UNIVERZITA KARLOVA Fakulta tělesné výchovy a sportu
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
2016
Tomáš Chotěbor
UNIVERZITA KARLOVA Fakulta tělesné výchovy a sportu
Energetická náročnost jízdy na různých průměrech ráfků horských kol Bakalářská práce
Vedoucí diplomové práce: Mgr. Tomáš Brtník
Vypracoval: Tomáš Chotěbor
Praha, prosinec 2016
Prohlašuji, že jsem závěrečnou bakalářskou práci zpracoval samostatně a že jsem uvedl všechny použité informační zdroje a literaturu. Tato práce ani její podstatná část nebyla předložena k získání jiného nebo stejného akademického titulu.
V Praze, dne 15. 12. 2016
Evidenční list Souhlasím se zapůjčením své diplomové práce ke studijním účelům. Uživatel svým podpisem stvrzuje, že tuto diplomovou práci použil ke studiu a prohlašuje, že ji uvede mezi použitými prameny.
Jméno a příjmení:
Fakulta / katedra:
Datum vypůjčení:
Podpis:
______________________________________________________________________
Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval vedoucímu své bakalářské práce Mgr. Tomášovi Brtníkovi za odborné vedení, za pomoc a rady při zpracování této práce. Dále chci poděkovat účastníkům provedeného výzkumu, bez kterých by měření nemohlo proběhnout.
Abstrakt
Název:
Energetická náročnost jízdy na různých průměrech ráfků horských kol
Cíle:
Cílem této závěrečné práce je získání informací o rozdílném energetickém výdeji (EV) organismu při užití různých průměrů horských kol a v závislosti na terénu.
Metody: Obsahem práce byl experiment, intraindividuální měření, ve kterém figurovali tři účastníci podobného věku, váhy, výšky a fyzické zdatnosti. Míra EV byla stanovena na základě objemu spotřeby kyslíku (VO2) a množství vydechovaného oxidu uhličitého (VCO2), tedy nepřímou kalorimetrií. K měření dýchacích plynů byl použit přístroj MetaMax 3B. Testování proběhlo se dvěma rozměry kol, a to s průměry 26“ a 29“. Jízdy byly realizovány na přírodním okruhu s různými druhy povrchu. Účastníci výzkumu absolvovali dva okruhy na obou typech kol. Jedna jízda trvala v průměru 7:04 min.
Výsledky: Provedeným měřením nebyl zjištěn významný rozdíl v energetickém výdeji (EV) při jízdě na ráfcích o průměru 26“ a při jízdě na ráfcích o průměru 29“. U měření se prokázal drobný rozdíl v EV ve prospěch kol o průměru 29“, avšak s přihlédnutím na standardní chybu měření se jeví jako zanedbatelný a bezvýznamný. Závěr:
Stanovená hypotéza nebyla potvrzena. Při použití ráfků o průměru 29“ se, s přihlédnutím ke standardní chybě měření, nedosáhlo významného snížení EV oproti použití ráfků o průměru 26“.
Klíčová slova:
cyklistika, energetický výdej, průměr ráfků, sport, horská kola, spotřeba kyslíku
Abstract Title:
Energy expenditure of different size of mountain bike rims
Objectives: The goal of this bachelor thesis is to gather and provide information on different energy expenditure (EE) of the organism when riding mountain bikes with different size of rims, while also considering different terrain. Methods:
This
thesis
contains
an
experiment
based
on
intra-individual
measurements, which involved three participants of a similar age, weight, height and physical fitness. EE rate was determined based on the volume of oxygen consumption (VO2) and the amount of exhaled carbon dioxide (VCO2), i.e. by indirect calorimetry. For the measurement of respiratory gases device, we used Metamax 3B. The testing was performed with two wheel sizes, with diameters of 26 "and 29". The runs were carried out on natural circuit with different types of surface. Research participants completed two laps on both types of wheels. One ride lasted an average of 7:04 minutes. Results:
We did not find a significant difference in energy expenditure (EE) when riding a mountain bike with the rims with a diameter of 26" and while riding on rims with a diameter of 29". The results of the experiment showed a slight difference in favour of the wheel diameter 29" however, regarding the standard error of measurement, this difference seems negligible and inconsequential
Keywords: biking, energy expenditure, rims diameter, sport, mountain biking, oxygen consumption
1
Obsah 1.
ÚVOD ................................................................................................................................................ 4
2.
TEORETICKÁ VÝCHODISKA .................................................................................................... 5 2.1 POČÁTKY CYKLISTIKY .................................................................................................................... 5 2.2 HISTORIE HORSKÝCH KOL .............................................................................................................. 6 2.3 VÝVOJ A KONSTRUKCE HORSKÝCH KOL ......................................................................................... 7 2.4 CYKLISTICKÉ KATEGORIE ............................................................................................................. 12 2.4.1 XC/Maraton ............................................................................................................................. 12 2.4.2 Allmountain ............................................................................................................................. 12 2.4.3 Enduro/Trail ............................................................................................................................ 13 2.4.4 Downhill .................................................................................................................................. 13 2.4.5 Fatbike ..................................................................................................................................... 13 2.4.6 6Fattie/650B Plus .................................................................................................................... 14 2.5 TECHNICKÉ PARAMETRY .............................................................................................................. 14 2.5.1 Ráfky 26“................................................................................................................................. 14 2.5.2 Ráfky 29“................................................................................................................................. 15 2.5.3 Hmotnost ................................................................................................................................. 15 2.5.4 Překonávání překážek ............................................................................................................. 16 2.5.5 Trakce ...................................................................................................................................... 17 2.5.6 Valivý odpor ............................................................................................................................ 18 2.6 FYZIOLOGIE A DIAGNOSTIKA CYKLISTIKY .................................................................................... 19 2.7 METABOLISMUS ........................................................................................................................... 19 2.8 ZDROJE ENERGETICKÉHO KRYTÍ ................................................................................................... 20 2.8.1 Makroenergní fosfáty............................................................................................................... 20 2.8.2 Makroenergní substráty........................................................................................................... 21 2.9 ZÓNY ENERGETICKÉHO KRYTÍ ...................................................................................................... 23 2.9.1 Anaerobně alaktátová zóna ..................................................................................................... 23 2.9.2 Anaerobně laktátová zóna ....................................................................................................... 23 2.9.3 Anaerobně aerobní zóna.......................................................................................................... 23 2.9.4 Aerobní zóna............................................................................................................................ 24 2.9.5 Laktátová křivka ...................................................................................................................... 24 2.10 ZÁTĚŽOVÁ DIAGNOSTIKA ........................................................................................................ 24 2.10.1 Tepová frekvence ................................................................................................................... 25 2.10.2 Kadence ................................................................................................................................. 25 2.10.3 Ukazatele dechových funkcí při fyzickém zatížení ................................................................. 25 2.10.4 Měření energetického výdeje ................................................................................................. 27 2.10.5 Nepřímá kalorimetrie ............................................................................................................ 27 2.10.6 Spiroergometrie ..................................................................................................................... 28 2.11 VÝŽIVA ................................................................................................................................... 28
3.
CÍLE A ÚKOLY PRÁCE, HYPOTÉZY ...................................................................................... 30 3.1 CÍLE ................................................................................................................................................. 30 3.2 ÚKOLY ............................................................................................................................................. 30 3.3 HYPOTÉZA ....................................................................................................................................... 30
4.
METODIKA PRÁCE ..................................................................................................................... 31 4.1 POPIS VÝZKUMNÉHO SOUBORU ........................................................................................................ 31 4.2 REALIZACE MĚŘENÍ.......................................................................................................................... 31 4.3 TESTOVACÍ OKRUH........................................................................................................................... 32 4.4 TESTOVACÍ JÍZDNÍ KOLO .................................................................................................................. 33 4.5 TESTOVANÉ PLÁŠTĚ ......................................................................................................................... 34 4.6 VYHODNOCOVÁNÍ VÝSLEDKŮ .......................................................................................................... 36
5.
VÝSLEDKY .................................................................................................................................... 37
6.
DISKUZE ........................................................................................................................................ 41
2 7.
ZÁVĚR ............................................................................................................................................ 44
POUŽITÁ LITERATURA ...................................................................................................................... 45 SEZNAM OBRÁZKŮ ............................................................................................................................. 47 SEZNAM TABULEK .............................................................................................................................. 47 SEZNAM GRAFŮ ................................................................................................................................... 47 SEZNAM PŘÍLOH .................................................................................................................................. 48 PŘÍLOHY ................................................................................................................................................. 49
3
Seznam použitých zkratek ADP – adenosindifosfát
HT – hardtail (pevné kolo)
ANP – anaerobní práh
IRV – inspirační rezervní objem
AEP – aerobní práh
LA – laktát
ATP – adenosintrifosfát
MTB – Mountain Bike (horské kolo)
BM – bazální metabolismus BMX – Bicycle Motocross
O2 – kyslík
CO2 – oxid uhličitý
RD – reziduální objem
CP – kreatinfosfát
RQ – respirační kvocient
DF – dechová frekvence
SF – srdeční frekvence
EEO2 energetický ekvivalent
TF – tepová frekvence
kyslíku
V – minutová ventilace
ERV – exspirační rezervní objem
VC – vitální kapacita
EV – energetický výdej
VE – minutová ventilace
FS – full suspension
VO2 – spotřeba kyslíku
(celoodpružené kolo)
VT – dechový objem XC – cross country
4
1. ÚVOD Pro téma své bakalářské práce jsem si zvolil problematiku velkosti ráfků horských kol a jejich vlivu na energetický výdej cyklisty v různých terénech, a to z důvodu, že mne cyklistika provází celý můj život a rád bych se jí věnoval i nadále. Dříve jsem v cyklistice závodil a prošel různými cyklistickými disciplínami. Po dobu pěti let již zároveň působím v cyklistickém oboru a mám proto četné osobní zkušenosti získané mimo jiné řadou školení v oblasti cyklistiky, aktivně se zajímám o technické novinky a vývoj kol. S problematikou velikosti průměru kol v horské cyklistice se tedy setkávám každý den a velmi mě zajímá. Na problematiku velikosti ráfků u horských kol existuje mnoho různých názorů. Jedni tvrdí, že zvětšování kol je pouze tlak ze strany výrobců a že se znovu vrátí menší rozměr, druzí na větší kola nedají dopustit a tvrdí, že se menší průměr už nikdy nevrátí. Já bych touto studií rád zjistil, jak se liší energetický výdej cyklisty při použití stejného kola, stejného vzorku, šířky a nahuštění plášťů, ale s rozdílným průměrem ráfků. V teoretické části se věnuji vzniku a historii kola obecně, dále se zabývám hlavně horskými koly. Detailně popisuji jednotlivé disciplíny a kola k nim určená. Dále jsou popsány technickými aspekty horských kol. Poté postupuji k jednotlivým rozměrům horských kol a zmiňuji se o jejich kladech a záporech. Teoretickou část uzavírám kapitolou, která se týká fyziologie zátěže a sportovní diagnostikou. V této části své práce se věnuji metabolismu, zdrojům energetického krytí, zónám energetického krytí, výživě a diagnostickým metodám, neboť tato témata úzce souvisí s celkovým zaměřením mé práce. V empirické části je zprvu popsán charakter výzkumného souboru tvořený třemi testovacími jezdci, dále je podrobně popsán testovací okruh a podmínky měření. Následně popisuji horské kolo, které bylo při testování použito a také jeho kola a pláště. Konkrétně jsme porovnávali materiálově a provedením shodné ráfky a pláště, pouze s tím rozdílem, že jedny byly o průměru 26“ a druhé o průměru 29“. Očekávaný výsledek prováděného výzkumu je, že s větším průměrem bude klesat energetický výdej cyklisty. Výsledky jsou pro snadné porovnání zpracovány ve formě tabulek.
