摆臂的幅度大小和频率与跑步的速度有关吗?

《破解人类行走摆臂之谜》
选文的结构方式有什么好处?
选文揭示了人类摆臂行走的哪些谜底?
人类摆臂行走隐含的科学道理对人类其他方面的生活有何借鉴意义?
选文中用的最多的说明方法是什么?试举一例,并说这种说明方法的作用.

《破解人类行走摆臂之谜》阅读
你是否思考过为什么走路时会摆臂,而且不是同手同脚?
摆臂看起来是一个“成本昂贵”的习惯,它不仅需要肩部运动,而且浪费力气.但是一项最新研究成果显示,行走时摆臂可以让你更省力,也让行走更有效率.
轻松步行
为解开行走摆臂之谜,美国和荷兰的3名研究人员招募10名志愿者,让他们行走时使用不同的摆臂方式,如同手同脚、手臂静止不动和正常的摆臂方式.研究人员测量不同摆臂方式所需的能量,即新陈代谢率和肩部运动所需力量.
结果显示,无论何种摆臂方式只需少量肩部运动,但各自能量消耗差别较大.
研究报告29日发表在英国皇家学会的《皇家学会生物学分会学报》上.
研究负责人、美国芝加哥大学生物力学专家史蒂文.柯林斯介绍说,保持手臂静止不动行走时比正常行走时的代谢率高12％,相当于其他条件相同时行走速度加快20％或行走时身背重10千克的背包.
他在接受《宇宙杂志》采访时说：“摆臂并非受肩膀运动驱使,而是受人们行走时身体的自然动力驱使.”
保持平衡
同样是摆臂,同手同脚的摆臂方式和“钟摆式”摆臂,即正常的摆臂方式对行走的影响大不相同.
研究人员发现,若强行以同手同脚的方式摆臂,步行者就得让脚花费两倍的力量防止身体旋转.
“当你跨出一步时,你的身体实际上正围绕一根竖轴旋转……就像芭蕾女演员跳舞那样,”柯林斯解释说.
研究发现,“钟摆式”摆臂可以抵消驱使身体旋转的力,帮助分担脚的一部分负担.而同手同脚走路时,驱使身体旋转的力量翻倍,意味着步行者的脚得花两倍的力量让身体保持平衡.在这个过程中,新陈代谢率随之上升25％.
借鉴意义
人们行走时的摆臂方式一直是一个谜.人们通常觉得摆臂浪费能量.较极端的理论甚至提出,摆臂是人类从四肢爬行进化后留下的“遗产”.
柯林斯在研制行走机器人时对摆臂方式产生兴趣.他最初研制的行走机械模型没有双臂,结果这个模型在模拟行走时经常倾斜或摔倒.他给第二个机械模型安装可自由移动的双臂,发现模型在模拟行走时摆臂方式与人类相似.
“这项研究成果证明摆臂不是人类进化过程的遗迹,”柯林斯说,“它是省力的行走方式的重要组成部分.”
柯林斯希望这项研究成果可以帮助设计行走更有效率的机器人,或是运用到物理治疗中.
西澳大利亚大学步态研究实验室主任戴维.劳埃德补充说,这项研究成果可以帮助解释为什么脑神经失调症患者,如帕金森疾病患者和大脑性瘫痪患者行走不平衡且能量消耗高.脑神经失调会引起摆臂幅度变小甚至同手同脚.
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