Nhiều người có thói quen tản bộ dọc bãi biển trong các kỳ nghỉ và nhanh chóng nhận thấy đôi chân mỏi nhừ chỉ sau một quãng đường ngắn. Cùng một thời gian và tốc độ đi bộ, cảm giác mệt mỏi trên bờ cát luôn xuất hiện sớm hơn nhiều so với khi đi trên vỉa hè hay đường nhựa bằng phẳng. Liệu đây chỉ là cảm giác chủ quan hay cơ thể thực sự phải tiêu hao nhiều calo và năng lượng cơ học hơn khi bước đi trên nền cát lún?

Các nghiên cứu cơ sinh học xác nhận rằng bề mặt cát làm thay đổi toàn bộ dáng đi và đòi hỏi mức tiêu hao năng lượng cơ học cao gấp nhiều lần bình thường [1]. Khi đôi chân lún sâu vào cát, cơ bắp và gân phải hoạt động liên tục để giữ thăng bằng và tạo lực đẩy, dẫn đến lượng oxy tiêu thụ tăng vọt nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi chất của cơ thể [5, 8].

Cơ chế khiến cơ thể tốn sức khi bước trên cát lún

Khi bước đi trên nền đất cứng, cơ thể con người vận hành tương tự một con lắc ngược, giúp tái sử dụng và chuyển đổi qua lại giữa thế năng và động năng ở mỗi bước chân [2]. Mặt đường cứng cung cấp phản lực vững chắc giúp bàn chân dễ dàng bật nảy và đẩy cơ thể về phía trước mà không làm thất thoát năng lượng vào nền đất [3, 5].

Ngược lại, cát là bề mặt mềm, dễ biến dạng và lún xuống dưới trọng lượng cơ thể [3, 5]. Cơ chế con lắc ngược quen thuộc bị suy giảm đáng kể: khả năng thu hồi thế năng và động năng ở mỗi sải chân khi đi bộ trên cát giảm xuống còn khoảng 45%, so với mức khoảng 65% trên mặt đất cứng [2]. Điều này có nghĩa là gần một nửa năng lượng cơ học lẽ ra được tái sử dụng lại bị tiêu tán vào sự dịch chuyển của các hạt cát [5, 8].

Bên cạnh đó, việc mặt cát bị lún khiến cơ thể phải thực hiện công cơ học cơ học trực tiếp lên cát [1]. Đồng thời, hiệu suất sinh công có ích của các nhóm cơ và gân bị sụt giảm nghiêm trọng [1]. Để bù đắp lại lực đẩy bị tiêu hao và giữ cho cơ thể không ngã, hệ thần kinh buộc phải kích hoạt các nhóm cơ lớn ở chân làm việc nhiều hơn trong suốt chu kỳ bước [3, 6].

Các bằng chứng khoa học về mức độ tiêu hao năng lượng

Mức gia tăng tiêu hao cơ học và năng lượng trên cát đã được chứng minh qua nhiều nghiên cứu thực nghiệm với các công cụ đo đạc chuyên sâu từ cuối thế kỷ 20 cho đến nay.

Một nghiên cứu công bố năm 1998 đã sử dụng bàn đo lực và kỹ thuật phân tích chuyển động để đánh giá công cơ học, kết hợp đo lượng oxy tiêu thụ để tính toán chi phí năng lượng của con người khi đi bộ và chạy trên cát so với nền cứng [1]. Kết quả ghi nhận đi bộ trên cát đòi hỏi công cơ học cao gấp 1,6 đến 2,5 lần so với đi bộ trên nền cứng ở cùng một tốc độ [1]. Khi xét về mức tiêu hao năng lượng tổng thể, đi bộ trên cát làm tiêu hao năng lượng gấp 2,1 đến 2,7 lần so với đi trên bề mặt cứng [1]. Đối với hoạt động chạy bộ, chạy trên cát cần công cơ học gấp 1,15 lần và năng lượng tiêu hao gấp 1,6 lần so với chạy trên nền cứng [1].