5
2. Teoretická východiska 2.1 Počátky cyklistiky Cyklistika doprovází lidstvo už po dlouhá staletí. Nejstarší obdoby jízdního kola, předci dnešních modelů, pocházejí ze staré Číny z období okolo roku 2300 př. n. l. Z této doby pochází dvoukolé vozítko s konstrukcí z bambusu. Zmínky o jednostopém vozítku se dají nalézt i ve starém Egyptě (Baroni, 2011). Ještě před nalezením prvních dochovaný kol, nalezli mniši při restaurování manuskriptu Leonarda da Vinciho nákres kola z období okolo roku 1490 (Ballantine, 1993). První skutečně dochovaný předek jízdního kola spatřil světlo světa v období Francouzské revoluce. Jednalo se o dřevěný nosník spojující dvě dřevěná loukoťová kola. Toto kolo nemělo žádné pedály ani řetěz či ozubení, fungovalo na principu odrážedla. Tohoto předchůdce jízdního kola proslavil francouzský šlechtic Madé de Sivrac. Začátkem 19. století ho dokonce některé společnosti používaly na doručování poštovních zásilek jako levnější alternativu koňské dopravy (Baroni, 2011). První bicykl v pravém slova smyslu, tedy poháněný pedály, vynalezl v roce 1861 zámečník a kolář Pierre Michaux se svým synem Ernestem. Tento samohyb měl železný rám a první opravdovou vidlici. Nestejně velká kola a na předním, mnohem větším připevněné kliky s pedály. Tento bicykl se nazýval mišónka, u nás spíše známý jako velociped. Fanoušky jízdy na tomto vynálezu byly známé osobnosti jako například Alexandr Dumas nebo Charles Dickens (Baroni, 2011). Na konci 19. století začala vznikat první kola moderního typu. U prvních modelů zatím chyběla sedlová trubka, ale zbytek už se od moderních kol moc nelišil. O pohon se staralo ozubení a přední i zadní kolo mělo již stejný průměr. V této době se již o kola začala zajímat i armáda. Nejprve tato kola používali armádní zpravodajové jako tichý a rychlý dopravní prostředek (Baroni, 2011).
6 Dalším velkým pokrokem u jízdních kol byl vynález duší. Vynálezcem byl John Boyd Dunlop. Inspirací se pro něho stal fotbalový míč. Kola s duší dovolovala i běžným lidem opravit si své zničené kolo (Baroni, 2011). Koncem devatenáctého století začaly vznikat první cyklistické svazy a pořádaly se první cyklistické závody. Prvním cyklistickým závodem se stal závod v Pařížském parku St. Cloud (Baroni, 2011). Začátkem dvacátého století se kolo stalo součástí každodenního života spousty lidí. Nebyl to už jen dopravní prostředek, ale také způsob trávení volného času a v neposlední řádě také forma sportovního zápolení. Světově nejznámější cyklistický závod, slavná Tour de France alias Stará dáma se jela poprvé v roce 1903. První ročníky byly extrémně náročné, denní nájezdy v jednotlivých etapách činily až 400 km na kolech bez přehazovaček a na prašných cestách. Závodníkům chyběla jakákoliv podpora týmů a nejdůležitější bylo závod ve zdraví dokončit. Neuvěřitelné je, že při takového náročnosti průměrná rychlost přesahovala 25 km v hodině. Dalším velkým posunem ve vývoji kol se stalo přehazování. Zpočátku se jezdilo i na velkých závodech pouze na jeden převod. Posléze pokud chtěl závodník lehčí převod, musel otočit celé zadní kolo. Následovalo řazení pákou na přesmykači a pákou na zadní stavbě. Později se pro přehazování vyvinuly páčky na rámu a až po dlouhé době přišly řadicí páky na řídítka, jak je známe dnes (Baroni, 2011).
2.2 Historie horských kol Horská kola se od ostatních disciplín začala oddělovat nejprve ve Spojených státech amerických. Jednalo se o těžká a bytelná kola s balónovými plášti a BMX řídítky. Mladíci rozvážející noviny v americkém předměstí si je oblíbili jako nezničitelného společníka. V 70. letech uspořádali nadšenci z Kalifornie první sjezdové závody na podomácku sestrojených a upravených kolech. Tím začala éra horských kol. Mezi těmito mladíky byl i legendární Gary Fisher, který později začal s výrobou čistě horských kol a přinesl do tohoto odvětví spoustu inovací.
7 Na začátku nově vznikající disciplíny si jezdci vystačili s městskými a cestovními koly, které upravovali pro svou potřebu, brzy ale začali vznikat nové značky a horské kolo se od silničních a ostatních modelů zcela odpojilo. U nově vznikajících kol byl kladen důraz hlavně na tuhost a pevnost. Přitom ale dbali i na snižování váhy a na co nejlepší stabilitu a vedení kola v terénu. Tím začaly do kol pronikat nové materiály a nová inovativní řešení. U horského kola nebylo nejdůležitější být v první řadě nejrychlejší, šlo o víc. Hlavní bylo dobrodružství, pobyt v přírodě. Užít si vyjížďku s přáteli. Důležité proto bylo udělat kolo pohodlné, agilní, bytelné a bezpečné. V té době na trh pronikla spousta firem, které jsou na špičce do dnešní doby. Jednotliví výrobci se již od počátku předháněli, kdo udělá pohodlnější a rychlejší kolo. Experimentovalo se s plášti s různými druhy předního i zadního odpružení. Některé se ukázaly jako slepé uličky, jiné úspěšně fungují dodnes. (Baroni, 2011)
2.3 Vývoj a konstrukce horských kol Vývoj horských kol byl podřízen různým horským disciplínám. U horských kol jsou hlavní dva směry, které se dále dělí na několik disciplín. První kategorií jsou horská kola s pevnou zadní stavbou, takzvaný hard tail (HT) a kola s odpruženou zadní stavbou, takzvaný full (FS). Obě tyto kategorie se skládají z předního rámového trojúhelníku, odpružené přední vidlice a dalších komponentů. Právě zadní stavbou se od sebe odlišují. U HT kol jde ze středu zadní vidlice, u patky přehazovačky se spojuje se sedlovými vzpěrami. Celoodpružená kola se liší počtem čepů a uložením tlumiče, který je obvykle na vahadle. Základem každého kola je kvalitní rám. Rámy se dělají z různých materiálů a každá firma má svou osvědčenou metodu. Horská kola se dají jednoduše rozdělit na pevná (HT) a celoodpružená (FS). Nejběžnějším materiálem u horských kol je hliník. Ocel už je doménou pouze těch nejlevnějších kol nebo expedičních speciálů. Tam má své opodstatnění zejména pro snadnou opravitelnost v podmínkách rozvojových zemí. Nejlepším řešením, ale stále
8 velmi drahým, je karbon. Jeho výhoda je perfektní opravitelnost, pružnost a stálost. Karbonová kola ztrácí své vlastnosti o poznání později oproti hliníkovým variantám. Řada lidí si mylně myslí, že karbon se ve výrobě kol využívá hlavně kvůli váze, ale není to pravda. Hliníkový rám se dá udělat na stejné úrovni, jen bude mít horší vlastnosti a kratší životnost. Pro úplnost je třeba uvést, že titan se na výrobu horských kol nehodí vůbec, a to z důvodu vysoké citlivosti na nejmenší povrchové poškození rámu. Zůstává tedy hlavně jako materiál pro silniční kola, a to zejména pro ty z malosériové výroby. I u silničních kol je třeba dbát na váhové limity a lidem s váhou nad 80 kg se titanová kola vůbec nedoporučují (Landa, 2004). Hned po rámu je druhou nejdůležitější věcí na kole odpružená vidlice, popřípadě tlumič. Nejlevnější kola bývají osazena odpruženou vidlicí bez olejového tlumení. Pružina se v tomto případě po stlačení vrací zpět celou svojí silou a vidlice takzvaně kope. Lepší variantou je pružinová vidlice s olejovým tlumením. Zpravidla bývá uzamykatelná a s větším rozsahem možností nastavení pružiny i útlumu. Dámská a dětská kola mívají pružinu měkčí, naopak pánská kola a obzvlášť velké velikosti mívají pružinu velmi tuhou. Takováto vidlice samozřejmě nemůže dobře fungovat každému cyklistovi, protože každý cyklista má jinou váhu, má jinak rozložené těžiště na kole a samozřejmě jinan agresivní jízdní styl. Nejlepší variantou jsou vidlice vzduchové. Takovou vidlici je možné každému cyklistovi individuálně nastavit pomocí tlaku vzduchu ve vzduchové komoře. Takovéto vidlice mívají i lepší nastavení útlumu odskoku. Práce s tlakem vzduchové komory a odskoku velice ovlivňuje jízdní vlastnosti kola. Každý, kdo si s tím dá práci a naučí se s vidlicí a tlumičem pracovat, získá mnohem pohodlnější, bezpečnější a rychlejší stroj. Vidlice se neliší jen vnitřnostmi ale i zdvihem a materiálem vnějších a vnitřních nohou, krku a korunky. Stále platí, že čím vyšší zdvih, tím je vidlice určena na agresivnější jízdu v těžším terénu. Obecně se používají vidlice v rozpětí 80-203 mm (Lopes, 2015).
9 Materiál vnitřních nohou vidlice je obvykle ocel nebo magnezium. Dražší a lehčí magnéziové vidlice mívají teflonovou povrchovou úpravu, která lépe klouže ve vnějších nohách. Vnější nohy a můstek bývají hliníkové, magnéziové nebo karbonové. Korunka bývá hliníková a krk buďto hliníkový, nebo karbonový. Dále se liší vidlice v uchycení brzd. Jsou varianty na diskové brzdy, což je dnes standard, nebo na ráfkové brzdy. V poslední řadě se vidlice liší tím, zda jsou na tzv. rychloupínák nebo na pevnou osu. Pevná osa dává vidlici daleko lepší tuhost (Lopes, 2015). Další velmi důležitou součástí kola jsou právě jeho kola. Tedy ráfek, výplet a náboj, pak samozřejmě duše a plášť nebo bezdušový plášť či galuska. Ráfků je několik druhů bez ohledu na průměr. Existují ráfky plášťové, ráfky na galusky a ráfky bezdušové. Ty se od plášťových liší hlavně utěsněním nyplů proti úniku vzduchu. Galuskové ráfky nemají patky, do kterých zapadá plášť, ale mají plochu, na kterou se lepí galuska. U horských kol dnes ráfky obvykle nemají brzdnou plochu pro ráfkové brzdy. Dělají se z dvou materiálů, a to hliníku nebo, u drahých výpletů, z karbonu. Velké rozdíly najdeme i u samotného výpletu. Liší se nejen počtem drátů ale i jejich materiálem a tvarem. Běžná kola jsou strojně zaplétaná a mají obvykle 28-32 křížených drátů s háčkem. Tato kola nevykazují přílišnou tuhost ani dobrý přenos energie, ale bývají bytelná, jednoduše centrovatelná a levná. Lepší výplety mají rovné dráty, které se nekříží. U rovných drátů nedochází k takovým ztrátám při přenosu síly. Takové dráty bývají ztenčované nebo ploché, na každé straně je jich různý počet a bývají jinak předepjaté. Na centrování zapletených kol je nutné používat tenzometr a být proškolen. Také nábojů je dnes více druhů. Liší se tím, zda jsou ložiskové nebo kónusové. Od toho se také odvíjí jejich odlišná údržba.
