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【體能基礎】有氧訓練的強度

有氧訓練時,訓練強度的選擇是改變有氧能力的關鍵,訓練強度的設定必須符合當天課程的目標。訓練強度與訓練量(訓練時間)兩者成反比的關係,需要調控二者的關係才能達到對心肺的最大化刺激,同時又能增加有氧能力。訓練策略與強度的設定都須符合訓練目標。乳酸閾值和運動經濟性(除了VO2max之外)都可增加運動表現,而這些因素可以通過中高至高強度訓練而獲得提升。有些研究顯示在高強度下進行較短距離的訓練也能有效提升長距離的表現(38)。低強度、長時間的訓練模式有利於控制體重和增加次最大強度下的肌耐力。雖然也可以通過低強度的訓練提高有氧能力,但要依照運動員本身的狀態而定,例如具有較高有氧能力的運動員可能無法通過低強度的訓練來提升有氧能力。高強度的訓練可以增加有氧能力、運動經濟性和乳酸閾值,如上坡跑訓練(Hill Training)(以85%-90%強度維持30sec到5min)不只是增加訓練強度,也可提升耐力與縮短跑步時間(38)。強度提升的同時也是提升肌纖維的募集數量和對心肺能力的需求量,這對提升有氧能力和肌耐力具有深遠的意義。

在監控有氧訓練強度上有三種不同的方法:(a)心率(HR)、(b)VO2max的百分比或儲蓄值和(c)主觀體力感覺表(RPE)

最常用來表達訓練強度的方式是HR。HR和攝氧量間有非常密切的關係,使用心率來設定訓練強度的第一步是先測量運動員的最大心率(HRmax),可以用220減年齡來計算(HR是指每分鐘的心跳數[bpm])。例如20歲運動員的最大心跳預測值是200bpm。另一個計算公式:HRmax=207-0.7(age),建議年紀較大的運動員使用(43.59)。強度的計算有兩種方式:第一種方法只要以最大心率乘上預期訓練強度的百分比即可,以20歲運動員欲達70%運動強度為例,目標心率是140bmp(200bmp×0.70),這種方式被稱為最大心率法(HRmax method)。然而,另一種更好的方法是儲備心率法(HRR,Heart Rate Reserve),它也被稱為Karvonen公式(36),它考慮到運動員安靜心率(HRrest)對於測量有氧能力的重要性。由HRR所計算出來的訓練強度介於50%到100% VO之間,這與直接利用最大心率所計算出來的強度(以VO的百分比來看),差別在3%-14%之間(52)。

HRR或Karvonen公式:

目標心率targetHR=%INT(HR-HR)HR

如果運動員的安靜心率是68bpm,那麼在目標訓練強度(%INT)為70%的情況下,目標心率THR=0.70(200bmp-68bmp)+68bmp=174bmp。相較於最大心率法,儲備心率法把運動員自身的體能水準也考慮進去(通過安靜心率),因而能為有氧訓練提供較適宜的目標心率。圖16.3所描繪的是基於目標心率區間的訓練強度範圍。有時目標心率是計算出一個特定的心率範圍而非某一個特定心率值。40%-85%的HRR的心率,若根據Karvonen公式算出,會介於121-180bmp範圍之間。因此界定低、中、高強度的有氧訓練的心率區間,年齡只能解釋心率變異性的75%,而其他變數例如訓練狀態與運動類型都是很重要的關鍵(52)。ACSM建議的有氧訓練強度範圍為HRR的40%-85%和HRmax的50%-90%(1)。如此寬泛的劃分心率範圍是考慮到不同的體能水準。體能不佳的大眾人群應從低強度開始,而體能較好的運動員則可先從相對較高的強度開始訓練。需要特彆強調的是,對於訓練強度的設定,心率是一個隨體能發展而自我調控的變數,在心血管適應訓練後,運動員在次最大強度下的心率會有所下降。當有氧能力進步時,就必須提升訓練的負荷才能達到目標心率。因此,以維持某一目標心率的百分比作為訓練強度的指引,仍應注意訓練的漸進性,這是因為運動員越來越難達到目標心率。利用心率表將會使心率監控變得更容易。例如,運動員進行12周的有氧訓練,前4周的強度設定在60%的HRR,接連4周的強度設定在65%的HRR,最後4周的強度設定在70%的HRR。雖然運動員在4周裡都維持相同的目標HRR,但是在每一個階段中運動員的體能都會進步,進步後將更難達到該階段的目標心率,因此運動員需要提升總負荷才能維持目標的HRR。

