We weten allemaal dat we bij een marathon langzamer lopen dan bij een 5 km wedstrijd, maar hoe zit dat eigenlijk? Het vermogen van onze menselijke motor wordt minder als we de inspanning langer moeten volhouden.  In dit tweeluik  gaan we bekijken hoe dat precies zit. Hoe kunnen we de afname van het vermogen als functie van de tijd berekenen? En waardoor wordt dit eigenlijk veroorzaakt? We zullen aantonen dat dit direct samenhangt met de 4 energiesystemen uit het vorige artikel.

De relatie tussen snelheid en afstand is voor het eerst onderzocht door Pete Riegel. Hij was een werktuigbouwkundig ingenieur en marathonloper en, zoals hij het zelf formuleerde, gek op getallen. Hij vergeleek zijn eigen tijden op alle afstanden met de tijden van de toenmalige wereldrecords en hij kwam tot de ontdekking dat de snelheid logaritmisch afnam als functie van de afstand en dat deze relatie hetzelfde was bij zijn eigen tijden en bij de wereldrecords! In 1977 publiceerde hij zijn resultaten over hardlopen en later in een vervolgstudie ook over andere sporten. De formule van Pete Riegel is eenvoudig en luidt: 

Hierbij staat d voor de afstand en v voor de snelheid. De formule zegt dus heel eenvoudig dat als de afstand 2 keer zo groot wordt, de snelheid met 5% afneemt (2 -0,07 = 0,95). 

De formule van Pete Riegel is zeer krachtig en vormt de basis voor vele hardloop-calculators. In de artikelen van Pete Riegel en de overige literatuur is er enige discussie geweest over de grootte van de factor -0,07. Soms wordt ook -0,06 of -0,08 genoemd. Dit hangt samen met je uithoudingsvermogen, zoals we later zullen zien. Mensen met een zeer goed uithoudingsvermogen hebben een factor -0,06, waardoor hun snelheid slechts met 4% afneemt bij een verdubbeling van de afstand. In de meeste gevallen is -0,07 echter de juiste factor, zoals je ook kunt zien uit de onderstaande grafiek van de wereldrecords. 

 

Zowel bij de mannen als bij de vrouwen liggen de punten keurig op een regressielijn die overeenkomt met de formule van Riegel met een machtsfactor -0,07. Zoals we later zullen zien, werkt de formule Riegel overigens niet meer goed bij afstanden korter dan 1500 meter. 

Omdat het vermogen bij hardlopen recht evenredig is met de snelheid (Pr=cmv), kunnen we de formule van Riegel dus ook gebruiken om de afname van het vermogen van de ‘menselijke motor’ met de afstand te beschrijven. Als de afstand 2 keer zo groot wordt, neemt het vermogen kennelijk ook met 5% af (2-0,07=0,95). Omdat de afstand evenredig is met de tijd, geeft de formule van Riegel  tevens een goede beschrijving van de afname van het vermogen in de tijd.

Om prestaties op verschillende afstanden met elkaar te vergelijken, moeten we in ieder geval rekening houden met de afname van het vermogen in de tijd. Het is daarom handig om de formule van Riegel te gebruiken om een tabel te maken van de verhouding van het haalbare vermogen bij verschillende tijden. 

Als basis nemen we het vermogen dat je 1 uur kunt volhouden; dit komt ongeveer overeen met de anaerobe drempel. Dat betekent dat het vermogen dan vrijwel volledig wordt geleverd door de 2 aerobe energiesystemen (de aerobe afbraak van glycogeen en de aerobe afbraak van vetzuren). Dit zijn de belangrijkste energiesystemen voor duursporten. Dit vermogen noemen we het Anaerobe Drempel Vermogen of ADV (in Watt of Watt/kg). Deze ADV blijkt een zeer belangrijke parameter te zijn die je duurprestaties bepaalt. Later zullen we ook zien dat de ADV van de mannelijke wereldtoppers in diverse sporten overeenkomt met een waarde van 6,4 Watt/kg. Nu is de ADV natuurlijk niet het maximale vermogen dat je menselijke motor kan leveren. Immers, de ADV is het vermogen dat je 1 uur kunt volhouden. Als je maar 10 minuten hoeft te hardlopen, kun je een hoger vermogen mobiliseren, namelijk (10/60)-0,07*100= 113% van je ADV. Gedurende 10 minuten kan je vermogen dus 13 % hoger zijn dan je ADV. Gedurende 10 minuten kun je dus ook 13% sneller lopen dan gedurende 1 uur, zie de onderstaande tabel.

 

We hebben de ondergrens van de tabel gelegd bij  10 minuten, omdat bij kortdurende inspanningen de anaerobe systemen (de anaerobe afbraak van glycogeen en de directe omzetting van ATP) een grotere rol gaan spelen. Zoals we later zullen zien, komt bovendien een tijdsduur van 10 minuten overeen met de VO2 max. Met behulp van de tabel kunnen we nu bijvoorbeeld zien dat je vermogen bij de VO2 max 13% hoger is dan de ADV (omgekeerd is het vermogen bij de ADV dus 100/113= 88% van het vermogen bij de VO2 max). Een ander bekend voorbeeld is dat het vermogen bij 2 uur (ongeveer de marathontijd van de wereldtoppers) gelijk is aan 95/113= 84% van het vermogen bij de VO2 max. Omdat je snelheid (vrijwel) recht evenredig is met je vermogen, betekent dit tevens dat wereldtoppers de marathon in principe kunnen lopen met 84% van de snelheid bij hun VO2 max.

Uit onderzoek is bekend dat de verhouding tussen de vetverbranding en de verbranding van glycogeen niet constant is. In rust verbranden we voornamelijk vet, maar bij inspanning wordt het aandeel van glycogeen steeds belangrijker tot het bij hele intensieve inspanningen (overeenkomende met de VO2 max) 90 % bedraagt. De onderstaande figuur geeft de resultaten van experimenteel onderzoek hiernaar uit de literatuur. Je kunt ook stellen dat als je langzamer loopt (dus op een lager percentage van de VO2 max) dat dan het aandeel van de vetverbranding groter is dan bij topsnelheid. 

Wij hebben ons afgevraagd of dit soms de fysiologische verklaring is voor de formule van Riegel? Om die vraag te beantwoorden, verdiepen we ons woensdag in het volgende artikel in de biochemie van de 4 menselijke motoren.