Stryd, firma będąca pionierem pomysłu na czujniki mocy do biegania, opublikowała naukową publikację pt. „Definicja i Zastosowanie Mocy Biegowej”. Od samego początku czyli od 2015 roku, Stryd zdobył świetne opinie od użytkowników. Osoby biegające na codzień z czujnikiem, uznają go za bardzo pomocny w treningu i monitorowaniu postępów.

Jednak istnieje niepokojąca rozbieżność między pozytywnymi opiniami użytkowników a ogólnym podejściem sceptyków w szczególności amatorów jazdy na rowerze. Ci ostatni twierdzą, że „moc biegowa” jest pojęciem fundamentalnie pozbawionym sensu a sprawdza się jedynie moc mierzona podczas jazdy na rowerze.

W tym świetle publikacja zaproponowana przez STRYD staje się bardziej interesująca, ponieważ (przynajmniej według mojej interpretacji) stanowi próbę pogodzenia rzeczywistej użyteczności urządzenia z naukowym podłożem. Wymaga to odrzucenia niektórych głęboko zakorzenionych założeń dotyczących tego, co oznacza moc. Ale nawet jeśli już jesteś zwolennikiem czujnika, to zrozumienie chaotycznych detali tego, co kryje się pod „maską” urządzenia Stryd, może przekonać cię, że jest jeszcze bardziej przydatne, niż myślałeś. Jeżeli jesteś ciekawy to dobrze trafiłeś. Na naszej stronie znajdziesz większość odpowiedzi na nurtujące cię pytania.

W bieganiu istnieją dwie główne definicje mocy:

1. Moc mechaniczna: To praca/wydajność energetyczna na sekundę. Oznacza moc mechaniczną, jaką ciało wywiera na świat zewnętrzny oraz poruszanie kończynami w stosunku do ciała, lub moc wydzielaną przez mięśnie do poruszania ciałem podczas biegu. Zazwyczaj mierzy się ją w watach (dżule/sekunda) i normalizuje do masy, co daje waty/kg.
2. Moc metaboliczna: To ilość pracy/energii zużywanej przez mięśnie lokomotoryczne na sekundę. Ilość energii metabolicznej potrzebnej ciału do biegu. Mierzy się ją również w watach/kg, chociaż często jest przeliczana na kalorie.

Moc mechaniczna jest przydatna do analizy biomechaniki, zwłaszcza pod względem mocy mechanicznej stawu po stawie, podczas gdy moc metaboliczna jest często bardziej przydatna do oceny ogólnego wysiłku.

Możesz myśleć o biegaczu jako o maszynie, która pobiera energię z jedzenia i zamienia ją na użyteczne siły, które napędzają cię wzdłuż drogi. Jednak istnieje problem: żadna maszyna nie jest doskonała. Nie otrzymujesz tyle energii, ile w nią wkładasz. Samochody, na przykład, mają efektywność około 25 procent: jeśli spalisz wystarczająco dużo benzyny, aby uzyskać 100 dżuli energii, tylko około 25 dżuli będzie napędzać koła, a reszta zostanie wyemitowana jako ciepło.
W normalnych okolicznościach mięśnie są również efektywne w około 25 procentach, ale to różni się w zależności od konkretnych okoliczności. Oznacza to dużą różnicę między twoim wejściem, które jest nazywane mocą metaboliczną i odzwierciedla spalone kalorie, a twoim wyjściem, które nazywane jest mocą mechaniczną i odzwierciedla siłę, z jaką uderzasz stopą w drogę, jak energicznie machasz rękami i tak dalej.

Biegacze i inni sportowcy wytrzymałościowi są najbardziej zainteresowani mocą metaboliczną, która jest w zasadzie bieżącą estymacją tego, jak szybko spalasz kalorie. Okazuje się, że nie wszyscy się zgadzają: „Nie sądzimy, że większość poważnych biegaczy jest aż tak zainteresowana kaloriami” – powiedział inżynier z Garmina, który ma swoją aplikację Running Power.