圖16.3 由心率界定的強度區間

第二種設定訓練強度的方式是基於VO2max的百分比和儲備值。先設定一個欲達到的VO2max的百分比,再使用下面的公式:

目標VO2=%INT(VO2max)

然而,VO2的儲備值(VO2R)可用下列公式求得:

VO2R=%INT VO2max(VO2max-3.5)+3.5

上述VO2R的公式考慮到VO2max和安靜時VO2(3.5mL·kg-1·min-1)間的差距,這與上述HRR有高度的相關性(59)。以一位具有VO2max為52mL·kg-1·min-1的20歲年輕人為例。訓練強度設定在70%,直接使用VO2max的百分比,目標VO2將為36.4mL·kg-1·min-1(計算方式為52*0.70=36.4mL·kg-1·min-1)。使用第二種VO2R的公式,目標VO2則為37.5mL·kg-1·min-1(計算方式為0.70「52-3.5」+3.5)。在使用上述VO2R公式的前提下,ACSM建議有氧訓練的強度範圍介於50%-85%的VO2R之間(1)。這個方法的限制是運動員(在實驗室之外)無法即時取得實際的VO2資料,故只能估算。

ACSM列舉的代謝公式可被應用於計算(5)。公式的變數包括速度、坡度、功率和階梯高度(指可適用於步行、跑步、腳踏車(包括手搖車)和登台階的公式)。這些公式如下:

步行:VO2(mL · kg-1 · min-1)= 0.1 * (速度,部門為m · min-1)+ 1.8*(速度,部門為m · min-1)*(%grade)+3.5mL · kg-1 · min-1

跑步:VO2(mL · kg-1 · min-1)= 0.2 * (速度,部門為m · min-1)+ 0.9*(速度,部門為m · min-1)*(%grade)+3.5mL · kg-1 · min-1

腳踏車:VO2(mL · kg-1 · min-1)= 1.8 * (功率,部門為kg*m · min-1)/ 體重(kg)+ 7.0mL · kg-1 · min-1

手搖車:VO2(mL · kg-1 · min-1)= 3.0* (功率,部門為kg*m · min-1)/ 體重(kg)+ 3.5mL · kg-1 · min-1

登台階:VO2(mL · kg-1 · min-1)=0.2 * (登台階頻率,部門為steps · min-1)+2.394*(登台階速率,部門為steps· min-1)(階梯高度,部門為m)+3.5mL · kg-1 · min-1

在前一個曾舉過的例子中,用其中的跑步公式來計算實際訓練時的跑步速度(設定目標VO2則為37.5mL · kg-1 · min-1):

VO2(mL · kg-1 · min-1)=0.2*(速度,部門為m· min-1)+0.9*(速度,部門為m· min-1)*(%grade)+3.5mL · kg-1 · min-1

37.5mL* kg-1 · min-1=0.2*(速度)+3.5mL·kg-1·min-1 —附註:假設坡度(%grade)為0

34 mL · kg-1 · min-1 = 0.2 *(速度)

速度= 170 m · min-1——速度的部門是 m · min-1

部門轉換:速度(mph)= 速度(m · min-1)/ 26.8

速度=170 m · min-1/ 26.8

速度=6.3 mph

在這個例子中,運動員需要跑在6.3 mph 的速度下(假設坡度為零)才能達到VO2R的目標值。如果不用上述的計算,另一種估算方式是透過代謝當量(METs)。1MET=3.5 mL · kg-1 · min-1。我們的VO2目標值:37.5 mL · kg-1 · min-1 = 10.7 METs(VO2=35.7/3.5)。從轉換表中可找到對應10.7METs的活動量(表16.2)。從表16.2中可找到對應的跑步速度是在6-6.7 mph之間。因此,METs可用來預估有氧訓練的強度。

表16.2 運動類型和代謝當量(METs)


