«Оптимальный» каденс зависит от того, что вы пытаетесь оптимизировать, поэтому на ваш вопрос нет простого ответа.

Свободно выбранный каденс против целевого каденса

Недавний обзор Hansen et al. обобщает то, что в настоящее время известно о факторах, влияющих на выбор частоты вращения педалей. В частности, они пришли к выводу, что «во время высокоинтенсивной езды на велосипеде, близкой к максимальной выходной аэробной мощности, велосипедисты выбирают энергетически экономичный каденс, который также благоприятен для производительности. Напротив, выбор относительно высокой частоты вращения педалей при езде на велосипеде с низкой Интенсивность от средней до умеренной неэкономична и может снизить производительность при длительном циклировании». Первое предложение означает, что опытные велосипедисты свободно выбирают ритм, обеспечивающий хорошие результаты, и им не нужно, чтобы кто-то диктовал этот ритм. Последнее предложение означает, что навязанный вам неподходящий каденс может нанести ущерб производительности.

Каденс и мощность

Относительно недавнее распространение велосипедных измерителей мощности, которые регистрируют как мощность, так и частоту вращения педалей, помогло получить дополнительные данные, имеющие отношение к этой проблеме. По определению, выходная мощность велосипедиста = частота вращения педалей * крутящий момент * постоянная преобразования (постоянная преобразования зависит от единиц, которые вы используете для измерения мощности, частоты вращения педалей и крутящего момента; крутящий момент в ньютон-метрах, постоянная преобразования равна 1). Если вы мчитесь на высокой мощности, или неторопливо едете на малой мощности по велосипедной дорожке с детьми, или энергично едете с друзьями, вы обязательно выберете разные уровни мощности; что стало ясно из данных, так это то, что гонщики, даже очень опытные, выбирают разные комбинации частоты вращения педалей и крутящего момента, чтобы соответствовать более высоким или более низким уровням мощности.

Каденс и тип езды

Но даже если исключить неторопливую езду и сосредоточиться только на гонках (при высокой мощности), частота вращения педалей и крутящий момент варьируются в зависимости от типа гонки. Вот графики частоты вращения педалей и крутящего момента для одного и того же (домашнего профессионала) гонщика в трех разных типах гонок: шоссейной гонке, критериальной гонке и гонке на время. Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах, а частота вращения педалей измеряется в оборотах в минуту. Тонкими красными пунктирными линиями показаны комбинации частоты вращения педалей и крутящего момента, обеспечивающие мощность 300, 500 и 700 Вт. Как вы могли видеть, три разных типа гонок требуют разных комбинаций частоты вращения педалей и крутящего момента. Показанная здесь гонка на время была проведена при относительно стабильном уровне мощности, но шоссейная гонка и гонка по критерию были гораздо более разнообразными. В этих гонках гонщик достигал большей мощности, увеличивая обачастота вращения педалей и крутящий момент. Это довольно распространенная модель для шоссейных гонок, и это помогает объяснить, почему наблюдатели часто отмечают, что гонщики крутят педали с высокой частотой вращения педалей: гонщики также крутят педали с высокой мощностью и высоким крутящим моментом, но единственным видимым признаком является высокая частота вращения педалей. Это, таким образом, является основанием для предложений, цитируемых Hansen et al. выше: частота вращения педалей, используемая для производства высокой мощности, не является ни экономичной, ни улучшающей производительность при низкой мощности. То, что вы видите педаль гонщика Тур де Франс с частотой вращения X об/мин, не означает, что вы должны крутить педали с частотой X об/мин (если только вы не развиваете мощность уровня Tour de France). Точно так же только потому, что вы видите, что гонщик Тур де Франс тратит мало времени на Y оборотов в минуту, это не означает, что вам следует избегать педалирования на Y оборотах в минуту. Ваши потребности, способности и цели будут отличаться.

Каденс и местность

Ваш вопрос также касался того, зависит ли частота вращения педалей от местности. Вот график частоты вращения педалей и крутящего момента для гонщика, который выполнял набор интервалов в гору. Верхняя левая панель показывает его частоту вращения педалей и крутящий момент на протяжении всей поездки. На верхней правой панели показан профиль высоты для его поездки; как видно, поездка слегка катилась от его дома к холму, на который он взбирался и спускался четыре раза, а затем возвращался домой по катящейся дороге. Эта верхняя правая панель отмечает восхождение на часть его поездки красным цветом. Две нижние панели показывают его частоту вращения педалей и крутящий момент для соответствующих черных и красных частей поездки. Как и прежде, тонкие пунктирные линии (на этот раз синие) показывают «контуры изосилы». Ясно, что он использовал разные комбинации частоты вращения педалей и крутящего момента на участках подъема, чем на участках спуска и переката.

