Nastavitev kolesa za povečanje mehanske učinkovitosti
Tokrat se bomo dotaknili nastavitev kolesa za povečanje mehanske učinkovitosti oziroma za izboljšanje športnega nastopa.
Res je, da je za tekmovalne kolesarje pomembno preprečevanje poškodb in tudi povečanje mehanske učinkovitosti. Zadnja je bila v znanosti deležna večje pozornosti, saj je porabo energije pri dani obremenitvi lažje izmeriti kot pa na primer obremenitev sklepov.
Znano je tudi, da se oba vidika močno ujemata. To pomeni, da znotraj varnih okvirov ponavadi najdemo tudi najučinkovitejši položaj.
Pregled znanstvenih raziskav
Prvotne raziskave so se po večini usmerile na višino sedeža. Nordeen-Snyder je bila ena izmed prvih, ki je že leta 1977 v raziskavi spremljala porabo kisika in gibanje nog pri treh različnih višinah sedeža, ki so bile normalizirane na dolžino noge.
Ugotovila je značilno manjšo porabo energije pri višini sedeža (opredeljeno kot razdalja med pedalom v spodnji legi in vrhom sedeža), ki je bila enaka dolžini noge, v primerjavi s pet odstotkov višjo in pet odstotkov nižjo postavitvijo sedeža.
Zapisala je tudi kot v kolenu, ki je znašal 40 stopinj, ko je bilo pedalo v skrajni spodnji legi. Čeprav je podala praktične usmeritve, pa je imela študija večjo pomanjkljivost, saj sta bili drugi dve spremljani višini sedeža nastavljeni izrazito previsoko in prenizko od omenjene srednje lege, kar je logično negativno vplivalo na porabo energije.
Po tem so sledile serije raziskav različnih znanstvenikov po vsem svetu s precej podobnimi rezultati, kot je že ugotovljeno v raziskavi Nordeen-Snyder.
Leta 2005 so kanadski raziskovalci opravili serijo eksperimentov, s katerimi so želeli raziskati vpliv položaja sedeža na aerobno in anaerobno moč/kapciteto pri treniranih in netreniranih kolesarjih. Sklenili so, da višje postavljen sedež v prej znanem varnem območju nastavitev pozitivno vpliva na razvoj moči in zmanjša porabo energije. Območje, v katerem so iskali optimalni položaj, je bilo določeno na podlagi kota v kolenu, ko je pedalo v najnižji legi (med 25 in 35 stopinj). Kot so merili z ročnim kotomerom, kar se je pozneje pokazalo za večjo pomanjkljivost teh eksperimentov.
Pred nekaj leti je brazilski biomehanik Rodrigo Bini v sklopu doktorata opravil kar nekaj neposrednih meritev mehanske učinkovitosti pri različnih postavitvah sedeža, vendar ni opazil nobenih sistematičnih učinkov, ko so spreminjali položaj telesa znotraj prej predpisanih okvirov. Naknadna podrobnejša analiza podatkov pa je pokazala, da kolesarji dosegajo različne vrednosti mehanske učinkovitosti, vendar so se preiskovanci odzvali različno. Pri nekaterih so višje vrednosti imeli pri višjih postavitvah, medtem ko pri drugih pri nižjih postavitvah sedeža. S tem so sklenili, da je treba postopek nastavitve kolesa za povečanje mehanske učinkovitosti prilagoditi posamezniku in da ne obstajajo točne usmeritve na podlagi gibanja sklepov, npr. kota v kolenu.
Biomehanika in vrednotenje mehanske učinkovitosti
Kolesarjenje je ciklično gibanje po vnaprej znani trajektoriji, ki jo narekuje pot pedala. Pedala se premikajo izključno s silo, ki jo proizvajajo pretežno mišice nog in se prenaša prek sklepov na pedala. Amplituda sile je najbolj odvisna od moči mišic, medtem ko je smer sile odvisna predvsem od medmišične koordinacije, tehnike poganjanja pedal in položaja telesa na kolesu.
Mehanska učinkovitost med kolesarjenjem je opredeljena kot razmerje med skupno silo in učinkovito silo, s katero kolesar deluje na pedala. Učinkovita sila je tista, ki deluje pravokotno na gonilko v smeri obrata pedal. Če bi nekdo poganjal pedala na način, da bi na pedala deloval ves čas zgolj v tej, na gonilko pravokotni smeri, bi imel mehansko učinkovitost stoodstotno. Vendar, ker ljudje nismo roboti, je vedno prisoten delež neučinkovitosti, predvsem v drugi polovici obrata gonilke.
Sprva so raziskovalci menili, da lahko povečamo učinkovitost, če se naučimo pravilne tehnike tako, da se stalno osredotočamo na usmerjanje sile in predvsem na »vlek« pedal v drugi fazi obrata. Hitro so ugotovili, da ljudje nismo narejeni za vlečenje z nogami in da z zavestno spremembo tehnike porabimo izrazito več energije kot sicer. Čeprav so poročali o dvigu mehanske učinkovitosti, so s tem porabili več energije. Glavni cilj je torej, da se telo postavi v položaj, ki z dano tehniko omogoča proizvodnjo najmanjše neučinkovite sile, s čimer se poveča tudi mehanska učinkovitost in zmanjša skupna sila na pedalih. To se pokaže v zmanjšani porabi energije.
Največji problem ponudnikov storitve bike fittinga je, da nimajo primerne tehnologije, ki bi omogočala spremljanje vseh treh sil na pedalih. Zdaj smo edina raziskovalno-razvojna skupina v Sloveniji in eni redkih v svetu, ki imamo pedala z vgrajenimi senzorji za neposredno meritve mehanske učinkovitosti, na podlagi katere nastavimo položaj telesa na kolesu.
Postopek nastavitve kolesa
Sam postopek nastavitve je preprost. Po tem, ko se opredeli »okvir«, v okviru katerega iščemo optimalni položaj telesa, se opravi minutne meritve pri različnih položajih in ugotovi položaj, ki je bil izmerjen z največjo učinkovitostjo. Po tem se meritev še enkrat ponovi, da se potrdi izmerjena vrednost, in postopek je končan. Največ pozornosti se posveča prav višini sedeža, saj s spremembo položaja sedeža v smeri naprej/nazaj in naklona sedeža manj vplivamo na samo učinkovitost.
Specialisti za vožnjo na čas in nekateri triatlonci se pogosto sprašujejo, kako nastaviti položaj zgornjega dela telesa, da bi zmanjšali zračni upor in hkrati ostali sposobni razviti veliko moč pri relativno manjši porabi energije. Vendar so raziskovalci z več študijami pokazali, da s povečevanjem naklona trupa negativno vplivamo na sposobnost razvoja moči in porabo energije. Pred kratkim je Danielle Fintelman v sklopu svojega doktorata na Univerzi v Birminghamu s testiranji v vetrovniku in merjenjem fizioloških odzivov izdelala matematični model, ki določa optimalen naklon trupa za vsako hitrost. Ob predvidevanju določene hitrosti med tekmovanjem lahko kolesarju trup nastavimo tako, da bo izkoristek optimalen.
Sklep
Postavitev telesa vpliva na mehansko učinkovitost med kolesarjenjem. Zaradi individualnih razlik v tehniki, telesni sestavi in treniranosti ne obstajajo jasno opredeljene splošne smernice, ki bi zagotavljale optimalen mehanski izkoristek. Zato je treba mehansko učinkovitost neposredno meriti in jo pravilno interpretirati. To je mogoče zgolj s primerno tehnologijo, ki vsebuje pedala s senzornimi elementi, ki merijo sile v vseh treh smereh.