MET 運動類型 METs 運動類型
1.0 安靜地躺著或坐著 8.0 體操—激烈
2.0 平地步行—時速﹤2 mph 8.0 循環訓練(circuit training)
2.5 平地步行—時速2 mph 8.0 戶外自行車騎乘—時速12-13.9mph
3.0 低強度抗阻訓練 8.0 平地步行—速度5mph有氧登台階—每個台階高6-8in
3.0 原地腳踏車騎乘—50 W 8.5
3.0 平地步行—時速2.5 mph 9.0 平地跑步—時速5.2mph
3.3 平地步行—時速3mph 9.0 登台階—登台階速度30steps· min-1每個台階高12-in
3.5 低強度的體操 10.0 戶外自行車騎乘 14-15.9mph 3.5
3.5 登台階—登台階速率20steps · min-1,每個台階高4-in 10.0 跑步—維持時速6.0mph
3.8 平地步行—時速3.5mph 10.0 有氧登台階—每個台階高10-12in
4.0 水中有氧運動 10.0 游泳—自由式,激烈強度
4.8 登階—登階速率30steps · min-1 10.5 原地腳踏車騎乘—200W
5.0 低衝擊健美操 11.0 跑步—時速6.7mph
5.0 平地步行—時速4mph 11.5 跑步—時速7.0mph
5.5 原地腳踏車騎乘—100W 12.0 戶外自行車騎乘—時速16-19mph
6.0 戶外自行車騎乘—時速10-11.9mph 12.5 跑步—時速7.5mph
6.0 高強度的抗阻訓練 12.5 固定式自行車騎乘—250W
6.3 登階—登階速率20steps · min-1,每階高12-in 13.5 跑步—時速8.0mph
6.3 平地步行—4.0mph 14.0 跑步—時速8.5mph
6.9 台階—速率30steps · min-1,每個台階高8-in 15.0 跑步—時速9.0mph
7.0 高強度健美操 16.0 戶外自行車騎乘—時速﹥20mph
7.0 原地腳踏車騎乘—150W 16.0 跑步—時速10mph
7.0 游泳—慢速,中等強度

第三種監控或預測有氧訓練強度的方式是使用自感用力度分級量表(RPE scale)。最普遍的是Borg自感用力度分級量表(13),如圖16.4.此量表的建構基礎是有氧運動時知覺分數會隨著負荷強度線性增加,且與心率和攝氧量有關。Borg自感用力度分級量表所描述的強度範圍是從6到20,其表述強度的方式是從「極端輕鬆」(量表值為6-8)到「極端困難」(量表值為19-20)。可以在強度數值後加一個零,表示心率估測值(例如數值14=140bpm)。數值14-17相當於60%-85%的HRR或是86%-92%的HRmax和76%-85%的VO2max(43)。Borg自感用力度分級量表為休閑運動大眾、運動員和臨床患者提供準確的運動強度估測值。

有些運動員在進行有氧訓練時並沒有直接監控強度,他們不去評估心率而是根據運動表現的指標來訓練。在有氧訓練的過程中,強度可由訓練進程的方式來估測。許多運動員會被限制於既定的訓練距離。例如,運動員進行5英裡跑的訓練。在第一周,運動員/教練先測試完成時間以建立訓練的起點,在每一次訓練中(都以5英裡為距離)運動員都試著維持或突破上次的測試時間,完成的時間越短,跑的速度越快。計時測試(time trial)不僅可以提高運動員的積極性,也可以幫他建立比賽時的配速指標,同時也在比賽中提供一種位置指引。

例如在賽道上的運動員知道應該在某段時間內到達特定的標的物,如果沒有就要加快配速。此種方式常見於跑步、自行車、越野滑雪和游泳上。在游泳比賽時,例如奧運比賽中,電視螢幕上會顯示配速。雖然不是直接測量強度,但這些配速也將影響教練的指導方針。計時測試常被運動員用來當作超負荷訓練或評估進程的方式。除此之外,時間也可被作為訓練長度的設定指標。例如,可設為每周跑兩次30分鐘,持續6周。在每一次訓練中,運動員都要儘可能地在設定的時間內移動最遠距離,因為運動員為了在相同時間移動更遠,就需要提高強度與速度。


67極端輕鬆8
9非常輕鬆10
11很輕鬆12
13有點辛苦14
15辛苦16
17很辛苦18
19極端辛苦20

圖16.4 Bory 自覺量表。此量表的正確指示可從網站(Bory perception)取得。網址為:borgperception. (Reprinted with permission from Borg G. Borg』s Perceived Exertion and Pain Scales. Champaign [IL]: Human Kinetics; 1998.)。


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