurðu skilið þætti hlaupamynstursins?
Birtingartími: 22. apríl 2025