Seit ich Triathlet bin, bin ich mir der vermeintlichen Gefahren bewusst, auf Betonoberflächen zu laufen, sichere Bürgersteige zu meiden, um auf der Schulter einer Straße gegen den Verkehr zu laufen, Bordsteine zu hüpfen, als ob jeder Schritt auf Beton mein letzter sein könnte. Wie Leser meiner früheren Artikel vielleicht bemerkt haben, stelle ich gerne einige allgemein verbreitete Überzeugungen in Frage und untermauere meine Position mit wissenschaftlichen Beweisen.
Ich könnte Sie also auch im Voraus wissen lassen, dass der Härteunterschied zwischen Beton und Asphalt beim Laufen in Schuhen unbedeutend ist, da die Dämpfung, die Schuhe bieten, die Dämpfung dieser Oberflächen bei weitem übersteigt. Wenn Sie sich auf Gras oder Schmutz bewegen, spielt der Beitrag dieser Oberflächen zur Verringerung des Bodenaufpralls eine viel größere Rolle. Es ist auch klar, dass Läufer viele persönliche Erfahrungen mit dem Laufen auf verschiedenen Oberflächen haben, und bei der Recherche dieses Artikels wurde deutlich, dass einige Läufer davon überzeugt sind, dass sie den Aufprallunterschied zwischen Beton und Asphalt spüren können.
Am Ende des Tages liegt es an Ihnen, aber die Wissenschaft unterstützt, dass die wahrscheinlichste Laufverletzung, die Sie beim Laufen auf der Straße bekommen, von einem Auto angefahren wird und dass Beton-Bürgersteige wahrscheinlich am sichersten sind, vorausgesetzt, Sie achten auf mögliche unebene Oberflächen.
Oberflächenhärte und Messungen
Was macht eine Oberfläche „härter“ als eine andere? Es ist der Widerstand, elastisch verformt zu werden, wenn eine Kraft darauf ausgeübt wird. Dies ist eine nicht permanente Verformung und wird wissenschaftlich durch den „Elastizitätsmodul“ quantifiziert. Der Elastizitätsmodul (E) beschreibt die Zugelastizität oder die Tendenz eines Objekts, sich entlang einer Achse zu verformen, wenn entgegengesetzte Kräfte entlang dieser Achse ausgeübt werden; es ist definiert als das Verhältnis von Zugspannung zu Zugspannung. Es wird oft einfach als „Elastizitätsmodul“ bezeichnet.
Die obige Tabelle ist eine Zusammenfassung des ungefähren Elastizitätsmoduls für verschiedene Oberflächen. Was bedeuten diese Zahlen?
Rechnerisch nimmt Beton bei 20°C 10 mal weniger Energie auf als Asphalt. Bei einem typischen Läufer von 70kg und mit etwa 3-5x Körpergewicht an Kraft komprimieren weder Beton noch Asphalt eine messbare Menge. Praktisch gibt es keinen Materialunterschied, wenn man anfängt, die Kompressibilität des Fuß- und Laufschuhmaterials zu berücksichtigen, wie wir in Kürze untersuchen werden. Es ist auch erwähnenswert, dass Materialien wie Beton zwar unter Spannung brechen können, Es sollte offensichtlich sein, dass die Belastungen, denen diese Materialien durch Läufer ausgesetzt sind, weit unter diesen Schwellenwert fallen, und für unsere Zwecke können diese Materialien in diesem Teil der Spannungs-Dehnungs-Kurve als elastisch angesehen werden. Beachten Sie auch, dass kalter Asphalt ungefähr die gleiche Härte wie Beton hat. Gummi ist mindestens 14.000 mal weniger hart als Beton.
Hier ist ein einfacherer Test, den Sie selbst ausprobieren können: Einen Golfball von Beton, Asphalt und Schmutz abprallen lassen. Der Rückprallabstand gibt an, wie viel Energie von der Oberfläche absorbiert wird und wie viel Energie an den Golfball zurückgegeben wird. Eine Oberfläche, die mehr Energie an den Ball zurückgibt, gibt mehr Energie an Ihre Beine zurück und fühlt sich folglich „härter“ an. Wenn Sie dieses Experiment durchführen, werden Sie feststellen, dass Asphalt und Beton dazu führen, dass der Ball fast auf die gleiche Höhe springt.