To głównie kwestia terminologii. Jeśli idziesz do laboratorium i używasz zaawansowanego sprzętu do pomiaru swojego VO2max, w zasadzie mierzysz kalorie. Interesuje cię tylko zużycie tlenu, ponieważ jest to dobry wskaźnik tego, jak szybko spalasz energię tlenową. A jeśli używasz tych zaawansowanych danych laboratoryjnych, aby zidentyfikować częstość uderzeń serca umożliwiającą bieg na progu mlekowym, ponownie używasz częstości uderzeń serca jako proxy do pomiaru energii – czyli zużycia kalorii.

A nawet twierdzę, że jeśli porzucisz całą technologię i po prostu biegniesz na wyczucie, próbując ocenić swoje tempo tak, aby pokonać określony dystans jak najszybciej, polegasz na swojej percepcji wysiłku jako proxy do tego, jak szybko spalasz kalorie.

W świecie kolarstwa przyjęto, że moc to moc, i uznaje się ją za narzędzie najwyższej jakości do skutecznego tempa. Powodem tego jest to, że moc mechaniczna i metaboliczna są niemal doskonale skorelowane w kolarstwie. Jeśli twój licznik mocy wykryje, że naciskasz 15 procent mocniej na pedały, oznacza to, że spalasz kalorie o 15 procent szybciej. Liczba na wyświetlaczu to moc mechaniczna, ale powód, dla którego ludzie się tym przejmują, to fakt, że informuje cię o tym, co dzieje się z twoją mocą metaboliczną.

Wydajność pedałowania na poziomie 250 watów oznacza zobowiązanie do 250 dżuli pracy na sekundę, głównie kierowanej na pokonywanie oporu powietrza na równym terenie i zjazdach lub sił grawitacyjnych podczas podjazdów.

Zakorzenione w tej narracji jest założenie, że waty napędzające pedały, tworzące moc mechaniczną, bezpośrednio korelują z ogólnym wysiłkiem fizycznym i, co ważniejsze, z tempem, w jakim zużywana jest energia kaloryczna, ujęta jako moc metaboliczna. Ta moc metaboliczna decyduje istotnie o szybkości nadejścia zmęczenia i prawdopodobieństwie przekroczenia progu mleczanowego lub doświadczenia „bomby”.

Zawiłości pomiarów

Pomiar mocy metabolicznej tradycyjnie obejmuje skrupulatne pomiar tlenu i dwutlenku węgla wdychanych i wydychanych, jak to ilustruje nieporęczny aparat stosowany w teście VO2max. Dynamika efektywności zależy od rodzaju skurczów mięśni – czynności koncentryczne, takie jak pedałowanie czy podnoszenie ciężarów, są stosunkowo wydajne, osiągając około 25%, podczas gdy skurcze izometryczne, takie jak naciskanie na nieruchomy obiekt, pochłaniają moc metaboliczną bez generowania wyjścia mechanicznego. Skurcze ekscentryczne, zaznaczone przeciwstawnymi siłami, wykazują ujemną efektywność, około -120%.

Przy 250 watach podczas jazdy na rowerze precyzyjne określenie dokładnego zużycia mocy metabolicznej, czyli spalania kalorii, staje się wyzwaniem. Prawdopodobnie oscyluje między 1 000 a 1 200 watami, liczba ta unika precyzji ze strony mocowanego na pedałach miernika mocy. Wybawieniem dla mierników mocy rowerowych jest stała efektywność w zróżnicowanych warunkach, ponieważ ruch pedałowania pozostaje zasadniczo taki sam na różnych terenach, czy to w górach, na płaskim, żwirowym czy asfaltowym. Dlatego, gdy miernik rowerowy rejestruje 250 watów, związek mocy metabolicznej utrzymuje się, oferując niezawodne przybliżenie zużycia energii.

