PDA

Näytä tavallinen näkymä : Pyöräilijän ominaisteho = juoksuvauhti



Leopejo
16.12.2011, 12.37
Aina olen verrannut oman pyöräilyn ja juoksun kalorikulutusta ja "tehoa", mutta vasta viime yönä päädyin seuraavaan suurpiirteiseen yhtälöön:

(pyöräilijän) ominaisteho, W/kg = (juoksijan) vauhti, m/s.

Yhtälö pohjautuu seuraaviin pelkistyksiin ja oletuksiin:

1) kestävyysjuoksussa energiankulutus on noin 1 kcal/kg joka kilometri, eli jos painat 70 kg ja juokset 10 km, kulutat noin 70 x 10 = 700 kcal.
2) pyöräilyssä kehon hyötysuhde on noin 20 - 25 %, eli karkeasti 1 kW (tuotettua mekaanista energiaa) = 1 kcal (kulutettu energia). Sama koskee myös esim. juoksua ylämäkeen
3) oletetaan, että pyöräilyssä ja juoksussa keho käyttäytyy samalla lailla, sama hyötysuhde ja sama kokonaisteho.

Yo. oletukset hyväksyen, parilla laskulla ilmenee, että juosten tuotettu energia metriä kohti on m Joulea, jossa m on juoksijan paino kiloina, joten teho P (W) = m (kg) x v (m/s), ja lopulta

P/m (W/kg) = v (m/s).

***

Huvin vuoksi tarkistin juoksun maailman ennätyksiä ja laskin keskinopeudet:

5 000 m: 12:37.35; v = 6,60 m/s
10 000 m: 26:17.53; v = 6,34 m/s
puolimaraton: 58:23; v = 6,02 m/s
maraton: 2:03:38; v = 5,69 m/s

Sanoisin, että nuo ovat hieman alhaisempia lukuja, kuin ammattipyöräilijöiden W/kg arvot, jos ottaa huomioon, että vetooo:n laskemat (http://www.fillarifoorumi.fi/forum/showthread.php?38129-Ammattilaispy%F6r%E4ilij%F6iden-nousutietoja-%28aika-km-h-VAM-W-W-kg-etc-%29) W/kg-arvot kärsivät monen etapin ja monen kilometrin ennen viimeistä nousua tuottamasta väsymyksestä.

Minun on päinvastoin helpompi hölkätä 6' - 6'40" kilometrivauhdilla (9 - 10 km/h = 2,5 - 2,8 m/s) kuin ajaa rauhallista PK:ta n. 200 W ja sama koskee "kovaa vauhtia" (anaerobinen kynnys tai Conconi tai FTP tai muu vastaava) tällä hetkellä. Toisaalta omalta osaltani 4,5 W/kg pyörällä kesäksi on realistisempi tavoite kuin 4,5 m/s-juoksuvauhti (16,2 km/h eli 3'42"/km).

***

Mietteitä?

buhvalo
16.12.2011, 12.57
Njoo, ei tuo ainakaan omakohtaisen kokemuksen perusteella kaukana ole oikeasta. Juoksussa pitäis kyllä olla parempi hyötysuhde kuin pyöräilyssä.

vetooo
16.12.2011, 13.50
Sportsscientists.com (http://www.sportsscientists.com/) saattaa tarjota tähän aihepiiriin liittyvää - tai sitä sivuavaa - analysointia.

hypridisti
16.12.2011, 13.51
Mielenkiintoinen ajatus pyöräilijän ominaistehon ja juoksuvauhdin välisestä yhteydestä. Lukiessani tekstiäsi itseäni häiritsi muutamat asiat.

Kohta 2. kummastuttaa kaikkein eniten. En ymmärrä mitä tarkoitat kun puhut tehosta energiana . (1 kW = 1 kcal)?

Lopussa nähdäkseni tehdään toinen virhe kun pyritään vertailemaan juoksussa kulutettua energiaa pyöräilyssä tuotettuun energiaan.
Sijoitat kohdan 1. tietojen perusteella johdettuun kaavaan: P (W) = m (kg) x v (m/s) pyöräilyssä tuotettavan tehon.
Eikö juoksutehossa pitäisi myös ottaa huomioon hyötysuhde?

Leopejo
16.12.2011, 14.24
Kohta 2 johtuu siitä, että esim. pyöräilyssä, aivan samalla tavalla kuten auton moottorissa, vain pieni osa kulutetusta, poltetusta energiasta muuttuu lihaksissa mekaaniseksi energiaksi eli työksi, joka pyörittää kampia, kun taas suuri osa muuttuu lämmöksi, vrt. pyöräilyssä syntyvä hiki. Tuo hyötysuhde on noin 20 - 25 %, joka SUUNNILLEEN on 1 / 4,187, eli kilojoulen ja kilocalorin suhde. Esim. vanha kunnon Bicycling science-kirja suosittelee tuota 1 kcal = 1 kJ yhtälöä.
Tämä yksinkertaistaa asioita, ja jos esim. tiedät, että pyöräilit yhteensä tunnin (3600 s) keskiteholla 200 W, tuotit yhteensä 200 W x 3600 s = 720 000 J = 720 kJ, joka vastaa aika tarkasti 720 kulutettua kaloria kehosi hiilihydraatti- ja rasvavarastostasi.

