Efficiëntie en traptechniek: kracht vs. energiekosten
Net als in alle andere duursporten, is efficiëntie een belangrijk begrip in het wielrennen. De theorie is simpel: hoe minder energie je gebruikt tijdens het grootste deel van je race of training, hoe meer energie je overhoudt voor de laatste sprint of beklimming.
Efficiëntie wordt in dit geval gedefinieerd als de ratio tussen de geleverde arbeid en de energie die hierbij verbruikt is. Met andere woorden: als je een bewegingsefficiëntie van 100% zou hebben, wordt al je energie omgezet in (externe) arbeid. Dit is natuurlijk niet realistisch. Zo wordt er bijvoorbeeld een groot deel van de energie omgezet in warmte. Daarom zal de efficiëntie niet eens in de buurt van 100% komen. Zelfs niet in de buurt van 50%.
De invloed van traptechniek
De efficiëntie zal zelfs in de buurt liggen van “slechts” 20%! Desalniettemin kunnen kleine, of marginale winsten het verschil maken tussen winst en een tweede plek. Omdat ook een kleine winst in bewegingsefficiëntie potentieel een groot voordeel kan hebben voor de prestatie, wordt gezocht naar manieren om deze efficiëntie te verbeteren. Eén van de dingen die mogelijk bij zou kunnen dragen aan de bewegingsefficiëntie, is de traptechniek.
In dit geval is de traptechniek de manier waarop krachten geproduceerd en overgebracht worden op de pedalen. Vaak wordt een gelijkmatige krachtproductie door coaches geassocieerd met een hoge efficiëntie. Ideaal gezien zou de meest effectieve krachtuitoefening tijdens de pedaalcyclus ook de meest efficiënte traptechniek zijn. Maar is dat ook zo? Wat is de interactie tussen mechanische effectiviteit en metabole effectiviteit (efficiëntie) in verschillende traptechnieken? Thomas Korff en zijn onderzoeksgroep probeerden deze vraag te beantwoorden!
Concepten
Voordat we dieper ingaan op de resultaten van het onderzoek, dienen we eerst een aantal concepten te definiëren:
- Energieverbruik is (in dit geval) berekend d.m.v. de zuurstofopname door het lichaam en de CO2-productie door het lichaam. Deze waarden werden gemeten met een ademgasanalyse.
- Efficiëntie werd berekend door de power output te delen door het energieverbruik.
- Effectieve Kracht is de grootte van de kracht op de pedalen in dezelfde richting als de bewegingsrichting.
- De Resulterende Kracht is de totale kracht die op de pedalen uitgeoefend wordt. Dit omvat bijvoorbeeld ook de schuifkrachten tussen de voet en het pedaal die niet in de bewegingsrichting zijn, en zal daarom niet hetzelfde zijn als de effectieve kracht.
- De Kracht-effectiviteitsindex is de ratio tussen de Effectieve Kracht en de Resulterende Kracht. Met andere woorden; het percentage van de totale kracht die in dezelfde richting is als de bewegingsrichting. Hoe hoger dit percentage is, hoe hoger de mechanische effectiviteit zal zijn aangezien minder van je krachtproductie ‘verloren gaat’.
- De gelijkmatigheid van de momentverdeling (kracht) werd berekend door de gemiddelde momentproductie gedurende de pedaalcyclus te delen door de maximale momentproductie. Hoe hoger dit percentage, hoe gelijkmatiger de momentproductie tijdens de pedaalcyclus.
Het onderzoek
Om het verschil in traptechniek aan te kunnen tonen, werd fietsers gevraagd om met verschillende traptechnieken te fietsen op een (niet-vermoeiende) intensiteit:
- Voorkeurstechniek
- ‘Cirkeltechniek’; focus op de overgang door het onderste en bovenste dode punt
- ‘Pull-techniek’; focus op het ‘omhoogtrekken’ van het pedaal tijdens het opgaande deel van de pedaalcyclus.
- ‘Push-techniek’; focus op het duwen van het pedaal tijdens het neergaande deel van de pedaalcyclus.