W istocie, moc kolarska służy jako niezawodny wskaźnik kwantyfikujący zużycie energii, jednak nawigowanie labiryntem metabolicznych subtelności podkreśla złożoność związaną z tym dążeniem. Cykliści mają tendencję do ignorowania tego faktu w przypadku czujników mocy w rowerze, a uznają jednocześnie, że w bieganiu wyklucza to dokładny pomiar.

Biała księga Stryd, napisana przez naukowca z firmy, Kristine Snyder, przy współpracy z zewnętrznymi doradcami naukowymi, Shalaya Kipp i Wouterem Hoogkamerem, identyfikuje trzy powody, dla których moc mechaniczna i metaboliczna nie mają stałego związku w bieganiu.

1. Ruch kończyn jest znacznie bardziej zmienny niż w kolarstwie, co oznacza, że wydajność mięśni również się bardziej różni.
2. Każde uderzenie stopy wymaga od ciebie absorpcji sił zamiast ich produkcji, ale nadal wydajesz energię metaboliczną na amortyzację tych lądowań.
3. Przechowujesz i następnie recyklingujesz energię w swoich sprężynopodobnych ścięgnach przy każdym kroku, zwiększając moc mechaniczną bez dodatkowych kosztów metabolicznych.

Wszystko to byłoby nieistotne, gdybyś zawsze biegał po gładkiej, równej bieżni. Stosunek między mocą mechaniczną a metaboliczną byłby trudny do obliczenia, ale nikogo naprawdę nie obchodziłby dokładny stosunek, o ile obie moce poruszałyby się synchronicznie. Problem polega na tym, że gdy wybiegasz poza bieżnię, rzeczy się zmieniają. Na przykład, gdy wchodzisz pod górę, dynamika twojego kroku staje się mniej skoczna, a co za tym idzie, otrzymujesz mniej darmowej energii ze swoich ścięgien.

Czujnik Mocy – Problem Badawczy

Snyder przedstawiła kilka ilustracyjnych liczb opartych na artykule naukowym włoskiej grupy biomechanicznej. Kiedy przechodzisz z równego terenu na nachylenie 10 procent, wydajność spada z około 60 procent do 50 procent. Na bardziej stromym nachyleniu 20 procent, wydajność spada jeszcze bardziej do 40 procent.

W praktyce oznacza to, że próba utrzymania stałej mocy mechanicznej podczas wspinaczki po wzgórzach byłaby absurdalnym podejściem do tempa. Jeśli biegniesz z prędkością 200 watów mechanicznych, efektywność 60 procent oznacza, że spalasz 333 waty metaboliczne. Gdy wspinasz się pod kątem 10 procent, utrzymanie tej samej mocy mechanicznej 200 watów teraz wymaga 400 watów metabolicznych. Pracujesz o około 20 procent ciężej, chociaż licznik wskazuje, że twoja moc mechaniczna jest stała!

Biorąc to pod uwagę, nie rozumiem, jak którykolwiek z kilku innych dostawców liczników mocy do biegania może twierdzić, że sama moc mechaniczna jest użyteczną miarą. Aby sprawę ułatwić potrzeba jest wielu danych zbieranych przez szereg akceleratorów i skomplikowany algorytm.

Firma Stryd jako jedyna nie udaje, że Moc mierzona podczas jazdy na rowerze jest identyczna z ta mierzoną za pomocą czujnika na bucie. Ich urządzenie wyświetla odczyt przypominający moc mechaniczną, obliczaną z zestawu akcelerometrów, żyroskopów, barometru, sondy wiatrowej i innych czujników umieszczonych w poduszce na stopę. Jednak algorytm jest specjalnie zaprojektowany, aby utrzymać stałą zależność między liczbą na ekranie a mocą metaboliczną.