Laufschuh Dämpfung: Die Zwischensohle
Die meisten Läufer neigen dazu, Schuhe zu tragen, und wir alle wissen, dass das zusätzliche Material unter unseren Füßen zusammen mit der natürlichen Dämpfung an den Fußsohlen als Dämpfung wirkt. Üblicherweise werden in Schuhen viskoelastische Materialien verwendet, die in der Zwischensohle vorhanden sind. Diese Materialien sind chemisch üblicherweise unter anderem als Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyurethan bekannt. Wie bei anderen elastischen Materialien bieten diese Substanzen ein wirksames Mittel, um den Druck unter den Füßen neu zu verteilen. Da Energie nicht „verloren“ gehen kann, kommt es zu einer Ausbreitung von Energie über einen längeren Zeitraum und zur Freisetzung von Energie in Form von Schall und Wärme. Die Reduzierung des Gesamtdrucks reduziert den lokalen Druck und die Belastung des Fußes und anderer Skelettstrukturen, da die Stoßwelle jedes Schrittes durch den Körper nach oben promulgiert. Diese Stoßwelle kann Weichgewebe schädigen. Es hat sich gezeigt, dass die Verringerung der Schwere des Aufpralls Verletzungen durch Überbeanspruchung, einschließlich Gelenkschmerzen, Stressfrakturen und möglicherweise sogar Osteoarthritis, verbessert. Bei gesunden Personen wirkt ein 10-20 mm dickes Fettpolster auf der Unterseite des Fußes als „viskoelastischer Stoßdämpfer“. Alter, Krankheit und Medikamente (dh injizierte Kortikosteroide) können das Fettpolster abbauen.
Künstliche viskoelastische Materialien können die Stoßdämpfung ersetzen oder verbessern. Studien haben gezeigt, dass weichere Schaummaterialien wirksam sind, wenn sie in erheblicher Dicke verwendet werden, sich jedoch bei Gebrauch schnell verschlechtern und unter Last „den Boden erreichen“ können. Es wurde festgestellt, dass Einlegesohlen, die mehrere Materialien gemeinsam verwenden, tendenziell die beste Gesamtleistung bieten.
Aus praktischer Sicht reichen die Schätzungen für die Kompression des Fersenfettpolsters während des Fersenschlags von 3 mm bis 8 mm. Es wurde auch festgestellt, dass die Kompression des Fersenfettpolsters und die Kompression der Zwischensohle zusammenhängen und dass eine dickere Zwischensohle eine geringere Kompression des Fersenpolsters verursacht, sodass die Absolutwerte nicht additiv sind. Barfußlaufen nutzt das Fettpolster an der Unterseite des Fußes voll aus. Vergleichen Sie die kombinierte Durchbiegung von Sohle und Fuß und die Verformung für Asphalt oder Beton und man sieht schnell die Größe des Unterschieds, den die Fußeinheit als Ganzes – Einlegesohle und Fettpolster – zur Kompression harter Laufflächen beiträgt.
Auswirkungen auf die Laufform
Forscher haben mehr getan, als die unterschiedliche Härte von Laufflächen zu quantifizieren. Testeten Läufer auf mehreren Oberflächen und stellten fest, dass die Oberfläche selbst die maximalen Aufprallkräfte nicht veränderte. Das heißt, die Menge der „gemessenen“ Kraftläufer variierte nicht basierend auf der Oberfläche, auf der sie liefen. Was sich änderte, war die Art und Weise, wie sie liefen. Anfangsgelenkwinkel, Spitzengelenkwinkel und Spitzengelenkwinkelgeschwindigkeiten wurden alle beobachtet, um sich abhängig von der Oberfläche zu ändern. Eine andere Studie (Ferris et al) fand heraus, dass die Veränderung der Oberfläche eine Veränderung der Beinsteifigkeit verursachte. Durch die Anpassung der Beinsteifigkeit an die Oberflächensteifigkeit behielten die Läufer auf verschiedenen Laufflächen eine ähnliche Bewegungsmechanik bei.
Bishop et al verglichen Laufen mit Schuhen und Barfußlaufen und die relativen Belastungen, die die Beine belasten. Sie fanden heraus, dass Läufer, die Schuhe trugen, viel steifere Beine aufwiesen als Barfußläufer, und dass es keinen Unterschied zwischen High- und Low-Cost-Schuhen in Bezug auf ihre Wirkung auf die Körpermechanik gab (in dieser speziellen Studie). Ihre Daten stützen die Annahme, dass Schuhe während einer dynamischen Aufgabe wie dem Laufen Veränderungen in der Extremität verursachen.
