ספורט האופניים עבר וממשיך לעבור התפתחויות מרתקות, טכנולוגיות חדשניות במבנה והחומרים לבניית אופניים, ציוד מתקדם לנוחיות ושיפור בביצועים, תוספי תזונה משופרים ומערכי אימון יעילים. אך עם כל הקדמה הטכנולוגית והביו-מדעית, מהי מהירות הדיווש האופטימאלית? חלק א’
מאת:ד"ר שמי שגיב
שאלה זו עדיין נותרה במחלוקת, גם אם קיים דיווש אופטימאלי, על סמך איזה פרמטרים ניתן לקבוע זאת. מאמנים ומדעני ספורט טוענים שדיווש באזור ה- 90 סיבובים לדקה הינו האופטימאלי לרכיבה מישורית באופני כביש. אך מנגד, בניתוח יעילות דיווש בהיבט היעילות המכאנית, המחקרים מצביעים על דיווש נמוך יותר, באזור ה-60 סל"ד כיעיל יותר. לעומת זאת לאנס ארמסטרונג ורוכבי הטור תמיד מעדיפים לרכב בדיווש של 120 סל"ד ועם אלופים, כמובן, לא מתווכחים.
בכתבה זו נסקור את המרכיבים המגדירים יעילות דיווש בהיבט המכאני, הפיזיולוגי, האנרגטי ואף בהיבט הפסיכולוגי. לאחר ניתוח כל המרכיבים המגדירים יעילות דיווש, עדיין לא פותחה הנוסחה לקביעת הדיווש האבסולוטי ובסופו של יום הסל"ד האופטימאלי, לרוב, נקבע על פי תחושת הרוכב והניסיון וכפי שנבין, גם הקובעת.
אחת הסיבות לחוסר הבהירות בנוגע לדיווש אופטימאלי, נובעת מריבוי הפרמטרים המשפיעים על מרכיב זה. הנטייה לחשוב שדיווש מהיר יעיל יותר, גוררת בעקבותיה את השאלה: כיצד מודדים יעילות? בגדול המרכיבים המגדירים יעילות דיווש מתחלקים לשניים: האחד, יעילות מכאנית- מתייחס להיבטים ולפרמטרים הביו-מכאניים והשני, יעילות פיזיולוגית – מתייחס להיבטים האנרגטיים.
בהיבט הפיזיולוגי, יעילות נמדדת כפונקציה של עלות אנרגטית לביצוע של פעילות נתונה, כמובן, שככל שההוצאה האנרגטית פחותה היעילות עולה. בגדול, דיווש בסל"ד גבוה, יוצר התנגדות פחותה על השרירים וכתוצאה גופנו משתמש במקורות אנרגיה שהינם יעילים יותר מבחינה פיזיולוגית. מצד שני, יעילות מכאנית נמדדת ביכולת העברת הכוחות משרירי הגפיים אל הפדל וכאן, דווקא מגלים שככל שמהירות הדיווש עולה יורדת היעילות המכאנית. לכן, ברכיבות סיבולת כשהמרכיב הקריטי הינו המרכיב האנרגטי נעדיף דיווש עם יעילות פיזיולוגית, דהיינו סל"ד גבוה וברכיבות קצרות יותר, כמו נגד שעון או טריאתלון, נעדיף רכיבת כוח, בסל"ד נמוך, שהינה יעילה יותר מבחינה מכאנית.
ניתוח יעילות הרכיבה דומה לניתוח יעילות בריצה. בריצה , יעילות הריצה נמדדת כפונקציה של: העלות האנרגטית הדרושה לריצה במהירת נתונה. מהירות ריצה נמדדת כ: תדירות הצעד (סל"ד) X אורך צעד.
אורך הצעד מהווה את ההיבט המכאני. כמובן, שככל שאורך הצעד גדול יותר נרוץ מהר יותר. אך, לאורך צעד גדול יש עלויות אנרגטיות גדולות יותר. מנגד, תדירות הצעד (סל"ד) מהווה את ההיבט הפיזיולוגי, האנרגטי. כמובן, שישנה חפיפות בין היבטים אלו ובסופו, יעילות ריצה במהירות ריצה נתונה, הינה פונקציה של מבנה הגוף, מסת שרירי הרגליים, מיקום מרכז הגובה ויעילות וזמינות מצבורי הדלק ליצור אנרגיה (אירובי לעומת אן-אירובי). בריצות למרחקים נעדיף יעילות פיזיולוגית, דהיינו, אורך צעד קצר תוך הגברת תדירות הצעד (סל"ד) וזאת מכיוון שהגורם האנרגטי בפעילות ממושכת הינו המכריע. לעומת זאת בריצות קצרות, ספרינטים, כשהמרכיב האנרגטי אינו משמעותי, נעדיף יעילות מכאנית, כלומר ריצה בצעד ארוך ומהיר.
