02.12.2020
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Nike Vaporfly-Schuhe malen nicht so, wie Sie es annehmen

Nike Vaporfly-Schuhe malen nicht so, wie Sie es annehmen

Vor einigen Wochen Forscher an der Grand Valley State University Kyle Barnes veröffentlichte eine Studie Daraus ergab sich, dass der umstrittene Vaporfly 4% -Schuh von Nike den Läufern einen Effizienzvorteil von 4,2 Prozent gegenüber den hochmodernen Marathon-Rennschuhen von Adidas, dem Adizero Adios 3, verschafft. Ich habe mich bei meinem Redakteur erkundigt, ob ich über den Schuh schreiben soll neue Ergebnisse, aber sie war lauwarm. Immerhin ist die 4-Prozent-Behauptung keine Neuigkeit - sie steht genau dort im Namen des Schuhs, wurde durch von Experten überprüfte externe Tests an der Universität von Colorado (über die ich bereits im letzten Jahr geschrieben habe) bestätigt und von bestätigt ein New York Times Analyse von einer halben Million Marathon- und Halbmarathon-Rennzeiten nach Strava.

Mit anderen Worten, wir wissen bereits ziemlich genau, dass es wahr ist. Um fair zu sein, gibt es in der Grand Valley-Studie eine Reihe interessanter neuer Falten und Wendungen. Im Gegensatz zur Colorado-Studie wurde sie nicht von Nike, Adidas oder einem anderen Schuhunternehmen finanziert oder mit diesem verbunden. Es wurde auch festgestellt, dass der Vaporfly 2,6 Prozent effizienter war als die Nike Zoom Matumbo-Spikes und eine durchschnittliche Verbesserung von 1,90 Prozent in den Streckenzeiten von 3.000 und 5.000 Metern verzeichnete - Neuland für einen Schuh, der hauptsächlich an Marathonläufer vermarktet wurde. Aber die grundlegende Behauptung, dass Sie mit dem Vaporfly deutlich weniger Energie verbrauchen können, um in einem bestimmten Tempo zu laufen, ist mittlerweile weit verbreitet.

Stattdessen hat sich die Debatte auf zwei schwierigere Fragen konzentriert. Erstens, wie genau funktionieren die Schuhe? Und zweitens sollten sie erlaubt sein? Diese beiden Fragen sind eng miteinander verbunden, da die in die Mittelsohle des Schuhs eingebettete gebogene Kohlefaserplatte als Feder fungiert. Aber selbst unter den Schuhdesignern herrscht überraschend wenig Einigkeit darüber, wie die verschiedenen Komponenten des Vaporfly tatsächlich funktionieren. Das macht eine weitere neue Studie des gleichen von Nike finanzierten Teams der Universität von Colorado, das die ursprüngliche 4-Prozent-Behauptung getestet hat, zu einer faszinierenden Lektüre.

Die Studium, welches in der Zeitschrift erscheint Sportmedizinverwendeten dreidimensionale biomechanische Schrittanalysen und Kraftplattenmessungen, um herauszufinden, was den Vaporfly so effizient macht. Der Schuh hat zwei neuartige Komponenten. Eine ist eine super dicke gepolsterte Zwischensohle aus einem neuen Schaumstoff, den Nike ZoomX nennt. Der Schaum ist ultraleicht, sodass die Fersen an der Ferse 31 Millimeter hoch sind, was etwa 50 Prozent dicker ist als bei vergleichbaren Schuhen, ohne schwerer zu sein. Es ist außerdem außergewöhnlich nachgiebig (Sie können es zerquetschen) und belastbar (es springt in seine ursprüngliche Form zurück und gibt den größten Teil der Energie zurück, die Sie zum Quetschen verwendet haben). In gewisser Weise hat jeder Schuh mit einer Zwischensohle eine „Feder“; Dieser ist einfach besonders federnd.

Die zweite neuartige Komponente ist eine gekrümmte Kohlefaserplatte, die in die Zwischensohle eingebettet ist. Hier kommt ein Großteil der Kontroversen ins Spiel. Eine Denkrichtung ist, dass die Platte einfach eine Feder ist, die sich biegt, wenn Ihr Fuß landet, und Sie dann nach vorne katapultiert, wenn sie zurück in Position springt. Im Jahr 2016, als Gerüchte über den Schuh zum ersten Mal in Umlauf kamen, ein Nike-Patent für eine "Schuhsohle Struktur mit Federplatte" begann zu mach die RundeGerüchte, dass Nike einen federbelasteten Schuh hatte. Dieses Patent hat sich herausgestellt für ein anderes (und bisher unveröffentlichtes) Schuhdesign zu sein, aber die Idee blieb. Die meisten Leute gehen jetzt davon aus, dass der Vaporfly von seiner Kohlefaserfeder angetrieben wird.

