Các nhịp tối ưu là gì?


38

Tôi đã nghe nói rằng một người nên quay bàn đạp ở tốc độ 90 vòng / phút. Tuy nhiên, tôi làm rất chậm, đặc biệt là trong khi đứng và muốn hiểu lập luận đằng sau con số này (hoặc bất kỳ số nào khác). Vì thế:

Các nhịp tối ưu của một người đi xe đạp là gì. Tại sao? Có phụ thuộc vào địa hình? Có phụ thuộc nếu người lái đang ngồi hoặc đứng thẳng? Một số hậu quả có thể có của việc sai lệch quá nhiều so với con số đề xuất là gì?

Bản sao có thể có của "What Cadence I Aim Aim" , nhưng tôi đã không tìm thấy ở đó "whys" ngoại trừ "nó sẽ nghiền nát đầu gối của bạn." Tuy nhiên, tôi thấy việc đi thẳng đứng với nhịp điệu chậm không đòi hỏi nhiều hơn là đi lên một ngọn đồi với một chiếc ba lô.


10
Các nhịp tối ưu là những gì bạn cảm thấy thoải mái nhất.
Baarn

4
Không, một từ như "tối ưu" ngụ ý rằng có một số phép đo có thể được tạo từ một số tham số (như hiệu suất năng lượng) và tham số đó có thể được tối ưu hóa đối với biến điều khiển (nhịp). Nó không chủ quan. Nhưng, nó có thể khác nhau cho mỗi người đi xe đạp.
Kaz

1
@Kaz, tiếc là bạn rất đúng. Tôi đã suy nghĩ về sức khỏe (của người lái và xe đạp), nhưng không thể đưa ra câu hỏi của tôi ... một cách tối ưu (liên quan đến việc kích thích các câu trả lời trên mục tiêu). Từ đó trở đi, hầu hết mọi người cho rằng tôi đang hỏi về đua xe, bởi vì đây là nơi có sẵn dữ liệu.
Vorac

1
Vì vậy, tôi chấp nhận bài đăng của R. Chung để trả lời câu hỏi mà tôi đã viết và nâng cao câu trả lời của Daniel R Hicks để trả lời những gì tôi muốn hỏi.
Vorac

2
@Vorac, cảm ơn vì đã làm rõ câu hỏi của bạn. Tôi đã thêm một số thảo luận về nhịp và căng đầu gối.
R. Chung

Câu trả lời:


95

Nhịp điệu "tối ưu" thay đổi theo những gì bạn đang cố gắng tối ưu hóa, vì vậy câu hỏi của bạn không có câu trả lời đơn giản.

Cadence được chọn tự do so với Cadence được nhắm mục tiêu

Một đánh giá gần đây của Hansen et al. tóm tắt những gì hiện được biết về các yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn nhịp. Cụ thể, họ kết luận rằng "đạp xe cường độ cao, gần với công suất hiếu khí tối đa, người đi xe đạp chọn một nhịp điệu tiết kiệm năng lượng cũng thuận lợi cho hiệu suất. Ngược lại, việc lựa chọn nhịp tương đối cao trong khi đạp xe ở mức thấp - cường độ vừa phải là không kinh tế và có thể làm giảm hiệu suất trong quá trình đạp xe kéo dài. " Câu đầu tiên có nghĩa là những người đi xe đạp có kinh nghiệm tự do chọn nhịp tạo ra những màn trình diễn tốt và họ không cần phải có ai đó ra lệnh cho nhịp đó là gì. Câu cuối cùng có nghĩa là có một nhịp điệu không phù hợp buộc bạn có thể gây bất lợi cho hiệu suất.

Nhịp điệu và sức mạnh

Sự phát triển tương đối gần đây của đồng hồ đo điện trên xe đạp ghi lại cả sức mạnh và nhịp đã giúp cung cấp thêm dữ liệu về vấn đề này. Theo định nghĩa, công suất đầu ra của người đi xe đạp = nhịp * mô-men xoắn * hằng số chuyển đổi (hằng số chuyển đổi phụ thuộc vào đơn vị bạn sử dụng để đo công suất, nhịp và mô-men xoắn; nếu bạn đo công suất theo watt, nhịp theo radian mỗi giây và quay mô-men xoắn trong Newton mét, hằng số chuyển đổi là 1). Nếu bạn đang chạy đua với công suất cao, hoặc đi xe nhàn nhã ở công suất thấp dọc theo đường dành cho xe đạp với con cái, hoặc trên một chuyến đi đầy tinh thần với bạn bè, bạn chắc chắn sẽ chọn các cấp độ sức mạnh khác nhau; những gì đã trở nên rõ ràng từ dữ liệu là các tay đua, ngay cả những người rất có kinh nghiệm, chọn các kết hợp khác nhau của nhịp và mô-men xoắn để phù hợp với mức công suất cao hơn hoặc thấp hơn.