Trước đó, một nghiên cứu thực nghiệm năm 1992 tiến hành trên 9 người khỏe mạnh (gồm 6 nam và 3 nữ) đi bộ ở dải tốc độ từ 3 đến 7 km/h và chạy từ 7 đến 14 km/h trên cả cát và bề mặt cứng vững [2]. Các tác giả đã đo mức hấp thụ oxy ổn định, nhịp tim và nồng độ lactate trong máu để tính chi phí năng lượng cho mỗi mét di chuyển [2]. Kết quả cho thấy khi đi bộ trên cát, chi phí năng lượng tăng tuyến tính theo tốc độ, từ mức 3,1 J/kg/m ở vận tốc 3 km/h lên đến 5,5 J/kg/m ở vận tốc 7 km/h [2]. Trong khi đó trên mặt đất cứng, chi phí này đạt mức tối thiểu là 2,3 J/kg/m ở vận tốc 4,5 km/h [2]. Tính trung bình ở các vận tốc trên 3 km/h, chi phí năng lượng khi đi trên cát cao gấp khoảng 1,8 lần so với trên địa hình nén chặt [2].

Nghiên cứu cũng ghi nhận đối với hoạt động chạy trên cát, chi phí năng lượng gần như không phụ thuộc vào tốc độ, duy trì ở mức khoảng 5,3 J/kg/m, cao gấp khoảng 1,2 lần so với khi chạy trên bề mặt cứng chắc [2].

Động học chi dưới: Bắp chân và khớp gối điều chỉnh ra sao?

Để thích nghi với bề mặt không ổn định, hệ thống vận động của con người phải thay đổi toàn bộ động học của các khớp chi dưới.

Một nghiên cứu công bố năm 2025 thực hiện thu thập dữ liệu chuyển động 3 chiều và cơ sinh học trên 20 người trưởng thành khỏe mạnh khi di chuyển trên nền đất cứng và trên cát [3]. Kết quả chỉ ra những thích ứng rõ rệt của dáng đi đối với địa hình lún: thời gian chân tiếp xúc với mặt đất (pha đứng) kéo dài hơn, lực đẩy khi nhấc chân bị suy giảm, đồng thời góc khớp và mô-men xoắn ở các khớp bị biến đổi [3]. Đặc biệt, góc khớp gối trong chu kỳ dáng đi trên cát có hiện tượng chậm đạt đỉnh uốn cong và gia tăng biên độ uốn cong tổng thể nhằm giúp cơ thể duy trì sự ổn định trên mặt nền lún [3].

Hiện tượng tăng biên độ gập khớp và kéo dài thời gian tiếp đất này cũng được lý giải thông qua các phân tích mô phỏng động học trên các bề mặt mềm nói chung [4]. Khi bề mặt có độ lún đàn hồi, cơ bắp xung quanh khớp háng và khớp gối phải gia tăng mức độ hoạt động và sinh công cơ học nhiều hơn để hỗ trợ các biến đổi về góc khớp (biên độ dao động lớn hơn, độ gập tối đa cao hơn) và các thông số không-thời gian (chiều dài sải chân, thời gian bước và thời gian chạm đất dài hơn) [4].

Mặt khác, các nghiên cứu can thiệp về thiết bị hỗ trợ bước đi công bố năm 2025 cho thấy khi sử dụng khung xương trợ lực khớp gối trên địa hình cát, mức kích hoạt của các cơ bắp chính ở chi dưới đã giảm được 15% và giảm 3,7% chi phí chuyển hóa [5]. Điều này gián tiếp khẳng định rằng ở trạng thái tự nhiên, việc đi trên cát tạo ra áp lực làm việc rất lớn lên hệ cơ bắp chân và khớp gối [5].