Toinen pointtisi johtuu siitä, että oletan (kohta 3), enkä tiedä kuinka hyvä tämä oletus on, että suunnilleen juoksun ja pyöräilyn hyötysuhteet ovat samat. Esim. muistan vanhan (urheilututkijan Margaria:n kirjoittaman) kirjan, jossa juoksun mekaanista energian tuotantoa ylämäkeen (yksinkertaisesti E = mgh) vertailtiin kulutettuun energiaan (mitattiin VO2 ja siitä laskettiin kulutettu energia), ja mitä jyrkempi mäki sitä lähemmäksi tuo hyötysuhde tuli tuota 25 prosenttia.

orcatri
16.12.2011, 15.02
Mitenkään ottamatta kantaa "teorian" oletuksiin ja muuhun, niin sanoisin, että pitää aika hyvin ainakin omalla kohdallani paikkansa. Esimerkiksi 4 W/g mennään jo aika haipakkaa, ja tätä vastaava juoksuvauhti 4:10 min/km on myös melkoisen kovaa kyytiä. Aikalailla yhtä pahalta tuntuisivat molemmat.

hypridisti
16.12.2011, 15.31
Pyrit selittämään ensimmäistä kritiikkiäni yksikkömuunnoksella ja hyötysuhteella. Nämä minä käsittääkseni hallitsen. Tehoa sen sijaan en osaa muuntaa energiaksi :) Ainut keino tähän on ottaa aika mukaan: E = t x P. Eli tässä sinulla on tapahtunut ilmeisesti kirjoitus-/ajatusvirhe.

Nyt ymmärrän tuon P (W) = m (kg) x v (m/s) -yhtälön. Eli olet siinä huomioinut juoksun hyötysuhteen muuttamalla kalorien yksikön jouleksi kertoimella 1 ja lopulta tehoksi derivoimalla energian yhtälöä.

Eli yhtälöissäsi ei kuitenkaan liene fysiikkaan liittyviä virheitä, kuin väite (1 kW = 1kcal, joka varmaankin pitäisi olla 1 kJ = 1 kcal :)

Itselläni ei ole kommentoitavaa siihen miten hyvin yhtälösi toimii omalla kohdalla. Hypridisti pyöräilee hypriitillä, eikä juokse. Voisin kuitenkin kuvitella: jos juoksee paljon ja pyöräilee vähän, pyöräilyn ominaistehosta laskettu juoksunopeus on alakanttiin. Ja pyöräilijällä sitten päinvastoin.

buhvalo
16.12.2011, 15.41
Pyörättömien hyötysuhteita laajalla skaalalla. Arvelisin oman juoksuhyötysuhteen 21km hölkässä olleen 1% yksikköä paremman kuin pyörällä.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1331451/pdf/jphysiol01342-0094.pdf

Leopejo
16.12.2011, 16.26
Eli yhtälöissäsi ei kuitenkaan liene fysiikkaan liittyviä virheitä, kuin väite (1 kW = 1kcal, joka varmaankin pitäisi olla 1 kJ = 1 kcal :)
Oops, hupsista, vasta nyt tajusin.

Jake_Kona
16.12.2011, 17.57
En tuosta tieteestä tiedä, mutta miten on juoksun ja pyöräilyn treeniaikojen suhde. Eli jos treeni kestää saman ajan kumpi kuluttaa enemmän kcal?
Tasamaalla vai vaikuttaako ylä- tai alamäet asiaan?

plr
16.12.2011, 19.03
Aika hyvin osuu minun kohdallani kaava kohdalleen ainakin aerobisella kynnyksellä. 200W ja 88kg tekee kynnysjuoksuvauhdiksi noin 2,3m/s. Tämä on hyvin lähellä todellista.

Kaavasta voi myös päätellä, että minun ei oikeastaan tarvitse juosta tietääkseni juoksuvauhtini. Niinpä kun anaerobinen kynnykseni alkaa olla pyörällä noin 560W, alan katsella kympin kisoja ja ME-tavoitteita. :D

Jussi
18.12.2011, 10.14
Aika hyvin osuu tuolla alle 75% FTP, sitten alkaa juoksija karkaamaan. Voi olla jos muutaman vuoden harjottelisi, eipä tässä ole paljon kauempaa pyöräiltykään.

