Binnen Team 4 Mijl zijn er veel atleten die sport en studie combineren. Sommige atleten doen zelfs onderzoek naar de sport binnen hun studie. In deze column zoomen we in op een serie sportgerelateerde onderzoeken van atleten binnen Team 4 Mijl. Wessel van Veenen is bezig met het afstudeerproject van zijn Master Biomedical Engineering aan de Rijksuniversiteit Groningen over hardloopschoenen met carbon platen.
Springveren, wondersloffen, dopingschoenen… Vele termen werden het afgelopen jaar in de media gebruikt voor de nieuwste generatie hardloopschoenen, vooral ontworpen voor de langere afstanden zoals de marathon. Deze schoenen hebben een aantal belangrijke eigenschappen waarvan een lichtgewicht tussenzool die meer energie teruggeeft en een stijve carbon plaat het meeste voordeel opleveren. Bijna alle wereldrecords die de afgelopen jaren op de weg gesneuveld zijn, werden gelopen op dit type schoenen. In dit stuk ga ik niet in op de vraag of deze technologie verboden zou moeten worden, wel hoop ik duidelijk te maken hoe deze technologie werkt vanuit een wetenschappelijk oogpunt.
Om te beginnen zijn er drie belangrijke eigenschappen die bepalen hoeveel energie (zuurstof) je verbruikt met het dragen van een bepaalde hardloopschoen. Deze zijn gewicht, demping en stijfheid.
Het is al langer bekend dat hoe zwaarder je hardloopschoenen zijn, hoe meer energie je nodig hebt om dezelfde snelheid te lopen als met een lichtere schoen. Een vuistregel hierbij is dat je ongeveer 1% meer energie verbruikt per 100 gram massa die je extra aan je voeten hebt. Je zou dus denken dat schoenen zo licht mogelijk zouden moeten zijn, of dat je zelfs op blote voeten zou kunnen lopen om energie te besparen.
Echter moeten je spieren en pezen bij elke stap die je loopt ongeveer 2 tot 3 keer je lichaamsgewicht opvangen en weer vooruit stuwen. Hier helpt de demping in je hardloopschoenen bij, waardoor je spieren zelf minder werk hoeven te verrichten en je dus minder energie verbruikt. Er is dus een afweging tussen de hoeveelheid demping in je schoen om de landing op te vangen en het extra gewicht wat dit toevoegt. De grote ontwikkeling van de afgelopen jaren is dat het foam voor in de tussenzool steeds lichter is geworden en ook nog eens meer energie, die je in je landing stopt, weer teruggeeft bij de afzet.
Het nadeel van deze foams is dat ze erg zacht zijn, waardoor je er makkelijk in weg zakt. Om je afwikkeling in goede banen te leiden wordt er een stijve carbon plaat toegevoegd, vaak middenin de tussenzool. Deze verstijfde zool zorgt er ook voor dat je tenen minder hoeven te buigen, waardoor je energie bespaart. Door de ronding van de plaat bij de voorvoet rol je als het ware voorover, wat er voor zorgt dat je kuiten en achillespezen minder worden belast. Deze schoenen zouden dus ook prima ingezet kunnen worden voor iemand die altijd achillespeesklachten heeft. Hierbij moet wel gezegd worden dat de belasting op de onderbenen niet verdwijnt, maar omhoog verschuift richting knie, hamstring en heup.
In 2017 bracht Nike de Vaporfly 4% schoen op de markt waarin de eigenschappen gewicht, demping en stijfheid gecombineerd werden. De 4% slaat op de energiebesparing die de schoen gaf ten opzichte van de twee beste marathonschoenen op dat moment. De energiebesparing van 4% was constant op snelheden van 14, 16 en 18 kilometer per uur. Deze energiebesparing staat niet direct gelijk aan 4% snellere tijden op wereldrecord marathon tempo, aangezien het onderzoek op een loopband werd gedaan en je daar geen luchtweerstand hebt. Een schatting is dat het op deze snelheid (2 uur voor een marathon) 2-3% snellere tijden oplevert, en op lagere snelheden iets meer dan dat.
Inmiddels hebben bijna alle grote hardloopmerken een vergelijkbaar model op de markt. Voor mijn afstudeerproject heb ik prototype marathonschoenen van Puma die nog in ontwikkeling zijn vergeleken met de Nike Vaporfly 4%. De voorlopige conclusie is dat er geen verschil is tussen de schoenen wat betreft energieverbruik. Houd de hardloopschoenen van Puma dus in de gaten!
Omslagfoto: Laurens van Kouwenhove