Độ sâu lún của bàn chân cũng là một yếu tố can thiệp vào cơ sinh học. Một nghiên cứu năm 2024 khảo sát chuyển động của con người trên các nền cát có độ lún chân khác nhau nhận thấy sự thay đổi độ lún chân dẫn đến những thay đổi có ý nghĩa thống kê về góc khớp và các biến số không-thời gian của dáng đi [6]. Tốc độ bước đi có mối tương quan chặt chẽ với độ sâu lún chân của từng loại bề mặt cát cụ thể [6].

Lợi ích tim mạch và ưu điểm giảm tải va đập

Mặc dù đòi hỏi tiêu hao nhiều oxy và năng lượng, việc đi bộ hay tập luyện trên cát lại mang đến những lợi thế lớn về mặt an toàn cơ xương khớp.

Một nghiên cứu năm 2022 thực hiện trên 16 vận động viên bóng chuyền bãi biển nam đỉnh cao so sánh động tác nhảy tiếp đất rồi bật nhảy (drop jump) từ độ cao 40 cm trên cát và trên bề mặt cứng [7]. Kết quả cho thấy khi tiếp đất trên cát, lực phản chấn thẳng đứng đỉnh từ mặt đất thấp hơn đáng kể, công suất và độ cứng đỉnh của chân thấp hơn so với nền cứng [7]. Bề mặt cát có tải trọng tác động lên cơ thể ít hơn trong pha co cơ lệch tâm (tiếp đất), do đó cát được xem là bề mặt tập luyện có thể giúp phòng ngừa chấn thương trong điều kiện đòi hỏi tiêu hao nhiều năng lượng [7].

Một nghiên cứu khác năm 2021 tiến hành trên 18 người trưởng thành khỏe mạnh bước đi trên đất cứng, cát khô và cát ướt trong điều kiện tự nhiên bằng các cảm biến quán tính đeo trên người [8]. Các tác giả ghi nhận thời gian chạm đất và thời gian hỗ trợ kép trên cát ướt tăng lên, cùng với sự gia tăng độ biến thiên ngắn hạn của sải chân nhằm liên tục điều chỉnh chi dưới theo bề mặt dịch chuyển [8]. Nghiên cứu nhấn mạnh đi bộ trên cát hiện được khuyến nghị cho cả người cao tuổi và những người đang hồi phục chấn thương, bởi nó cho phép thực hiện bài tập có cường độ chuyển hóa cao (tiêu hao nhiều năng lượng) trong điều kiện an toàn, giúp giảm thiểu lực tác động lên các khớp và giảm nguy cơ té ngã [8].

Ngoài ra, việc tập luyện trên cát còn mang lại những thích nghi tích cực về sức bền hiếu khí, sức mạnh đồng tâm của các nhóm cơ duỗi chân và sự nhanh nhẹn [7].

Những hiểu lầm phổ biến khi đi bộ trên bờ cát

Nhiều người lầm tưởng rằng đi bộ trên cát ướt hay cát khô đều mang lại hiệu quả tiêu hao năng lượng như nhau. Thực tế, tính chất cơ học giữa các vùng cát có sự khác biệt rõ rệt. Nghiên cứu năm 2021 cho thấy tốc độ đi bộ tự chọn của con người trên cát cao hơn nền cứng (trung vị 1,02 m/s), và đạt tốc độ cao nhất khi bước trên cát ướt (trung vị 1,15 m/s) [8]. Cát ướt có độ nén chặt tốt hơn nên độ lún ít hơn, trong khi cát khô hạt rời có độ biến dạng lớn hơn, đòi hỏi cơ bắp phải liên tục bù đắp chuyển động trượt lún [4, 7].

Một hiểu lầm khác là cho rằng bề mặt cát mềm hoàn toàn không gây mỏi cơ hay chấn thương. Dù lực va đập tác động lên khớp giảm [1, 7], nhưng do thời gian co cơ kéo dài và phạm vi uốn cong của khớp gối tăng lên [1, 3, 6], các cơ bắp và gân vùng cẳng chân, cổ chân phải làm việc liên tục ở biên độ lớn. Việc vận động quá mức mà không chuẩn bị trước có thể dẫn đến tình trạng căng cứng hoặc quá tải các cơ bắp chân.