Чтобы подчеркнуть этот момент, вот график, показывающий частоту вращения педалей в зависимости от предполагаемого уклона дороги для гонщика ProTour Густава Ларссона во время этапа 3 тура по Калифорнии 2009 года. Как видите, даже если исключить периоды движения накатом, его частота вращения педалей варьировалась от примерно 20 об/мин до примерно 120 об/мин, а по мере того, как уклон дороги становился круче, его частота вращения педалей уменьшалась.

Каденс и крутящий момент

Вы задаетесь вопросом о взаимосвязи между частотой вращения педалей и крутящим моментом? Вот сюжет, показывающий другого гонщика в «чистом» восхождении на холм. Верхняя левая панель показывает взаимосвязь между частотой вращения педалей и мощностью; вверху справа показана взаимосвязь между крутящим моментом и мощностью; а нижние две панели показывают взаимосвязь между частотой вращения педалей и крутящим моментом, одна с контурами изомощности, а другая без них. Нижние панели показывают, что часто существует обратная зависимость между частотой вращения педалей и крутящим моментом, но верхние панели показывают, что в этом случае крутящий момент был более важным фактором, определяющим выходную мощность, чем частота вращения педалей.

Каденс и нагрузка на колени

Некоторые гонщики утверждают, что медленные каденсы (скажем, ниже 60 об/мин) могут повредить колени. Однако медленная каденция сама по себе не может повредить колени; когда вы сидите за своим столом и читаете эти слова, ваш «каденс» почти наверняка близок к нулю, но нагрузка на колени также невелика. Гонщики, которые делают такие заявления, путают низкий каденс с высокой силой. Из представленных графиков должно быть ясно, что один из самых простых способов подвергнуть колени воздействию более низкой силы — это просто ездить с более низкой мощностью. Езда со скоростью 60 об / мин на малой мощности может выполняться с небольшим усилием на педали; езда на скорости 90 об/мин на большой мощности должна производиться с большим усилием педали. Таким образом, уровень выходной мощности (также известный как «рабочая нагрузка») является ключом к пониманию нагрузки на суставы. В середине 1980-х годов М. Эриксон опубликовал серию исследований, в которых изучались силы, действующие на мышцы бедра, колена, лодыжки, стопы и ног во время езды на велосипеде, в том числеэтот . Важно отметить, заключил он, что «из четырех изученных параметров (рабочая нагрузка, скорость вращения педалей, высота в седле, положение педальной стопы) рабочая нагрузка была наиболее важным корректирующим фактором для изменения нагрузки на суставы и мышечной активности. Повышенная скорость вращения педалей увеличивала мышечную активность большинства исследованных мышц, как правило, без изменения нагрузки на суставы. Увеличение высоты седла уменьшило максимальный момент нагрузки при сгибании колена, но существенно не изменило момент нагрузки при сгибании бедра или тыльном сгибании лодыжки. Мышечная активность большинства исследованных мышц в целом не менялась при разной высоте седла».

Каденс и кроссовки

Некоторые гонщики будут использовать свои тренажеры в помещении и заметят, что их «предпочтительная» частота вращения педалей (возможно, для определенного уровня мощности или частоты сердечных сокращений) составляет X оборотов в минуту, а затем попытаются покататься на этих оборотах на открытом воздухе. Как мы видели выше, свободно выбранная частота вращения педалей зависит от местности, мощности и того, как сопротивление зависит от скорости. Здесь важно то, что тренеры также различаются по тому, как сопротивление зависит от скорости. Ниже вы можете увидеть график для одного и того же всадника на двух разных типах тренажеров, но с одинаковым передаточным числом на обоих: на тренажере с блоком гидравлического сопротивления и на роликах. Каждая точка показывает частоту вращения педалей и крутящий момент с интервалом в одну секунду. Как видите, эти два типа тренажеров имеют очень разные кривые сопротивления, при этом ролики становятся более «плоскими» при увеличении оборотов. Чтобы достичь такой же силы, кажется, что гонщик выбирает более высокую частоту вращения педалей (и более низкий крутящий момент). Чтобы достичь того же уровня мощности (скажем, 175 Вт), произвольно выбранная частота вращения педалей всадника зависит от типа сопротивления. «Перенос» ритма тренажера в помещении на заезд на открытом воздухе игнорирует как то, что аттракционы на открытом воздухе различаются, так и то, что тренажеры различаются.

"...но...но часовой рекорд установлен на высокой частоте!"

