物理角度看愛行者健走

今年七月，愛行者之一的周英俊大哥同我會面。由於同是持桿健走的愛好者，一見面便聊起走路的心得，最重點的是，這次談話中我們不約而同談起愛行者健走的物理道理。

「甚麼是第三槓桿原理？WHY？」他破題就問。這一問引起我的興趣，記憶中的周大哥持桿走起路來，俊朗挺拔並且技巧純熟，而現在他想，做的顯然不僅技巧而已！

敝人的持桿健走齡也不算是新鮮人了，也研讀過使用手冊，並由愛行者生活館內的資訊及歷史圖片，我知道發明者 TOM 先生確實有其立論根據，研究報告亦屬可信。因此今投稿的這篇分析只是藉由自己的推導，企圖重新發現（Rediscover）這種健走法的理論根據而已。

一、力學分析：

見手稿，空手走路時，人體受到重力（gravity）。

持桿後，以手往地面夾角 θ 施力 F 的瞬間，人體受到來自地面約同於 F 的反作用力 F’。

非常特別，桿子是像滑雪般拿斜斜的；因此，F’ 可分解為水平分力 F’cos(θ) 與垂直分力 F’sin(θ)。

因此手出力後，垂直面人體多得到往上的支撐力 F’sin(θ) 去對抗重力，膝蓋因而輕省。水平面人體則更得到了與行進路線方向相同的推進力 F’cos(θ) 來幫助前進。

因此，若同一人在與目標相同距離的前提下，相較空手走路，持桿健走可以在更保護膝蓋的前提下更快到達目的地。

二、力矩分析：

見手稿，伸出手持桿往下地面接觸並施力 F 的瞬間，手腕受到來自地面約同於 F 的反作用力 F’。

肩部關節為支點。而伸長的手臂為力臂 R。

施力瞬間來自地面的反作用力 F’ 對人體產生有效力矩 F’sin(θ’)。

但手臂與人體在這施力瞬間並未對應產生任何轉動。因此判斷在這施力瞬間，合力矩 = 0。

於是我認為是在這施力瞬間，人體的多處上半身肌肉同時對支點產生反方向的力矩，而將之抵消了。

於是得到下式：

r × f = R × F’sin(θ’)

f = 多處上半身肌肉施力的總合

r = 估算的上半身肌肉與支點距離

R = 伸出的手臂長度

F’ = 來自地面約同於 F 的反作用力

其中有個判斷，就是 r < R，因為相較於來自地面的力量與支點的距離，上半身肌肉與支點的距離短了許多。

因此我得到，只要手臂盡量伸長延伸力臂的長度，如此上半身肌肉產生的收縮與施力便是我伸出的手往地面透過桿子施加的力量的數倍，而上半身肌肉的緊實與收縮正是我樂見的成果！

三、條件：

以上的分析都有個假設，便是伸長手往地面的施力能夠盡可能完整地透過桿子傳達地面。於是我好奇地拿了其他品牌較細 L 型握把的桿子一試，發現上半身肌肉對應的收縮相對減弱。這非常有意思！

我觀察到越是方便收納的桿子，越細，會使力量較難送達地面。而手把也會和施力的手勢有關。

相較 L 型手把，愛行者的手把可以用最有效率的方式將力量傳達地面！

分析大略到此，周大哥與我在討論的過程裡非常興奮。我已畢業數年，非常懷念過去和同班同學們一邊討論問題一邊思辨的單純快樂！而撰寫這些的過程裡，還真讓我回味起那些年啊。此篇僅是拋磚引玉，多希望能藉此結識更多不僅愛走路也喜歡思考的同好來討論解惑。這一走，我得到更多！

交大電機 陳禹均