W opisanym wyżej przypadku, jeśli utrzymujesz 200 watów na urządzeniu Stryd, faktycznie produkujesz 166 watów mechanicznych, co odpowiada 333 watom metabolicznym. Utrzymywanie stałej mocy na Stryd równa się utrzymaniu stałej mocy metabolicznej i pozostawianiu zmiennej mocy mechanicznej. Czyli mamy dokładnie taki sam dokładny pomiar mocy jak podczas tej mierzonej na rowerze, ale z zachowaniem innej specyfiki wykonanej pracy

Miara Metaboliczna

W białej księdze Snyder i jej współpracownicy wprowadzają bardziej subtelny termin. To, czego Stryd naprawdę stara się dostarczyć, to miara natychmiastowego zapotrzebowania metabolicznego, a nie mocy metabolicznej.

Dla porównania, jedną z głównych wad pomiaru pulsu polega na tym, że nie reaguje on natychmiast na zmiany zapotrzebowania metabolicznego. O dryfcie tętna poczytasz –„Pomiar Tętna w Bieganiu: Dlaczego nie Powinieneś Tego Robić”

Nawet w zaawansowanym laboratorium mierzącym moc metaboliczną za pomocą maszyny VO2 pojawia się to samo wyzwanie. Pobieranie tlenu nie reaguje natychmiast na zmiany, takie jak stromy podjazd. Stryd dąży do przewyższenia ograniczeń maszyny VO2, szacując zużycie energii mięśniowej w czasie rzeczywistym (zapotrzebowanie metaboliczne), uwzględniając zarówno energię tlenową, jak i beztlenową. W istocie Stryd nie tylko imituje zdolności laboratoryjne; wprowadza nowatorskie i lepsze podejście, co potwierdzają dostępne dane.

To otwiera drzwi do fascynujących możliwości poza poleganiem na mocy do kontrolowania tempa podczas podbiegów lub w zmiennym terenie.

Moc krytyczna (CP) wyłoniła się jako najbardziej istotny próg (próg mleczanowy) dla zawodników wytrzymałościowych, wyznaczając granicę między zrównoważonymi a niezrównoważonymi wysiłkami. Zaskakująco dokładnie można przewidywać wyniki wyścigów wytrzymałościowych.

Jednak pozostaje jedno niewyjaśnione pytanie. Liczba wyświetlana na ekranie Stryd nie jest czystą mocą mechaniczną. Nie jest także synonimem zapotrzebowania metabolicznego, pomimo proporcjonalnego połączenia. Czy ma ona laboratoryjną wartość poza pełnieniem roli proxy dla zapotrzebowania metabolicznego?

Na to pytanie nie znajdziemy odpowiedzi, bo jest ona chroniona prawami autorskimi STRYD. Jednak czy musimy wiedzieć jak konkretnie działa algorytm?

Najbliższe przybliżenie się do rzeczywistej odpowiedzi, przypuszczam, brzmi:

„Stosowany współczynnik skalowania jest wyraźnie nie arbitralny. Został wybrany, aby zapewnić spójność między wartościami mocy wyjściowej we wszystkich aktywnościach.”

Interpretując powyższe to chęć uzyskania liczby czujnika mocy spójnej z rowerzystami, którzy już posiadają intuicyjne zrozumienie zrównoważonych poziomów mocy dla działań takich jak jazda na rowerze. Wyświetlanie czystych watów metabolicznych wprowadziłoby dysharmonię poznawczą dla osób przyzwyczajonych do utrzymywania 250 watów przez godzinę jazdy na rowerze, ale teraz konfrontowanych z utrzymaniem 1000 watów przez godzinę biegu.

Chociaż wątpię, czy zespół Stryd jawnie rozważał ten aspekt podczas projektowania urządzenia, ich podróż z 2015 roku ukazuje proces ewoluowania. W istocie wyświetlana liczba prawdopodobnie odpowiada określonej części mocy mechanicznej, obliczonej w określonych warunkach i w określony sposób. Zdecydowane oświadczenie o bezwartościowości samej liczby, skupiając się zamiast tego na jej reprezentatywnej istocie, wymaga pewnej śmiałości ze strony firmy. Jednakże, wydaje się to być rozsądną i jakże genialną decyzją.