上体の上下動と膝の屈曲

走る時に頭や上体が上下します。この第一の理由は、着地の前半は地面との着地衝撃を吸収するため膝が曲がり身体が沈みます、その後膝を伸ばしながら脚で蹴って空中にジャンプし上体が上昇するという、連続動作が身体の上下動を生みます。その上下動の様子から、走りの主要な特徴を把握できます。

一般に安定したランニングフォームでは、頭は不規則にぐらぐらと変化することは少ないので、本解析では頭を上体の動きを代表したり、他部位の基準点としたりしています。

図１は、ランナーの走行中の頭の上下方向の位置の変化を示したものです。肉眼でも観察される体の上下動を数値化（３次元で且つほぼ現実の大きさに換算）したものです。

着地のときに頭の位置が低くなり、ジャンプして両脚が空走期間（mid-air running)にある時に高くなっています。

また、ランニングの１周期の間には左右の足がそれぞれ着地するため、２つの山と２つの谷が現れます。
この山谷の高さや、他の体の動きと対応させて、動作のメカニズムを検討して、フォームの特徴を導き出しています。

図２は膝の屈伸の角度の変化です。

Knee(R)は右側の膝、Knee(R)は左側の膝の屈伸角度を示し、膝が完全に伸びたときが０度、膝が完全に折り畳まれた状態が１８０度になります。

赤色の線の右脚の膝の屈伸の変化と、右脚の着地に着目していきましょう（数字はグラフ内と対応）。

①着地の直前まで膝が伸び、

②着地衝撃を吸収するために膝が曲がり始める。

③ほぼ着地期間の中央で極大となり、

④で再び膝が伸び始める。

この極大値となる③の時(フレーム＃１２）が、先に見た頭の上下動の極小値のタイミングと一致しています。

図３の実際のアニメーションの動きと比較すると、先の③はフレーム#11、#12付近に対応し、ちょうど着地している右の支持脚の大腿部（上脚）を、遊脚側の左の大腿部が追い越すタイミングになっています。

力学的に考えると、下記のように考えられます。

多くのランナーで、上記の動きのメカニズムは共通しています。