شکاف بازدهی ۷.۷ درصدی: انتخاب پدال چگونه بر توان خروجی و فشار قلبی‌عروقی اثر می‌گذارد

وقتی پژوهشگران دانشگاه کلرادو بولدر در سال ۲۰۱۶ دوچرخه‌سوارانی را که با توان معمولی ۵۰ تا ۱۵۰ وات رکاب می‌زدند مورد آزمایش قرار دادند، به نتیجه‌ای رسیدند که برای دوچرخه‌سواران متعصب ناامیدکننده بود: پوشیدن کفش‌های مخصوص دویدن روی پدال‌های تخت، انرژی بیشتری نسبت به استفاده از کفش‌های کفی کربنی سفت و قفل‌شده در پدال‌ها نمی‌سوزاند. پژوهشگران با به چالش کشیدن یک باور قدیمی درباره بازدهی رکاب زدن نتیجه گرفتند: «هیچ تفاوت معناداری در هزینه متابولیک دوچرخه‌سواری با شدت پایین، زیر بیشینه و حالت پایدار وجود نداشت.»[2]

سنت دوچرخه‌سواری مدت‌هاست اصرار دارد که پدال‌های قفل‌شونده (که یک کفش مخصوص را از طریق یک گیره فلزی یا پلاستیکی به بدنه پدال قفل می‌کنند) در همه حالت‌ها کارایی بیشتری دارند، زیرا به دوچرخه‌سوار اجازه می‌دهند در حرکت رو به بالا نیز پدال را بکشند. این مزیت مکانیکی اغلب به عنوان دلیلی ذکر می‌شود که تقریباً هر دوچرخه‌سوار حرفه‌ای از آن‌ها استفاده می‌کند. با این حال، داده‌های بیومکانیکی نشان می‌دهد که مزیت واقعی اتصال ثابت پا، به جای یک برتری متابولیک همه‌جانبه، کاملاً به میزان وات اعمال‌شده بستگی دارد.[4]

در توان‌های مکانیکی پایین، هزینه متابولیک یکسان است. اگر یک دوچرخه‌سوار در مسیر رفت‌وآمد روزانه خود ۱۰۰ وات تولید کند، بدن او بدون توجه به نوع اتصال به پدال، مقدار یکسانی اکسیژن مصرف می‌کند. لایه میانی فومی و انعطاف‌پذیر یک کفش مخصوص دویدن برای انتقال بارهای سبک بدون هدر دادن انرژی کاملاً مناسب است و ارتقا به یک کفش دوچرخه‌سواری سفت برای سواری‌های معمولی و روزمره را غیرضروری می‌سازد.[2]

اما دوچرخه‌سواری به ندرت یک تلاش ثابت ۱۰۰ واتی است. وقتی شدت بالا می‌رود، لایه میانی فومی به یک نقطه ضعف تبدیل می‌شود. در یک مطالعه در سال ۲۰۲۰، برنز و کرام، متخصصان بیومکانیک، اسپرینت‌های حداکثری در سربالایی را آزمایش کردند و دریافتند که کفش‌های دوچرخه‌سواری با کفی سفت همراه با پدال‌های قفل‌شونده، حداکثر عملکرد اسپرینت را در مقایسه با کفش‌های دویدن انعطاف‌پذیر با گیره پنجه، ۱۶.۶ درصد بهبود می‌بخشند.

کفی سفت کربنی یا نایلونی مانند یک اهرم عمل می‌کند، فشار را به طور مساوی در سراسر استخوان‌های کف پا توزیع کرده و از هدررفت وات به دلیل فشرده شدن کفش جلوگیری می‌کند.[3][4]

اما در میانه راه، در طول یک تلاش سخت و مداوم مانند تست ۲۰ دقیقه‌ای توان آستانه عملکردی (FTP) چه اتفاقی می‌افتد؟ یک مطالعه در سال ۲۰۲۱ از دانشگاه نوادا، لاس وگاس (UNLV) دقیقاً همین موضوع را آزمایش کرد و هم توان خروجی و هم فشار قلبی‌عروقی را در هر دو نوع پدال اندازه‌گیری کرد تا ببیند آیا مزیت اسپرینت به استقامت هوازی نیز تعمیم می‌یابد یا خیر.[1]

