ראיות חדשות מזהות משתנה קריטי אשר מטיל מגבלה ביולוגית על מהירות הריצה. האצן מג'מייקה יוסיין בולט, אשר הגדיר שיאי ביצועים שיחרר גל של עניין בנושא הגבולות האולטימטיבים של מהירות הריצה של האדם. מחקר חדש שפורסם ב "Journal of Applied Physiology" מציע תובנות מסקרנות לתוך הביולוגיה ואולי גם לגבי עתיד מהירויות הריצה האנושית.

העדות שפורסמה לאחרונה (21 בינואר 2010), מזהה את המשתנה הקריטי אשר מטיל מגבלה ביולוגית על מהירות ריצה, ומציעה נקודת מבד מלבבת בנושא של כמה הגבולות הביולוגיים עשויים להידחק אל מאחורי מהירות של כ 45 קמ"ש לשעה, למהירויות של כ 56 או אפילו 64 קילומטר לשעה המושגות על ידי בולט.

העיתון החדש, "The biological limits to running speed are imposed from the ground up", נכתב על ידי פיטר ווינד מאוניברסיטת Southern Methodist; רוזלינד סנדל ודניל פריים, מאוניברסיטת רייס, ומתיו בנדל מאוניברסיטת ויומינג.

"הדעה הרווחת כי המהירות מוגבלת על ידי כוחם של הגפיים להלום על משטח הריצה היא אכן סבירה בהחלט," אמר ווינד, פרופסור לפיזיולוגיה וביומכניקה מיושם ב SMU דאלאס. "אם לוקחים בחשבון כי אצני עלית יכולים להגיע לכוחות שיא של 350 עד 450 קג"מ עם רגל אחת, במהלך כל צעד בריצת ספרינט, קל להאמין שרצים כנראה "מופעלים" קרוב לגבולות הכוח של השרירים והגפיים שלהם" הוא אמר. "עם זאת, הנתונים החדשים מראים בבירור כי זה לא המקרה. למרות גודלם של כוחות הריצה, מצאנו כי הגפיים מסוגלים להרבה יותר כוחות על הקרקע מאלו המוצגים במהלך ריצה במהירות שיא קדימה."

בניגוד לגבולות הכוח, מה שגילו החוקרים היה כי הגבול הביולוגי הקריטי נכפה על ידי הזמן – בעיקר בתקופות הזמן הקצרות אשר זמינות כדי להחיל כוח על הקרקע בזמן ריצת ספרינט. בקרב אצני עלית, זמן חיבור הרגל לקרקע הוא פחות מעשירית השנייה, ושיאי כוחות הקרקע מתרחשים בתוך פחות מ1 חלקי 20 לשנייה אחת, מהרגע הראשון של חיבור בין הרגל לקרקע.

החוקרים ניצלו מספר כלים ניסיוניים כדי להגיע למסקנות חדשות. הם השתמשו בהליכון מהיר אשר מסוגל להגיע למהירות גבוהה יותר מאשר 60 קמ"ש לשעה ומדידות מדויקות של כוחות ההולמים על פני השטח עם כל פסיעה. הנבדקים נצפו בפעילות במהירויות גבוהות בסגנונות שונים. בנוסף להשלמת מסורת מבחן ריצה במהירות שיא קדימה, הנבדקים קפצו על רגל אחת ורצו אחורה במהירות הכי גבוהה שלהם, על ההליכון.

הבדיקות הלא שגרתיות נבחרו באופן אסטרטגי כדי לבדוק את האמונות המקובלות על גורמים מכניים, אשר מגבילים את מהירויות הריצה האנושית – ליתר דיוק, הרעיון כי המהירות המותרת נכפית מהכוח שהגפיים של הרץ יכולות להלום בקרקע.

עם זאת, החוקרים גילו כי כוחות הקרקע מיושמים בדילוג על רגל אחת בחריגה ממהירות השיא, ובמהלך ריצה קדימה, במהירות שיא בכ 30 אחוז או יותר, וכי הכוחות שנוצרו על ידי השרירים הפעילים ברגל היו בערך פי 1.5 עד 2 גדולים יותר בסגנון הקפיצה על רגל אחת.

המסקנה של מגבלת הזמן נתמכה על ידי ההתאמה של מינימום פעמים של חיבור בין קרקע-רגל, שנצפו במהלך ריצה לאחור במהירות שיא וכן ריצה קדימה. למרות שמהירויות ריצה קדימה ואחור, היו איטיות משמעותית, כצפוי, זמני מינימום של חיבור רגל-קרקע במהירות שיא אחור וקדימה, היו למעשה זהים.

לדברי מתיו בנדל, מרצה בביומכניקה באוניברסיטת ויומינג, "ההתאמה הקרובה ביותר, בזמנים הקצרים של קשר הקרקע-רגל, במהירות שיא של שתי הנקודות הללו, מצביעה על מגבלה ביולוגית של כמה מהר סיבי השריר הפעיל יכולים ליצור את הכוחות הדרושים כדי לאפשר לרץ לאחור, להיות בכל צעד מעל הקרקע. "

לדברי החוקרים, המחקר החדש מראה כי מגבלות מהירות ריצה נקבעים על ידי מגבלות מהירות התכווצות של סיבי השריר עצמם, מהירות התכווצות הסיב קובעת את המגבלה של כמה מהר רגלו של הרץ יכולה להפעיל כוח מעל פני משטח הריצה.

"התחזיות שלנו פשוט מראה שמהירויות התכווצות השרירים יאפשרו כוחות מירביים, או כמעט מירביים, במהירויות של 56-64 קמ"ש ומתקבלת על הדעת גם יותר מהר," אמר בנדל.

# # #

פיטר ווינד הוא פרופסור לפיסיולוגיה יישומית וביומכניקה ב SMU Annette Caldwell Simmons School of Education & Human Development.

מתיו בנדל הוא מרצה לביומכניקה במכללה למדעי הבריאות באוניברסיטת ויומינג.

תרגום מאמר New study: Human running speeds of 35 to 40 mph may be biologically possible מאתר eurekalert