de când am devenit triatlet, am fost conștient de presupusele pericole ale alergării pe suprafețe de beton, evitând trotuarele mai sigure pentru a alerga pe umărul unui drum împotriva traficului, sărind borduri ca și cum fiecare pas pe beton ar putea fi ultimul meu. După cum au remarcat cititorii articolelor mele din trecut, îmi place să contest unele credințe obișnuite și să-mi susțin poziția cu dovezi științifice.
Deci, aș putea la fel de bine să vă anunț în față că diferența de duritate dintre beton și asfalt este nesemnificativă atunci când alergați în pantofi, deoarece amortizarea oferită de pantofi depășește cu mult orice amortizare oferită de aceste suprafețe. Atunci când se deplasează la iarbă sau murdărie, contribuția acestor suprafețe la reducerea impactului solului începe să joace un rol mult mai mare. De asemenea, este clar că alergătorii au multe experiențe personale care rulează pe suprafețe variate, iar în cercetarea acestui articol, a devenit clar că unii alergători sunt convinși că pot simți diferența de impact dintre beton și asfalt.
la sfârșitul zilei, depinde de dvs., dar știința susține că cel mai probabil accident de alergare pe care îl veți obține de la alergarea pe drum este lovit de o mașină și că trotuarele din beton sunt probabil cele mai sigure, cu condiția să aveți grijă la posibile suprafețe inegale.
duritatea și măsurătorile suprafeței
ce face ca o suprafață să fie „mai dură” decât alta? Este rezistența la deformare elastică atunci când i se aplică o forță. Aceasta este o deformare nepermanentă și este cuantificată științific prin „modulul de elasticitate”. Modulul lui Young (e) descrie elasticitatea la tracțiune sau tendința unui obiect de a se deforma de-a lungul unei axe atunci când forțele opuse sunt aplicate de-a lungul acelei axe; este definit ca raportul dintre tensiunea de tracțiune și tulpina de tracțiune. Este adesea denumit pur și simplu”modulul elastic”.
graficul de mai sus este un rezumat al modulului elastic aproximativ pentru diferite suprafețe. Ce înseamnă aceste numere?
din punct de vedere matematic, betonul absoarbe de 10 ori mai puțină energie decât asfaltul la 20 C. cu un alergător tipic de aterizare de 70 kg cu aproximativ 3-5x greutate corporală de forță, nici betonul, nici asfaltul nu comprimă nicio cantitate măsurabilă. Practic, nu există nicio diferență materială atunci când cineva începe să ia în considerare compresibilitatea piciorului și a materialului pantofului de alergare, așa cum vom explora în scurt timp. De asemenea, este demn de remarcat faptul că, în timp ce materialele precum betonul sunt supuse fracturii sub stres, ar trebui să fie evident că sarcinile la care sunt supuse aceste materiale de către alergători scad cu mult sub acest prag, iar în scopurile noastre aceste materiale pot fi considerate elastice în această parte a curbei stres-deformare. De asemenea, rețineți că asfaltul rece are aproximativ aceeași duritate ca și betonul. Cauciucul este de cel puțin 14.000 de ori mai puțin dur decât betonul.
Iată un test mai simplu pe care îl puteți încerca singur: săriți o minge de golf de pe beton, asfalt și murdărie. Distanța de revenire va oferi o indicație cât de multă energie este absorbită de suprafață și cât de multă energie este returnată mingii de golf. O suprafață care returnează mai multă energie mingii va returna mai multă energie picioarelor și, în consecință, se va simți „mai greu”. Dacă faceți acest experiment, veți descoperi că asfaltul și betonul fac ca mingea să sară la aproape aceeași înălțime.