Aber das ist nicht die Theorie, die ich gehört habe, als der Schuh endlich veröffentlicht wurde und ich anfing anzurufen, um Schuhbiomechaniker zu fragen, was sie denken. Es stellt sich heraus, dass Forscher (und andere Schuhfirmen) seit mindestens den 1990er Jahren mit Kohlefaserplatten herumspielen. Der direkteste Vorläufer der Vaporfly-Platte ist Adidas ProPlate, das Anfang der 2000er Jahre auf den Markt kam und vom Forscher Darren Stefanyshyn von der Universität Calgary entwickelt wurde. (Einer von Stefanyshyns ehemaligen Doktoranden, Geng Luo, leitete das Design der Vaporfly und erscheint auf das Patent.)

Bereits 2006 war Stefanyshyn veröffentlicht seine Erklärung für die Funktionsweise der Kohlefaserplatte. Wenn Sie laufen, verbrauchen Sie etwas Energie, um Ihre Hauptzehengelenke zu biegen. Im Gegensatz zu Ihren Knöcheln und Ihrem Fußgewölbe, die sich biegen und dann wieder in Position springen, erhalten Sie keine Energierückgabe von Ihren Zehen - es ist verschwendet. Stefanyshyn hat gezeigt, dass eine steife Kohlefaserplatte Ihre Zehen gerade hält, diese Energie spart und die Laufwirtschaft um etwa 1 Prozent verbessert.

Aber es gibt ein Problem mit diesem Ansatz, erklärte Luo mir, als ich letztes Jahr über das Breaking2-Projekt berichtete. Eine steife Platte hält Ihre Zehen gerade, zwingt Ihren Knöchel jedoch dazu, mehr Arbeit zu leisten, was einigen der allgemeinen Effizienzvorteile entgegenwirkt. Die Lösung, die Luo und sein Team gefunden hatten, war eine Platte mit einer übertriebeneren Biegung im Vorfuß, die es den Zehen ermöglichte, nach vorne zu rollen, ohne den Knöchel zu belasten. Dies ist die Erklärung, die Nike in ihrer Patentanmeldung gegeben hat: Eine steife Platte, um Energieverschwendung beim Zehenbiegen zu sparen, war bereits bekannt, aber ihre Innovation bestand darin, die Platte zu krümmen, um die Kräfte am Knöchel zu reduzieren.

Dies ist jedoch nicht die einzig mögliche Erklärung. Eine andere Gruppe an der Deutschen Sportuniversität in Köln, angeführt von einem Ex-Zehnkämpfer namens Steffen Willwacher, begann lange vor der Veröffentlichung der Vaporfly mit der Untersuchung von Kohlefaser-Einlegesohlen. Ihre Erklärung, wie diese Art der Einfügung funktioniert, veröffentlicht im Jahr 2014ist, dass die steife Platte im Wesentlichen die Länge des Hebels zwischen Ihrem Knöchel und der Stelle ändert, an der Ihr Fuß in den Boden drückt. Dies ändert wiederum das „Übersetzungsverhältnis“ zwischen dem inneren Hebelarm Ihrer Muskeln und Sehnen und dem äußeren Hebelarm Ihres Knöchels und Fußes und verschafft Ihnen einen mechanischen Vorteil, ähnlich wie es die Zahnräder eines Fahrrads tun. Das ist keine Erklärung, die sich leicht um den Kopf wickeln lässt (zumindest war es nichts für mich), aber ich habe sie von verschiedenen Biomechanikern gehört.

Das neue Experiment von Wouter Hoogkamer, Shalaya Kipp und Rodger Kram vom Locomotion Lab der Universität von Colorado umfasste 10 Läufer, die fünfminütige Versuche in drei verschiedenen Schuhen durchführten: den Vaporfly, den Nike Zoom Streak 6 und den Adizero Adios Boost 2 von Adidas Die beiden letzteren sind hochmoderne traditionelle Marathon-Rennwohnungen. Jeder Läufer hatte 44 reflektierende Markierungen auf seinem Körper und seinen Schuhen zur dreidimensionalen Analyse seiner Laufbewegung. Sie liefen auf einem speziellen Laufband, das die Kräfte maß, als ihre Füße den Boden berührten. Dadurch konnten sie die Winkel, Kräfte und Arbeiten für jedes Gelenk berechnen.

