Mathematik hilft Marathonläufer erreichen die Ziellinie

"Gegen die Wand" passiert in der Welt der Marathonläufer wenn ein Läufer seine Energie verbraucht und keine andere Wahl hat aber zu verlangsamen. Jetzt verspricht eine neue Studie eine mathematische Lösung für Läufer weit von der Wand zu halten.

Durch die Berücksichtigung der Energie, die es braucht, um einen Marathon, die körpereigene Energiespeicherkapazität und des Läufers macht laufen, konnten die Forscher genau zu berechnen, wie viele energiereiche Kohlenhydrate einen Läufer mussten vor dem Tag des Rennens Essen und wie schnell laufen um alle 26,2 Meilen (42 Kilometer) abzuschließen. [Verwandte: warum Kohlenhydrate Leistungssteigerung Marathonläufer?]

"Quantifizierung ist wirklich wichtig für Leistungssportler, wissen will," kann ich auf ein Ziel laufen Tempo von sechs Minuten [Meile], oder ist das zu schnell, oder habe ich sechs Minuten und 10 Sekunden pro Meile zu gehen? "" studieren Forscher Benjamin Rapoport, ein M.D./Ph.D.-Student in der Harvard-MIT Division of Health Sciences und Technologie, sagte LiveScience. "Diesen Unterschied machen den Unterschied zwischen gegen die Wand und tatsächlich Ihr Ziel treffen."

Rapoport zeigt seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift PLoS Computational Biology (Okt. 21) Morgen.

Ein Läufer-Welt

Rapoport, weiß was es ist, um die Wand zu schlagen. Er hat seit Jahren laufenden Marathons und erlebt die Erschöpfung und Schmerzen der Auslaufen von Kraftstoff in den 2005 New York City Marathon.

"Es ein bisschen fühlt Sie vielleicht das Gefühl, wenn Sie auf eine Crash-Diät," sagte Rapoport. "Abgesehen davon, dass wenn Sie Diät, kommt es im Laufe von wenigen Tagen, während ein Läufer im Laufe von ein paar Minuten erfährt."

Ursprünglich begann Rapoport, Studium der Physiologie der Langstrecken laufen im Jahr 2005, als er die Klasse in den Boston-Marathon Rennen verpassen wollte. Sein Medizinstudium Professor gab ihm die Erlaubnis – aber nur, wenn er, bereit zurückkehren würde, die Klasse auf die Physiologie des Marathons zu belehren.

"Natürlich gab es keine Möglichkeit, Nein zu sagen," sagte Rapoport.

Seiner Rede nach dem Rennen war ein Hit, dass der Professor ihn wieder im nächsten Jahr und im Jahr darauf eingeladen. Schließlich Rapoport erkannte, ging seine Berechnungen auf wie der Körper Energie in langer Dauer Übung verwendet weit hinaus, was in der wissenschaftlichen Literatur, führte ihn zu drehen die Klassenzuordnung in ein Forschungsprojekt zur Verfügung war.

Betankung mit Kohlenhydraten

Die Fähigkeit, lange Strecken zu laufen vor allem von drei Faktoren abhängt, sagte Rapoport. Die großen eine – derjenige, der lässig Läufer von Elite-Athleten trennt – aerobe Kapazität, auch bekannt als VO2max ist. Die VO2max ist wie die Leistung eines Motors, sagte Rapoport. Es liegt der Höchstsatz bei dem die Muskeln Sauerstoff aufnehmen können weiter arbeiten.

Der nächste Faktor ist die Energiekosten des Laufens, das entspricht Meilen pro Gallone in einem Automobil. Der letzte Faktor ist die körpereigene Gas-Tank: der verfügbare Speicherplatz für Kohlenhydrate, besonders eines Kohlenhydrats Glykogen in der Leber und den Muskeln gespeichert, die als Brennstoff des Körpers während des Trainings ist genannt.

Durch die Kombination dieser Faktors, kann Rapoport erstellt ein mathematisches Modell der wie lange und wie schnell Läufer jeder Größe gehen, ohne auf die Wand. Das Modell hilft auch definieren, wie viel "Carboloading" oder einen Verzehr von Kohlenhydraten, die Läufer in den Tagen vor dem Rennen absolvieren sollte.

Das Modell zeigt auch eine physiologische Grundlage zu laufen die größten Herausforderungen, den Boston-Marathon. Männer Alter 19 bis 34 in den Boston-Marathon laufen wollen eine Qualifikation haben, muss die Zeit von drei Stunden und 10 Minuten oder weniger. Frauen im gleichen Alter müssen eine Qualifikation von drei Stunden und 40 Minuten oder weniger haben. Diese Zahlen sind nicht auf Wissenschaft, basieren, Rapoport sagte, sondern vielmehr, sich aber über den obersten 10 Prozent der Läufer Unkraut gesetzt.

Aber wie sich herausstellt, gibt es Wissenschaft hinter der qualifying-Zeiten. Für Männer und Frauen sind die Zeiten, dass sie die Treibstoffreserven der sogar die Top-Läufer in Frage gestellt werde.

"[Die Zeit] zu einem Punkt, die physiologisch sinnvoll entwickelt haben", sagte Rapoport.

Marathon-Vorbereitung

Die Diagramme und Berechnungen, verfügbar auf der Website der PLoS sollte helfen Läufer setzen einen Zieltempo und ernähren Sie sich vernünftig vor dem Rennen, sagte Mark Cucuzzella, Professor für Allgemeinmedizin an der West Virginia University und die Trainer und Kapitän der Luftwaffe Reserven Marathon Team, LiveScience.

"Dies führt Grundlagenforschung Prinzipien und setzt sie in etwas, das für ein Freizeit-Läufer und eine erweiterte wettbewerbsfähige Läufer anwendbar ist", sagte Cucuzzella.

Rapoport, selbst plant, durch das Modell zu halten, wenn er den New York Marathon am 7. November läuft.

"Sicherlich kann ich sagen aus eigener Erfahrung wissen, dass dies geholfen hat, mir meinen eigenen Betrieb zu verbessern", sagte er.

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