10 V neposlední řadě se od sebe kola odlišují tím, zda jsou na tzv. rychloupínák nebo na pevnou osu. Pevná osa má obzvláště u kol 29“ pozitivní vliv na přenos síly ze řídítek a tím lepší ovladatelnost kola (Rouffet, 2012). Nedílnou součástí kola jeho také jeho obutí. Ač se to nezdá, obutí může rázem změnit charakteristiku kola nevídaným způsobem. Dobře vybrané obutí kol velmi často vyhrává náročné závody a hobby jezdcům může velmi pomoci v technických pasážích. Naopak špatně zvolené pláště mohou vše zkazit. Primárně se pláště rozlišují podle velikosti. Ta u horských kol začíná na 12“ pro dětská kola a končí u 29“. Silniční a tzv. treková kola jsou značena dle jiné normy. Šířka horských kol se taktéž uvádí v palcích. U silničních a trekových kol je normou ráfek o průměru 28“, což vypadá rozdílně oproti 29“ uváděných u horských kol, ale není tomu tak. Obě kola mají paradoxně vnitřní průměr 622 mm. (Zahn, 2015). U silničních a trekových kol se pak šířka pláště uvádí v milimetrech. Moje práce se zabývá horskými koly, proto se dále bude mluvit jen o horských pláštích. Horské pláště se dají dělit několika způsoby. Podle konstrukce pláště je možné dělit je na skládací, tedy s kevlarovou patkou, nebo na pláště s drátovou patkou, kde se po obvodu celé patky pláště vine několik drátů, a proto není možné drát složit. Tyto pláště bývají zpravidla těžší o cca 50-90 g. Zpravidla také bývají z odolnější směsi, která má sice horší jízdní vlastnosti, ale zato déle vydrží. Tyto pláště se hodí spíše pro rekreační jezdce (Zahn, 2015). Většina moderních skládacích plášťů je dnes připravena na bezdušové použití. Obrovskou výhodu tato skutečnost skýtá sportovním jezdcům, kteří mohou jezdit na pláštích s nižším tlakem a díky bezdušovému tmelu (tzv. mléku) předcházejí defektům ať už propíchnutím, či proražením. Méně nahuštěné pláště mají v terénu lepší jízdní vlastnosti a dodávají jízdě na kole větší komfort. Pláště i ráfek jsou u tohoto systému vyrobeny způsobem, kdy patka pláště dokonale zapadá do ráfku a výborně těsní. Pro doladění drobných netěsností je zde bezdušový tmel, který utěsní plášť i v případě defektu (Zahn, 2015).
11 Nevýhodou je složitější instalace bezdušového systému i opravy v terénu. Při defektu, se kterým si tmel neporadí, je většinou potřeba sáhnout pro duši, což se jeví jako běžná oprava defektu, ale bohužel se kvůli tmelu jedná o velmi špinavou práci. Bezdušový systém se také nehodí pro příležitostné jezdce. Při nepravidelném užívání tmel v duši tuhne a ztrácí své těsnící vlastnosti. Dezén neboli vzorek pláště, a tvrdost směsi jsou faktory, které jsou pro jezdce asi nejdůležitější. Dezén zásadně ovlivňuje jízdu v terénu. Čím měkčí směs a hrubší vzorek, tím lepší má plášť jízdní vlastnosti v kamenitém nebo rozbahněném terénu. Naopak v lehkém a suchém terénu se nejlépe osvědčil širší plášť s velmi jemným a hustým vzorkem (Zahn, 2015). Brzdy a řazení se dnes oproti dobám nedávným výrazně liší. Konkrétně u horských kol se standardem střední a vyšší střední třídy staly hydraulické kotoučové brzdy. Hydraulické brzdy mají vyšší brzdný účinek za použití menší síly než brzdy mechanické. Odpadá zde síla tření lanka v bowdenu. Tím pádem je jejich dávkování výrazně citlivější (Lopes, 2015). U řazení se snad udála ještě vetší revoluce. S příchodem tzv. devětadvacítek přišel výrobce SRAM s řešením 2x10 převodů namísto klasických 3x9. U větších kol není třeba tolika převodů a cyklista si vystačí s menším počtem zubů na převodníku a kazetou s větším rozsahem, což přináší váhovou úsporu a jednodušší servis. Není tomu dlouho, co firma SRAM přišla na trh s opět novou verzí, tentokrát 1x11, kde je váhová úspora ještě vetší, stejně jako jednoduchost ovládání. Ovšem u tohoto systému nastal problém s tím, že běžným cyklistům chyběl dle volby počtu zubů na převodníku těžký, nebo naopak nejlehčí převod. Převodník 1x11 s kazetou s počtem 10-42 zubů proto využívali hlavně sportovní a závodní jezdci, kteří dle charakteru trati měnili převodníky v rozsahu 30-38 zubů. Letošním rokem však znovu přišel výrobce SRAM s novinkou a tou je převodník 1x12. V tomto případě je na kazetě rozsah zubů 10-50, který v kombinaci s převodníkem 34 zubů řeší dlouhodobý problém, totiž zda stačí jeden převodník, nebo je lepší, pokud jsou dva (Worsey, 2016).
12 Poslední relativně velkou změnou v kategorii MTB je celkové zkracování posedů a rozšiřování řídítek. Pro ovládání větších kol je zajisté lepší větší páka a s širšími řídítky jezdec pochopitelně potřebuje pro pohodlnou manipulaci vzpřímenější posed.
2.4 Cyklistické kategorie Horských cyklistických disciplín je celá řada a používají se na ně různá kola. V následující části své práce proto popíši jednotlivé typy kol, přičemž vycházím jak z odborné literatury, tak z osobní zkušenosti v oboru. 2.4.1 XC/Maraton Kola na XC a maraton se liší pouze v drobnostech. XC je cyklistická disciplína, kde se jezdí určitý počet okruhů, většinou okolo jedné až dvou hodin. Maraton je oproti tomu trať, která se jede pouze jednou. XC bývá většinou technicky náročnější. V obou těchto kategoriích se dnes uplatňují kola všech tří rozměrů, tedy 26, 27,5 i 29 palců. Používají se zde jak celoodpružená kola, tak HT se zdvihy 80-100 mm. Levnější kola bývají ze slitin hliníku, dražší karbonová. Občas jsou zde k vidění i titanové speciály. XC a maraton kola nemívají tak ostrý úhel hlavové trubky k podložce. Pláště se používají v rozpětí 1,8 až 2,2 palce podle profilu trati, většinou s jemnějším a rychlejším vzorkem. Dříve se používaly na předním kole tři převodníky a na zadním kazeta s devíti pastorky. Dnes je již standardem 2x10 nebo 1x11 převodů. Trendem je snižovat počet převodníků a zvyšovat počet zubů a pastorků. Jedná se o váhovou úsporu a zvýšení celkové jednoduchosti ovládání, která je ale vykoupena rychlejším opotřebováním ozubení a stále užších řetězů. 2.4.2 Allmountain Allmountain je kategorií kol vhodnou pro většinu běžných cyklistů. Kola v této kategorii jsou pohodlnější než závodní XC speciály. Od kategorie XC se liší vyššími zdvihy a pohodlnější geometrií. Tato kola jsou obvykle o něco lehčí a méně robustní, zvládnou hrubší zacházení. Jízda na nich není tak rychlá, ale zato je pohodlnější a bezpečnější.
13
Pláště těchto kol mívají hrubší vzorek a jsou širší, aby i méně zkušený cyklista mohl jezdit bezpečně v terénu. Šířka plášťů se zde pohybuje v rozpětí od 2,1 až 2,3 palce. Materiály i převodování bývají shodné s XC kategorií. Také se zde používají všechny tři rozměry kol. 2.4.3 Enduro/Trail Do této kategorie spadají pouze celoodpružená kola, zdvihy se zde pohybují okolo 140-160 mm. Tato kola mají daleko více položenou hlavovou trubku a výše posazený střed. Nejdůležitější vlastností je zde prostupnost terénem, perfektní ovladatelnost a překonávání překážek. Váha je zde také důležitým údajem, ale nesmí být nikdy upřednostňována nad pevností, protože zde bývá materiál extrémně zatěžován. V této kategorii se upřednostňují spíše dva menší rozměry horských kol. Pláště se používají široké, většinou 2,3 palce a širší, s hrubým vzorkem a měkčí směsí. Svou nepostradatelnou úlohu v této kategorii má i teleskopická sedlovka, která umožňuje pohodlné stoupání i perfektní ovládání kola ve sjezdu (Lopes, 2015). 2.4.4 Downhill Downhill je kategorií kol, kde se uplatňují pouze rozměry 26 a 27,5 palce. Jedná se o speciální kategorii určenou čistě na jízdu z kopce. Nejdůležitější parametrem je zde dobré odpružení se zdvihy 190-203 mm. Kola bývají zpravidla ze slitin hliníku, pouze u nejdražších speciálů se přistupuje ke karbonu. Celé kolo má vysoko postavený střed a ostrý úhel hlavové trubky k podložce. Pláště se používají zpravidla velmi široké, nezřídka 2,5 palce a více, s velmi hrubým vzorkem a měkkou směsí pro výbornou přilnavost (Lopes, 2015). 2.4.5 Fatbike Tzv. fatbiky jsou vcelku novou kategorií horských kol. Jedná se o zpravidla pevná kola se širokou vidlicí a zadní stavbou. O pohodlí a prostupnost terénem se starají
14 extrémně široké pláště, které mívají až 5 palců. V těchto pláštích se jezdí velmi nízký tlak, maximálně 1 bar. Tato kola vznikla primárně na jízdu po sněhu, ale pomalu se dostávají i mezi běžné cyklisty a na normální stezky. Výhodou je obrovská přilnavost a pohodlí při minimálním zvýšení valivého odporu. Fatbiky vypadají těžce a neohrabaně, není to však pravda, oproti běžným kolům váží jen o pár gramů více, což svojí ovladatelností to vynahradí. 2.4.6 6Fattie/650B Plus Tato kategorie je zřejmě o nejnovější kategorií horských kol. Jedná se o kola, která mají ráfek velikosti 27,5 palce a která mají 2,8-3,0 palce široké pláště. Tato kola jsou myšlena převážně na zábavu, kde nehraje velkou roli váha ani rychlost, ale naopak se cílí na dobrou ovladatelnost a hravost kola. Tato kola bývají jak pevná, tak celoodpružená, zdvihy se pohybují okolo 120-140 mm. Hlavová trubka je více položená. Dalo by se říci, že mají velmi blízko k trailovým a endurovým kolům, ale je zde kladen důraz spíše na zábavu než na výkon. Jsou také o něco stabilnější a jistější v těžkém terénu a mohou být dobrým vstupním kolem do tzv. Gravity disciplín.
2.5 Technické parametry V současné době se u dospělých horských kol užívají tři typy ráfků. Jsou to klasická a léty prověřená 26 palců velká kola, moderní rozměr 29 palců a relativní novinka, která se pohybuje mezi nimi, tedy 27,5 palce, někdy nazývaná 650B. Mezi cyklistickou veřejností se vedou poměrně živé debaty o tom, jaká kola jsou ta nejlepší, a která se na kterou cyklistickou disciplínu hodí nejvíce. 2.5.1 Ráfky 26“ Tzv. šestadvacítka se brzy po začátcích horské cyklistiky stala naprostým evergreenem. Dodnes má šestadvacítku doma většina cyklistů a ti, kteří již přesedlali na jiný rozměr jistě na šestadvacítce začínali. Velkou výhodou šestadvacítek je, že je při
15 rychlých změnách směru a při velmi technické jízdě nejovladatelnější. Dle zákonů fyziky je zapotřebí i nejmenší množství energie k roztočení kol. Na druhou stranu do určité míry tento model ztrácí v setrvačnosti a stabilitě. V neposlední řadě je třeba uvést, že dnes výrobci kol upřednostňují rozměr 29“ a proto může být problematické vůbec kvalitní šestadvacítku sehnat, nebo si pro ni opatřit komponenty, kupříkladu vidlici. V současnosti dochází k podobnému problému, který již v historii cyklistiky jednou nastal, a to, když došlo k velice rychlému nástupu diskových brzd namísto klasických ráfkových. V tento moment je již téměř nemožné sehnat kvalitní odpruženou vidlici na 26“ kolo. V následujících letech z těchto důvodů očekávám podobný problém s vidlicemi, zapletenými koly i plášti pro kola 26“ (Lopes, 2016). 2.5.2 Ráfky 29“ Trendem dnešní doby je v horské cyklistice rozměr ráfků 29“. Tato změna přináší spoustu výhod, ale samozřejmě si s sebou nese i určité nevýhody. Je pak na každém cyklistovi, aby si vybral, co je pro něj nejlepší variantou. První zásadní změnou oproti 26“ kolům je lepší prostupnost terénem a lepší překonávání překážek, jedná se o zlepšení o zhruba 6 %. Dále se uvádí, že větší kola mají lepší stabilitu. Zápornou stránkou je naopak váha kola. Ráfek je pochopitelně větší, takže při stejné kvalitě zákonitě obsahuje více materiálu, to samé platí pro výplet, duši i plášť. Větší kolo je taky náročnější na rozjetí, na druhou stranu si však pak lépe udrží energii. Točivost většího kola je až o 40 % horší. To si vyžaduje širší řídítka, což také ovlivní celkovou hmotnost kola. Ostatní komponenty jsou samozřejmě také přizpůsobeny, tudíž váha celého kola narůstá (Lopes, 2015). 2.5.3 Hmotnost Je nesporným faktem, že ve většině cyklistických disciplín hraje váha kola, tedy i váha kol, významnou roli. Z fyzikálního hlediska má tedy obvodová hmota roztáčená každým šlápnutím obrovský význam. Při použití stejného materiálu má 27,5“ kolo o
16 5 % vyšší váhu než 26“ a 29“ kolo dokonce o 12 %. Při šlapání se tedy vždy lehčí rovná lepší. Obzvláště tedy v disciplínách, při kterých je nutné kolo opakovaně rozjíždět a zastavovat vychází papírově 26“ kolo nejvýhodněji (Merida-bikes, 2016). Obrázek 1 – nárůst hmotnosti jednotlivých kol (Merida-bikes, 2016)
2.5.4 Překonávání překážek Při vyjížďce se cyklista setkává s různým terénem, většinou je ale nucen překonávat různé překážky. Těmi mohou být vystouplé kameny, kořeny, obrubníky nebo různé výmoly. Zde co nejrychlejší a tím pádem i nejhladší jízdu ovlivní několik faktů. Jedním z nich je vhodný výběr plášťů pro daný terén, další je zvolení vhodného tlaku. Platí, že méně nafouknutá kola lépe kopírují terén a méně odskakují, pláště také lépe odvalují. Tím je jízda plynulejší, pohodlnější a ve výsledku rychlejší. Dalším faktorem je nájezdový úhel. Zde jsou výhodnější větší kola. Sedmadvacítka má oproti šestadvacítce výhodu o 4 %, devětadvacítka až o 6 %. Pokud tedy jezdec vyhledává co nejpohodlnější a nejbezpečnější jízdu, měl by v tomto případě volit větší rozměr kola (Lopes, 2015).
