Flest och längst steg vinner
Finns det en optimal mängd steg per minut? Troligtvis är svaret ja, men det är också sannolikt att antalet varierar mellan olika löpare och för samma löpare vid olika tillfällen. Människan är inte en maskin som man ställer in på olika lägen, utan en organism som anpassar sådant som steglängd och frekvens till omgivningen och till sin egen förmåga.
En löparekvation
När jag springer lyfter jag benen omkring 175-180 gånger i minuten. Det är inget jag tänker på, förutom när jag springer nedför då jag försöker lyfta benen så fort jag kan. Säg att steglängden är en meter. Det ger 180 meter i minuten, eller 10,8 km/timmen. Skulle jag öka steglängden med 20 cm och bibehålla frekvensen, skulle jag komma upp i 12,96 km/h.
För att öka steglängden måste jag öka kraften som foten skickar ner i marken, och eftersom marken – enligt Newtons tredje lag – slår tillbaka med en lika stor kraft förlängs muskler och senor i underbenet, ungefär som en bågskytt spänner en båge. Foten skjuter sedan iväg som en pil. Denna kraft blir större ju mer kraft jag trycker ner i jordklotet. Löphastigheten styrs alltså av en enkel ekvation:
Hastighet = steglängd x stegfrekvens.
En förändring av löphastigheten beror antingen på steglängd, på stegfrekvens eller på en kombination av båda två. Någon av faktorerna måste ändras för att produkten, d v s hastigheten, ska förändras. Svårare än så är det inte. Usain Bolt sprang 41 steg när han tillryggalade 100 m på tiden 9,63. Det ger en steglängd på 100/41 = 2,44 meter och en frekvens på (41/9,63) x 60 = 255 steg per minut. Det finns kanske sprinters som tar längre steg och som har högre frekvens, men ingen annan har än så länge samma kraftfulla kombination som Usain Bolt.
Grafen visar sambandet mellan stegfrekvens och steglängd. Svarta punkter steglängd och frekvens vita punkter. Ju snabbare, desto kortare tid på mark och i luft. Källa: http://www.kihu.fi
Sprinters kan skicka mycket kraft ner mot marken, vilket leder till att de flyger långt på varje steg. Därmed kan man tro att steglängden är viktigast. Men en del sprinters tycks vara mer beroende av nervsystemets förmåga att snabbt lyfta benen, vilket ger dem hög stegfrekvens. En studie på sprinters från 2011 bekräftar att en del sprinters förlitar sig på steglängd, medan andra litar på frekvens. Det beror på att en del springer mer på kraft, medan andra utnyttjar ett väloljat nervsystem som lyfter fötterna, svänger benpendeln och aktiverar musklerna i snabb takt. De behöver därmed inte lika mycket kraft. Sprinters litar till olika faktorer i ekvationen för att maximera hastigheten.
Ekvationen gäller även långdistanslöpare. I en studie jämförde man steglängd och stegfrekvens från finalen på 10000 meter i VM 2007 som Bekele vann före tvåan Sihine och trean Mathathi. Forskarna beräknade hastighet, frekvens och steglängd. De tre sprang de första 9000 metrarna med samma hastighet, men med olika strategier. Bekele hade låg stegfrekvens och lång steglängd. Mathathi hade hög frekvens och kort steglängd, medan Sihine låg mitt emellan.
Jämförelse mellan de tre löparna, från studie
Den sista kilometern gick 10 sekunder snabbare. Bekele sprang det sista varvet på 55,51. Hur kunde takten öka så mycket? Ekvationen ger svaret. Bekele ökade sin stegfrekvens från 190 till 216, men höll steglängden konstant. Tvåan Sihine ökade först stegfrekvensen sedan sin steglängd. Mathathi ökade sin steglängd, men minskade stegfrekvensen något på sista varvet.
Alla tre förbättrade den faktor som var lägst under större delen av loppet. Bekele hade låg stegfrekvens, som han sedan ökade med nästan 15 procent den sista kilometern. Det kanske är så att löpare omedvetet förlitar sig på den ena eller den andra faktorn, för att ”vila” den andra faktorn. Sedan plockar de fram den när det är dags att öka hastigheten. Det är ett känt faktum att i slutet av ett lopp släpper det omedvetna lite av greppet och låter löpare ta del av kroppens reservkapital. Till viss del dessa reserver lagras i den av faktorerna som är något svagare?
De tre löparna efter 8200 meter. Från studie.
Den bästa lösningen för långdistanslöpare kanske är att göra som Bekele och byta strategi när man blir trött. Bekele kunde variera båda faktorerna för en bra produkt.
Med Springtime till Portugal
Just nu ser jag fram emot att resa med Springtime till Monte Gordo i Portugal den 19 – 26 mars nästa år. Jag ska följa med som löp- och lekledare. Det ska verkligen bli kul att träffa LG och annat folk som jobbar på Runners World. Vi kör två pass per dag därnere så nu måste jag börja träna hårt. Hoppas jag träffar några bloggläsare också. Boka den 19-26 mars nästa år, så ses vi i Portugal;)
Antal kommentarer: 3
Johan Renström
Hej Stig, man kan nog krångla till fysiken hur mycket som helst utöver den beskrivande ekvationen.
För några veckor sedan skrev New Scientist om en studie ”Gravity-driven horizontal locomotion”. Enligt forskarna bakom den vinner löpare som faller framåt energi från gravitationen och som ger extra energi till nästa steg om man justerar steglängden och landar rakt under kroppens masscentrum. Enligt forskarna skulle det förbättra löpningnen med 10%.
Det låter märkligt. När jag läste fysik lärde jag mig att det inte fanns fri energi. Om man får energi från tyngdlagen, måste man på något sätt fortsätta falla i varje steg utan att komma tillbaka till utgångsläget. Intuitvt låter det ju rätt att falla framåt och få fart, men jag får inte till fysiken.
Johan Renström
Hej Anders! Heile Gebresselassi har ju jättekorta ben så det går:)
Johan Renström
Men så synd att du inte kunde komma med:( Men det blir fler tillfällen. Jag ska träna hårt till den gången så jag slår dig på 400 meter sandlöpning med 150 meters försprång;)