odkąd zostałem triathlonistą, zdawałem sobie sprawę z rzekomych zagrożeń związanych z bieganiem po betonowych nawierzchniach, unikaniem bezpieczniejszych chodników do biegania po poboczu drogi przed ruchem, skaczeniem po krawężnikach, jakby każdy krok na betonie był moim ostatnim. Jak czytelnicy moich poprzednich artykułów mogli zauważyć, Lubię kwestionować niektóre powszechnie utrzymywane przekonania i wspierać moje stanowisko dowodami naukowymi.
więc równie dobrze mogę poinformować z góry, że różnica twardości betonu i asfaltu jest nieznaczna podczas biegania w butach, ponieważ amortyzacja zapewniana przez buty znacznie przekracza jakąkolwiek amortyzację zapewnianą przez te powierzchnie. Podczas przemieszczania się na trawę lub brud wkład tych powierzchni w zmniejszenie wpływu na ziemię zaczyna odgrywać znacznie większą rolę. Oczywiste jest również, że biegacze mają wiele osobistych doświadczeń z bieganiem na różnych nawierzchniach, a podczas badania tego artykułu stało się jasne, że niektórzy biegacze są przekonani, że potrafią wyczuć różnicę uderzeń między betonem a asfaltem.
ostatecznie wszystko zależy od ciebie, ale nauka potwierdza, że najbardziej prawdopodobną kontuzją podczas biegania po drodze jest potrącenie przez samochód, a betonowe chodniki są prawdopodobnie najbezpieczniejsze, pod warunkiem, że będziesz uważać na ewentualne nierówne nawierzchnie.
twardość i pomiary powierzchni
co sprawia, że powierzchnia jest „twardsza” niż inna? Jest to odporność na deformację elastyczną po przyłożeniu do niej siły. Jest to nietrwałe odkształcenie, a naukowo jest kwantyfikowane przez „moduł sprężystości”. Moduł Younga (E) opisuje sprężystość na rozciąganie, lub skłonność obiektu do odkształcenia wzdłuż osi, gdy przeciwstawne siły są stosowane wzdłuż tej osi; jest zdefiniowany jako stosunek naprężeń rozciągających do rozciągania odkształcenia. Jest często określany po prostu jako „moduł sprężystości”.
powyższy wykres jest podsumowaniem przybliżonego modułu sprężystości dla różnych powierzchni. Co oznaczają te liczby?
matematycznie, Beton pochłania 10 razy mniej energii niż asfalt w temperaturze 20°C. przy typowym bieżniku o masie 70 kg z około 3-5x ciężarem siły, ani Beton, ani asfalt nie kompresują żadnej mierzalnej ilości. Praktycznie nie ma żadnej różnicy materialnej, gdy zaczyna się rozważać ściśliwość stopy i materiału do biegania, o czym dowiemy się wkrótce. Warto również zauważyć, że podczas gdy materiały takie jak beton podlegają pękaniu pod wpływem naprężeń, powinno być oczywiste, że obciążenia, którym podlegają te materiały przez biegaczy, spadają znacznie poniżej tego progu, a dla naszych celów materiały te można uznać za elastyczne w tej części krzywej naprężenie-odkształcenie. Należy również pamiętać, że zimny asfalt ma mniej więcej taką samą twardość jak beton. Guma jest co najmniej 14 000 razy mniej twarda niż beton.
oto prostszy test, który możesz wypróbować sam: Odbij piłkę golfową od betonu, asfaltu i brudu. Odległość odbicia będzie wskazywać, ile energii jest pochłaniane przez powierzchnię i ile energii jest zwracane do piłki golfowej. Powierzchnia, która zwróci więcej energii do piłki, zwróci więcej energii do Twoich nóg, a tym samym poczuje się „twardsza”. Jeśli wykonasz ten eksperyment, przekonasz się, że asfalt i beton powodują, że piłka odbija się na prawie tej samej wysokości.
