Beter kort en krachtig, dan lang en lui?
Ik fietste eens langs de Lekdijk en passeerde een man van rond de 150 kg op een racefiets waarvan de prijs in Euros vermoedelijk overeen kwam met het gewicht in grammen. Een zwaardere fiets zou voor hem in meer opzichten een voordeel zijn geweest, zowel de prijs van zijn fiets als zijn gewicht zouden immers door te fietsen dalen. Tevens viel mij op dat hij echt probeerde snelheid te maken, waarbij het twijfelachtig was hoe lang hij dat vol zou houden.
Dat bracht mij op de vraag of je – om een maximale hoeveel calorieën te verbranden over een vaste afstand - eigenlijk wel zo hard mogelijk moet fietsen?
Fietsen
Neem als voorbeeld een fietser die samen met zijn fiets 90 kg weegt. Verder nemen we weer de luchtweerstandscoëfficiënt 0.9, het oppervlak van de fietser 0.4 m2, en de luchtdichtheid 1.2 kg/m³.
Nu kunnen we (zie 2.1) het aantal calorieën per uur uitrekenen dat de fietser in totaal moet produceren (bij een rendement van 25%) om bepaalde snelheden te halen (zie tabel 'Fietsen' hierboven).
In de tabel 'Fietsen' is te zien dat één uur fietsen met 40 km/u 1150 kcal kost, terwijl twee uur fietsen met 20 km/u 2 x 195 = 390 kcal kost. Kortom over dezelfde afstand verbruik je met 40 km/u vrijwel 3x meer energie dan bij 20 km/u.
Voor een fietser is het energieverbruik over een gegeven afstand dus sterk afhankelijk van hoe hard die fietst!
Energieverbruik per uur is in feite je vermogen en dat is kracht × snelheid. De kracht is de rolweerstand plus de luchtweerstand. Rolweerstand is onafhankelijk van snelheid v, en luchtweerstand is kwadratisch met v. Dus je energieverbruik = rolweerstand × v + luchtweerstand × v³.
Vandaar dat een verdubbeling van snelheid in dit voorbeeld uitkomt op bijna 6x zoveel energieverbruik per uur.
Hardlopen
Lopen is minder efficient dan fietsen. In tegenstelling tot bij fietsen wordt bij lopen het zwaartepunt van het lichaam telkens op en neer bewogen.
Alleen daarvoor is al veel energie nodig. En de snelheid licht lager, waardoor het effect van luchtweerstand minder telt.
Runnersworld [link Runnersworld] geeft het volgende energieverbruik voor een hardloper van 84 kg bij verschillende snelheden (zie tabel Hardlopen).
In de tabel 'Hardlopen' is te zien dat 1 uur hardlopen met 20 km/u evenveel energie (1 x 1740 kcal) vergt als 2 uur met 10 km/u (2 × 870 = 1740 kcal).
Dat wordt onderbouwd door het onderzoek van Rotstein en collega’s [Rotstein, 2005] die aantonen dat de verbruikte zuurstof, en dus het energieverbruik, genomen per kg per km constant is voor hardlopen, dus onafhankelijk van snelheid.
Ook recenter onderzoek van Barnes en collega’s [Barnes, 2015] laat zien dat getrainde atleten bij hogere hardloopsnelheden proportioneel meer zuurstof gebruiken; bij een snelheid van 10 km/u zo’n 30 ml zuurstof per minuut, bij 20 km/u zo’n 60 ml per minuut. Over een afstand van 10 km is verbruiken ze dus in beide gevallen 1800 ml zuurstof.
Dus voor een hardloper is het energieverbruik over een gegeven afstand onafhankelijk van hoe hard die loopt!
Wandelen
Voor wandelen ligt het anders dan bij hardlopen [Rotstein, 2005]. Daar neemt het energieverbruik per km toe met de wandelsnelheid. Dus over een vaste afstand neemt je energieverbruik toe met je wandelsnelheid.
Een wandelaar verbruikt met een snelheid van 5km/u over een afstand van 10 km per kg ≈10 × 110 = 1100 ml zuurstof. Een (ongeoefende) hardloper met een snelheid van 10 km/u verbruikt over dezelfde 10 km per kg ≈10 × 220 = 2200 ml zuurstof. Dus als je veel energie kwijt wil kun je de 10 km beter hardlopen.
Maar vanaf een wandelsnelheid van ≈8 km/u ga je zoveel zuurstof verbruiken dat je om veel energie kwijt te raken die 10 km beter kunt wandelen dan hardlopen!
Conclusie
Om zoveel mogelijk calorieën te verbranden over een vaste afstand, maakt het bij hardlopen niet uit hoe hard je gaat, maar bij fietsen kun je het beste maar zo hard mogelijk gaan!
Referenties
A. Rotstein, et al. (2005). Preferred transition speed between walking and running: effects of training status., Med Sci Sports ExercVol. 37(11).
Kyle R Barnes, Andrew E Kilding (2015). Running economy: measurement, norms, and determining factors. Sports medicine.
http://www.runnersworld.com/tools/calories-burned-calculator