Hầu hết mọi người đều biết rằng chức năng chống xóc của giày chạy bộ rất quan trọng, nhưng liệu bạn có biết “chống xóc” thực sự là gì không? Có bao nhiêu cách thiết kế để giảm xóc cho giày? Làm thế nào để có thể hấp thụ xóc một cách hiệu quả? Bài viết này sẽ giải thích một cách đơn giản thế nào là “chống xóc” và cách thiết kế chống xóc cho giày chạy bộ, đồng thời minh họa cho bạn biết bộ phận chống xóc hoạt động như thế nào.

Chống xóc là gì?  

Chống xóc là một trong những yếu tố quan trọng trong thiết kế giày chạy bộ, bởi vì bàn chân sẽ phải chịu một lực nặng gấp 1,5 đến 3 lần trọng lượng cơ thể khi chạy. Nếu phải tích lũy trong một thời gian dài, chi dưới của cơ thể sẽ chịu một gánh nặng rất lớn. Tất cả các thương hiệu giày thể thao đang đầu tư tất cả sức lực của mình vào việc nghiên cứu cách cải thiện chức năng hấp thụ xóc. Từ việc chọn lựa vật liệu đệm, độ dày và hình dạng của đế, họ còn nghiên cứu cấu hình tốt nhất của thiết kế để giảm lực tác động khi chân khi chạm đất. Mục đích của hấp thụ xóc là làm chậm tốc độ và biên độ của lực tác động khi bàn chân chạm đất.

Như trong hình minh họa dưới đây, sau khi mang giày có chức năng giảm xóc, tốc độ (độ dốc của mũi tên màu xanh) và biên độ (chiều cao của vòng tròn màu xanh) của lực tác động sẽ được giảm xuống, đạt được mục tiêu chống xóc. Nếu không đi giày giảm xóc, ví dụ như chạy bằng chân trần, sẽ khiến lực tác động tăng mạnh và bàn chân phải chịu một lực lớn hơn, điều này sẽ làm tăng nguy cơ chấn thương.

Nguồn ảnh: Nature, 463(7280), 531-535

Thiết kế giảm xóc của giày chạy bộ 

Để đạt được hiệu quả chống xóc, phần đế giày phải có khả năng hấp thụ lực tác động khi chạm đất. Nguyên lý hoạt động là trì hoãn thời gian và sự hấp thụ của lực tác động thông qua quá trình biến dạng của đế. Có hai phương pháp để thực hiện được mục tiêu này: giảm sốc thông qua vật liệu và giảm sốc thông qua cấu trúc. Ví dụ, khi bạn bước lên một miếng đệm, đệm sẽ bị chùng xuống và hấp thụ lực sốc. Loại vật liệu này được gọi là vật liệu chống xóc. Bên cạnh đó là chống xóc nhờ cấu trúc, ví dụ như lò xo hoặc cầu vòm, thông qua sự biến dạng của cấu trúc bên ngoài để hấp thụ và trì hoãn lực sốc. Thiết kế giảm xóc của giày chạy bộ trên thị trường hiện tại cũng có thể được chia thành hai loại này.

Giảm sốc thông qua vật liệu: lợi dụng sự biến dạng vật liệu để đạt được hiệu quả hấp thụ sốc. Chức năng chống xóc thông thường của giày chạy bộ đến từ việc sử dụng các vật liệu mềm như xốp, EVA và E-TPU để hấp thụ các lực tác động. Ví dụ như NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT % và ADIDAS ULTRABOOST 20.

NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT %

ADIDAS ULTRABOOST 20

Giảm sốc thông qua cấu trúc: lợi dụng sự biến dạng của cấu trúc để đạt được hiệu quả hấp thụ sốc. Hình dạng sóng hoặc cầu vòm thường được sử dụng để mang đến hiệu quả hỗ trợ và đệm. Ví dụ như MIZUNO WAVE RIDER 23 và ON CLOUD ACE.

MIZUNO WAVE RIDER 23

ON CLOUD ACE

Bộ phận giảm xóc hoạt động như thế nào?