Amortyzacja Butów Biegowych: Podeszwa środkowa
większość biegaczy ma tendencję do noszenia butów, a wszyscy wiemy, że dodatkowy materiał pod stopami działa jako amortyzacja, wraz z naturalną amortyzacją na podeszwach naszych stóp. Powszechnie stosowane w butach są materiały wiskoelastyczne, obecne w podeszwie środkowej. Materiały te są zwykle chemicznie znane m.in. jako polietylen, polichlorek winylu, poliuretan. Podobnie jak w przypadku innych materiałów elastycznych, substancje te zapewniają skuteczny środek do redystrybucji ciśnienia pod stopami. Ponieważ energii nie można „utracić”, następuje rozprzestrzenianie się energii w większej ilości czasu i uwalnianie pewnej energii w postaci dźwięku i ciepła. Zmniejszenie ogólnego ciśnienia zmniejsza lokalne naciski i naprężenia na stopę i inne struktury szkieletowe, ponieważ fala uderzeniowa każdego kroku promulguje się w górę przez ciało. Ta fala uderzeniowa może uszkodzić tkanki miękkie. Wykazano, że zmniejszenie ciężkości uderzenia poprawia obrażenia nadużywania, w tym ból stawów, złamania stresu, a nawet zapalenie kości i stawów. U zdrowych osób, 10-20mm podkładka tłuszczu Na spodzie stopy działa jak „viscoelastic amortyzator”. Wiek, choroba i leki (tj. wstrzykiwane kortykosteroidy) mogą obniżyć tłuszcz pad.
sztuczne materiały wiskoelastyczne mogą zastąpić lub poprawić amortyzację. Badania wykazały, że bardziej miękkie materiały piankowe są skuteczne, jeśli są one używane w znacznej grubości, ale mają tendencję do pogarszania się szybko z użyciem i może „bottom out” pod obciążeniem. Stwierdzono, że wkładki, które wykorzystują wiele materiałów w porozumieniu, zwykle zapewniają najlepszą ogólną wydajność.
z praktycznego punktu widzenia szacunki dotyczące ściskania pięty fat pad podczas heelstrike wahają się od 3 mm do 8 mm. zauważono również, że ściskanie pięty fat pad i ściskanie podeszwy środkowej są ze sobą powiązane, a grubsza podeszwa środkowa spowoduje mniejszą ściskanie pięty, więc wartości bezwzględne nie są addytywne. Boso bieganie w pełni wykorzystuje podkładkę tłuszczu Na spodzie stopy. Kontrastuje z połączonym ugięciem podeszwy i stopy oraz odkształceniem asfaltu lub betonu i szybko dostrzega się wielkość różnicy, jaką Jednostka stopy jako całość – wkładka i podkładka tłuszczowa – przyczyniają się do kompresji twardych powierzchni biegowych.
wpływ na formę biegu
naukowcy zrobili więcej niż oszacowanie różnej twardości powierzchni biegowych. Dixon i wsp. testowali biegaczy na kilku powierzchniach i stwierdzili, że sama powierzchnia nie zmienia szczytowych sił uderzenia. Oznacza to, że ilość biegaczy „zmierzonych” nie różniła się w zależności od powierzchni, po której biegali. To, co się zmieniło, to sposób, w jaki uciekali. Początkowe kąty stawów, szczytowe kąty stawów i szczytowe prędkości kątowe stawów zmieniały się w zależności od powierzchni. Inne badanie (Ferris i wsp.) wykazało, że zmiana powierzchni spowodowała zmianę sztywności nóg. Regulując sztywność nóg, aby dostosować je do sztywności powierzchni, biegacze utrzymywali podobną mechanikę poruszania się na różnych nawierzchniach biegowych.
Bishop i wsp. porównali bieganie z butami i bieganie boso, a także relatywne naprężenia stawiane na nogach. Odkryli, że biegacze noszący buty wykazywali znacznie sztywniejsze nogi niż biegacze boso i że nie było różnicy między wysokimi i tanimi butami pod względem ich wpływu na mechanikę ciała (w tym konkretnym badaniu). Ich dane potwierdzają przypuszczenie, że obuwie powoduje zmiany w kończynie podczas dynamicznego zadania, takiego jak bieganie.
inne uwagi
istnieją inne możliwe różnice między asfaltem a betonem, które mogą sprawić, że będą miały różne powierzchnie jezdne:
Temperatura asfaltu: gdy asfalt się nagrzewa, zmiękcza. Badania wykazują jednak niewielką zmienność uprzęży, dopóki temperatura powierzchni nie osiągnie 70 Stopni Celsjusza, co nastąpiłoby tylko w upalne dni. Beton nie zmiękcza w upale.