Cadence và loại đi xe

Nhưng ngay cả khi chúng tôi loại trừ việc đi xe nhàn nhã và chỉ tập trung vào đua xe (ở công suất cao), nhịp và nhịp quay khác nhau tùy theo loại cuộc đua. Dưới đây là các sơ đồ mô-men xoắn nhịp cho cùng một tay đua (chuyên nghiệp trong nước) trong ba loại chủng tộc khác nhau: một cuộc đua đường bộ, một cuộc đua tiêu chí và một thử nghiệm thời gian. Mô-men xoắn được đo bằng Newton-mét, trong khi nhịp được đo bằng vòng / phút. Các đường chấm màu đỏ mỏng cho thấy sự kết hợp giữa nhịp và mô-men xoắn tạo ra 300, 500 và 700 watt. Như bạn có thể thấy, ba loại chủng tộc khác nhau đòi hỏi sự kết hợp khác nhau của nhịp và mô-men xoắn. Thử nghiệm thời gian cho thấy ở đây được thực hiện ở mức năng lượng tương đối ổn định nhưng cuộc đua đường trường và cuộc đua tiêu chí có nhiều thay đổi. Đối với những chủng tộc, người lái đạt được sức mạnh cao hơn bằng cách tăng cả hainhịp và mô-men xoắn. Đây là một mô hình khá phổ biến cho đua xe đường trường, và nó giúp giải thích tại sao các nhà quan sát thường nhận xét rằng các tay đua đạp ở nhịp cao: các tay đua cũng đang đạp với công suất cao và mô-men xoắn cao nhưng đầu mối duy nhất có thể nhìn thấy là nhịp cao. Điều này, sau đó, là cơ sở cho các câu trích dẫn từ Hansen et al. ở trên: nhịp được sử dụng để sản xuất công suất cao dường như không phải là kinh tế cũng như tăng cường hiệu suất ở công suất thấp. Chỉ vì bạn thấy một tay đua Tour de France đạp ở X vòng / phút không có nghĩa là bạn nên đạp ở X vòng / phút (trừ khi bạn cũng tạo ra các mức sức mạnh của Tour de France). Tương tự như vậy, chỉ vì bạn thấy rằng một tay đua Tour de France dành ít thời gian của mình tại Y vòng / phút không có nghĩa là bạn nên tránh đạp ở vòng tua Y. Nhu cầu, khả năng và mục tiêu của bạn sẽ khác nhau.

mô-men xoắn cho ba chủng tộc khác nhau bởi cùng một tay đua

Cadence và địa hình

Câu hỏi của bạn cũng hỏi liệu nhịp có thay đổi theo địa hình không. Dưới đây là một âm mưu về nhịp và mô-men xoắn cho một tay đua đang thực hiện một loạt các quãng đồi. Bảng điều khiển phía trên bên trái cho thấy nhịp và mô-men xoắn của anh ấy trên toàn bộ chuyến đi. Bảng phía trên bên phải hiển thị hồ sơ độ cao cho chuyến đi của mình; như có thể thấy, chuyến đi hơi lăn từ nhà anh ra một ngọn đồi mà anh leo lên và xuống bốn lần, sau đó anh trở về nhà qua con đường lăn. Bảng phía trên bên phải đánh dấu phần leo lên của anh ấy trong màu đỏ. Hai bảng phía dưới cho thấy nhịp và mô-men xoắn của anh ta cho các phần màu đen và đỏ tương ứng của chuyến đi. Như trước đây, các đường chấm chấm mỏng (lần này, màu xanh lam) hiển thị "đường viền isopower". Rõ ràng, ông đã sử dụng các kết hợp khác nhau của nhịp và mô-men xoắn trên các phần leo hơn là trên các phần giảm dần và lăn.

nhịp và mô-men xoắn trên mặt phẳng và trên đồi

Để nhấn mạnh điểm này, đây là một cốt truyện thể hiện nhịp độ so với độ dốc đường ước tính cho tay đua ProTour, Gustav Larsson trong Giai đoạn 3 của Chuyến lưu diễn California năm 2009. Như bạn có thể thấy, ngay cả khi chúng tôi loại trừ các giai đoạn xuống dốc, nhịp của anh ta thay đổi từ khoảng 20 vòng / phút lên đến khoảng 120 vòng / phút, và khi độ dốc của đường trở nên dốc hơn, nhịp của anh ta giảm xuống.

