sinds ik triatleet ben, ben ik me bewust van de veronderstelde gevaren van het lopen op betonnen oppervlakken, het vermijden van veiligere trottoirs voor het lopen op de schouder van een weg tegen het verkeer, het hoppen van stoepranden alsof elke stap op beton mijn laatste zou kunnen zijn. Zoals lezers van mijn eerdere artikelen kunnen hebben opgemerkt, ik graag een aantal algemeen gehouden overtuigingen uitdagen en een back-up van mijn positie met wetenschappelijk bewijs.
ik kan u dus net zo goed van tevoren laten weten dat het verschil in hardheid tussen beton en asfalt bij het hardlopen in schoenen onbeduidend is, omdat de demping die schoenen bieden veel groter is dan de demping die door deze oppervlakken wordt geboden. Bij het verplaatsen naar gras of vuil, de bijdrage van die oppervlakken aan het verminderen van de bodem impact begint een veel grotere rol te spelen. Het is ook duidelijk dat hardlopers veel persoonlijke ervaringen hebben met lopen op verschillende oppervlakken, en bij het onderzoeken van dit artikel werd duidelijk dat sommige hardlopers ervan overtuigd zijn dat ze het effectverschil tussen beton en asfalt kunnen voelen.
aan het eind van de dag is het aan jou, maar de wetenschap ondersteunt dat de meest waarschijnlijke loopblessure die je krijgt van hardlopen op de weg wordt aangereden door een auto, en dat betonnen trottoirs waarschijnlijk het veiligst zijn, op voorwaarde dat je uitkijkt op mogelijke oneffen oppervlakken.
oppervlaktehardheid en metingen
wat maakt een oppervlak “harder” dan een ander? Het is de weerstand tegen vervorming elastisch wanneer er een kracht op wordt uitgeoefend. Dit is een niet-permanente vervorming, en wetenschappelijk wordt gekwantificeerd door de”modulus van elasticiteit”. Young ‘ s modulus (E) beschrijft de trekelasticiteit, of de neiging van een object om te vervormen langs een as wanneer tegengestelde krachten worden toegepast langs die as; het wordt gedefinieerd als de verhouding van trekspanning tot trekspanning. Het wordt vaak gewoon aangeduid als de “elastische modulus”.
de bovenstaande grafiek is een samenvatting van de geschatte elastische modulus voor verschillende oppervlakken. Wat betekenen deze cijfers?
wiskundig neemt beton 10 keer minder energie op dan asfalt bij 20°C. Bij een typische landing van 70kg met ongeveer 3-5x lichaamsgewicht wordt geen enkele meetbare hoeveelheid gecomprimeerd door beton of asfalt. Praktisch is er geen materieel verschil wanneer men de samendrukbaarheid van het voet-en hardloopschoenmateriaal begint te overwegen, zoals we binnenkort zullen onderzoeken. Het is ook vermeldenswaard dat, terwijl materialen zoals beton als onderhevig aan breuk onder stress, het duidelijk moet zijn dat de belastingen waaraan deze materialen zijn onderworpen door lopers vallen ver onder deze drempel, en voor onze doeleinden kunnen deze materialen worden beschouwd als elastisch in dit deel van de spanning-strain curve. Merk ook op dat koud asfalt ongeveer dezelfde hardheid heeft als beton. Rubber is minstens 14.000 keer minder hard dan beton.
hier is een eenvoudigere test die u zelf kunt proberen: een golfbal tegen beton, asfalt en vuil laten stuiteren. De rebound afstand geeft een indicatie hoeveel energie wordt geabsorbeerd door het oppervlak en hoeveel energie wordt teruggegeven aan de golfbal. Een oppervlak dat meer energie teruggeeft aan de bal zal allemaal meer energie teruggeven aan je benen en zal bijgevolg “harder”aanvoelen. Als je dit experiment doet, zul je zien dat asfalt en beton ervoor zorgen dat de bal tot bijna dezelfde hoogte stuitert.