Những ai cần thận trọng khi tập luyện trên cát?

Mặc dù đi bộ trên cát được khuyến nghị trong một số chương trình phục hồi chức năng và rèn luyện thể lực [8], không phải ai cũng phù hợp để tập luyện cường độ cao ngay từ đầu trên bề mặt này.

  • Người có bệnh lý tim mạch, huyết áp: Do mức tiêu hao oxy tăng từ 1,8 đến hơn 2,7 lần so với đi bộ thông thường [5, 8], nhịp tim và chuyển hóa của cơ thể sẽ tăng nhanh rõ rệt [2]. Người có vấn đề tim mạch cần tham khảo ý kiến bác sĩ trước khi chuyển từ đi bộ trên đường bằng sang đi bộ trên cát lún.
  • Người có khớp cổ chân không ổn định hoặc tiền sử lật sơ mi: Độ biến thiên sải chân tăng cao cùng sự dịch chuyển liên tục của các hạt cát đòi hỏi phản xạ điều chỉnh liên tục của chi dưới [8]. Khớp cổ chân yếu có thể dễ bị trượt hoặc căng giãn dây chằng quá mức nếu đi trên nền cát quá lún.
  • Người đang có tổn thương gân cơ cấp tính: Tình trạng giảm độ cứng cẳng chân và gia tăng góc gập gối [1, 3] đòi hỏi các gân cơ phải căng giãn nhiều hơn, có thể làm trầm trọng thêm các cơn đau gân gót hoặc viêm cân gan chân nếu chưa lành hẳn.

Hướng dẫn áp dụng thực tế an toàn và hiệu quả

Để tận dụng tối đa lợi ích tiêu hao calo của bề mặt cát mà không làm quá tải hệ cơ xương khớp, người tập có thể áp dụng theo các bước sau:

  • Khởi đầu với cát ướt: Người mới bắt đầu nên đi dạo sát mép nước nơi cát nén chặt và có độ ẩm [8]. Bề mặt này giúp cơ thể làm quen với độ đàn hồi nhẹ trước khi bước sâu vào vùng cát khô lún sâu [4, 7].
  • Điều chỉnh thời lượng vừa phải: Vì năng lượng tiêu hao cao hơn gấp đôi so với đường bằng ở cùng tốc độ [1], một buổi đi bộ 15-20 phút trên cát có thể tương đương với 30-40 phút đi bộ trên đường nhựa. Không nên cố gắng duy trì thời gian đi bộ dài như trên nền đất cứng trong những ngày đầu.
  • Lắng nghe cơ thể và khởi động kỹ: Tập trung xoay kỹ khớp cổ chân, khớp gối và kéo giãn cơ bắp chuối trước khi xuống bãi cát. Nếu cảm thấy nhịp tim đập quá nhanh hoặc hụt hơi, cần giảm tốc độ hoặc bước lên khu vực nền đất cứng hơn để nghỉ ngơi. Khi có bất kỳ bệnh lý nền mạn tính nào, hãy thảo luận với bác sĩ chuyên khoa để nhận được lời khuyên về cường độ vận động an toàn.

Đi bộ trên cát lún là một phương thức vận động tự nhiên tuyệt vời giúp đốt cháy năng lượng và tăng cường sức mạnh cơ bắp chi dưới mà không tạo áp lực va đập nặng nề lên khớp xương [1, 5, 7]. Bằng việc hiểu rõ cơ chế biến dạng của nền cát và lắng nghe khả năng thích ứng của cơ thể, bạn hoàn toàn có thể biến mỗi chuyến đi biển thành một bài tập rèn luyện thể lực hiệu quả và an toàn.