17
Obrázek 2 – Nájezdový úhel (Merida-bikes, 2016)
2.5.5 Trakce Trakce a přilnavost je jednou z nejdůležitějších věcí při ovládání kola. Čím má cyklista větší trakci, tím větší stoupání je schopen vyjet a čím má větší přilnavost, tím lépe a bezpečněji může svůj stroj ovládat. Jedná se tedy o přenesení hnací síly, přenesení brzdného účinku a ovladatelnost kola. V horské cyklistice, kde se jezdci často pohybují v podmínkách s různým povrchem je trakce extrémně důležitým aspektem. Čím větší je průměr kola, tím větší je jeho styčná plocha. Při stejném tlaku vzduchu v pláštích nabízejí sedmadvacítky o 33 % větší styčnou plochu oproti šestadvacítkám. Devětadvacítky v tomto případě při dodržení stejného tlaku nabízejí dokonce o 50 % více styčné plochy pláště, což je v terénu znatelný rozdíl (Merida-bikes, 2016).
18 Obrázek 3 – Trakce různých plášťů (Merida-bikes, 2016)
2.5.6 Valivý odpor Při jízdě na kole působí na jezdce mnoho různých sil, nejvýznamnější z nich je již při rychlostech nad 20 km/h odpor vzduchu. Dále musí cyklista překonávat odpory v různých mechanických částech kola, které se ale dají minimalizovat častou a kvalitní údržbou kola. V kopcích na cyklistu čeká stoupavý odpor a od plášťů může očekávat valivý odpor, který vzniká při odvalování pláště jeho neustálou deformací. Cílem všech výrobců je samozřejmě jeho minimalizace. Širší pláště mají oproti užším plášťům v terénu nižší valivý odpor, ačkoliv by se na první pohled mohlo zdát, že je tomu naopak. V terénu má plášť s nižším tlakem výrazně lepší jízdní vlastnosti, proto se používají právě širší pláště s nižším tlakem. U úzkého pláště hrozí s nižším tlakem větší nebezpečí defektu proražením. Užší plášť má při stejném tlaku tendenci se rozvalit spíše do délky, široký spíše do šířky. Do délky zploštělý plášť působí větší silou proti směru otáčení nežli plášť rozvalený více do šířky (Zahn, 2014).
19
2.6 Fyziologie a diagnostika cyklistiky Cyklistika je sportovním výkonem, který je přímo závislý na výkonnosti svalů dolních končetin. Jedná se o pohyb cyklický a cyklista nezabírá jen tlakem na pedály extenzory kyčle, ale také extenzory kolenních kloubů a flexory. Při správném šlapání zabírá i vytahováním pedálu nahoru pomocí flexorů kyčlí a kolen a také pomocí extenzorů nohy (Kučera, 1999). Lidský organismus má určité principy fungování, které není možné nijak obcházet. Fyziologie je věda, která se těmito principy zabývá a říká nám, jak organismus funguje a jak s ním nejlépe pracovat. Ani nejmodernější přístroje a vybavení nedokáží popřít určitá pravidla fungování lidského organismu. Každý sport lze provozovat dobře, jen za správného dodržování určitých principů (Sekera, 2008). Každý, komu není lhostejné, zda má sport, který dělá příznivé účinky na jeho organismus nebo komu záleží na jeho sportovních výsledcích, by měl někdy za svůj život podstoupit sportovní diagnostiku. Cílem sportovní diagnostiky je podat sportovci, potažmo trenérovi, informace o aktuálním zdravotním stavu a stavu trénovanosti. Po podrobné analýze výsledků je možné změnit tréninkový plán, upravit intenzitu tréninků nebo se zaměřit na rozvoj silných stránek a zlepšení těch slabých (Sekera, 2008).
2.7 Metabolismus Metabolismem rozumíme látkovou přeměnu v živém organismu. Jedná se o soubor enzymových reakcí, ke kterému dochází v buňkách ve všech živých organismech. S rostoucí pohybovou aktivitou se zvyšuje i aktivita metabolických dějů. U různých sportovních aktivit se funkční a metabolická adaptace organismu mění (Havlíčková, 1999). Látková přeměna se dá rozdělit na dva základní druhy. Jedním z nich je anabolismus a druhým je katabolismus. Anabolismem rozumíme tvorbu složitějších látek z látek jednodušších. Jedná se o hromadění energie, anabolismem je tedy nabírání svalové hmoty, regenerace, ale i tloustnutí. Katabolismus lze na druhé straně chápat jako spotřebovávání, rozkládání látek složitých na jednodušší. Je to tedy například
20 hubnutí tukové tkáně, ztráta svalové hmoty při vytrvalostním závodě. Zjednodušeně jde o to, že anabolismus získává, zatímco katabolismus bere (Sekera, 2008). Metabolismus lze také rozdělit podle přístupu kyslíku. Při nedostatečném zásobení kyslíkem se jedná o takzvaný metabolismus anaerobní. V tomto stavu je organismus schopen získávat energii pouze z cukrů. Jeho výhoda spočívá v rychlém nástupu, nevýhodou je však tvorba kyseliny mléčné, která způsobuje zakyselení svalů. Při nízké intenzitě organismus funguje aerobně, tedy za přístupu kyslíku, v tomto stavu je schopen metabolizovat cukry, tuky i bílkoviny (Bartůňková, 2013).
2.8 Zdroje energetického krytí Organismus využívá při fyzickém zatížení dva zdroje energie. Jsou to zdroje bezprostřední, takzvaně makroenegní fosfáty, těmi jsou ATP, ADP a CP. Anebo se jedná o zdroje náhradní, to jsou makroenergní substráty, tedy cukry, tuky a bílkoviny (Bartůňková, 2013). 2.8.1 Makroenergní fosfáty Makroenergní fosfáty, adenozintrifosfát (ATP), adenozindifosfát (ADP) a kreatinfosfát (CP) jsou přítomny v každé buňce. Adenozintrifosfát (ATP) je složeninou adenosinu (adenin s ribózou) a trifosfátu. ATP má 2 vysoce energetické vazby (ADP pouze jednu), které se uvolňují při hydrolýze. Reakce, při které vzniká adenozindifosfát (ADP), je katalyzována enzymem ATPázou. Aktuální zásoby ATP dosahují 80-200 g, což může poskytnout energii odpovídající přibližně 21-33 kJ. Tato hodnota představuje energii, která by v případě intenzivní svalové činnosti vystačila pouze na 1-3 s. Proto se ATP při štěpení makroenergních substrátů (tj. cukrů, tuků, event. bílkovin) neustále obnovuje. Určité množství energie přichází z kreatinfosfátu (CP). Bylo vypočteno, že netrénovaný jedinec resyntetizuje denně takové množství ATP, které odpovídá 75 % jeho tělesné hmotnosti. Maratónec v průběhu 2,5hodinového závodu vyprodukuje až 80 kg ATP (Bartůňová, s. 17, 2013).
21 2.8.2 Makroenergní substráty Makroenergními substráty jsou sacharidy (cukry, uhlovodany), tuky a bílkoviny. Tyto makroživiny jsou přijímány v potravě a jsou štěpeny v různých částech trávicího ústrojí. Všechny tři organismus přeměňuje v energii, přičemž každý z nich s různou efektivitou, jinou rychlostí a s různými nároky na kyslík (Sekera, 2008). Citrátový cyklus neboli cyklus kyseliny citrónové (též Krebsův cyklus) je cyklem, kde se setkávají metabolismy všech tří druhů živin, tedy tuky, cukry a bílkoviny (Bartůňová, 2013). Sacharidy (cukry, uhlovodany, škroby a další) mají za svůj hlavní úkol být spotřebovány, spáleny, přeměněny na rychlou energii. Dělí se na složité a jednoduché. Hlavním zdrojem cukrů je rostlinná strava. Nejběžnějším jednoduchým cukrem je glukóza. Glukóza je v podobě jednoduché molekuly, což pro skladování v organismu není vhodné, a proto si tvoří dlouhé řetězce polysacharidů (škrobů). U živočichů se tento zásobní polysacharid nazývá glykogen a u rostlin celulóza (Sekera, 2008). Zásoby jaterního a svalového glykogenu se u normální populace pohybují okolo 400 g a u sportovců jsou až o 50 % vyšší, což představuje až 8 400 kJ. Tyto hodnoty vystačí až na 2-3 hodiny fyzické zátěže. Zpracování cukrů je energeticky nenáročné (6 % bazálního metabolismu). Tato skutečnost ve spojení s dobrým zpracováním vzniklých metabolitů činí zpracování cukrů velmi výhodné (Bartůňková, 2013). Štěpení některých cukrů začíná již v ústní dutině slinnou amylázou, dále pokračuje štěpení ve střevě pankreatickou šťávou a amylázou. Ve střevní šťávě se disacharidy štěpí na monosacharidy a tím se ukončují trávicí pochody. Cukry slouží jako hlavní energetické palivo, jako jediné mohou být metabolizovány i anaerobní cestou (Bartůňková, 2013). Velkou výhodou cukrů je jejich rychlá vstřebatelnost a rychlá dostupnost. Velká zásoba se jich nachází přímo ve
22 svalech, pohotovostní dávka cirkuluje v krvi a rezerva se nachází v játrech. Množství zásob glykogenu je regulováno hormonálně, jedná se o hormon inzulin (Sekera, 2008). Pokud cyklistovi dojde zásoba glykogenu, dostaví se takzvaný hlaďák. Mezi cyklisty a dalšími vytrvalostními sportovci se jedná to obávaný strašák. Člověk se musí naučit znát své tělo a vědět, jak často je nutné cukry doplňovat. Bohužel tento stav přichází velmi rychle a bez upozornění. Zprvu se objeví stažený žaludek, nohy začínají postupně těžknout, tělo se začíná třást a každé další šlápnutí je téměř bojem o přežití. Jako prevence je dobré nesportovat hladoví, v pravidelných intervalech doplňovat cukry a dodržovat pitný režim (Landa, 2004). Jako zdroj dlouhodobé energie tělu slouží tuky. Jejich zásobárnou je tuková tkáň. K jejich přeměně v energii je třeba delšího času než u cukrů. Spalování tuků probíhá pomaleji než spalování cukrů, děje se tak při sportu vytrvalostního charakteru při nižší intenzitě. Rozdílné je spalování tuků i ve vztahu s kyslíkem, tuky lze spalovat jedině za přístupu kyslíku (Sekera, 2008). Bílkoviny neplní v organismu pouze úlohu paliva, jejich úloha je složitější. Skládají se z 21 aminokyselin, které tvoří různé variace. Do těla je dostáváme potravou, a to buďto rostlinného nebo živočišného původu. Štěpení bílkovin probíhá v žaludku za pomoci pepsinu. Nejdéle a nejsložitěji se tráví právě bílkoviny, na jejich zpracování je třeba 30 % energie bazálního metabolismu. Rozštěpené bílkoviny dále pokračují do jater, kde jsou dále zpracovávány. Bílkoviny jsou hlavními stavebními kameny svalové hmoty. Tělo si neumí tvořit bílkoviny do zásoby. Zdrojem energie se bílkoviny stávají jen zřídka, při dlouhodobém zatížení, bez doplňování cukrů a tuků (Bartůňková, 2013).