Да, большинство часовых рекордов UCI за последние 50 лет были установлены с частотой вращения педалей от 100 до 107 об/мин (за заметным исключением Обри, который установил свои рекорды на 93 и 95 об/мин). Тем не менее, часовой рекорд установлен на велосипеде с фиксированной передачей на треке, и, что более важно, все рекорды были установлены при высокой мощности и высоком крутящем моменте. Ниже вы можете увидеть частоту вращения педалей и крутящий момент для многих последних часовых записей, основанных на данных Bassett et al.; график показывает, что для недавних рекордов, установленных на уровне моря, средняя мощность колебалась от 370 до 460 Вт, а крутящий момент от 36 до 43 Нм. Начинающему гонщику никто не советует крутить педали с постоянным крутящим моментом 40 Нм, однако многие советуют новичкам ездить на скорости, близкой к 100 об/мин. Использование каденса мировых рекордов, достигнутых на фиксированной передаче на велодроме, в качестве руководства для более общего катания имеет примерно такой же смысл, как и использование крутящего момента коленчатого вала тех же мировых рекордов, достигнутых на фиксированной передаче на велодроме. в качестве руководства для более общего катания.

Вывод

Вывод из всего этого заключается в том, что частота педалирования меняется как в зависимости от езды, так и от гонщика. В этом смысле спрашивать об «оптимальной частоте вращения педалей» в отрыве от характеристик езды и всадника — отвлекающий маневр. Без надлежащего контекста спрашивать об оптимальной частоте вращения педалей все равно, что спрашивать об оптимальной мощности или оптимальном крутящем моменте.

Во-первых, если вы не стремитесь стать профессиональным гонщиком (или, по крайней мере, высококонкурентным любителем), игнорируйте совет о том, что вы «должны крутить не менее 90 об/мин» или что-то в этом роде.

Во-вторых, даже если у вас ДЕЙСТВИТЕЛЬНО есть такие устремления, вы не добьетесь успеха, пытаясь с самого начала достичь высокого каденса — это то, что вы должны развивать медленно.

Что касается скалолазания, совершенно естественно немного замедлять свой темп во время подъема. Тем не менее, ошибка, которую совершают многие любители ранга (и некоторые даже более ранговые, которые думают, что они фавориты), заключается в том, что они пытаются пробиться в гору на слишком сложной передаче со слишком низким каденсом.

Правило, которое я считаю хорошо работающим в большинстве неконкурентных ситуаций, заключается в том, чтобы никогда не крутить педали медленнее, чем вы дышите, и ориентируйтесь на каденс, который примерно в два раза превышает частоту вашего дыхания. Это позволяет снизить частоту педалирования для обычной езды и является хорошим ориентиром в большинстве случаев, вплоть до экстремальных условий гонки.

Что касается того, какая частота вращения педалей является «идеальной», я видел исследования, проведенные примерно 15 лет назад, которые показали, что частота шагов около 85 оптимальна для большинства велосипедистов в форме на ровной поверхности — это оптимизирует общую мощность и выносливость для езды средней продолжительности. (хотя я не помню, что такое «средняя продолжительность»). Но в этом исследовании некоторые всадники показали лучшие результаты на 90 или 100, а некоторые на 80.

Что касается коленей, можно повредить колени при езде без немедленной боли (хотя вы, вероятно, заметите некоторый дискомфорт в коленях через 12-24 часа). Я предполагаю, что многие фикс-райдеры будут жаловаться на проблемы с коленями еще через 5-10 лет.

К фантастическому ответу Р. Чанга добавить особо нечего, но вот некоторые доказательства того, почему желательны более высокие частоты вращения педалей при более высоких выходных мощностях.

По сути, для производства высокой мощности при более низких частотах вращения требуется большее вовлечение быстросокращающихся волокон, которые, как было установлено, быстрее истощают запасы гликогена в ногах. Когда уровень гликогена падает, мышечные сокращения становятся менее сильными, что требует большего задействования мышц и, следовательно, потребления кислорода, плюс на более поздних этапах долгой поездки будет меньше гликогена.

И наоборот, более высокие частоты задействуют больше медленных волокон, и это было связано с более высоким уровнем окисления жира и меньшим истощением гликогена.

Чтобы еще больше усложнить ситуацию, это исследование также показывает, что в то время как более медленные (60–70 об/мин) частоты вращения педалей имеют тенденцию минимизировать потребление кислорода, более высокие (80–90 об/мин) частоты вращения минимизируют нервно-мышечную усталость. Таким образом, в действительности оптимальный каденс будет основываться на сочетании выходной мощности, продолжительности езды, физического состояния/усталости гонщика и многого другого!