【跑步力學：重力不是鉛直力嗎，怎麼可能讓人跑得更快？】

兩天前看到有位朋友留言：「我還是得說，重力在鉛直方向上本身無法產生水平分力。」因為我之前讀書時也被困在這個地方好一陣子，掙扎很久，覺得怪怪的，但又隱隱約約覺得有道理，直到讀了"Pose Method of Triathlon"時才搞懂。我做了一張圖來說明之前的理解過程：

圖例1：當球體從空中掉落時，因為沒有「支撐點」，所以沒有水平分力，它能夠以「最快」的速度向地面移動。

當球體放到陡坡上，因為球體和斜坡形成支撐點，所以重力被分成兩股力，紅箭頭是鉛直力、綠箭頭是水平分力(Fh )。角度(α)愈大，水平分力愈大，從第二張解說圖與公式可得知，水平加速度(ah)也會跟著角度增加。所以球在比較陡的坡上面向前滾動的速度比較快(水平加速度比較大)。

水平加速度不用主動施力也會產生，就像球在坡道上向滾一樣，它在愈陡的坡道上會自動加速，水平加速度是從「重力的水平分力」來的。

圖例2的球會滾得比例3快。但是當坡太陡，陡到像懸崖時，因為支撐力變弱，水平分力也會跟著減弱，臨界點是45度(此時重力所分配的垂直與水平分力剛好相等)。

在坡度45度上，球向前滾動的速度最快，但大於45度之後因為球在斜坡上的支撐力變小，所以水平分力會逐漸下降，到接近90度時，水平分力又回到零。

跑者加速的道理跟球滾下坡的道理是一樣的，當跑者原地跑時(前傾角α=0)，所以不會前進；但只要把臀部往前傾，身體就會開始向前移動，角度愈大，水平加速度愈大。還無法理解的朋友可以參考這張圖：http://goo.gl/eaio80

但跑者跟下坡滾動的球的不同之處有兩點：
▶︎第一點：人體是無法在跑步時前傾到45度，最大只能到22.5度。(這件事情在"Pose Method of Triathlon"書中的第343~346頁有詳細的說明，在此不詳述)。
▶︎第二點：球滾下坡時不用摩擦力，但跑者在平地(或上坡)路段跑時，必須有摩擦力才能前傾，這也為什麼目前所有的世界紀錄都是在穿鞋時跑出來的(釘鞋被設計出來的目的也正是為此)，因為打赤腳無法讓跑者創造更大的前傾角度。

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PS 跑步時作用在身體上的力量，還有「地面反作用力」，因此水平加速度還會來自「地面反作用力的水平分力」，這點可以參考另一篇文章：http://rocky549.blogspot.tw/2016/01/blog-post_4.html