23
2.9 Zóny energetického krytí Pro zóny energetického krytí hrají zásadní roli dva pojmy, a totiž aerobní a anaerobní zóna. Aerobní znamená za přístupu kyslíku a anaerobní znamená bez přístupu kyslíku. Bez přístupu kyslíku však umí pracovat pouze některé jednodušší organismy. Pro nás tedy platí, že pracujeme na kyslíkový dluh, který musíme samozřejmě splatit. Pro sportovce jsou důležité oba režimy energetického krytí, nevyužíváme totiž vždy jen jeden z nich, ale oba druhy kombinujeme, což je pro organismus nejvýhodnější, protože v tomto stavu může čerpat ze všech zdrojů (Sekera, 2008). 2.9.1 Anaerobně alaktátová zóna Anaerobní alaktátová neboli fosfátová zóna je pohotovostní zásobárnou energie. Tato zásoba se nachází přímo ve svalech v podobě ATP a CP, tedy adenosintrifosfátu a kreatinfosfátu. Jedná se o zdroj krátkodobé a výbušné maximální síly. Je to zásoba energie na několik málo sekund, uvádí se zpravidla na 10-20 s. Poté nastává zpětné hromadění zásob, které trvá okolo tří minut. Tato rychlá a výbušná síla je pro cyklisty vhodná především v rychlých nástupech a spurtech (Bartůňková, 2013). 2.9.2 Anaerobně laktátová zóna U anaerobně laktátové zóny se jedná o časový úsek do 90 s. Jde o maximální úsilí na krátký časový úsek. Organismus v tomto případě pracuje na tzv. kyslíkový dluh. Pro sportovce je klíčové zlepšovat svou výkonnost anaerobně laktátového metabolismu. Při sportovním výkonu na hranici maxima začíná sportovec pociťovat zamléčnění svalů. V tomto režimu je možné pracovat jen po krátkou dobu a pak je nutné zvolnit a dluh splatit (Sekera, 2008). 2.9.3 Anaerobně aerobní zóna Tato zóna přichází v úvahu při střední intenzitě zatížení. Energii organismus získává jak aerobní, tak anaerobní glykolýzou. Jedná se tedy o fyzické výkony v řádu
24 minut až desítek minut. Běhy na střední až delší tratě okolo 3 až 10 km, běh na lyžích do 15 km nebo závody crosscountry a cyklokrosu (Perič, 2010). 2.9.4 Aerobní zóna Aerobní zóna je pro náš organismus nejšetrnější. V aerobní zóně je organismus schopen pracovat dlouhé minuty až hodiny, důležité je udržovat stále nízkou intenzitu zatížení. Poptávka po kyslíku je v tu chvíli pokryta a organismus si nevytváří žádný dluh. Díky tomu se nevytváří laktát a svaly se nezamléčňují. Předělem mezi aerobní zónou a aerobně-anaerobní zónou je aerobní práh (AEP) (Bartůňková, 2013). 2.9.5 Laktátová křivka Laktátovou křivku využívají sportovci pro stanovení aerobního a anaerobního prahu (AP, ANP). Je to vztah mezi tepovou frekvencí (TF) a koncentrací laktátu v krvi. Na křivce zanesené v grafu jsou dva body, na kterých je patrný AP a ANP. AP určuje hranici, do kterých tepů dokáže organismus pracovat bez kyslíkového dluhu a dále pak na kyslíkový dluh, který ale dokáže splácet a dluh se dále neprohlubuje. ANP určuje hranici TF, kdy dluh již při stejném výkonu stále narůstá a nejsme schopni ho splácet, hladina kyseliny mléčné stále stoupá a přísun kyslíku je nedostatečný (Sekera, 2008).
2.10
Zátěžová diagnostika
Zátěžová diagnostika je nezbytnou součástí přípravy vytrvalostních sportovců. Sportovci poskytne zpětnou vazbu o dosavadním tréninku a pomůže mu v plánech na další období. Doporučuje se jí zabývat pravidelně v průběhu všech tréninkových cyklů. Nevýhodou však je, že podává informace pouze o fyzické stránce, která tvoří jen část sportovního výkonu, vedle psychické pohody sportovce apod (Sekera, 2008).
25
2.10.1 Tepová frekvence Tepová frekvence (TF) je velmi důležitým ukazatelem zatížení. V terénních podmínkách nám pro její zjišťování slouží tzv. sporttestery. Skládají se ze snímače v podobě hrudního pásu a přijímače v podobě kvalitních sportovních hodinek. Podle tepové frekvence jsme pak schopni stanovit zátěžové zóny. Ve vztahu k cyklistice se můžeme řídit jednoduchými hodnotami. Do cca 70 % TF se jedná o vytrvalostní trénink pod aerobním prahem. Jakmile se dostaneme nad aerobní práh do takzvané meziprahové oblasti, tak se jedná o rychlostně vytrvalostní trénink. Pokud se TF nachází na maximu, jedná se o anaerobní zátěž, při které je cyklista nad anaerobním prahem. Zde se jedná o trénink maximální rychlosti (Sekera, 2008). 2.10.2 Kadence Kadence neboli frekvence šlapání má velký podíl na úspoře a optimálním využití energie v cyklistice. Jako nejvýhodnější se uvádí v rozmezí 60-70 otáček za minutu. V praxi se ale ukazuje, že tato kadence neumožňuje dosahování maximálních výkonů. Při této kadenci je totiž moc velký tlak na pedál a svaly se rychleji unaví. Nižší kadence a tím také těžší převod neumožnuje takovou akceleraci. Ideální kadencí pro sportovní a závodní cyklistiku je tedy 90-100 otáček za minutu (Sekera, 2008). O něco nižší kadence se doporučuje pro jízdu do kopce. Kadencí také můžeme ovlivnit charakter tréninku, vyšší kadencí se trénuje vytrvalost, naopak nižší kadencí můžeme trénovat spíše sílu. 2.10.3 Ukazatele dechových funkcí při fyzickém zatížení Ukazatele dýchacího systému dělíme na statické a dynamické (Bartůňková, 2013) a měříme je pomocí spirometrie nebo spirografie. Dynamickými ukazateli jsou myšleny ty, jež disponují určitou časovou dimenzí. K nim patří dechová frekvence (DF), minutová ventilace (V), dechová rezerva, rozepsaný usilovný výdech vitální
26 kapacity plic a různé průtokové rychlosti. Mezi statické ukazatele pak patří dechový objem (VT), vitální kapacita plic (VC), inspirační a exspirační rezervní objemy (IRV a ERV) a reziduální objem (RV) (Bartůňková, 2013). Odezvou organismu na každou fyzickou aktivitu je zvýšená poptávka po kyslíku. To znamená, že se zvyšující zátěží stoupá i minutová ventilace (V). Zvýšená minutová ventilace (V) může nastat i působením stresu, a to i před samotným sportovním výkonem. Zvýšená minutová ventilace (V) koreluje se zvyšováním dechové frekvence (DF) a dechového objemu (VT). Minutová ventilace (V) stoupá lineárně to té doby, než nastoupí anaerobní glykolýza, při které se tvoří laktát (Bartůňková, 2013). Klidová dechová frekvence (DF) se pohybuje okolo 14–16 dechů za minutu. Při lehkém zatížení stoupá dechová frekvence k 20–30 dechům za minutu a při vysokém zatížení se dostává až na hranici 60 a více dechů za minutu. Ženy mívají o lehce vyšší dechovou frekvenci než muži (Bartůňková, 2013). Dechový objem (VT) je množství vzduchu na jeden nádech. Běžně je toto množství uváděno jako 0,5 litru vzduchu. Po normálním nádechu je možné ještě znovu nadechnout cca 3 litry vzduchu, tomu se říká inspirační rezervní objem (IRV). Naopak po normálním výdechu je ještě možné vydechnout více jak 1 litr vzduchu, což označujeme jako rezervní exspirační objem (ERV) (Trojan, 2003). Vitální kapacita (VC) je ukazatelem maximálního dechového objemu. Je to množství vzduchu, které do plic dostaneme po maximálním výdechu. Jedná se tedy o celkovou kapacitu plic (TLC) bez reziduálního objemu (RV). Hodnota VC se může při zatížení měnit, při rozdýchání se může zvýšit, a naopak snížit až o 60 % se může při velké únavě a vyčerpání (Havlíčková, 1999) Spotřeba kyslíku (VO2) je nejdůležitějším údajem, který spolu se srdeční frekvencí využíváme pro sportovní diagnostiku. V klidu činí u zdravého člověka 2,1 l/m. Takovéto množství kyslíku se dostává krevním řečištěm do tkání. Schopnost spotřeby kyslíku je dána maximálním aerobním výkonem (VO2max), tedy nejvyšší dosaženou hodnotou spotřeby kyslíku (Bartůňková, 2013).
27 Maximální spotřeba kyslíku (VO2max) je velice důležitý ukazatel transportních schopností organismu a maximálních oxidativně metabolický dějů. Je to tedy ukazatel stavu trénovanosti, hodnota, která je do značné míry vrozená, ale přesto ji lze tréninkem zlepšovat. Změřené hodnoty VO2max se přepočítávají na jeden kilogram váhy a poté je lze vzájemně porovnávat (Sekera, 2008). 2.10.4 Měření energetického výdeje Stanovit energetický výdej je možné pomocí přímé a nepřímé kalorimetrie či energometrie (Bartůňová, 2013). Přesné stanovení EV pomocí přímé kalorimetrie se provádí ve speciálních komorách s teplotou 0 °C, kde je zachycováno teplo produkované organismem. Tato metoda není často využívána, protože je drahá a náročná (Vilikus, 2015). 2.10.5 Nepřímá kalorimetrie Na rozdíl od přímé kalorimetrie je možné nepřímou kalorimetrii využívat i v terénu. Zakládá se na faktu, že spotřebu kyslíku VO2 je možné za pomoci energetického ekvivalentu kyslíků EEO2 přepočítat na spotřebovanou energii v kJ. Počítá se s tím, že spotřebováním 1 litru kyslíku se v organismu uvolní 19,7 až 20,9 kJ energie. Hodnota energie se liší v závislosti na spotřebovaných živinách. Pokud organismus bere energii z tuků a bílkovin, počítá se spíše s dolní hranicí EEO2, pokud se jedná o spalování cukrů, například při kratším sportovním výkonu, počítá se s horní hranicí EEO2. Pro přesné určení EEO2 je nutné znát takzvaný respirační kvocient (RQ), tím je poměr mezi vydýchaným CO2 ku spotřebovanému O2 ve vydechovaném vzduchu. Ten se liší podle spotřebovávaných živin. Pro nás je podstatné spalování cukrů, protože se jedná o sportovní aktivitu, proto tedy budeme počítat s hodnotou EEO2 = 20,9 kJ (Vilikus, 2015).