nhịp trong cuộc đua ProTour với độ dốc

Cadence và Crank Torque

Bạn có tự hỏi về mối quan hệ giữa nhịp và mô-men xoắn? Dưới đây là một âm mưu cho thấy một tay đua khác trong một lần leo đồi "thuần túy". Bảng phía trên bên trái cho thấy mối quan hệ giữa nhịp và sức mạnh; phía trên bên phải cho thấy mối quan hệ giữa mô-men xoắn và sức mạnh; và hai bảng dưới cùng cho thấy mối quan hệ giữa nhịp và mô-men xoắn, một có và không có đường đồng mức. Các tấm phía dưới làm rõ hơn rằng thường có mối quan hệ nghịch đảo giữa nhịp và mô-men xoắn, nhưng các tấm trên cho thấy trong trường hợp này mô-men xoắn là một yếu tố quyết định lớn hơn của công suất so với nhịp.

sức mạnh, nhịp và mô-men xoắn trong một lần leo đồi

Cadence và đầu gối căng

Một số người lái cho rằng nhịp chậm (bên dưới, giả sử, 60 vòng / phút) có thể làm tổn thương đầu gối. Tuy nhiên, nhịp chậm có thể tự làm tổn thương đầu gối; khi bạn ngồi vào bàn đọc những từ này, nhịp cadence của bạn gần như chắc chắn gần bằng 0 nhưng lực tác động lên đầu gối của bạn cũng thấp. Các tay đua thực hiện những tuyên bố này đang kết hợp nhịp điệu thấp với lực lượng cao. Từ các lô được cung cấp, rõ ràng rằng một trong những cách đơn giản nhất để lộ đầu gối xuống lực thấp hơn chỉ đơn giản là cưỡi ở công suất thấp hơn. Đạp xe ở tốc độ 60 vòng / phút ở công suất thấp có thể được thực hiện với lực đạp thấp; đi xe ở 90 vòng / phút ở công suất cao phải được thực hiện với lực đạp cao. Vì vậy, mức sản lượng điện (còn được gọi là khối lượng công việc của Wap) là chìa khóa để hiểu sự căng thẳng chung. Vào giữa những năm 1980, M. Ericson đã công bố một loạt các nghiên cứu kiểm tra các lực ở hông, đầu gối, mắt cá chân, bàn chân và cơ chân trong khi đạp xe bao gồmmột này . Quan trọng, ông kết luận, bốn [tham số] bốn thông số được nghiên cứu (khối lượng công việc, tốc độ đạp, chiều cao yên, vị trí chân bàn đạp) là yếu tố điều chỉnh quan trọng nhất để thay đổi tải trọng khớp và hoạt động cơ bắp. Tốc độ đạp tăng làm tăng hoạt động cơ bắp trong hầu hết các cơ được điều tra, nói chung mà không thay đổi tải trọng khớp. Chiều cao yên tăng làm giảm thời điểm tải trọng uốn cong tối đa, nhưng không thay đổi đáng kể thời điểm tải khớp háng hoặc khớp cổ chân. Hoạt động cơ bắp ở hầu hết các cơ bắp được điều tra thường không thay đổi bởi các độ cao yên khác nhau.

Cán bộ và giảng viên

Một số người lái sẽ sử dụng các huấn luyện viên trong nhà của họ và quan sát rằng nhịp "ưa thích" của họ (có lẽ đối với một mức công suất hoặc nhịp tim cụ thể) là X vòng / phút, và sau đó cố gắng đạp xe ở vòng tua đó ngoài trời. Như chúng ta đã thấy ở trên, nhịp tự do được lựa chọn thay đổi theo địa hình, sức mạnh và cách mà sức đề kháng mở rộng theo tốc độ. Điều quan trọng ở đây là các huấn luyện viên cũng thay đổi theo cách mà sức đề kháng tăng theo tốc độ. Dưới đây bạn có thể thấy một âm mưu cho cùng một người lái trên hai loại huấn luyện viên khác nhau nhưng sử dụng cùng một tỷ số truyền trên cả hai: một huấn luyện viên với một đơn vị kháng chất lỏng và trên các con lăn. Mỗi dấu chấm cho thấy nhịp và nhịp quay trong khoảng thời gian một giây. Như bạn có thể thấy, hai loại huấn luyện viên này có các đường cong kháng cự rất khác nhau, với các con lăn rất "phẳng" hơn với vòng tua tăng dần. Để đạt được sức mạnh tương tự, người lái dường như chọn nhịp cao hơn (và mô-men xoắn thấp hơn). Để đạt được cùng một mức công suất (giả sử, 175 watt), nhịp tự do được lựa chọn của người lái thay đổi theo loại kháng cự. "Chuyển" nhịp của huấn luyện viên trong nhà sang đi xe ngoài trời bỏ qua cả hai chuyến đi ngoài trời khác nhau, nhưng cũng có những người huấn luyện khác nhau.