Schokdemping Voor Hardloopschoenen: De tussenzool
de meeste lopers hebben de neiging om schoenen te dragen, en we weten allemaal dat het toegevoegde materiaal onder onze voeten als demping werkt, samen met de natuurlijke demping op de zolen van onze voeten. Vaak gebruikt in schoenen zijn visco-elastische materialen, aanwezig in de tussenzool. Deze materialen zijn meestal chemisch bekend als polyethyleen, polyvinylchloride, polyurethaan, onder anderen. Net als bij andere elastische materialen bieden deze stoffen een effectief middel om de druk onder de voeten te herverdelen. Aangezien energie niet kan worden “verloren”, wat gebeurt is de verspreiding van energie over een grotere hoeveelheid tijd en het vrijkomen van enige energie in de vorm van geluid en warmte. De vermindering van de totale druk vermindert de lokale druk en stress op de voet en andere skeletstructuren als de schokgolf van elke stap naar boven afkondigt door het lichaam. Deze schokgolf kan zacht weefsel beschadigen. Het verminderen van de ernst van de impact is aangetoond dat het verbeteren van overmatig gebruik verwondingen met inbegrip van gewrichtspijn, stress fracturen en mogelijk zelfs osteoartritis. Bij gezonde personen werkt een vetkussen van 10-20 mm aan de onderkant van de voet als een “visco-elastische schokdemper”. Leeftijd, ziekte, en medicatie (dwz – geïnjecteerde corticosteroïden) kan degraderen het vet pad.
kunstmatige visco-elastische materialen kunnen schokabsorptie vervangen of verbeteren. Studies hebben aangetoond dat zachtere schuimmaterialen effectief zijn als ze worden gebruikt in aanzienlijke dikte, maar de neiging om snel te verslechteren met gebruik en kan “bottom out” onder belasting. Het is gebleken dat inlegzolen die gebruik maken van meerdere materialen in overleg hebben de neiging om de beste algemene prestaties te veroorloven.
vanuit een praktisch standpunt, schattingen voor compressie van de hiel fat pad tijdens hielstrike variëren van 3mm tot 8mm. er is ook opgemerkt dat hiel fat pad compressie en tussenzool compressie zijn gerelateerd, en dat een dikkere tussenzool zal leiden tot minder compressie van de hiel pad, zodat de absolute waarden zijn niet additief. Blootsvoets hardlopen maakt optimaal gebruik van het vetkussen aan de onderkant van de voet. Contrast de gecombineerde vervorming van de zool en voet en de vervorming voor asfalt of beton en men ziet al snel de grootte van het verschil dat de voeteenheid als geheel – binnenzool en vet pad – bijdragen ten opzichte van de compressie van hard lopende oppervlakken.
invloed op loopvorm
onderzoekers hebben meer gedaan dan het kwantificeren van de verschillende hardheid van loopvlakken. Dixon et al testte lopers op verschillende oppervlakken en bepaalden dat het oppervlak zelf de piekbotskrachten niet veranderde. Dat wil zeggen, de hoeveelheid kracht lopers “gemeten” niet variëren op basis van het oppervlak waarop ze liepen. Wat veranderde was de manier waarop ze vluchtten. Initiële gezamenlijke hoeken, piek gezamenlijke hoeken, en piek gezamenlijke hoeksnelheden werden allemaal waargenomen om te veranderen afhankelijk van het oppervlak. Een andere studie (Ferris et al) vond dat het veranderen van het oppervlak een verandering in beenstijfheid veroorzaakte. Door de stijfheid van de benen aan te passen aan de stijfheid van het oppervlak, behielden de lopers vergelijkbare bewegingsmechanica op verschillende loopvlakken.
Bishop et al vergeleek hardlopen met schoenen en blootsvoets lopen, en de relatieve spanningen die op de benen plaatsen. Zij vonden dat hardlopers die schoenen droegen veel stijvere benen vertoonden dan hardlopers op blote voeten, en dat er geen verschil was tussen schoenen met hoge en lage kosten in termen van hun effect op de mechanica van het lichaam (in deze bijzondere studie). Hun gegevens ondersteunen de veronderstelling dat schoeisel veranderingen in de ledematen veroorzaakt tijdens een dynamische taak zoals hardlopen.
andere overwegingen
er zijn enkele andere mogelijke verschillen tussen asfalt en beton waardoor ze verschillende loopvlakken kunnen hebben:
temperatuur van asfalt: als asfalt verwarmt, wordt het zachter. Onderzoek toont echter weinig variatie in harnas tot de oppervlaktetemperatuur 70 Celsius bereikte, wat alleen zou gebeuren op verzengende warme dagen. Beton verzacht niet in de hitte.
