Экономичность бега: характеристика шагов и оптимальная постановка стопы на опору

27.07.2016

В прошлой статье была поднята тема относительно того, какие факторы определяют нашу экономичность бега, в частности мы начали разбирать биомеханическую эффективность бега и ее оптимизацию. Продолжим разговор о биомеханике бега.

Взглянем на характеристику шагов. Как известно, наша скорость это не что иное, как произведение длины шага на его частоту. Изменим одну характеристику, изменится и скорость бега. Оптимизация и «подгонка» этих показателей под себя очень важна.

В одном из исследований изучались марафонцы, вернее то, как они устают на заключительной части дистанции. Оказалось, что ближе к финишу у них значительно снижается экономичность бега, и, в  первую очередь, именно за счет сокращения длины шага. Это позволяет сделать вывод, что оптимизирую под себя параметры бегового шага, можно значительно улучшить экономичность бега (ЭБ).

Многие тренеры и спортсмены считают и верят (и это неоспоримый факт), что самостоятельно выбранная атлетом длина и частота шагов является для него оптимальной и вмешиваться в этот процесс не стоит. Это далеко не так и специалисты доказали ошибочность этого мнения. Над этими параметрами необходимо работать и вычислять свой оптимум. Не все атлеты могут самостоятельно выбрать оптимальную для себя длину шага. Затягивание шага и снижение частоты встречается, как правило, при «оверстрайдинге», то есть постановке стопы впереди центра тяжести тела. Этот вопрос также был подробно разобран в прошлом материале, хочется лишь добавить, что те бегуны, у которых наблюдается «оверстрайдинг», наименее экономичны. К примеру, есть исследование, где среди 10 испытуемых, которые не смогли самостоятельно подобрать оптимальное соотношение длины-частоты шага, 7 человек имели «оверстрайдинг». Это объясняется тем, что при такой технике бега (постановке стопы на пятку), минимизировано использование энергии упругой деформации. Киролайн с соавторами подтвердил это, показав, что «оверстрайдинг» повышает еще и силу торможения.

В отношении оптимальной длины шага следует добавить, что слишком короткий, так же, как и слишком длинный шаг вызывает повышение потребления кислорода при той же скорости, и на графике «длина шага -потребление кислорода» мы видим U-образную прямую. Это значит нужно избегать крайностей, то есть избегать слишком длинного и слишком короткого шага.

Помимо частоты и длины шага на ЭБ влияют и вертикальные колебания во время бега. Излишние вертикальные колебания ухудшают ЭБ, и этот факт является подтверждением того, что стайеры более экономичные при беге с невысокой скорости, чем специалисты на средние дистанции. Несколько исследований подтверждают, что конкретные бегуны наиболее экономичны на тех скоростях, с которыми они наиболее часто тренируются.

Только следует учесть, что снижает ЭБ именно ЧРЕЗМЕРНЫЕ вертикальные колебания, а не сами вертикальные колебания. Для средневиков этот показатель (величина вертикального колебания) естественно будет выше, чем у стайеров, но это объясняется необходимостью покрывать большее расстояние с каждым шагом. Ну и еще маленькая ремарка – вертикальные колебания способствуют запасанию большого количества потенциальной энергии во время каждого удара ноги о поверхность, которая потом «выпускается» при последующем отталкивании.

Постановка стопы на опору и ее связь с ЭБ

То, как атлет ставит стопу на опору, имеет большое значение и влияние на биомеханическую эффективность. Постановка стопы на поверхность может быть с пятки, с центра или с передней части стопы. Как было сказано ранее, бег с передней и полной стопы запасает значительно больше потенциальной энергии, чем бег с пятки.

Ардиго с соавторами показал преимущества бега с передней части стопы, поскольку при такой технике бега короче контакт стопы с опорой и акселерация стопы. Оба эти показателя имеют положительную корреляцию с биомеханической эффективностью. На основе этого можно сказать, что бег с полной или передней части стопы более экономичен, особенно на высоких скоростях за счет быстрого «выпуска» мощности и более короткого контакта стопы с грунтом. Это касается средних дистанций для большинства бегунов и всех дистанций для элиты.

Но очевидно, что существуют большие индивидуальные особенности постановки стопы, но это не отменяет факта, что бег с пятки наиболее энергозатратный и неэффективный.

Вообще, если мы посмотрим на то, как ставят стопу элитные бегуны, мы сможем сделать несколько интересных умозаключений. Жаль, что по этому вопросу не так много исследований, но все же. Самое популярное исследование относительно этого вопроса было проведено на одном из японских полумарафонов, где на пятнадцатом километре исследователи фиксировали, как бегуны ставят стопу на асфальт. Исследовались 283 бегуна, из них 74,9% (то есть большинство) приземлялись на пятку, и лишь остальные бежали с передней части или с полной стопы. То есть бег с приземлением на пятку имеет место быть и это наиболее распространенный способ постановки стопы. Однако же, если мы взглянем на топ-50 в этом забеге, то процент тех, кто бежит с передней части или с полной стопы увеличится с 25 до 38%. Это отчетливо свидетельствует, что чем выше скорости бега, тем большее смещение идет от бега с пятки в сторону бега со стопы.