Die Eigenschaften des Schuhs wurden auch separat mit einer "Rotationsachsen-Materialprüfmaschine" gemessen, die den Schuh in Längsrichtung bog, während eine Laufbewegung simuliert wurde, um seine Biegesteifigkeit abzuschätzen. Durch die Kombination der Steifheit des Schuhs mit den auf das Laufband einwirkenden Kräften und der Relativbewegung der reflektierenden Markierungen konnten die Forscher genau abschätzen, wie stark der Schuh (und die steife Platte im Inneren) zusammengedrückt und gebogen wurden - und folglich wie viel Energie gelagert und bei jedem Schritt von verschiedenen Komponenten des Schuhs zurückgegeben.

Die Ergebnisse waren etwas unerwartet. Das Biegen der Kohlefaserplatte speicherte und gab Energie mit einer Geschwindigkeit von 0,007 Watt pro Kilogramm bei jedem Schritt zurück. Im Vergleich dazu ergab das Quetschen und Lösen des dicken ZoomX-Schaums 0,318 W / kg - mehr als doppelt so viel wie bei jedem anderen Schuh und etwa 45-mal mehr als bei der Platte. Der Schuh funktioniert also definitiv wie eine Feder, aber in dieser Analyse ist es eher die Schaumstoff-Zwischensohle als die steife Platte, die fast den Unterschied im Beitrag des Schuhs zur Energieeinsparung ausmacht.

Was die anderen Theorien angeht, so schien das Laufen in der Vaporfly tatsächlich etwas Energie zu sparen, die sonst durch Zehenbiegen verloren gehen würde. Das Ausmaß der Einsparungen war jedoch so gering, dass Hoogkamer und seine Kollegen nicht glauben, dass dies einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung der laufenden Wirtschaft um 4 Prozent leistet.

Stattdessen scheint es am Sprunggelenk größere Energieeinsparungen zu geben - aber nicht ganz so, wie sie es aufgrund der Theorie des „Übersetzungsverhältnisses“ erwartet hatten. Die Theorie sagt voraus, dass die Vaporfly eine größere Rotationskraft am Knöchel erzeugen wird; Die Daten zeigten dagegen eine geringere Rotationskraft. Es gibt einige lange Passagen in der Zeitung, in denen untersucht wird, warum das Ergebnis das Gegenteil von dem war, was sie erwartet hatten, und dennoch zu Energieeinsparungen führte. Ich werde diese Passagen wie folgt zusammenfassen: Sie sind sich nicht sicher, was los ist.

Hier stehen wir jetzt. Es sind mehrere andere Studien von Barnes und anderen in der Pipeline, die uns weitere Einblicke in die Funktionsweise dieser Schuhe geben werden. Im Moment können wir zwei Dinge sagen. Zum einen ändern die Schuhe, wie effizient Sie die Kraft in den Boden einbringen können, was noch nicht klar ist. Das andere ist, dass die Schuhe als Feder wirken - aber nur so, wie praktisch alle Schuhe als Feder wirken, indem sie eine weiche Zwischensohle haben. Krams Rückseite des Umschlags geht davon aus, dass die Schaumstoff-Mittelsohle einen Anstieg von 3 Prozent und die Carbonplatte weitere 1 Prozent bewirkt. Aber die Mathematik ist vielleicht nicht so einfach: Es kann eine Synergie zwischen Schaum und Platte geben, die das Ganze größer macht als die Summe seiner Teile.

Der ideale Test wäre, einen Vaporfly ohne Kohlefaserplatte zu testen und zu sehen, was passiert. Wäre es so, als würde man auf riesigen Floppy-Marshmallows laufen, oder wäre es genauso gut wie das Original? "Wir wollten das schon seit einiger Zeit testen, konnten aber solche Prototypen nicht bekommen", sagte mir Hoogkamer in einer E-Mail. „Ich persönlich denke, dass ein großer, dicker ZoomX-Stapel ohne Platte viel weniger stabil wäre, insbesondere wenn er mit Kipchoge-Geschwindigkeit um 90 Grad gedreht würde. Ich denke nicht, dass es zu weich sein wird, aber schwer zu sagen, ohne es zu testen. "

Was andere große Fragen betrifft, ob sie verboten werden sollten, macht die Colorado-Studie einen wichtigen Punkt. Es reicht nicht aus zu sagen, dass Schuhe keine Federn enthalten sollten, daher sollten wir Federn verbieten, da Sie definieren müssen, was Sie unter Federn verstehen. Wenn es wirklich der ZoomX-Schaum ist, der den größten Unterschied macht, wird das Verbot von Carbonplatten die Marke verfehlen. Wenn es der Winkel und die Form der Carbonplatte ist, die die Magie auslösen, verfehlt das Festlegen einer Obergrenze für die Dicke oder Elastizität der Zwischensohle ebenfalls die Marke. Um herauszufinden, was Sie verbieten müssen, müssen Sie eine klare Vorstellung davon haben, was zu beanstanden ist - abgesehen von der bloßen Tatsache, dass die Schuhe zu funktionieren scheinen.


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