Hoe snel moet je trappen om de Tour de France te winnen?
Vaak is het zo dat een wetenschappelijke vraag begint met een observatie in de praktijk. Zo blijken wielrenners als ze zich langdurig maximaal moeten inspannen hun verzet zo te kiezen dat ze de pedalen 100 maal per minuut rondtrappen. Dit gebeurt automatisch, daar denken ze verder niet bij na. Alle werelduurrecords zijn bijvoorbeeld gefietst met een gemiddelde trapfrequentie van rond de 100 pedaalslagen per minuut. Hoe kan deze observatie verklaard worden met de kennis die er is omtrent het functioneren van skeletspieren?
Bewegen is verkorten van spieren
Tijdens het fietsen zijn de spieren aan de voorkant van ons bovenbeen erg belangrijk. Het gevolg van het afwisselend aanspannen en ontspannen van de bovenbeenspieren is dat de pedalen rond gaan. Hoe vaak de pedalen per minuut rondgaan wordt o.a. bepaald door de snelheid waarmee de bovenbeenspieren samentrekken. Indien de spieren sneller samentrekken dan strekken de benen zich sneller en gaan de pedalen sneller rond. Tijdens een langdurig maximale inspanning maken wielrenners zo rond de 100 pedaalslagen per minuut terwijl ze makkelijk 150 pedaalslagen per minuut kunnen halen. Het lijkt daarom logisch te veronderstellen dat de bovenbeenspieren tijdens fietsen optimaal presteren bij 100 omwentelingen per minuut. Is dit te verklaren?
Snelheid gaat ten koste van kracht
Bij de FBW wordt onderzoek gedaan naar de relatie tussen de snelheid waarmee een spier samentrekt, de kracht die hij levert en de hoeveelheid energie die hij gebruikt. Voor een belangrijk deel wordt dit onderzoek gedaan met geïsoleerde spieren. Dit type onderzoek heeft geleerd dat er een vaste relatie bestaat tussen de kracht die een bepaalde spier kan leveren en de snelheid waarmee hij samentrekt: hoe sneller de spier samentrekt des te minder kracht hij kan leveren.
Maximaal presteren op 30% van je kracht
Omdat snelheid ten koste van de kracht, zou je misschien verwachten dat het handig zou zijn om tijdens fietsen langzaam te trappen (een zwaar verzet te kiezen) want dan kun je immers veel kracht leveren. Het gaat echter niet alleen om de kracht maar ook om de snelheid. Indien we kracht en snelheid met elkaar vermenigvuldigen krijgen we het vermogen. Uit het onderzoek aan geïsoleerde spieren blijkt dat spieren het grootste vermogen leveren als ze samentrekken met een snelheid waarbij ze 30 % van hun maximale kracht leveren. Bovendien blijken spieren dan ook nog eens het minste energie te gebruiken, dus het meest efficiënt te werken. Er is dus tijdens het samentrekken van spieren een bepaalde optimale combinatie van kracht en snelheid. Voor de bovenbeenspieren tijdens het fietsen wordt die optimale combinatie kennelijk bereikt bij een trapfrequentie van 100 pedaalslagen per minuut. Tijdens laboratoriumtesten op een speciaal ontwikkelde fiets bleken zowel lagere als hogere trapfrequenties inderdaad te leiden tot een lager vermogen en lagere fietssnelheden.
Spierfunctieonderzoek (lijn TB1: (Patho)fysiologie en mechanica van het menselijk prestatievermogen)