Camber van het oppervlak: asfaltwegen worden gekroond, waar het midden van een weg hoger zal zijn dan aan de randen, om drainage mogelijk te maken. Door op een ander deel van de weg dan de kroon te lopen, zal het ene been altijd hoger zijn dan het andere.
gladheid van het oppervlak: oud asfalt is meestal een ruwer oppervlak dan beton, terwijl vers asfalt een gladder oppervlak kan zijn. Ruwe oppervlakken hebben de neiging om geluid beter te absorberen, en dus is het mogelijk dat schoenen stiller klinken op asfalt dan op beton, wat leidt tot de perceptie dat het zachter is. Ook ontbreekt asfalt uitzettingsvoegen en typische onvolkomenheden aan het oppervlak die kenmerkend zijn voor trottoirs met stoepranden, enz … wat kan leiden tot een gladdere en meer regelmatige gang.
conclusie
het verschil tussen beton en asfalt lijkt een beetje op het verschil tussen een standaard HDTV en tv met een hogere resolutie, waarbij de beperkende factor het vermogen van het oog om het verschil waar te nemen wordt. Het verschil kan worden gemeten, maar het verschil is niet significant in de grotere context van de situatie. In het geval van hardlopen, zowel beton als asfalt zijn zeer hard en buigen zeer weinig. Het feit dat de ene iets meer afbuigt dan de andere wetenschappelijk vertaalt zich niet in een waarneembaar verschil in impact, vooral wanneer hardlopen wordt beschouwd als de impact geabsorbeerd door een hardloopschoen en de zool van de voet.
de samendrukbaarheid van rubber, EVA en een sok dragen aanzienlijk meer bij aan de impact die op de voet in de schoen wordt overgebracht dan het verschil tussen beton en asfalt. Bedenk dat het verschil in hardheid tussen beton en asfalt gelijk is aan het toevoegen van minder dan 1mm extra rubber aan de zool van een schoen.
buiten deze harde oppervlakken zijn er significante verschillen tussen weg en spoor, spoor, gras en zand. Ik zou daarom willen stellen dat het doel van een loper proberen om de hardheid van een oppervlak te verminderen verkennen van deze andere opties.
vuilsporen hebben bijvoorbeeld ook andere voordelen: ze werken de proprioceptie van het lichaam en dynamische laterale bewegingen en stimuleren de hersenen onder veranderende omstandigheden – ze verbinden zich met de natuur, zouden sommigen kunnen zeggen. Blootsvoets lopen op gras of zand is een andere combinatie die zeker is om de kracht impact te verminderen en leiden tot verdere veranderingen in de loopvorm.
zoals uit onderzoek is gebleken, passen onze lichamen zich aan op loopvlakken. Op voorwaarde dat een goede biomechanische vorm wordt gehandhaafd, zal elk loopvlak werken. Het is ook bijna onmogelijk om iemand van gedachten te veranderen als hij het eenmaal heeft verzonnen. Je kunt het oneens zijn op basis van je persoonlijke ervaring – dat is prima. Wat mij betreft, ik blijf bij de zandpaden en zoek naar poema ‘ s, of laat voetafdrukken achter op het strand.
Bishop M, Fiolkowski P, Horodyski M. J Athl Train. 2006 Oct-Dec; 41 (4): 387-392.
Dixon SJ, Collop AC, Batt ME, oppervlakte-effecten op de reactiekrachten op de grond en kinematica van de onderste ledematen bij hardlopen. Geneeskunde en Wetenschap in sport en lichaamsbeweging 2000, 32(11):1919-1926
Ferris D et al. Hardlopen in de echte wereld: Beenstijfheid aanpassen voor verschillende oppervlakken. Proc.R. Soc.Lond.B (1998) 265, 980-994
Whittle M. The Use of visco-elastic Materials in Shoes and inlegzolen: A Review. Chattanooga, Tennessee www.impacto.ca
Obrzud R. Truty, A. the HARDENING SOIL MODEL-A PRACTICAL GUIDEBOOK Z Soil.Verslag PC 100701, herzien 31.01.Jonathan Toker is een Canadese triatleet en atleet. Hij ontving een Ph. D. in organische chemie van het Scripps Research Institute in 2001, en reed in de professionele rangen als een triatleet voor 5 jaar en nu races trail running. Dr. Toker werkte 5 jaar als wetenschapper in de biotech-industrie voordat hij zijn unieke SaltStick elektrolyt Capsule en Dispenser line-up lanceerde.