Absorbția Șocurilor Pantofilor De Alergare: Talpa medie
majoritatea alergătorilor tind să poarte pantofi și știm cu toții că materialul adăugat sub picioarele noastre acționează ca amortizare, împreună cu amortizarea naturală pe tălpile picioarelor noastre. Utilizate în mod obișnuit în încălțăminte sunt materialele viscoelastice, prezente în talpa intermediară. Aceste materiale sunt de obicei cunoscute chimic ca polietilenă, clorură de polivinil, poliuretan, printre altele. Ca și în cazul altor materiale elastice, aceste substanțe oferă un mijloc eficient de redistribuire a presiunii sub picioare. Deoarece energia nu poate fi „pierdută”, ceea ce se întâmplă este răspândirea energiei într-o cantitate mai mare de timp și eliberarea unei anumite energii sub formă de sunet și căldură. Reducerea presiunii globale reduce presiunile locale și stresul asupra piciorului și a altor structuri scheletice, deoarece unda de șoc a fiecărui pas promulgă în sus prin corp. Această undă de șoc poate deteriora țesuturile moi. Reducerea severității impactului s-a dovedit a îmbunătăți leziunile excesive, inclusiv durerile articulare, fracturile de stres și, eventual, chiar osteoartrita. La persoanele sănătoase, un tampon de grăsime de 10-20 mm de pe fundul piciorului acționează ca un „amortizor viscoelastic”. Vârsta, boala și medicamentele (adică corticosteroizii injectați) pot degrada tamponul de grăsime.
materialele viscoelastice artificiale pot înlocui sau îmbunătăți absorbția șocurilor. Studiile au descoperit că materialele din spumă mai moale sunt eficiente dacă sunt utilizate în grosime semnificativă, dar tind să se deterioreze rapid odată cu utilizarea și pot „coborî” sub sarcină. S-a constatat că tălpile interioare care folosesc mai multe materiale în mod concertat tind să ofere cea mai bună performanță generală.
din punct de vedere practic, estimările pentru comprimarea plăcuței de grăsime a călcâiului în timpul heelstrike variază de la 3 mm la 8 mm. de asemenea, s-a remarcat faptul că compresia plăcuței de grăsime a călcâiului și compresia tălpii medii sunt legate și că o talpă intermediară mai groasă va provoca o comprimare mai mică a plăcuței călcâiului, astfel încât valorile absolute nu sunt aditive. Rularea desculță profită din plin de tamponul de grăsime de pe fundul piciorului. Contrastați deformarea combinată a tălpii și piciorului și deformarea pentru asfalt sau beton și se vede rapid amploarea diferenței pe care unitatea piciorului în ansamblu – branțul și tamponul de grăsime – contribuie față de compresia suprafețelor dure de rulare.
impactul asupra formei de rulare
cercetătorii au făcut mai mult decât să cuantifice duritatea diferită a suprafețelor de rulare. Dixon și colab au testat alergătorii pe mai multe suprafețe și au stabilit că suprafața în sine nu a schimbat forțele de impact de vârf. Adică, cantitatea de alergători de forță „măsurată” nu a variat în funcție de suprafața pe care au alergat. Ceea ce s-a schimbat a fost modul în care au fugit. Unghiurile inițiale ale articulațiilor, unghiurile articulațiilor de vârf și vitezele unghiulare ale articulațiilor de vârf s-au observat că se schimbă în funcție de suprafață. Un alt studiu (Ferris și colab.) a constatat că schimbarea suprafeței a provocat o schimbare a rigidității picioarelor. Prin ajustarea rigidității picioarelor pentru a se potrivi rigidității suprafeței, alergătorii au menținut mecanici de locomoție similare pe diferite suprafețe de rulare.
Bishop și colab au comparat alergarea cu pantofii și alergarea desculță, iar ruda subliniază că locurile de pe picioare. Ei au descoperit că alergătorii care purtau pantofi prezentau picioare mult mai rigide decât alergătorii desculți și că nu exista nicio diferență între pantofii cu costuri ridicate și cele cu costuri reduse în ceea ce privește efectul lor asupra mecanicii corpului (în acest studiu special). Datele lor susțin presupunerea că încălțămintea provoacă modificări ale membrelor în timpul unei sarcini dinamice, cum ar fi alergarea.
alte considerații
există și alte diferențe posibile între asfalt și beton care le pot face diferite suprafețe de rulare:
temperatura asfaltului: pe măsură ce asfaltul se încălzește, se înmoaie. Cu toate acestea, cercetările arată o variație redusă a hamului până când temperatura suprafeței a ajuns la 70 Celsius, ceea ce s-ar întâmpla doar în zilele toride. Betonul nu se înmoaie în căldură.