ברכיבה, האנרגיה הנדרשת לרכב במהירות ושיפוע נתון, תוך ביטול השפעות של כל המרכיבים האחרים כמו: רוח, חיכוך, יעילות העברת כוחות ויעילות דיווש, נמדדת בוואטים. כדי לפשט זאת עד כמה שרק ניתן, וואט = מהירות דיווש (סל"ד) X כוח. במחקרים שנעשו כדי למדוד יעילות רכיבה בהיבט המכאני, נמצה שדווקא היעילות המרבית מוסגת בדיווש של 50-60 סל"ד. מסקנת המחקר הייתה שיעילות הרכיבה, בהיבט המכאני, יורדת ככל שמהירות הדיווש עולה.
מחקרים דומים שנעשו גילו אף תופעה מעניינת, ברכיבה בעצימות נמוכה של 140 וואט, אכן נמדדה ירידה ביעילות הרכיבה ככל שהדיווש עלה, אך, ברכיבה בעצימות גבוהה, 280 וואט, לא נצמא הבדל משמעותי ביעילות הרכיבה ככל שהדיווש עלה. החוקרים הסבירו תופעה זאת בשוני הנובע ביעילות הרכיבה בין רוכבים מנוסים ולכאלה שפחות מנוסים. שכן, ממחקרים דומים נצפה, שרוכבים לא מנוסים הרוכבים בעצימות גבוהה, ככל שמהירות הדיווש עלתה כמובן עלתה גם צריכת החמצן, אך ללא כל יכולת לתרגם זאת לתפוקה יעילה. שכן, רוכבים לא מנוסים גייסו יחידות מוטוריות שאינם ייעודיות לרכיבה ובכך העלו את צריכת החמצן ללא כל יכולת לתרגם זאת אל הפדל. במחקר נוסף שנעשה עם רוכבים מקצועיים נמצאה אף תופעה דומה, הרוכבים נתבקשו לרכב בסל"ד המועדף (על פי תחושתם) ובסל"ד גבוה ונמוך מזה. ואכן, בסל"ד הנמוך יותר נמצא שצריכת החמצן הייתה הנמוכה ביותר. המסקנה העולה ממצאי מחקרים אלו שקיים חוסר חפיפות בין יעילות פיזיולוגית ליעילות מכאנית.
ההסבר לכך שיעילות מכאנית עולה בסל"ד נמוך יותר נובעת מכך שבסל"ד גבוהה קשה יותר להעביר, לתרגם, את כוחות הדחיפה אל הפדל. זו התחושה שאנו חשים כשמנסים לדווש בסל"ד גבוה ברכיבה בירידה, הרגליים מסתובבות על "ריק". בנוסף, במהירות מאוד גבוהה יכולת גיוס יחידות מוטוריות רבות יותר פוחתת ולכן פוחתת יכולת השריר לפתח כוח.
בנוסף למרכיבים המכאניים, קיימים מרכיבים אנטומיים, ביו-מכאניים ובמבנה האופניים ובעיקר אורך הקראנק, המשפיעים על מהירות הדיווש. מרכיבים אלו מתייחסים למבנה הרוכב כמו: אורך הגפיים ומסת שרירי הרגליים. רוכב עם מסת שריר קטנה יותר יתקשה לפתח כוח ולכן יעדיף דיווש בסל"ד גבוה יותר. לעומתו, רוכב עם מסת שריר גדולה יותר, יכול לפתח כוח רב יותר ולכן יעדיף רכיבה בסל"ד נמוך יותר.
ביחס לאורך הגפיים, לא נמצאו הבדלים משמעותיים מבחינת הסל"ד היעיל לגובה הרוכב. אורך הקראנק מגדיר את המומנט (מומנט =כוח X אורך זרוע) ואת המרחק, ההיקף המעגלי של כף הרגל. כמובן, ככל שהקראנק קצר יותר נדרש כוח רב יותר כדי לייצר מומנט נתון, אך מנגד מתקצר המרחק ההיקפי שהרגל צריכה לעבור. לעומת זאת, בקראנק ארוך יותר, הכוח הנדרש ליצור מומנט נתון קטן יותר, אך עם זאת המרחק ההיקפי של תנועת הרגל מתארך. לכן, בשכלול השפעות אורך הקראנק על הסל"ד נמצא שבריכת כוח כמו בנגד השעון וטריאתלון רצוי קראנק קצר יותר המאפשר העברת כוחות גבוהה יותר באזור ה – 90 סל"ד . לעומת זאת ברכיבות נפח הכוללות טיפוסים רצוי קראנק ארוך יותר המאפשר רכיבה עם התנגדות פחותה תוך הגברת הסל"ד.
בחלק זה של הכתבה סקרנו את ההיבטים המכאניים המגדירים ומשפיעים על מהירות הדיווש וכפי שהובטח בראשית הכתבה שנוסחה עדיין לא פותחה הנוסחה להגדרת הסל"ד האופטימאלי. בחלקה השני של הכתבה נעסוק בהיבטים הפיזיולוגיים ואף הפסיכולוגיים המשפיעים על מהירות הסל"ד ואולי משם תגיע הישועה.
הכותב: ד"ר שמי שגיב – כירופרקט, מומחה לפציעות ספורט
M.Sc. ביומכניקה – ניתוח ואבחון תנועת כף הרגל ( Gait Analysis)
www.shemidc.co.il