28
2.10.6 Spiroergometrie Dynamický zátěžový test analyzující plicní ventilaci a výměnu O2 a CO2 se nazývá spiroergometrie. Standardně patřil spíše sportovním lékařům a fyziologům nežli sportovcům a trenérům. Dnes je ale díky počítačům a moderním technologiím snadnější získat informace touto metodou a je možné testy provádět v terénním měření (Chaloupka, 2003). Na rozdíl od běžné ergometrie se při spiroergometrii měří další veličiny. Těmi jsou minutová plicní ventilace (VE), která se měří v litrech za minutu, dále podíl kyslíku (O2) ve vydechovaném vzduchu, a konečně podíl CO2 ve vydechovaném vzduchu. Senzor vydechovaných plynů je umístěn v masce nebo v náhubku měřícího přístroje, kde se nachází také pumpa, která vede vzorky vydechovaného vzduchu do analyzátoru plynů (Chaloupka, 2003). Spiroergometrie se používá převážně pro získávání informací o schopnosti zpracovávat kyslík u vytrvalostních sportů. Z výsledků je možné vyčíst výkon kardiovaskulárního systému a schopnost kosterního svalstva spotřebovávat dodávaný kyslík. Po přepočtení je možné stanovit energetickou spotřebu organismu. Toto testování je vhodné využívat opakovaně pro představu o adaptaci na zátěž (Sekera, 2009).
2.11
Výživa
Výživa je zásadní oblastí v životě každého sportovce. Pro běžného člověka je vhodný denní příjem energie 5000–6260 kJ za den. Běžně však lidé konzumují spíš 8250-21000 kJ za den. Optimální je přijímat ve stravě energii z 50 % sacharidů, 30 % tuků a 20 % bílkovin. Je třeba brát v potaz nejen optimální složení z hlediska procent cukrů, tuků a bílkovin, ale také zda potraviny obsahují dostatečné množství vitaminů a dalších živin. Aktivní sportovci, cyklisté obzvláště v tréninkový den potřebují mnohem větší množství energie, než je běžně udávaných 6260 kJ za den. Také se v tomto případě
29 upravuje poměr cukrů, tuků a bílkovin. Aktivní sportovci potřebují pro udržení kvalitní svalové hmoty zvýšit příjem bílkovin (Clark, 2009). Zavodňování je pro sportovce další extrémně důležitou věcí. Náš organismus je tvořen přibližně ze 70 % z vody a při běžném zatížení stačí denně vypít 2-3 litry tekutin, nejlépe vody. Při zvýšené aktivitě nebo pobytu na slunci či v horkém prostředí je to až 5 litrů. Nevyplatí se přitom pitný režim podceňovat, již při ztrátě vody o objemu pouhých 2 % tělesné hmotnosti začínají být narušeny termoregulační schopnosti organismu. Při ztrátě 3 % se snižuje svalová vytrvalost. Při ztrátě 4-6 % se snižuje svalová síla a nastupují křeče, při ztrátě 6 % a více nastupuje totální vyčerpání, následné kóma a smrt (Burke, 2002).
30
3. Cíle a úkoly práce, hypotézy 3.1 Cíle Zjištění rozdílů energetického výdeje při jízdě na horském kole s použitím ráfků o průměru 26“ a 29“.
3.2 Úkoly -
Stanovení vhodného horského kola
-
Stanovení vhodného terénního okruhu
-
Zvolení dvou druhů ráfků a plášťů
-
Realizace měření na přírodním okruhu
-
Zpracování a vyhodnocení výsledků měření
3.3 Hypotéza Energetická náročnost bude v průběhu jízdy významně nižší u kol o rozměru 29“ než u kol o rozměru 26“.
31
4. Metodika práce 4.1 Popis výzkumného souboru Jako výzkumný soubor posloužili tři muži ve věku 19, 24 a 26 let, s tělesnou výškou v rozmezí 180-185 cm a tělesnou hmotností 80-82 kg. Všichni testovaní jezdci jsou sportovci s podobnou úrovní ovládání horského kola. Dobré ovládání horského kola bylo podmínkou účasti v testování. Způsob testování v provedeném výzkumu byl schválen etickou komisí UK FTVS. Všem zúčastněným byl předložen informovaný souhlas, který byl podmínkou účasti.
4.2 Realizace měření Měření probíhalo 8. listopadu 2016 na vyznačeném testovacím okruhu v blízkosti Fakulty tělesné výchovy a sportu Univerzity Karlovy. Testovací okruh byl s předstihem vybrán a vyznačen. Ve stanovený čas jsme se sešli na přilehlém parkovišti, kde bylo připravené zázemí a drobné občerstvení. Všichni tři jezdci absolvovali dva okruhy na obou typech ráfků s nasazeným analyzátorem dýchacích plynů MetaMax 3B (Cortex-Medical, 2016) a se sporttesterem. Měřeným jízdám předcházel výklad trati s podrobným popisem, jak bude měření probíhat. Testovaní jedinci byli seznámeni s tím, kdy šlapat a jaké úseky se mají jet pouze na setrvačnost. Tyto úseky byly pro snadnou orientaci jezdců vyznačeny bílými čárami sprejem. Poté probíhalo individuální rozježdění, rozcvičení a zahřátí. Při zkušebních jízdách jsme doladili ideální kadenci šlapání pro danou trať a vše bylo připraveno na zahájení testovací jízdy. Pro samotnou testovací jízdu měl každý testovaný jezdec nasazen sporttester, masku a vestu s analyzátorem vydechovaných plynů. Aby jezdci udrželi správnou kadenci, kterou jsme po několika pokusech určili na 69 otáček za minutu, měl v uších každý testovaný jezdec sluchátka, ve kterých mu metronom udával potřebnou kadenci. Poté proběhlo správné nastavení testovaného kola a první testovací jízda mohla začít.
32 Aby bylo testování směrodatné, bylo nutné brát v úvahu alespoň pět minut z celkového času jízdy u každého zkušebního jezdce, poté co se hodnoty VO2 dostanou na provozní hodnotu. Průměrná doba jedné jízdy byla 7:04 ± 0:39 min. Rychlost byla určena kadencí prostřednictvím metronomu ve sluchátkách jezdce. Celá testovací jízda probíhala pouze na jeden převod, který jezdec v průběhu neměnil. Prostřednictvím empirické metody jsme se snažili dosáhnout toho, aby na stejný počet otočení pedálů dojelo kolo stejně daleko s ráfky 26“ i s ráfky 29“. Pro tyto účely jsme prvně určili převod na 29“ kole a ujeli jsme po rovné čáře 10 otočení, poté jsme hledali ideální počet zubů u 26“. S drobnou odchylku 26 cm jsme zvolili převody 38x21 zubů u kola s 26“ ráfky a 24x15 zubů u kola s 29“ ráfky. Podmínky pro testování byly dobré, teplota okolního prostředí byla 4 °C a tlak byl 970 hPa, obloha byla polojasná.
4.3 Testovací okruh Testovací okruh jsem vybral v blízkém okolí Fakulty tělesné výchovy a sportu Univerzity Karlovy. Měřící zázemí bylo na parkovišti u vjezdu na lesní cestu. Okruh tedy startoval přímo na parkovišti. Cílem bylo vybrat trasu, na které se budou nacházet všechny možné povrchy a terénní nerovnosti, se kterými se může cyklista běžně setkat. Trasa tedy startovala od čáry na parkovišti, poté následoval 50 metrů dlouhý rovný úsek po asfaltu. Mírnou pravotočivou zatáčkou se následně vjíždělo do lesa, kde byla bahnitá zpevněná cesta. Ta vedla do mírného kopečka, následoval 40 metrů dlouhý úsek mírného klesání, kde testovaní jezdci nešlapali. V těchto místech se rozbahněná cesta rozšířila a následovalo znovu mírné stoupání. Následoval úsek mírného klesání, kde jezdci znovu nešlapali. Poté pravoúhlá, ale široká zatáčka, kterou jezdci projeli bez šlapání a bez brzd. Na tento úsek navazovalo odbočení z hlavní cesty na úzkou pěšinu a prudké stoupání dlouhé 55 metrů, které pokračovalo do úzké klikatice mezi stromy a kameny. Další úsek byl prudký sjezd po sypkém povrchu, poté následovala prudká pravotočivá vracečka do výjezdu. Po následujícím sjezdu bez šlapání přichází výjezd po pěšině mezi stromy. Na zemi zde bylo hodně kořenů a spadaného listí. Pak už
33 následoval jen krátký sjezd a mírné stoupání zpět na hlavní cestu. Z té se ještě odbočovalo na klikatý singltrek mezi stromy a poté už následoval výjezd na hlavní cestu a zpět na asfalt. Na parkovišti se okolo značky otočilo a celý okruh se jel znovu. Okruh byl dlouhý 1,1 km s převýšením 37 metrů. Asfaltu bylo na okruhu 50 metrů, většinu povrchu pak tvořila prašná cesta pokrytá v různé míře vlhkým listím. Část okruhu byla tvořena sypkou lesní hrabankou protkanou kamením a kořeny. Celkově byl na okruhu zastoupen téměř veškerý terén, se kterým se běžně cyklisti na svých vyjížďkách setkávají. Trať byla značena bílými značkami vytvořenými sprejem. Jednalo se o startovací čáru, místo otáčení, šipky určující směr jízdy a čáry určující úseky trati, kde testovací jezdci jeli pouze setrvačností. Testovací jezdci byli s tratí seznámeni, trať si několikrát projeli a měli jasné instrukce o tom, kde jsou úseky a kde se jede pouze na setrvačnost.
4.4 Testovací jízdní kolo Pro testování jsme zvolili horské kolo značky Specialized, jednalo se konkrétně o model Stumpjumper Comp HT. Tento konkrétní model jsme použili z důvodu, že je možné ho osadit jak sériovými koly velikosti 29“, tak i koly jiných průměrů, v konkrétním případě koly velikosti 26“. Jednalo se tedy o model HT (hardtail), tedy kolo, které nedisponuje zadním tlumičem. Takové kolo bylo vybráno z důvodu jednoduchosti testování, nebylo třeba nastavovat tuhost zadního odpružení a nebylo třeba brát v potaz jeho vliv na měření energetického výdeje. Použity byly dva průměry ráfků, velikost 26“ a velikost 29“. Pro přesnost jsem použil stejný typ ráfků jen s jinou velikostí, konkrétně se jednalo o ráfky Roval 26“ a Roval 29“ na stejných nábojích DT Swiss. Váhový rozdíl je zanedbatelný a činí 80 g na sadu, tím pádem nemá zásadní vliv na EV.
34 Tabulka 1 – Specifikace jízdního kola Specialized Stumpjumper Comp HT Rám Vidlice Velikost Rámu Kola Řazení Váha rámového setu (vidlice, sedlovka)
Specialized M5 alloy, XC geometry, 29“ velikost L/19“ RockShox Reba RL 29, Solo Air spring, 90mm 19“ Roval 29, alloy 21mm Sram X9/X7, 2x10 2,4 kg
Zdroj: Specialized, 2016
4.5 Testované pláště Pro testování jsme zvolili běžné XC pláště. Jednalo se o kombinaci dvou různých typů, na předním kole byly použity pláště Specialized Ground Control 29x2,1 a 26x2,1. Jedná se o MTB plášť s hrubším vzorkem pro dobré vedení předního kola a dobrý brzdný účinek (Specialized 2016). Na zadní kola jsme obuli pláště Continental Race King 29x2,2 a 26x2,2. Zde se jedná o pláště, které mají výbornou adhezi, poskytují slušný komfort a díky jemnějšímu vzorku mají nižší valivý odpor. Plášť je dle výrobce vhodný do sucha, na tvrdé povrchy, zpevněné cesty a smíšený terén (Continental 2016). Tabulka 2 – technické parametry – Ground Control 29x2,1 Typ pláště Kostra pláště Patka Směs Vzorek Váha Obvod Zdroj: Specialized, 2016
Tubeless 60 TPI Skládací (kevlarová) Gripton Hrubý MTB XC/Trail 630 g 2295 mm
35 Tabulka 3 – technické parametry – Ground Control 26x2,1 Typ pláště
Tubeless
Kostra pláště Patka Směs Vzorek
60 TPI Skládací (kevlarová) Gripton Hrubý MTB XC/Trail
Váha Obvod
580 g 2128 mm
Zdroj: Specialized, 2016 Tabulka 4 – Technické parametry – Continental Race King Sport 29x2,2 Typ pláště Kostra pláště Patka Směs Vzorek
Tubeless 120/160 TPI Skládací (kevlarová) Black Chili Compound Jemný MTB XC Race
Váha Obvod
540 g 2305 mm
Zdroj: Continental, 2016 Tabulka 5 – Technické parametry – Continental Race King Sport 26x2,2 Typ pláště Kostra pláště Patka Směs Vzorek Váha Obvod
Zdroj: Continental, 2016
Tubeless 120/160 TPI Skládací (kevlarová) Black Chili Compound Jemný MTB XC Race 490 g 2146 mm
36
4.6 Vyhodnocování výsledků Součástí této práce byla realizace empirického výzkumu, který byl prováděn metodou intraindividuálního měření. Pro vyhodnocování výsledků budou použity metody základní popisné statistiky: aritmetický průměr a směrodatná odchylka. Ve venkovních podmínkách jsme zjišťovali hodnoty pomocí nepřímé kalorimetrie. Touto metodou se měří spotřeba kyslíku potřebná pro oxidaci živin (Pařízková, 2007). Nepřímá kalorimetrie neboli energometrie, je založena na spotřebě kyslíku a jejím přepočtu na energetický výdej (s využitím energetického ekvivalentu pro kyslík, EEO2) (Bartůňková, s. 17, 2013). EEO2 tedy určuje množství energie, které se uvolní z jednoho litru kyslíku (Silbernagl, 2004). Je to rozdíl VCO2 a VO2 a počítá se pomocí tabulek respiračního kvocientu. Pro určení EV pomocí nepřímé energometrie je nutné znát jak hodnoty klidové spotřeby kyslíku, tak hodnoty při zatížení a dále také hodnoty po zatížení, které jsou vyšší než hodnoty klidové (Bartůňková, 2013). Faktory, které mohly neblaze ovlivnit experiment jsou dva. Předně lidský biologický faktor a za druhé technický. Chyba na straně měřených jezdců mohla nastat, pokud nedodrželi určenou kadenci nebo v případě hyperventilace či zadržení dechu a podobně. Na druhé straně mohla nastat technická chyba přístroje na analýzu dýchacích plynů MetaMax 3B. Dle výrobce je možná odchylka v řádů 2% (Cortex-Medical, 2016). Jako významný rozdíl v energetickém výdeji jsme stanovili hodnotu přesahující více jak 10 % v souvislosti s možnou odchylkou způsobenou měřením.
