Поймать паровоз правильно
Все помнят первую неудачную попытку Элиуда Кипчоге разменять 2 часа на марафоне. Возможно, вы помните и жаркие дебаты, которые развернулись после этого Nike’s Breaking2 проекта в Монце. Наравне с новыми «тапками» от Найк обсуждались и слухи о предполагаемых огромных аэродинамических преимуществах больших цифровых часов, установленных на пейс-каре перед группой бегунов — самого Элиуда и его пейсмейкеров.
В конце концов независимый анализ пришел к выводу, что автомобиль, скорее всего не имел большого значения. Сами бегуны — меняющаяся команда из шести пейсмейкеров в форме стрелы — устранили большую часть сопротивления воздуха. По крайней мере, так предполагали два исследования почти полувековой давности. Но какое влияние на самом деле имела такая конфигурация команды поддержки? Драфтинг в велоспорте известен (и эффективен) достаточно хорошо. А как быть с бегом? Было удивительно мало научных данных, которые могли бы пролить свет на этот вопрос. Вместе с Алексом Хатчинсоном попробуем посмотреть, что есть нового по этому вопросу.
Новое исследование в журнале Journal of Biomechanics, (№107, от 23 июня 2020) проведенное группой из Франции, является одной из нескольких недавних попыток вернуться к дебатам, предоставив больше доказательств того, что грамотный драфтинг имеет значение даже для марафонцев (важно — на марафонских скоростях элиты). В исследовании использовалась методика «вычислительной гидродинамики» для оценки положения пейсмейкеров во время Берлинского марафона 2019 года. Напомним, что тогда эфиопская звезда Кенениса Бекеле финишировал за 2:01:41, всего в двух секундах от мирового рекорда Кипчоге. У Бекеле было три пейсмейкера, пробежавших бок о бок до отметки в 25 километров.
Основываясь на видеозаписи гонки, исследователи определили, что спортсмен провел большую часть этих 25 километров примерно в 1,3 метра позади в одном из трех положений: за одним из боковых (b), между любыми двумя (с) или за центральным пейсмейкером (d). После 25 километра — один (а). Моделирование позволило посчитать давление встречного воздуха в каждой из рассматриваемых конфигураций. На картинке ниже визуализированы результаты, где красное символизирует повышенное давление, а синее — разреженные области.
Что же можно разглядеть здесь? Для бегуна важна разница между давлением спереди и давлением сзади. По сравнению с бегом в одиночку, бег за пейсмейкером снижает фронтальное давление (меньше красного на схеме) и увеличивает давление позади вас (меньше синего). Интересно, что сами пейсмейкеры также получают небольшое преимущество, когда кто-то тянется за ними — на картинке видно, что давление позади них не падает так резко. Все выигрывают от бега в группе, хотя, безусловно, самые большие дивиденды отходят к ведомому.
Лучшим из трех положений (по смоделированным числам) является бег позади центрального пейсмейкера (d). Совсем немного хуже позиция за боковым (b) — это заставляет нас задаться вопросом, а какие были бы результаты бега только за одним пейсмейкеров? Из результатов следует, что разницы быть не должно. Скорее всего, сохранять правильное положение (в условиях конкуренции реальной гонки!) легче за группой пейсмейкеров нежели за одним.
Положение «между» пейсмейкерами (с) проигрывает уже рассмотренным. По расчетам исследователей, если вы бежите один в неподвижном воздухе со скоростью «марафона за 2 часа» (2:50 на километр), то чувствуете силу сопротивления 7,8 Ньютона (Н). Для наглядности, яблоко среднего размера весит около 1 Н, поэтому представьте, что вас тянет назад вес мешка с семью-восьмью яблоками. Бег между двумя пейсмейкерами снижает силу сопротивления до 4,8 Н, а бег непосредственно за пейсмейкером приводит вас к 3,3–3,5 Н.
Но это все похоже на задачку по физике из шестого класса. А в действительности мы хотим знать насколько быстрее Бекеле побежал благодаря тому, что сбросил эти 3 или 4 Ньютона. В исследовании не дают оценок по времени, однако делают некоторые расчеты по сэкономленной энергии. Это потребует некоторых предположений насколько эффективно бегуны преобразуют энергию в механическую силу. Будем честными — эта тема остается спорной даже среди специалистов.
Алекс Хатчинсон поинтересовался мнением Ваутера Хугкамера, биомеханика из Лаборатории интегративной локомоции Массачусетского университета. Чтобы ответить на казалось бы простой вопрос “сколько времени это сэкономит?”, он предложил обойти дебаты о механической силе и применить трех-стадийный подход:
1. Подсчитать, какая сила толкает нас назад. Именно это и было сделано в исследовании выше с использованием вычислительной гидродинамики (примерно 4 Н с драфтингом, и 8 Н без).
2. Выяснить, сколько дополнительной энергии требуется бегунам, чтобы преодолеть эту силу. Это самая сложная часть.
3. Определить, насколько вы должны замедлиться из-за дополнительной энергии, которую вы сжигаете. Это было темой прошлогодней статьи из Университета Британской Колумбии. В ней олимпионик и бывшая барьеристка Шалайя Кипп в соавторстве с Хугкамером решили эту проблему: если вы знаете, сколько дополнительной энергии вы сжигаете из-за сопротивления воздуха или сколько вы экономите из-за драфтинга, вы можете рассчитать, насколько медленнее или быстрее вы будете двигаться в заданном темпе.
Как мы видим, вся загвоздка во втором пункте. Представьте себе, что к вашей пояснице прикрепляют резиновый шнур, который начинает вас очень мягко тянуть назад с силой в несколько Ньютонов. Сколько дополнительной энергии вам нужно будет потратить, чтобы сохранить свой темп неизменным? Очевидного и легко вычисляемого ответа просто нет. Вместо этого Хугкамер предлагает измерить взаимосвязь напрямую, используя резиновые ленты на беговой дорожке в лаборатории. Более того, он и его коллеги это уже сделали, но результаты только ещё готовятся к публикации.
Одна интересная деталь, которую уже вынесли из предварительного анализа: оказывается, что некоторые люди стабильно “лучше” в этом упражнении, чем другие. Иными словами, по мере того как вы прикладываете увеличивающуюся силу с помощью эластичной ленты, потребление энергии (напрямую измерялось потребление кислорода) у некоторых испытуемых увеличивалось немного. Другие же показывали соизмеримо больший прирост. Это говорит о том, что одни спортсмены получат гораздо больше пользы от драфтинга, чем другие.
Давайте подождем публикации недостающего пункта, без него мы не посчитаем количество секунд (или минут) сэкономленное Бекеле с помощью пейсмейкеров. Однако уже сейчас очевидно, что бег позади-между двумя пейсмейкерами — как это часто делают элитные марафонцы, даже устанавливая мировые рекорды — значительно хуже, чем непосредственно позади (даже одного пейсмейкера). Конечно, это не удобно, так как ваш обзор ограничен и вы рискуете наступить на пятки впереди бегущему. Но на кону самое большое аэродинамическое преимущество. Придется привыкать «ловить паровоз правильно».
Кратко:
· Бег в группе даёт преимущество. Всем!
· Лучшая позиция — ровно за впереди бегущим.
· Даже пейсмейкер, получает небольшое улучшение, когда за ним кто-то следует.
· Величина преимущества индивидуальна, зависит от скорости бега и вашей беговой эффективности.