Gelijkmatigheid van de momentverdeling
De momentverdeling was het meest gelijkmatig als de fietsers de ‘pull-techniek’ toepasten en het minst gelijkmatig als ze de ‘push-techniek’ toepasten. Dit is logisch aangezien het actief omhoogtrekken van het pedaal leidt tot extra opgaande kracht, wat het verschil tijdens de pedaalcyclus tussen de opgaande en neergaande krachten verkleind. Met andere traptechnieken wordt er een grote hoeveelheid negatieve arbeid geleverd tijdens het opgaande deel van de pedaalcyclus. En zoals het woord al doet suggereren, is negatieve arbeid in principe niet wenselijk.
Krachteffectiviteit
Een pull-techniek resulteert dus in een gelijkmatigere momentverdeling. Maar wat is het effect van de traptechniek op de krachteffectiviteit? De resultaten van het onderzoek laten zien dat ook de krachteffectiviteit in de ‘pull-techniek’ hoger was dan in de andere traptechnieken. Dit betekent dat een groter deel van de totale kracht op de pedalen in de ‘pull-techniek’ in dezelfde richting was als de bewegingsrichting. Ook dit is logisch, aangezien er een (extra) omhooggaande kracht geproduceerd wordt in de opgaande beweging. De eerder benoemde negatieve arbeid tijdens de opgaande beweging in de andere traptechnieken, zorgt dus voor een verminderde kracht-effectiviteit!
Efficiëntie
Het lijkt er tot nu toe op dat de ‘pull-techniek’ het beste uit het onderzoek komt. Je oefent de kracht ‘beter’ uit op de pedalen en je verspreidt de momentproductie gelijkmatiger over de pedaalcyclus. Dat laatste wordt door sommigen gezien als een teken van een goede en efficiënte pedaalcyclus. Echter, in tegenstelling tot die overtuiging, laten de resultaten van dit onderzoek zien dat de bewegingsefficiëntie juist afneemt als men fietst met een pull-techniek, vergeleken met de andere traptechnieken!
De bewegingsefficiëntie in de andere traptechnieken was ongeveer gelijk, maar was significant beter dan die in de pull-techniek. Omdat de bewegingsefficiëntie niet heel veel lijkt te verschillen tussen de andere traptechnieken (‘Voorkeur’, ‘Cirkel’ & ‘Push’), kan worden gesuggereerd dat de traptechniek niet per se belangrijk is voor de fietsprestatie zolang men op eenzelfde niet-vermoeiende intensiteit (steady-state) fietst. Alleen de pull-techniek lijkt een grote (negatieve) impact te hebben op de bewegingsefficiëntie.
Betekent dit dat een pull-techniek altijd slecht is? Nee, natuurlijk niet! Dit onderzoek is uitgevoerd tijdens steady-state fietsen. Dit houdt in dat je tijdens je fietstraining of tijdens grote delen van je race waarschijnlijk beter niet met een pull-techniek kunt fietsen. Echter, tijdens een aanval of een maximale sprint kan het best zijn dat de pull-techniek juist beter is! Daarnaast is het ook goed mogelijk dat efficiëntie verbetert naarmate men meer traint met een bepaalde techniek. De nieuwe techniek kan in eerste instantie minder efficiënt zijn, maar door training uiteindelijk misschien efficiënter worden dan de andere traptechnieken.
Conclusie
Mechanisch gezien is de pull-techniek het effectiefst, maar metabool gezien het minst efficiënt. Dit kan betekenen dat de strekspieren (extensoren) van de benen gedurende de neergaande beweging efficiënter zijn dan de buigspieren (flexoren) van de benen gedurende de opgaande beweging.
Het aansporen van fietsers om hun kracht beter te verspreiden over de pedaalcyclus kan dus zomaar averechts werken, aangezien je iemand aanmoedigt om de pedaal actief omhoog te trekken. Dit lijkt de bewegingsefficiëntie te verslechteren!
Je eigen VO2max of drempelwaarde achterhalen? Of heb je hulp nodig met je training? Download de whitepaper “Inspanningstest” en neem contact met ons op via cycling@science2move.nl of bekijk https://de-vitaliteitspraktijk.nl/inspanningstesten/conditietest/ voor meer informatie.
Bron