Andere Überlegungen
Es gibt einige andere mögliche Unterschiede zwischen Asphalt und Beton, die sie zu unterschiedlichen Laufflächen machen können:
Asphalttemperatur: Wenn sich Asphalt erwärmt, wird er weicher. Die Forschung zeigt jedoch nur geringe Abweichungen in der Temperatur, bis die Oberflächentemperatur 70 Celsius erreichte, was nur an sengend heißen Tagen passieren würde. Beton erweicht nicht in der Hitze.
Wölbung der Oberfläche: Asphaltstraßen werden gekrönt, wobei die Mitte einer Straße höher ist als an den Rändern, um eine Entwässerung zu ermöglichen. Wenn Sie auf einem anderen Teil der Straße als der Krone laufen, ist ein Bein immer höher als das andere.
Oberflächenglätte: Alter Asphalt ist normalerweise eine rauere Oberfläche als Beton, während frischer Asphalt eine glattere Oberfläche sein kann. Raue Oberflächen neigen dazu, Schall besser zu absorbieren, und so ist es möglich, dass Schuhe auf Asphalt leiser klingen als auf Beton, was zu der Wahrnehmung führt, dass es weicher ist. Außerdem fehlen Asphalt Dehnungsfugen und typische Oberflächenfehler, die für Bürgersteige mit Bordsteinen usw. charakteristisch sind, was zu einem gleichmäßigeren und gleichmäßigeren Gang führen kann.
Fazit
Der Unterschied zwischen Beton und Asphalt ist ein bisschen wie der Unterschied zwischen einem Standard-HDTV und einem Fernseher mit höherer Auflösung, wobei der begrenzende Faktor die Fähigkeit des Auges ist, den Unterschied zu beobachten. Der Unterschied kann gemessen werden, aber der Unterschied ist im größeren Kontext der Situation nicht signifikant. Beim Laufen sind sowohl Beton als auch Asphalt sehr hart und lenken sehr wenig ab. Die Tatsache, dass man ein kleines bisschen mehr ablenkt als das andere, führt wissenschaftlich nicht zu einem beobachtbaren Unterschied im Aufprall, insbesondere wenn beim Laufen der von einem Laufschuh und der Fußsohle absorbierte Aufprall berücksichtigt wird.
Die Kompressibilität von Gummi, EVA und einer Socke trägt wesentlich mehr zum Aufprall auf den Fuß im Schuh bei als der Unterschied zwischen Beton und Asphalt. Bedenken Sie, dass der Härteunterschied zwischen Beton und Asphalt dem Hinzufügen von weniger als 1 mm zusätzlichem Gummi zur Schuhsohle entspricht.
Jenseits dieser harten Oberflächen gibt es signifikante Unterschiede zwischen Straße und Gleis, Weg, Gras und Sand. Ich würde daher vorschlagen, dass das Ziel eines Läufers, der versucht, die Härte einer Oberfläche zu verringern, diese anderen Optionen untersucht.
Zum Beispiel haben Feldwege auch andere Vorteile, indem sie die Propriozeption des Körpers und dynamische seitliche Bewegungen trainieren und das Gehirn bei sich ändernden Bedingungen stimulieren – man könnte sagen, sich wieder mit der Natur zu verbinden. Barfußlaufen auf Gras oder Sand ist eine weitere Kombination, die die Krafteinwirkung sicher reduziert und weitere Veränderungen in der Laufform auslöst.
Studien haben gezeigt, dass sich unser Körper an Laufflächen anpasst. Vorausgesetzt, eine gute biomechanische Form bleibt erhalten, funktioniert jede Lauffläche. Es ist auch fast unmöglich, jemandes Meinung zu ändern, sobald er es sich ausgedacht hat. Sie können aufgrund Ihrer persönlichen Erfahrung anderer Meinung sein – das ist in Ordnung. Ich bleibe auf den unbefestigten Wegen und suche nach Berglöwen oder hinterlasse Fußabdrücke am Strand.
Bischof M, Fiolkowski P, Horodyski M. J Athl Zug. 2006 Okt-Dez; 41(4): 387-392.
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Jonathan Toker ist ein kanadischer Spitzenläufer und Triathlet. Er promovierte 2001 am Scripps Research Institute in organischer Chemie und fuhr 5 Jahre lang als Triathlet in den professionellen Rängen und fährt jetzt Trailrunning. Dr. Toker arbeitete 5 Jahre lang als Wissenschaftler in der Biotech-Industrie, bevor er seine einzigartige SaltStick-Elektrolytkapsel- und Dispenserlinie auf den Markt brachte.