未来を変える日記

未来を変えたいと願う全ての人に向けて

なんちゃって坂道トレーニングの考察

はじめに

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傾斜を付けたトレッドミルで走るコーギーの図

トレッドミルの良い所は、傾斜角を自由につけられることに付きますよね。例えば、傾斜10%位の坂が10キロ続くコースなんて近所にはないです。トレッドミルなら簡単に再現できる。

この素晴らしきトレッドミルの機能。野外ランニングでもできないだろうか?とちょっと考えてみたのが今回の記事。

平地と坂道は何が違う?

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平地を進むコーギーと坂道を上るコーギーの図

坂を上るということは、平地より負荷が上がります。当たり前ですね。この負荷増大分をちょっと計算してみようと考えました。 ささ、高校で習う物理レベルでモデル化をしてみます。

先ずは平地のコーギー

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平地コーギーと坂道コーギーの力学モデル

こんな感じですかね。先ずは左側の平地コーギーで考えますが、コーギーが同じ速度で前に走っているとすると、下の四方向の力が働き釣り合います。

  1. 下向きにコーギーの「重さ」
  2. 進行方向と逆向きの「抵抗」
  3. 上向きに地面からの「反力」
  4. 進行方向に「推進力」

コーギは「抵抗」と同じ大きさの「推進力」を生み出さないと減速してしまうし、地面からの「反力」はコーギの「重さ」と釣り合います。「抵抗」とは、地面からの摩擦や空気抵抗、関節や筋肉などの駆動部抵抗による損失により生じるものです。損失以上の「推進力」を、筋肉で出してやらないとなりません。

坂道では?

さっき右側に描いた坂道ではどうなるか?絵がゴチャゴチャするので、コーギーさんは、シンプルなブロックに置き換えて単純化致します。

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坂道で働く力を分解した図

先ず左側のブロックの図。坂道でも、進行方向に推進力(T)が必要で、その反対側には抵抗(f)が働きます。地面からは反力(N)。但し、コーギーの重さ(mg)は地球の中心に向かって働きます。

続いて右側の図で、コーギーの重さ(mg)を分解します。進行方向を基準に考えると、コーギーの重さ(mg)は進行方向と逆向きの①、反力(N)と逆向きの②の二つの力に分解できます。要するに、坂道では、自分の体重の一部が、負担となる抵抗に分配され、疲れやすくなります。

坂道での負担増大は?

上記の①を計算すればOKです。三角関数を使います。mg X sinΘ!あとは、坂道の指標でよく使う斜度(%)を計算しやすい度(deg)に変換してやる必要があります。

斜度の計算

坂道の標識は角度ではなく「%」で表示されてますが、斜度という指標になります。下の写真だと、100m先で4.9m下がる。直観的に分かりやすい指標ですが、このままだと三角関数のΘに入れての計算ができません。

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タンジェントを使えば変換できます。下のような関係があります。

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Θ = arctan(b/a)で計算できます。エクセル使いましょ。下の表が代表的な斜度を角度に変換したものです。

で、結局どうなんの?

ここに数式置かれても面倒でしょうから、便利なように体重と斜度でマッピングしました。

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例えば、体重60kgの人が2.5%の坂練習を平地で再現したいなら、1.5kg のダンベルなりウェイトなりを担いで走れば、上の力学モデルでは負担感は同じくらいになります。体重40kgで15%をやるなら、6kgのウェイトを持てば良いですね。

コーギー(約12kg)さんの場合、2kgを背負うと斜度18%の坂道トレ感がでるはずですね。

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コーギーによる坂道トレーニングの図