为了更好地了解赛跑者，科学家将所有部位和动作简化为模型。模型是一种用行为或表现相似的东西重现或模拟一个真实事件的方式。比如，老鼠因为身体机能与人类具有相似之处，而被当作测试药性的模型。其他的模型有的存在于计算机程序中，有的被转化成了数学方程式。

制作人体运动模型最简单的方法就是从走路入手，因为走路的运动量有限，而且用力少。

最简单的人体行走模型就是倒立摆。倒立摆与普通的摆类似，不同的是，倒立摆的重量都集中在枢轴或折点处，这导致你必须不停地移动基座以保持平稳，就如同使铅笔在你的手指末端保持平衡一样。

数学建模则很简单：它只涉及重力之间的数量关系。当涉及人体四肢时，模型就变得复杂，每一个关节好比立在另一个关节上的倒立摆，利用这些倒立摆模型，可以将四肢可能发生的动作放大分析。

通过观察模型的受力情况，科学家可以分析出一个人在走路时施加在每一个关节上的力是多少，并计算出哪种方式的步行对模型来说是最高效的。由此，科学家就能得出人类行走的最佳方式。

在行走模型的基础上，我们可以为赛跑者创建一个更复杂的跑步模型。由于赛跑者的肌肉具有弹性，且脚会对地面产生压力，所以其双腿建模通常在计算机内完成，如同由非硬质材料制作而成的富有弹性的倒立摆。

模型的简约性有利有弊。模型越简单，其制作时间与成本越低，而能够反映赛道上实际情况的可能性也越小。比如，上述模型忽略了双臂在跑步中的作用。有测试显示，短跑运动员前进时有多达10%的动力来自双臂。而且，双臂在平衡中的作用也不可忽视。

然而，对任何模型、科学理论的真正考验不是它们有多复杂，而是它们有多切合实际。为此，科学家需要从观众席走向赛道。