پژوهشگران دانشگاه نوادا دریافتند که دوچرخه‌سوارانی که از پدال‌های قفل‌شونده استفاده می‌کردند در طول تست ۲۰ دقیقه‌ای به طور متوسط ۲۲۶ وات توان تولید کردند، در حالی که این رقم برای استفاده‌کنندگان از پدال‌های تخت ۲۱۵ وات بود؛ یعنی یک افت توان ۵.۳ درصدی برای پدال‌های تخت. اتصال سفت و سخت به دوچرخه‌سواران این امکان را می‌داد تا بدون تغییر در آهنگ رکاب زدن (کیدنس)، خروجی مکانیکی بالاتری را در طول زمان تست حفظ کنند.[1]

دوچرخه‌سواران روی پدال‌های تخت، حتی در حالی که توان کمتری تولید می‌کردند، فشار قلبی‌عروقی بالاتری را تجربه کردند. میانگین ضربان قلب آن‌ها در طول تست FTP برابر با ۱۳۸.۵ ضربه در دقیقه بود، در مقایسه با ۱۳۵.۲ ضربه در دقیقه برای سیستم قفل‌شونده. پدال‌های تخت باعث شدند قلب برای تولید وات کمتر، سخت‌تر کار کند که نشان‌دهنده یک نشتی در زنجیره بیومکانیکی است.[1]

وقتی این ارقام را برای ارزیابی بازدهی قلبی‌عروقی استانداردسازی می‌کنیم، این شکاف بیشتر هم می‌شود. با محاسبه نسبت توان به ضربان قلب از داده‌های دانشگاه نوادا، فکتلن دریافت که پدال‌های قفل‌شونده ۱.۶۷ وات به ازای هر ضربان در دقیقه تولید می‌کنند، در حالی که پدال‌های تخت تنها ۱.۵۵ وات به ازای هر ضربان تولید کردند.[5]

این نشان‌دهنده یک بهبود ۷.۷ درصدی در بازدهی قلبی‌عروقی در طول تلاش‌های آستانه‌ای برای سیستم قفل‌شونده است. این یافته با این ادعای رایج که نوع پدال فقط برای اسپرینت‌های حداکثری و ایستاده روی رکاب اهمیت دارد در تضاد است و ثابت می‌کند که یک اتصال ثابت، انرژی قابل‌توجهی را در طول کارهای هوازی مداوم و با شدت بالا ذخیره می‌کند.[5]

چرا این اتفاق می‌افتد؟ لزوماً به این دلیل نیست که دوچرخه‌سواران پدال‌ها را به سمت بالا می‌کشند. مطالعات با استفاده از الکترومیوگرافی (EMG) نشان می‌دهد که کفش سفت و اتصال ثابت پدال، پا را تثبیت می‌کند و به عضلات چهارسر ران و سرینی اجازه می‌دهد تا نیرو را مستقیماً به سمت پایین هدایت کنند، بدون اینکه عضلات تثبیت‌کننده پایین پا انرژی خود را برای ثابت نگه داشتن پا روی پدال هدر دهند.[1]

انتخاب بین این دو سیستم کاملاً به نیازهای مکانیکی سواری شما بستگی دارد. داده‌ها هیچ برنده مطلقی را نشان نمی‌دهند، بلکه تنها یک مقیاس متغیر وجود دارد که در آن مزایای اتصال ثابت به صورت خطی با وات اعمال‌شده افزایش می‌یابد. اگر تلاش شما زیر ۱۵۰ وات باقی می‌ماند، لایه میانی فومی یک کفش مخصوص دویدن کاملاً جوابگو است؛ اما اگر از ۲۰۰ وات فراتر بروید، همان فوم شروع به جذب توانی می‌کند که شما سعی دارید به سیستم انتقال قدرت دوچرخه وارد کنید.[2][3]