wygięcie nawierzchni: ukoronowane są drogi asfaltowe, gdzie środek drogi będzie wyższy niż na krawędziach, aby umożliwić drenaż. Biegając po dowolnej części drogi innej niż Korona, jedna noga zawsze będzie wyższa od drugiej.
gładkość powierzchni: stary asfalt jest zwykle szorstką powierzchnią niż beton, podczas gdy świeży asfalt może być gładszą powierzchnią. Chropowate powierzchnie lepiej pochłaniają dźwięk, więc możliwe, że buty mogą brzmieć ciszej na asfalcie niż na betonie, co prowadzi do wrażenia, że są bardziej miękkie. Ponadto asfalt nie ma połączeń dylatacyjnych i typowych niedoskonałości powierzchni charakterystycznych dla chodników z krawężnikami itp., które mogą prowadzić do gładszego i bardziej regularnego chodu.
podsumowanie
różnica między betonem a asfaltem jest trochę podobna do różnicy między standardowym telewizorem HD A telewizorem o wyższej rozdzielczości, gdzie czynnikiem ograniczającym staje się zdolność oka do obserwowania różnicy. Różnica może być mierzona, ale różnica nie jest znacząca w szerszym kontekście sytuacji. W przypadku biegania zarówno Beton, jak i asfalt są bardzo twarde i bardzo mało się odkształcają. Fakt, że jedna z nich odbija się nieco bardziej niż druga, nie przekłada się na zauważalną różnicę w uderzeniu, zwłaszcza gdy uważa się, że bieganie obejmuje uderzenie pochłonięte przez but do biegania i podeszwę stopy.
ściśliwość gumy, pianki EVA i skarpety ma znacznie większy wpływ na uderzenia przenoszone na stopę wewnątrz buta niż różnica między betonem a asfaltem. Należy wziąć pod uwagę, że różnica w twardości betonu i asfaltu jest równoznaczna z dodaniem mniej niż 1 mm dodatkowej gumy do podeszwy buta.
poza tymi twardymi nawierzchniami istnieją znaczne różnice między drogą a torem, szlakiem, trawą i piaskiem. Chciałbym zatem stwierdzić, że celem biegacza próbującego zmniejszyć twardość powierzchni jest zbadanie tych innych opcji.
na przykład, ścieżki brudu mają również inne korzyści, pracując nad propriocepcją ciała i dynamicznymi ruchami bocznymi oraz stymulując mózg w zmieniających się warunkach-można powiedzieć, że ponownie łączą się z naturą. Boso bieganie po trawie lub piasku to kolejna kombinacja, która z pewnością zmniejszy siłę uderzenia i spowoduje dalsze zmiany formy biegania.
jak wykazały badania, nasze ciała dostosowują się do powierzchni biegowych. Pod warunkiem zachowania dobrej biomechanicznej formy, każda powierzchnia do biegania będzie działać. Jest również prawie niemożliwe, aby zmienić czyjeś zdanie, gdy już to zmyślił. Możesz się nie zgodzić na podstawie własnego doświadczenia-w porządku. Jeśli chodzi o mnie, będę trzymać się polnych szlaków i szukać Lwów górskich, lub zostawiając ślady na plaży.
Biskup M, Fiołkowski P, Horodyski M. J. 2006 Oct-Dec; 41 (4): 387-392.
Dixon SJ, Collop AC, Batt ME, Surface Effects on Ground reaction Forces and Lower Extremity Kinematics in Running. Medycyna i nauka w sporcie i ćwiczeniach 2000, 32(11):1919-1926
Ferris D et al. Bieganie w prawdziwym świecie: Regulacja sztywności nóg dla różnych powierzchni. Proc.R. Soc.Lond.B (1998) 265, 980-994
Whittle M. the Use of Viscoelastic Materials in Shoes and Insoles: a Review. Chattanooga, Tennessee www.impacto.ca
Obrzud R. Truty, A. Model twardnienia gleby-praktyczny przewodnik z gleby.Raport PC 100701, poprawiony 31.01.2012
Jonathan Toker jest kanadyjskim biegaczem i triathlonistą. W 2001 roku otrzymał tytuł doktora chemii organicznej w Scripps Research Institute i przez 5 lat ścigał się jako triathlonista. Dr Toker pracował jako naukowiec w branży biotechnologicznej przez 5 lat przed wprowadzeniem na rynek swojej unikalnej oferty kapsułek i dozowników elektrolitu SaltStick.