nhịp và trục khuỷu cho huấn luyện viên và con lăn

"... nhưng..nhưng kỷ lục giờ được thiết lập ở nhịp cao!"

Có, hầu hết các bản ghi giờ UCI trong 50 năm qua đã được thiết lập với nhịp từ khoảng 100 vòng / phút đến 107 vòng / phút (ngoại trừ đáng chú ý là Obree, người đã lập kỷ lục của mình ở mức 93 và 95 vòng / phút). Tuy nhiên, kỷ lục giờ được thiết lập với một chiếc xe đạp bánh răng cố định trên đường đua và quan trọng hơn, tất cả các hồ sơ đã được thiết lập ở công suất cao và mô-men xoắn cao. Dưới đây bạn có thể thấy mô-men xoắn và mô-men xoắn cho nhiều bản ghi giờ gần đây dựa trên dữ liệu từ Bassett et al.; cốt truyện cho thấy đối với các kỷ lục gần đây được thiết lập ở mực nước biển, công suất trung bình dao động trong khoảng từ 370 đến 460 watt và mô-men xoắn quay trong khoảng từ 36 đến 43 Nm. Người ta sẽ không nói với một tay đua mới làm quen đạp ở một mô-men xoắn không đổi 40 Nm nhưng nhiều người khuyên nên đi xe ở tốc độ gần 100 vòng / phút. Sử dụng nhịp của các sự kiện thiết lập kỷ lục thế giới đạt được trên một thiết bị cố định trên đường đua tốc độ làm hướng dẫn cho việc đi xe thông thường có ý nghĩa nhiều như việc sử dụng mô-men xoắn của cùng một sự kiện thiết lập kỷ lục thế giới đạt được trên một bánh răng cố định trên đường đua tốc độ như một hướng dẫn cho đi xe chung hơn.

nhịp và mô-men xoắn cho hồ sơ giờ

Phần kết luận

Kết luận từ tất cả những điều này là nhịp thay đổi cả khi đi xe và người lái. Theo nghĩa đó, hỏi về "nhịp tối ưu" là, trong sự cô lập các đặc điểm của người đi xe và người lái, một cá trích đỏ. Không có bối cảnh thích hợp, hỏi về nhịp tối ưu cũng giống như hỏi về công suất tối ưu, hoặc mô-men xoắn tối ưu.


4
R. Chung, bạn nên xem xét thêm một chỉ mục vào tiêu đề của bài viết. Tôi đang tạo thói quen liên kết với nó :)
Vorac

19
Đây là một trong những câu trả lời tốt nhất cho bất kỳ câu hỏi nào tôi đã thấy trên các trang web SE tôi truy cập.
HeyOverThere 27/12/13

1
Nhìn chung, đây là một câu trả lời tuyệt vời. Tuy nhiên, tôi nghĩ phần "Strain Strain" thiết lập một cái gì đó của một người đàn ông rơm. Tôi không nghĩ rằng bất cứ ai theo nghĩa đen đều tin rằng nhịp thấp làm hỏng đầu gối của bạn: đó là một cách viết tắt của "đối với bất kỳ công suất đầu ra nào, nhịp thấp hơn sẽ gây hại cho đầu gối của bạn nhiều hơn so với đầu gối cao hơn". Và điều này là bởi vì, khi bạn tiếp tục giải thích, đó là lực đạp làm tổn thương đầu gối của bạn và nhịp thấp hơn đòi hỏi một lực cao hơn để có được sức mạnh tương tự. (Và, như bạn nói, nếu bạn đưa ra công suất thấp ở nhịp thấp, lực đạp nhỏ sẽ không làm bạn đau.)
David Richerby

17

Trước hết, trừ khi bạn khao khát trở thành một tay đua chuyên nghiệp (hoặc ít nhất là một tay nghiệp dư có tính cạnh tranh cao) hãy bỏ qua lời khuyên rằng bạn "phải quay ít nhất 90 vòng / phút" hoặc bất cứ điều gì.