37
5. Výsledky Výsledky měření uvádím ve čtyřech tabulkách doprovozených jedním grafem. V prvních třech tabulkách je zaznamenáno 6 pětiminutových jízd tří testovaných jezdců. Hodnoty jsou zaznamenány po dvacetisekundových intervalech. Jedná se o aktuální a průměrnou spotřebu kyslíku. Dále je vyjádřen celkový energetický výdej jednotlivých jezdců v kilojoulech. Tabulka 6 – Spotřeba kyslíku a energetický výdej, jezdec č. 1
Záznam po 20 s 0:20 0:40 1:00 1:20 1:40 2:00 2:20 2:40 3:00 3:20 3:40 4:00 4:20 4:40 5:00 Celkový průměr Směrodatná odchylka
VO2 l/min 26" 29" 2,78 2,98 2,81 3,01 3,33 2,83 2,57 2,73 2,87 2,43 2,62 2,33 2,46 2,39 2,22 2,08 2,48 1,92 2,08 2,67 2,79 3,20 3,07 2,98 3,14 2,87 3,25 2,56 2,91 2,62
Energetický výdej v kJ 26" 29" 19,16 20,52 19,41 20,73 22,99 19,52 17,71 18,83 19,8 16,78 18,08 16,05 16,98 16,49 15,3 14,35 17,09 13,22 14,35 18,42 19,22 22,07 21,16 20,54 21,63 19,8 22,41 17,66 20,05 18,1
2,76 0,36
19,02 2,49
2,64 0,36
18,21 2,49
38 Tabulka 7 – Spotřeba kyslíku a energetický výdej, jezdec č. 2
Záznam po 20 s 0:20 0:40 1:00 1:20 1:40 2:00 2:20 2:40 3:00 3:20 3:40 4:00 4:20 4:40 5:00 Celkový průměr Směrodatná odchylka
VO2 l/min 26" 29" 3,72 2,84 4,00 3,84 4,05 4,05 3,87 4,41 4,18 4,23 3,23 4,30 3,20 3,69 3,44 3,88 2,93 3,92 3,16 3,35 4,03 3,82 3,91 4,25 4,82 4,32 5,51 4,53 4,53 4,25 3,91 0,69
3,98 0,44
Energetický výdej v kJ 26" 29" 25,64 19,59 27,59 26,51 27,95 27,92 26,71 30,44 28,83 29,18 22,27 29,69 22,1 25,48 23,73 26,78 20,18 27,05 21,83 23,09 27,8 26,34 26,95 29,34 33,21 29,81 37,99 31,26 31,27 29,3 26,94 4,74
27,45 3,07
39 Tabulka 8 – Spotřeba kyslíku a energetický výdej, jezdec č. 3 Záznam po 20 s 0:20 0:40 1:00 1:20 1:40 2:00 2:20 2:40 3:00 3:20 3:40 4:00 4:20 4:40 5:00 Celkový průměr Směrodatná odchylka
VO2 l/min 26" 29" 2,94 2,04 2,64 2,68 2,91 3,21 2,84 3,17 2,34 3,05 2,30 3,10 2,37 2,74 2,30 2,05 1,77 2,15 1,79 2,14 2,80 1,90 3,28 1,57 3,17 2,38 3,07 3,06 3,01 3,23 2,64 2,56
Energetický výdej v kJ 26" 29" 20,27 14,04 18,2 18,46 20,05 22,16 19,59 21,89 16,12 21,07 15,86 21,38 16,33 18,89 15,84 14,12 12,21 14,81 12,37 14,73 19,31 13,13 22,64 10,82 21,89 16,4 21,19 21,11 20,74 22,28 18,17 17,69
0,47
3,25
0,56
3,88
40 Tabulka 9 – Celková spotřeba energie
Testovací jezdec 1 2 3
EV v kJ 26" 285,34 404,05 271,61
Graf 1 – porovnání spotřeby energie ráfků 26“ a 29“
29" 273,08 411,78 265,29
41
6. Diskuze Cílem této empirické práce bylo zjištění a porovnání rozdílů energetického výdeje při jízdě na různých průměrech ráfků horských kol. Jednalo se o intraidividuální terénní měření na přírodním okruhu s předem stanovenou kadencí šlapání. Jako testovací kolo bylo použito horské kolo s pevnou zadní stavbou (HT) s velikostí kol 29“ s možností výměny za kola velikosti 26“, konkrétně se jednalo o model kola Specialized Stumpjumper Comp HT 29 s velikostí rámu L neboli 19“. Toto bylo vybráno pro jednoduchou záměnu za kola 26“. Použité ráfky byly stejného výrobce i stejné řady, pouze s tím rozdílem, že jedny byly velikosti 26 a druhé 29 palců. Náboje byly zvoleny taktéž stejné ložiskové a se stejným systémem uchycení do rámu a vidlice. Výplet se taktéž lišil jen délkou drátů, počet i materiál byl totožný. Použité pláště byly na předních kolech od stejného výrobce a na zadních taktéž. Stejné pláště jsme dodrželi z důvodu, aby jiný vzorek pláště nezkreslil výsledky měření. Na předním kole se jednalo o pláště Specialized Ground Control 29x2,1 a 26x2,1, na zadním šlo o pláště Continental Race King Sport 29x2,2 a 26,2,2. Rozdíl na celé sadě kol i s plášti byl 180 g v neprospěch devětadvacítek. Pláště jsme nahustili na výrobcem nejnižší doporučenou hodnotu, která se ze zkušenosti jeví jako nejlepší do smíšeného terénu z hlediska jízdních vlastností. Přehuštění plášťů na jízdu v terénu není dle Landy vhodné, plášť hůře kopíruje terén více odskakuje a má menší přilnavost, což ovlivní nejen jízdní vlastnosti ale i na pohodlí jezdce (2004). Dle Zahna (2015) platí, že na hladkém povrchu je lepší vyšší tlak, avšak v terénu to funguje opačně. Již od šotolinové cesty daleko lépe odvaluje plášť nafoukaný na nižší tlak, který se lépe přizpůsobí terénu. U menšího průměru platí, že při stejném nahuštění má větší valivý odpor kol díky větší deformaci. Platí zde zároveň pravidlo, že jemnější vzorek a tenčí plášť má v terénu menší odpor. Z tohoto důvodu jsme použili plášť
42 Continental právě na zadní kolo, kde je díky rozložení jezdcovy váhy větší odpor než na předním kole. Námi měřenou skupinu tvořili tři jezdci ve věku 19-26 let, kteří se jízdě na horském kole věnují rekreačně s ročním nájezdem maximálně 4 000 km. Všichni účastníci jsou však aktivními sportovci s různým zaměřením. Měření v reálném prostředí probíhalo na terénním okruhu se všemi druhy povrchu, se kterými se cyklista běžně setkává. Naše hypotéza předpokládala výrazně nižší energetický výdej při jízdě na kole s 29“ ráfky, u kterých by měl být při stejném nahuštění nižší valivý odpor. Větší průměr kola by měl lépe překonávat terénní překážky a na rovinatém úseku by měla být výhodou i delší setrvačnost větších kol. Na druhou stranu byla na trati i řada technických míst, kde by měla mít svojí ovladatelností navrch 26“ kola. Nechyběl zde ani prudký kopec, kde by měla být znát výhoda menších kol. Trať byla úmyslně zvolena tak, aby prověřila silné i slabé stránky obou průměrů kol. Očekávali jsme, že se zde výrazně projeví o 6 % nižší nájezdový úhel na překážky ve prospěch větších kol, protože podklad tratě byl převážně rozbitý. Také jsme předpokládali, že se projeví zvýšená trakce v technicky náročných pasážích na sypkém a kluzkém povrchu a ve stoupáních. Naopak 12 % nárůst váhy u 29“ kol jsme považovali za zanedbatelný na takovémto typu trati. Při stanovení hodnoty energetického výdeje jsme vycházeli z dat naměřených analyzátorem dýchacích plynů Metamax 3B. Energetický výdej jsme zjistili ze spotřeby kyslíku a přepočtem za využití energetického ekvivalentu kyslíku. Této metodě se říká nepřímá kalorimetrie nebo energometrie. Vzhledem ke standartní chybě měření považujeme za významný rozdíl v energetickém výdeji ten, který přesahuje 10 %. Naše měření neprokázalo významný rozdíl ve spotřebě energie a tím vyvrátilo naši hypotézu. Naše měření prokázalo u prvního a třetího jezdce mírný pokles spotřeby energie a to o 4 % a 2,6 % ve prospěch 29“ kol a u druhého jezdce mírný nárůst spotřeby energie u kola na 29“ ráfcích. Vyjádřeno v kilojoulech se jedná v případě prvního jezdce o pokles 12 kJ, u druhého jezdce se jedná o nárůst spotřeby o 7 kJ a u
43 třetího znovu pokles o 7 kJ. Takovýto rozdíl jsme nuceni považovat s přihlédnutím ke standardní chybě měření za bezvýznamný. Největší rozdíl v energetickém výdeji jsme naměřili u prvního jezdce. Ten měl také nejmenší časový rozdíl mezi měřenými koly. Jedno měřené kolo mu trvalo 3:34 ± 0:02 min. Naopak druhý jezdec, kterému jedinému vyšlo jako energeticky úspornější kolo s ráfky 26“ měl značný rozdíl v časech, konkrétně jedno jeho měřené kolo na kolech 29“ zajel 0:12 min rychleji. Průměr ostatních kol činil 3:14 ± 0,01 min. To napovídá o chybě při dodržování kadence, která pravděpodobně mohla vést ke zvýšenému energetickému výdeji. Pokud tedy vynecháme výsledky druhého jezdce a zaměříme se na prvního a posledního, tak vidíme u většího průměru kol malý pokles energetického výdeje. Pro naše měření jsme počítali pouze s pětiminutovým časovým intervalem a velmi krátkou tratí. Pokud bychom však počítali se stejnou úsporou energie při běžné cyklistické vyjížďce, čísla by se již pro jezdce jevila zajímavější. Běžná cyklistická vyjížďka nebo lehký trénink na 50 km trvá přibližně 3 hodiny. V takovém případě může úspora energie podle našich zjištění činit až 432 kJ ve prospěch kol většího průměru. Z výsledků našeho měření tedy vyplývá, že pro jízdu ve smíšeném terénu není jednoznačně lepší ani kolo na ráfcích 26“ ani kolo na ráfcích 29“. Jiné výsledky by ovšem mohly nastat při jízdě na jiné trati. Předpokládáme, že při jízdě ve velmi technicky náročném terénu, kde nejdůležitějšími parametry jsou ovladatelnost a hravost, časté změny směru, časté brzdění a rozjíždění kola by bylo prokazatelně lepší kolo s ráfky 26“. Naopak na rovinatých tratích maratonského typu, kde se jede v lehkém terénu a velmi důležitá je zde setrvačnost, pohodlí a menší nájezdový úhel na drobné nerovnosti by bylo rychlejší kolo s ráfky velikosti 29“.
