Жесткость тапок и экономичность бега

Экономичность в беге является одним из наиболее важных факторов при оценке производительности бегунов на длинные дистанции и может быть определена как соотношение между скоростью бега и стоимостью метаболической энергии (измеряется в VO2 при заданной субмаксимальной скорости бега). На экономичность бега влияют многие характеристики беговых тапок, такие как жесткость в продольном изгибе, масса обуви и их амортизация. Комфорт также может быть связан с экономичностью, хотя результаты касаемо этой характеристики весьма неоднозначны.

Продольная жесткость относится к способности обуви изгибаться, ограничивая подошвенное и тыльное сгибание стопы. Умеренное увеличение продольной жесткости было связано с уменьшением затрат метаболической энергии. Это снижение метаболических затрат может быть связано со смещением точки приложения силы во время контакта с поверхностью (GRF, ground reaction force) чуть кпереди. Это “переднее смещение” может снизить метаболические затраты, замедляя скорость укорочения подошвенного сгибателя стопы и увеличивая время контакта с поверхностью. Более высокая продольная жесткость может уменьшить количество возможных потерь энергии, которые происходят в суставах стопы во время бега.

Повышенная жесткость при изгибе может также перераспределить работу суставов нижних конечностей, а также перераспределение работы на более дистальные (голень, стопа) группы мышц ног.

Основная цель исследования, опубликованного в журнале Footwear Science, состояла в том, чтобы понять, как скорость бега влияет на оптимальную жесткость обуви и связанную с этим выгоду по затратам метаболической энергии.

Вторичной целью было изучение анатомических и биомеханических характеристик, связанных с индивидуальным изменением оптимальной жесткости.

Авторы исследования предположили, что оптимальная жесткость и связанный с ней метаболический эффект будут увеличиваться со скоростью бега, а между оптимальным изменением жесткости и измеренными анатомическими и биомеханическими переменными имеется четкая корреляция. Авторы ожидали найти линейную зависимость между оптимальной жесткостью и каждой из следующих переменных: сила мышц стопы, отношение высоты пятки к передней части стопы, высота арки стопы, центр массы, пиковый GRF и время контакта с землей.

Для ответа на все эти вопросы было подготовлено несколько пар обуви с разными условиями. Шесть вариантов тапок, разных по жесткости, были изготовлены с пластиной из углеродного волокна между средней частью подошвы и нижней частью подошвы в стандартной паре беговых тапок. Двадцать один бегун мужского пола (масса = 67,1 ± 5,0 кг, рост = 178,9 см ± 4,0 см, возраст = 26,4 ± 8,4 года) завершил тестирование всех вариантов тапок со скоростью 2,98 м/с (около 8 мин/км) и 4,47 м/с (примерно 4 мин/км). При этом у всех бегунов были измерены метаболические затраты и несколько биомеханических и анатомических переменных.

При анализе данных выяснили, что на быстрой скорости средняя оптимальная жесткость составила 19,29 ± 5,62 Н/мм с метаболическим эффектом 3,02 ± 2,62%. Средняя оптимальная жесткость на медленной скорости составила 17,04 ± 6,09 Н/мм с метаболическим эффектом 1,93 ± 1,82%.

Только бегуны, приземляющиеся на заднюю часть стопы (в народе более известные, как "пяточники") продемонстрировали значительное увеличение оптимальной жесткости на разных скоростях. Авторы не нашли никакой корреляции между какой-либо из измеренных анатомических или биомеханических переменных и оптимальной жесткостью. Оптимальная жесткость варьировалась между бегунами, но не коррелировала ни с одной из вышеупомянутых измеренных характеристик.

Авторы заключили, что бегуны-пяточники могут получить выгоду от обуви с более высокой жесткостью на более высоких скоростях, и обеспечить себе оптимальную производительность.