camberul suprafeței: drumurile asfaltate sunt încoronate, unde centrul unui drum va fi mai înalt decât la margini, pentru a permite drenarea. Alergând pe orice parte a drumului, alta decât coroana, un picior va fi întotdeauna mai înalt decât celălalt.
netezimea suprafeței: asfaltul vechi este de obicei o suprafață mai aspră decât betonul, în timp ce asfaltul proaspăt poate fi o suprafață mai netedă. Suprafețele aspre tind să absoarbă sunetul mai bine și, prin urmare, este posibil ca pantofii să fie mai liniștiți pe asfalt decât pe beton, ceea ce duce la percepția că este mai moale. De asemenea, asfaltului îi lipsesc îmbinările de dilatare și imperfecțiunile tipice ale suprafeței caracteristice trotuarelor cu borduri etc…ceea ce poate duce la un mers mai lin și mai regulat.
concluzie
diferența dintre beton și asfalt este cam ca diferența dintre un televizor HDTV standard și un televizor cu rezoluție mai mare, unde factorul limitativ devine capacitatea ochiului de a observa diferența. Diferența poate fi măsurată, dar diferența nu este semnificativă în contextul mai mare al situației. În cazul rulării, atât betonul, cât și asfaltul sunt foarte dure și deviază foarte puțin. Faptul că unul deviază un pic mai mult decât celălalt științific nu se traduce într-o diferență observabilă de impact, mai ales atunci când alergarea este considerată a include impactul absorbit de un pantof de alergare și talpa piciorului.
compresibilitatea cauciucului, EVA și a șosetei au o contribuție considerabil mai mare la impactul transmis piciorului în interiorul pantofului decât diferența dintre beton și asfalt. Luați în considerare faptul că diferența de duritate dintre beton și asfalt este echivalentă cu adăugarea a mai puțin de 1 mm de cauciuc suplimentar la talpa unui pantof.
dincolo de aceste suprafețe dure, există diferențe semnificative între drum și pistă, traseu, iarbă și nisip. Mi-ar prezenta, prin urmare, că scopul unui alergător încearcă să reducă duritatea unei suprafețe explora aceste alte opțiuni.
de exemplu, traseele de murdărie au și alte beneficii, lucrând propriocepția corpului și mișcările laterale dinamice și stimulând creierul cu condiții în schimbare – reconectarea cu natura, ar putea spune unii. Desculț alergând pe iarbă sau nisip este o altă combinație care va reduce cu siguranță impactul forței și va declanșa modificări suplimentare în forma de rulare.
după cum au arătat studiile, corpurile noastre se adaptează suprafețelor de rulare. Cu condiția menținerii unei forme biomecanice bune, orice suprafață de rulare va funcționa. De asemenea, este aproape imposibil să schimbi mintea cuiva odată ce a inventat-o. Este posibil să nu fiți de acord pe baza experienței dvs. personale – este în regulă. Cât despre mine, Mă voi lipi de traseele murdare și voi căuta lei de munte sau voi lăsa urme pe plajă.
Episcopul M, Fiolkowski P, Horodyski M. J Athl Tren. 2006 Octombrie-Decembrie; 41 (4): 387-392.
Dixon SJ, Collop AC, Batt ME, efecte de suprafață asupra forțelor de reacție la sol și cinematica extremității inferioare în alergare. Medicină și știință în sport și exerciții fizice 2000, 32(11):1919-1926
Ferris D și colab. Rularea în lumea reală: ajustarea rigidității picioarelor pentru diferite suprafețe. Proc.R. Soc.Lond.B (1998) 265, 980-994
Whittle M. utilizarea materialelor viscoelastice în încălțăminte și tălpi interioare: o recenzie. Chattanooga, Tennessee www.impacto.ca
Obrzud R. Truty, A. modelul de întărire a solului – un ghid practic Z sol.PC 100701 raport, revizuit 31.01.2012
Jonathan Toker este un alergător Canadian la nivel de elită și triatlet. A primit un doctorat în chimie organică de la Institutul de Cercetare Scripps în 2001 și a concurat în rândurile profesionale ca triatlet timp de 5 ani și acum aleargă pe trasee. Dr. Toker a lucrat ca om de știință în industria biotehnologiei timp de 5 ani înainte de lansarea capsulei sale unice de electroliți SaltStick și a gamei de distribuitoare.