Мало того, если мы взглянем на продолжительность контакта стопы с опорой, то мы увидим отчетливую линейную взаимосвязь между временем контакта с опорой и скоростью бега. Так, те, кто бежали с передней части или с полной стопы в среднем тратили 183 миллисекунды на контакт стопы с опорой, а те, кто приземлялся на пятку – уже 199 миллисекунд.

Вот какие выводы сделал исследователь в конце статьи: «Процент бегунов с пятки возрастает по мере снижения скорости бега, и наоборот, процент бегунов со стопы увеличивается с ростом скорости бега. Более короткий контакт с опорой вносит несомненный вклад в улучшение экономичности бега».

Однако наша история не заканчивается этими выводами. Посмотрим на другие интересные факты, которые следуют из этой статьи. Ну, во-первых, Как было сказано, постановка стопы сканировалась на пятнадцатом километре полумарафона, то есть тогда, когда на большинство бегунов уже навалилась усталость. И, вполне вероятно, что те, кто в начале дистанции бежал со стопы, к 15-му километру перешли к бегу с пятки из-за возросшей усталости. И не приходится сомневаться, что на первых пяти километрах процентное соотношение между бегунами с пятки/ со стопы было бы совсем иным.

Во-вторых, исследование проводилось во время довольно крупного японского пробега. Несмотря на то, что среди 283 зафиксированных бегунов было несколько кенийцев, львиная доля участников эксперимента состояла из японцев. Но, как нами известно, японцы имеют своеобразный подход к тренировочному процессу. В этой стране наблюдается культ марафонов (ну и полумарафонов конечно), а дистанции от 1500 до 5000м несмотря на общий культ бега, не так популярны, что видно по результатам на средних дистанциях. Игнорирование или малый срок подготовки на средние дистанции перед тем, как окончательно стать «асфальтовым» бегуном отличает японский подход от остальных. Помимо этого, пару раз я встречал на одном из японских беговых сайтов информацию о том, что их тренеры являются сторонниками «плоского бега», с минимальными вертикальными колебаниями. Помимо этого хорошо известно, что «заряжает» стопу и улучшает биомеханические качества мышечно-сухожильного аппарата именно бег и подготовка на средние дистанции, где в достаточной мере присутствует быстрый бег по дорожке стадиона в шиповках и многочисленные плиометрические упражнения. Получается японцы (это всего лишь предположение) выходят на асфальт с неготовой стопой и не самой лучшей биомеханикой бега.

Опять же, из этих рассуждений можно сделать вывод, что если бы подобное исследование проводилось в странах Запада или Африки, результаты были бы иными.

Есть еще одно интересное исследование, где изучались британские бегуны на 1500м, где изучалась постановка стопы и время контакта стопы с опорой на каждом круге. Эта статья приводится  здесь не с целью показать, как много атлетов бежит со стопы, но с целью показать, как эти параметры изменяются по мере накопления усталости.

Диапазон результатов в исследовании был от 3:45 до 4:22 со средним результатом 3:56 (вполне такой российский уровень). И снова, как и у японцев, наблюдается четкая взаимосвязь между временем контакта стопы с опорой и способом постановки стопы. Те, кто бежал с передней части стопы в среднем тратили на контакт с опорой 161 миллисекунду, те, кто приземлялся на полную стопу – 169 миллисекунд, а те, кто втыкался пяткой уже 192 миллисекунды. Разница очевидна. Кроме того, с каждым кругом возрастало время контакта опоры со стопой. На первом круге пропорция с передней/ с середины/ с пятки составляла 34,6/46,2/19,2 процентов соответственно. На четвертом кругу число тех, кто бежит с пятки возросло до 27%.

Из этого не следует вывода, что большинство быстрых бегунов бегут со стопы, но тенденция чем выше скорость бега, тем меньше бегунов с пятки наблюдается хорошо. 

Структура, или строение тела бегуна

Еще одним фактором, напрямую влияющим на биомеханическую эффективность, является строение тела бегуна. Конкретные структурные особенности могут делать бегуна более экономичным. Небольшая масса ног кенийских бегунов гипотетически объясняет их превосходную экономичность бега. Это следует из того, что при меньшей массе ног затрачивается меньше энергии на их колебания (сведение-разведение).

Также, по мнению Сандерса, на ЭБ влияют такие показатели, как процент жира, ширина таза и длина стопы. Поскольку эти показатели (за исключением процента жира) не изменяются в течение жизни, то есть кому то из бегунов просто повезло при рождении, а есть те, которым не очень. Однако если мы взглянем на мировую элиту, мы увидим там бегунов с различным строением тела. Получается, топовый бегун, которому не повезло с каким- то компонентом (к примеру, стопа слишком длинная), компенсирует этот недостаток другими, хорошо развитыми качествами.

Напоследок взглянем в замедленной съемке на биомеханику бега кенийского бегуна Мозеса Мосопа во время марафона. Обратите внимание на высокую частоту бега, правильную постановку стопы и упругий бег спортсмена даже на заключительных километрах. 

Техника бега Мозеса Мосопа