44
7. Závěr Námi stanovená hypotéza se s přihlédnutím ke standardní chybě měření nepotvrdila, neboť jsme neprokázali, že by měla jízda na kolech o průměru 29“ významnou energetickou úsporu oproti jízdě na kolech o průměru 26“. Velikost ráfků tedy významně neovlivňuje energetický výdej při jízdě v reálném terénu, kde budou spíše hrát roli jiné faktory, jako je tlak v pláštích, jejich šířka a dezén. Jako hranici pro průkazné snížení energetického výdeje jsme si s přihlédnutím ke standardní chybě měření stanovili jako pokles EV o 10 %. Této hranice nebylo ani u jednoho jezdce dosaženo. Nejblíže k této hranici měl první jezdec, který měl o 4 % nižší energetický výdej na kolech o průměru 29“. Druhý testovaný jezdec měl naopak nižší energetický výdej na kolech o průměru 26“, ovšem je nutné povšimnout si významného výkyvu v nárůstu spotřeby energie při jeho jízdě na 29“ kolech, kde jedno kolo je výrazně rychleji, zřejmě pro nedodržení stanovené kadence. U třetího jezdce jsme zaznamenali mírný pokles EV v případě jízdy na 29“ kole. Avšak ani tato hodnota nebyla dostatečně vysoká, jednalo se o rozdíl pouhých 2,6 %. Tyto odchylky tedy nejsou dostatečně zásadní pro prokázání rozdílného energetického výdeje. Námi provedené měření trvalo pouze 5 minut. Pokud bychom však získané výsledky aplikovali pro tříhodinovou vyjížďku anebo případně pro závody, tak by mohla být úspora energie veliká. První jezdec měl za 5 minut nižší EV o 12 kJ, což činí na třech hodinách úsporu 432 kJ, neboli osm minut jízdy. U druhého jezdce je naopak jízda úspornější na menších kolech, ale také měl u jízdy na větších kolech odchylku v měření. U třetího jezdce je úspora na kolech o průměru 29“ oproti 26“ 7 kJ. Tam činí úspora na třech hodinách 252 kj, přepočteno opět na tříhodinovou vyjížďku znamená tato úspora necelých pět minut. Časová úspora, která by u prvního jezdce činila 8 minut a u třetího jezdce 5 minut, není na takovém úseku malá a pro sportovního nebo závodního jezdce může být naprosto klíčová. Tuto studii považujeme za pilotní.
45
Použitá literatura BALLANTINE, R. a GRANT, R. Velká kniha o bicyklech. Bratislava: Gemini, 1993. ISBN 80-7161-011-9 BARONI, F. a GRANT, R. Bicykl: historie, mýty, posedlost. Čestlice: Rebo, 2011. ISBN 978-80-255-0459-8. BARTŮŇKOVÁ
S.
Fyziologie
pohybové
zátěže:
učební
texty
pro
studenty
tělovýchovných oborů. Praha : Univerzita Karlova v Praze, Fakulta tělesné výchovy a sportu, 2013 . ISBN 987-80-87647-06-6 BURKE, E. Serious cycling. 2nd ed. Champaign, Ill.: Human Kinetics, ©2002. ISBN 07360-4129-X. CLARK, N. Sportovní výživa:[obsahuje 71 receptů pro dobrou kondici a sportovní trénink]. Champaign, IL: Grada, 2009, 352 s. ISBN 978-80-247-2783-7. Equipment. Specialized [online]. 2016, [cit. 2016-12-01]. Dostupné z: https://www.specialized.com/us/en/equipment HAVLÍČKOVÁ, L. Fyziologie tělesné zátěže I: obecná část. 2. přeprac. vyd. Praha: Karolinum, 1999. ISBN 80-718-4875-1. CHALOUPKA, V. a ELBL, L. Zátěžové metody v kardiologii. Praha: Grada, 2003. ISBN 80-247-0327-0. KUČERA, M. a DYLEVSKÝ, I. Sportovní medicína. Praha: Grada, 1999. ISBN 807169-725-7. LANDA, P. a LIŠKOVÁ, J. Rekreační cyklistika: obecná část. Praha: Grada, 2004. ISBN 80-247-0726-8. LOPES, B. a MCCORMACK, L. Tréninková bible pro bikery. Přeložil Ondřej SELNER. Praha: Mladá fronta, 2015. ISBN 978-80-204-3367-1.
46 Mountainbikes. Specialized [online]. 2016, [cit. 2016-12-01]. Dostupné z: https://www.specialized.com/us/en/men/bikes/mountain PERIČ, T. a DOVALIL, J. Sportovní trénink. tréninkem. Praha: Grada, 2010. ISBN 978-80-247-2118-7. Porovnání velikosti kol.Merida-bikes [online]. 2016, [cit. 2016-11-15]. Dostupné z: http://www.merida-bike.cz/poradenstvi/porovnani-velikosti-kol-2627529 ROUFFET, D. What makes a perfect bike wheel. The conversation [online]. 2012, [cit. 2016-11-18]. Dostupné z: http://theconversation.com/le-tour-de-france-is-set-to-rollso-what-makes-a-perfect-bike-wheel-6041 SEKERA, J. a VOJTĚCHOVSKÝ, O. Cyklistika: průvodce tréninkem. Praha: Grada, 2008. ISBN 978-80-247-2911-4. SILBERNAGL, S. a DESPOPOULOS, A. Atlas fyziologie člověka. Grada Publishing, spol. sro, 2004. Technology. Continental [online]. 2016, [cit. 2016-11-21]. Dostupné z: http://www.continental-tires.com/bicycle/technology The new MetaMax® 3B. [online]. 2016. [cit 2016-12-01]. Dostupné z: http://cortexmedical.de/metamax-3B-en.htm TROJAN, S. Lékařská fyziologie. Vyd. 4., přeprac. a dopl. Praha: Grada, 2003. ISBN 80-247-0512-5. VILIKUS, Z. Výživa sportovců a sportovní výkon. 2. vydání. Praha: Univerzita Karlova v Praze, nakladatelství Karolinum, 2015. ISBN 978-80-246-3152-3. WORSEY, T.Shoul I upgrade to Sram Eagle. Enduro Mountainbike Magazine [online]. 2016, [cit. 2016-11-19]. Dostupně z: http://enduro-mtb.com/en/should-i-upgrade-tosram-eagle-12-things-you-need-to-know/ ZAHN, C. Tech Info. Pláště pro kola. Schwalbe. 2015, třetí vydání.
47
Seznam obrázků Obrázek 1 – Nárůst hmotnosti jednotlivých kol (Merida-bikes, 2016)….................str. 16 Obrázek 2 – Nájezdový úhel (Merida-bikes, 2016)………………………...............str. 17 Obrázek 3 – Trakce různých plášťů (Merida-bikes, 2016)…………………………str. 18
Seznam tabulek Tabulka 1 – Specifikace jízdního kola Specialized Stumpjumper Comp HT………str.34 Tabulka 2 – technické parametry – Ground Control 29x2…………………………str. 34 Tabulka 3 – technické parametry – Ground Control 26x2,1 ………………………str. 35 Tabulka 4 – Technické parametry – Continental Race King Sport 29x2,2…...……str. 35 Tabulka 5 – Technické parametry – Continental Race King Sport 26x2,2…...……str. 35 Tabulka 6 – Spotřeba kyslíku a energetický výdej, jezdec č. 1 ...………………….str. 37 Tabulka 7 – Spotřeba kyslíku a energetický výdej, jezdec č. 2 ……………………str. 38 Tabulka 8 – Spotřeba kyslíku a energetický výdej, jezdec č. 3…....……………….str. 39 Tabulka 9 – Celková spotřeba energie ……………………………………………..str. 40
Seznam grafů Graf 1 – Porovnání spotřeby energie ráfků 26“ a 29“……………………………...str. 40
48
Seznam příloh Příloha č. 1: Vyjádření Etické komise UK FTVS Příloha č. 2: Informovaný souhlas Příloha č. 3: Fotodokumentace měření
49
Přílohy Příloha č. 1: Vyjádření Etické komise UK FTVS
50
Příloha č. 2: Informovaný souhlas INFORMOVANÝ SOUHLAS Vážený pane, vážená paní, v souladu se Všeobecnou deklarací lidských práv, zákonem č. 101/2000 Sb., o ochraně osobních údajů a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů a dalšími obecně závaznými právními předpisy (jakož jsou zejména Helsinská deklarace, přijatá 18. Světovým zdravotnickým shromážděním v roce 1964 ve znění pozdějších změn (Fortaleza, Brazílie, 2013); Zákon o zdravotních službách a podmínkách jejich poskytování (zejména ustanovení § 28 odst. 1 zákona č. 372/2011 Sb.) a Úmluva o lidských právech a biomedicíně č. 96/2001, jsou-li aplikovatelné), Vás žádám o souhlas s Vaší účastí ve výzkumném projektu v rámci Bakalářské práce s názvem Energetická náročnost jízdy na různých typech horských kol v souvislosti s terénem. 1. Cílem výzkumného projektu je zjištění energetické náročnosti jízdy na různých typech horských kol v souvislosti s terénem. 2. Způsob zásahu je neinvazivní, budete testován při jízdě na horském kole. Jízda bude realizována na vyznačeném okruhu, na kterém se střídají různé povrchy, bude Vám nasazen analyzátor dechových plynů MetaMax pro zjištění energetického výdeje. 3. Sledování je jednorázové a proběhne v průběhu jednoho dne. Délka sledování jedné osoby je přibližně jedna hodina. 4. Projekt nepředstavuje pro účastníka větší rizika než je běžná jízda na horském kole, veškerá měření budou probíhat bezbolestně. Rizika prováděného testování nebudou vyšší než běžně očekáváná rizika u tohoto typu testování. 5. Z důvodu předejití úrazům bude samotnému výzkumu předcházet řádné rozcvičení a zkušební jízda na vyznačeném okruhu. 6. Výsledky by tak měly sloužit jako podklad pro další a podrobnější studie daného tématu. 7. Získaná data budou zpracovávána a uchovaná v anonymní podobě a publikovaná v bakalářské práci a v odborných časopisech a na konferencích, případně budou využitá při další výzkumné práce na UK FTVS. Po anonymizaci budou osobní data smazaná. 8. Já, Tomáš Chotěbor, jakožto hlavní řešitel práce Vás budu osobně informovat o výsledcích zkoumání a o tom, kde budou závěrečné výsledky zveřejněny. 9. V maximální možné míře zajistím, aby získaná data nebyla zneužita. Jméno a příjmení předkladatele a hlavního řešitele projektu: Tomáš Chotěbor Podpis: Jméno a příjmení osoby, která provedla poučení ………………..Podpis:........................
Prohlašuji a svým níže uvedeným vlastnoručním podpisem potvrzuji, že dobrovolně souhlasím s účastí ve výše uvedeném projektu a že jsem měl(a) možnost si řádně a v dostatečném čase zvážit všechny relevantní informace o výzkumu, zeptat se na vše podstatné týkající se účasti ve výzkumu a že jsem dostal(a) jasné a srozumitelné odpovědi na své dotazy. Byl(a) jsem poučen(a) o právu odmítnout účast ve výzkumném projektu nebo svůj souhlas kdykoli odvolat bez represí, a to písemně Etické komisi UK FTVS, která bude následně informovat předkladatele projektu. Místo, datum .................... Jméno a příjmení účastníka ............................. Podpis: ……………….
51 Příloha č. 3: Fotodokumentace měření
