hardlopen

Eén voordeel van de intredende herfst is dat het prima temperaturen zijn voor een fris rondje hardlopen aan het eind van de middag. Bent u aan het trainen voor een wedstrijd? Probeer dan eens uw snelheid tijdens het lopen te variëren. Wiskundigen hebben het onderzocht en toonden aan: met de juiste variatie in snelheid verbruiken renners minder energie en kunnen ze uiteindelijk een betere tijd neerzetten.

In de bewegingswetenschappen worden op allerlei manieren metingen gedaan aan sporters. Uit deze metingen bleek al eerder dat het blijkbaar handig was om niet constant dezelfde snelheid aan te houden, maar wat te variëren. Een variatie van ongeveer 10% ten opzichte van de gemiddelde snelheid was het best. De metingen toonden: sporters die deze strategie aanhielden presteerden beter. Waarom dit precies het geval was, dat was niet bekend.

Onlangs publiceerden wiskundigen Amandine Aftalion en Fredéric Bonnans een artikel waarin ze met een aantal formules weten te verklaren waarom variatie in snelheid leidt tot lager energieverbruik. In die formules spelen verschillende factoren een rol, zoals zuurstofopname, wrijvingskracht en voortstuwende kracht.

Spieren kunnen op twee manieren kracht leveren: anaëroob (zonder zuurstof) en aëroob (met zuurstof). Als je begint met hardlopen zullen de spieren eerst het anaërobe systeem aanspreken dat snel op gang komt. Na een tijdje zal het lichaam overschakelen naar het aërobe systeem, waarvoor dus wel zuurstof nodig is. Dit kan het lichaam veel langer volhouden en is dus geschikt voor duursporten zoals hardlopen. Wanneer je echter langer of sneller loopt dan je eigenlijk kunt (wat vaak in een wedstrijd gebeurt) kun je over je zogenaamde ‘anaërobe drempel’ gaan. Dan vindt de verbranding in de spieren weer plaats zonder zuurstof  en wordt melkzuur geproduceerd, een product van onvolledige verbranding. Dit kan leiden tot het onder sporters bekende verschijnsel ‘verzuring’.

De anaërobe drempel is sterk afhankelijk van een andere maat in de inspanningsfysiologie: de maximale zuurstofopname. Dit is de maximale hoeveelheid zuurstof die opgenomen kan worden in een bepaalde tijd, en is afhankelijk van de conditie van de sporter: een beter getrainde sporter heeft een hogere maximale zuurstofopname, en daarmee dus een hogere anaërobe drempel.

Er werd aangenomen dat tijdens een inspanning, zoals wedstrijd of training, de zuurstofopname constant was. Als de inspanning dan (te) lang duurt, kan de sporter over de anaërobe drempel gaan en instorten, met een slecht resultaat als gevolg. In het wiskundige model laten Aftalion en Bollans zien dat het variëren van de snelheid tijdens een race beter is: wanneer een sporter gedurende de race af en toe een wat lagere snelheid aanneemt, kan de voorraad anaerobe energie weer aangevuld worden. Als de snelheid daarna weer toeneemt, zal de anaërobe drempel niet zo snel worden bereikt. Dit zal uiteindelijk tot een betere prestatie (een snellere tijd) leiden.

Met hun onderzoek onderbouwen Aftalion en Bonnans met een wiskundig model een idee dat al eerder was geobserveerd in sporters. Het belangrijkste voordeel van dit model is dat ze, wanneer van sporters de maximale zuurstofopname bekend is, in staat zijn nauwkeurig uit te rekenen wat een optimale strategie is voor een gegeven afstand. In de toekomst kan dit leiden tot software die u adviseert tijdens het rennen: denk aan een app die precies aangeeft welke snelheden u zou moeten aanhouden gedurende uw wedstrijd om uw persoonlijk record van vorig jaar te verbeteren.

 

Dit stuk is geschreven in samenwerking met Eva Teuling.