Kiovan Dynamo
18.12.2011, 14.38
4m/s menee helposti juosten, 4 wattia kiloa kohden ei ole paljoa näkynyt, eikä taida tulla näkymäänkään... :D

Talvella kun kävisi säännöllisesti juoksentelemassa, niin menisi yhtälö vielä enempi persiilleen.

nopparis
18.12.2011, 15.59
Joillakin em kaavat voi pitää paikkansa. Minulla ei. Alla laskelmia, mittarina ollut Suunto T6.

Kangasala Pyöräily 30.5.2010, 80km aika 2:13, 1588 kcal, keskisyke 154
Paavo Nurmi puolimaraton 2.5.2005, aika 1:44, 1761 kcal, keskisyke 164

Tuntemusten perusteella parempaan ei pystynyt. Pyöräilystä johdettuna noin 199 W keskiteho, josta
minun 70 kg painolla tulee juoksuvauhdiksi 2,84 m/s, joka on siis 5:51 min/km. Puolikkaalla se oli
kuitenkin 4:57.

Juoksemalla olen "parhaimmillani" (Pyynikki juoksu, aikaan 46 min) saanut kulumaan n. 1200 kcal/h
ja pyöräilyssä 800 kcal/h on ainakin minulle jo kova (noin tunnin suorituksessa).

lintumies
18.12.2011, 18.53
Luulisi kyllä 36 keskariin vaadittavan enemmän kuin 200 W. Esim Bike Calculator antaa kahvoilta ajettuna 284 W lukeman. Peesien osuus pitäisi tietysti vähentää tuosta ja muutkin oletukset saatava kohdilleen. Mutta joka tapauksessa suurempi teho antaisi silloin hypoteettisella kaavalla suuremman juoksunopeuden kuin tuo 5:51 ja saattaisi olla lähempänä todellista 4:57 lukemaa.

nopparis
18.12.2011, 20.02
Yllätyin itsekkin tuosta pienehköstä wattiluvusta. Minulla on mitattu Anaerobinen kynnysteho 260 W ja
tuossa Kangasala Pyöräilyssä annoin kyllä kaikkeni. Watit tuli siis energiankulutuksesta. Suunto mittaa
sykkeen vaihtelua, josta se laskee hapenkulutuksen ja sen pohjalta energiankulutuksen. Polar näyttää
minulla 35% enemmän (pyöräillessä) ja tuo 1588 kcal olisi Polarilla ollut siis 2144 kcal eli 268 W. Sykemittareiden
kcal luvut vaihtelee paljon (olen testannut samalla pyöräilylenkillä Garmin/Suunto/Polar (= SportsTracker)) ja
G näyttää 2/3 Suunnon tasosta ja P siis tuon kolmasosan enempi kuin Suunto. Tässä tapauksessa Polarin
energiakulutuksen mukaan laskettu teho 268 W on jo lähellä mainitsemaasi 284 W. Tuo 268 W vastaisi minulla
(70 kg) juoksuvauhtia 5:20 min/km, joka on jo lähellä oikeaa puolikkaan vauhtitasoa.

Pitänee hommata wattimittari pyörään niin saadaan selkoa... :)

JTG
18.12.2011, 20.44
kokeilkaas katsoa millainen soppa syntyy kun päätämme, että happea kuluu pyörräilessä lineeariset 12ml/w. ja juostssa vähemmän lineaarisesti seuraavia tietoja hyödyntäen:

juoksun taloudellisuus vaihtelee vauhdin mukaan todella paljon. Yksilökohtaiset vaihtelut ovat myös juoksussa todella suuria, jopa huippu tasolla.
Muuan Tadesse voi vetää reipasta 150ml/(kgxkm) vauhdin ollessa 3:09/km, tämän friikinkin taloudellisuus kuitenkin muuttuu 3k kisassa lukemaan 211ml/(kgxkm) 2:33/km vauhdilla.
Kuntojuoksija hölkkää omalla vauhdillaan 210-220ml/(kg*km) maailman huiput hölkkäävät suunilleen reipasta 170-180ml/(kg/km) jne.

Torppis
22.12.2011, 11.34
Seponkotivuilla, nykysin juoksufoorumi.fi joku kaikkia mahdollisia lajeja ympäri kellon harrastava diplomi-insinööri laski muuntokertoimet.
Pienellä kaivelulla voisi löytyä, tarkempi haku vaatii kirjautumisen.
Muistaakseni juoksu oli raskaampaa tyyliin 780 kcal/h ja pyöräily 720.
Omat kokemukset 70kg, pyöräilyä 12000km/v ja juoksua 3500 viittaavat samaan.

Pyöräilyssä tulee livenä lepoa, tilanne tasoittuu trainerissa 3% ylämäellä.

Loppukevennyksenä pitää huomoida aivojen energiakulutus 5-40W.
Yksin juostessa täysin hyllyllä ja kilpailutilanteessa aika paljon.