Bài viết này sử dụng hai đôi giày chạy đại diện cho hai loại thiết kế giảm sốc vật liệu và giảm sốc cấu trúc để minh họa cho độc giả. Hai vận động viên chạy bộ đã nghỉ hưu được mời đến để thử nghiệm. VĐV A mang NIKE và MIZUNO, và VĐV B mang ADIDAS và ON. Cả hai đều chạy ở tốc độ ổn định 5 phút/km với quãng đường dài 30 mét. Máy ảnh chụp tốc độ cao (240 khung hình mỗi giây) được sử dụng để ghi lại sự thay đổi từ thời điểm bàn chân chạm đất đến khi cả bàn chân hoàn toàn chạm đất.

Video chuyển động chậm của giảm sốc thông qua vật liệu 

Những thay đổi khi chạm đất của NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT % 

Những thay đổi khi chạm đất của ADIDAS ULTRABOOST 20 

Đế giữa của NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% sử dụng vật liệu bọt đệm Zoom X, bắt đầu biến dạng sau khi chân chạm đất, do đó đạt được hiệu quả hấp thụ một phần lực tác động. Khi toàn bàn chân chạm đất, có thể thấy được hiện tượng nén của tổng thể đế giày. Đế giữa của ADIDAS ULTRABOOST 20 sử dụng vật liệu E-TPU (polyurethane nhiệt dẻo). Chúng ta có thể thấy rằng khi giày Boost chạm đất, lực tác động cũng sẽ khiến giày bị nén ép ở một mức độ nhất định. Khi toàn bộ đế chạm đất, bạn cũng có thể thấy những thay đổi rõ rệt.

Quá trình biến dạng vật liệu đế giữa của NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT % sau khi chạm đất 

Quá trình biến dạng vật liệu đế giữa của ADIDAS ULTRABOOST 20 sau khi chạm đất

Video chuyển động chậm của giảm sốc thông qua cấu trúc 

Những thay đổi khi chạm đất của MIZUNO WAVE RIDER 23 

Những thay đổi khi chạm đất của ON CLOUD ACE 

Chúng ta có thể quan sát rằng tại thời điểm khi MIZUNO WAVE RIDER 23 chạm đất, thiết kế gợn sóng của đế sau sẽ bị ép phằng bởi lực tác động, các khoảng trống trước và sau của cấu trúc được lấp đầy, và các đường gợn sóng gần như được gắn hoàn toàn vào phần đế giữa. Đối với giày ON CLOUD ACE, hệ thống đệm đám mây cũng bị nén chặt khi giày chạm đất, đặc biệt là phần đế sau trở nên gần như phẳng và hiện tượng hấp thụ lực thông qua biến dạng cấu trúc có thể được quan sát rõ.

 Quá trình biến dạng của cấu trúc đế giữa của MIZUNO WAVE RIDER 23 sau chạm đất

Quá trình biến dạng của cấu trúc đế giữa của ON CLOUD ACE sau chạm đất

Kết luận 

Sử dụng phương pháp chụp ảnh, chúng ta có thể thấy rằng những dòng giày chạy khác nhau đều có thể đạt được hiệu quả hấp thụ sốc thông qua quá trình biến dạng của vật liệu hoặc cấu trúc. Tuy nhiên, các thiết kế giảm xóc khác nhau sẽ mang lại những hiệu ứng và đặc điểm khác nhau, và cũng sẽ thích hợp với những đối tượng sử dụng khác nhau, không phải càng mềm thì sẽ càng có tác dụng. Ví dụ, thiết kế giảm xóc mềm hơn có thể mang lại hiệu quả đệm tốt hơn, nhưng sẽ ảnh hưởng đến độ ổn định của đế, không phù hợp với những người có mắt cá chân không ổn định. Ngược lại, thiết kế giảm xóc cứng hơn có thể làm tăng lực tác động đến bàn chân sau, nhưng lại có hiệu quả ổn định hơn. Đối với những người chạy với kiểu tiếp đất bằng chân giữa hoặc trước, kiểu thiết kế này sẽ không gây ra nhiều ảnh hưởng. Thay vào đó, nó có thể giảm trọng lượng của vật liệu đệm và rất phù hợp để sử dụng khi thi đấu. Do đó, hãy chọn giày chạy theo nhu cầu của bản thân để đạt được kết quả tốt nhất.

Tài liệu tham khảo:

Lieberman, D. E., Venkadesan, M., Werbel, W. A., Daoud, A. I., D’andrea, S., Davis, I. S., ... & Pitsiladis, Y. (2010). Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature, 463(7280), 531-535.

Nguồn bài viết: Running Biji