Thứ hai, ngay cả khi bạn có nguyện vọng như vậy, bạn sẽ không làm tốt bằng cách cố gắng đạt được nhịp điệu cao ngay từ đầu - đó là điều mà bạn phải phát triển chậm.

Đối với việc leo trèo, việc giảm nhịp của bạn một chút là hoàn toàn tự nhiên khi bạn leo lên. Tuy nhiên, sai lầm mà nhiều người nghiệp dư xếp hạng mắc phải (và một số người thậm chí là những người xếp hạng cho rằng họ là những người nóng bỏng) là cố gắng leo lên một ngọn đồi trong một thiết bị quá khó, với nhịp quá thấp.

Một quy tắc tôi thấy hoạt động tốt đối với hầu hết các tình huống không cạnh tranh là không bao giờ đạp chậm hơn nhịp thở của bạn và nhắm vào nhịp nhịp gấp đôi tốc độ hô hấp của bạn. Điều này cho phép bạn thả nhịp cho một chuyến đi bình thường và cung cấp một hướng dẫn tốt cho hầu hết các trường hợp cho đến điều kiện cuộc đua đầy đủ.

Đối với những gì nhịp là "lý tưởng", tôi đã thấy các nghiên cứu được thực hiện có thể 15 năm trước cho thấy rằng nhịp khoảng 85 là tối ưu cho hầu hết người đi xe đạp có hình dạng trên mặt đất - điều này tối ưu hóa sức mạnh tổng thể và độ bền cho một chuyến đi trong thời gian trung bình (mặc dù tôi không nhớ "thời lượng trung bình" là gì). Nhưng trong nghiên cứu đó, một số tay đua đã làm tốt hơn ở 90 hoặc 100, và một số ở 80.

Liên quan đến đầu gối, có thể làm hỏng đầu gối của bạn mà không bị đau ngay lập tức (mặc dù bạn có thể nhận thấy một số khó chịu ở đầu gối 12-24 giờ sau đó). Tôi đoán rất nhiều người đi xe fixie sẽ phàn nàn về vấn đề đầu gối trong 5-10 năm nữa.


2
Chỉ vì bạn hạ thấp không có nghĩa là những người không phải là người không chuyên. :)
Kaz

@Kaz - Tôi đồng ý - chỉ xếp hạng.
Daniel R Hicks

2

Không có nhiều điều để thêm vào câu trả lời tuyệt vời của R. Chung, nhưng đây là một số bằng chứng về lý do tại sao nhịp cao hơn được mong muốn ở đầu ra công suất cao hơn.

Về cơ bản, sản xuất năng lượng cao ở nhịp thấp hơn đòi hỏi phải tuyển dụng nhiều hơn các sợi co giật nhanh, được phát hiện để làm cạn kiệt các cửa hàng glycogen ở chân nhanh hơn. Khi nồng độ glycogen giảm xuống, các cơn co thắt cơ trở nên ít mạnh hơn, đòi hỏi phải tuyển dụng cơ bắp nhiều hơn và do đó tiêu thụ oxy, cộng với việc sẽ có ít glycogen hơn ở giai đoạn sau trong một chuyến đi dài.

Ngược lại, các nhịp cao hơn tuyển dụng nhiều sợi co giật chậm hơn và điều này có liên quan đến mức độ oxy hóa chất béo cao hơn và sự suy giảm glycogen ít hơn.

Để làm phức tạp hơn nữa, nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng trong khi nhịp chậm hơn (60-70 vòng / phút) có xu hướng giảm thiểu tiêu thụ oxy, nhịp cao hơn (80-90 vòng / phút) giảm thiểu mệt mỏi thần kinh cơ. Vì vậy, trong thực tế, nhịp tối ưu sẽ dựa trên sự kết hợp giữa công suất, thời gian đi xe, thể lực / sự mệt mỏi của người lái và hơn thế nữa!


Bạn nói rằng việc di chuyển bàn đạp từ từ sử dụng các sợi co giật nhanh và di chuyển chúng nhanh chóng sử dụng co giật chậm, có vẻ phản trực giác. Typo?
David Richerby

2
Nó thực sự có vẻ phản trực giác, nhưng nó không phải là một lỗi đánh máy - di chuyển bàn đạp chậm đòi hỏi lực lớn hơn do đó việc tuyển dụng các sợi co giật nhanh. Các sợi co giật chậm không có vấn đề hợp đồng ở tốc độ 100 vòng / phút với điều kiện lực yêu cầu không quá lớn.
John M

Nhưng các sợi co giật chậm thì chậm hơn tại PHỤC HỒI.
Daniel R Hicks
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.