Carbonio sì, oppure no? Nel precedente appuntamento (qui) Giorgio Aprà ci ha introdotto all’evoluzione delle scarpe con piastra in carbonio, mentre oggi ci propone le sue conclusioni in merito. Scopriamole insieme!
Un po’ di meccanica…
In questa seconda parte dell’articolo vorrei occuparmi di un elemento fondamentale per capire l’effettivo valore delle scarpe con inter-suola attiva (sia per la presenza di una soletta in carbonio, sia per la composizione e la struttura dell’inter-suola stessa). Ovvero l’aspetto puramente meccanico, ossia lo studio delle forze restituite dalla scarpa a causa della presenza della lastra in carbonio. Per fare questo vorrei sottoporvi i risultati di uno studio di Healey, Laura & Hoogkamer, Wouter (febbraio 2021), “Longitudinal bending stiffness does not affect running economy in Nike Vaporfly shoes”. (trad. La rigidità alla flessione longitudinale non influisce sull’economia della corsa nelle scarpe Nike Vaporfly).
Lo studio di Healey, Laura & Hoogkamer, Wouter
Cito testualmente dall’Abstarct dell’articolo: “Obiettivi: determinare l’effetto indipendente della lamina curva in fibra di carbonio nella scarpa Nike Vaporfly 4% sull’economia della corsa e sulla biomeccanica della corsa”.
La parte pratica
Metodi
Quindici corridori maschi hanno indossato, in doppio ceco, 2 paia di scarpe Nike VaporFly 4%, di cui una intatta (VFintact) e una tagliata (VFcut)”. Nella VFcut la piastra in carbonio era stata tagliata trasversalmente in 6 punti per annullarne l’effetto. Nel protocollo metabolico i partecipanti hanno corso a 14 km/h per 5 minuti, due volte con ciascuna scarpa, su un tapis roulant per la misurazione del consumo metabolico tramite un sistema di analisi del gas espirato. Nel protocollo di biomeccanica i partecipanti hanno corso su una pista con piastre di forza incorporate a 14 km/h. Sono state calcolate l’economia della corsa, la cinetica e la meccanica articolare dell’arto inferiore.
Risultati
L’economia della corsa non differiva in modo significativo tra le due condizioni della scarpa (0,5% in più nel VFcut rispetto al VFintact). Differenze biomeccaniche sono state trovate solo nell’articolazione metatarso-falangea (MTP) con aumento dell’angolo di dorsi flessione in VFcut. Il tempo di contatto è stato dell’1% più lungo nel VFcut.
Conclusione
Il taglio della lastra in fibra di carbonio e la riduzione della rigidità alla flessione longitudinale non hanno avuto un effetto significativo sul risparmio energetico nella Nike Vaporfly 4%. Ciò suggerisce che la lastra da sola svolge un ruolo limitato nel risparmio energetico.
Discussione Finale
Nella discussione finale sui risultati, gli autori, analizzati tutti i dati, confermano le seguenti ipotesi: Le due scarpe, quella con la lastra in carbonio intera VFinctat e quella con la lastra tagliata VFcut, restituiscono all’incirca la stessa energia, sebbene la VFcut risulti meno rigida in flessione (66%circa) e in estensione (72% circa). La diminuzione della rigidità longitudinale della scarpa dovuta ai tagli non ha influito sulla forza impressa al terreno nell’azione di spinta del piede a livello dell’articolazione della caviglia (estensione dorsale del piede) né sulla velocità con cui questa estensione avviene. La diminuzione della rigidità dalla scarpa con la piastra tagliata ha aumentato la mobilità dell’articolazione metatarso-falangea, passando da 19 a 25 gradi con un incremento di circa il 25% della potenza trasmessa a terra. Stessa forza ma tempi più brevi di scarico dovuti alla maggiore flessibilità della scarpa.
Piastra in carbonio e Rigidità della struttura
È importante notare quanto scritto al punto 2. Sarebbe logico, stando alle affermazioni fatte dai costruttori, che la presenza della piastra velocizzasse i tempi di apertura della caviglia aumentando l’effetto di rimbalzo (grazie all’effetto molla della piastra), ma in realtà questo non succede. Tali risultati sfidano il recente suggerimento che una placca curva in carbonio possa fornire risparmi metabolici fino al 6%. L’idea alla base di questa tecnologia è che la piastra curva consentirebbe al piede e alla scarpa di ruotare più rapidamente dalla punta al tallone durante la fase di appoggio-spinta, in modo tale che la forza esercitata sul terreno dalla parte anteriore della calzatura nella fase di spinta si traduca totalmente in una forza di propulsione, e questo migliorerebbe sostanzialmente l’economia di corsa. In questo meccanismo la piastra deve fornire rigidità alla struttura della scarpa per consentire una migliore trasmissione dell’energia.
Le conclusioni dello studio
Cito testualmente dalle conclusioni della ricerca: “Tuttavia, la nostra ricerca attuale mostra che ridurre la rigidità alla scarpa, sia in flessione sia in estensione, non ha un effetto sostanziale sull’economia della corsa”.
Lo Studio Hoogkamer W, Kipp S, Kram R per le scarpe con piastra in carbonio
Prima di questo studio, ve ne erano stati altri (Hoogkamer W, Kipp S, Kram R. The Biomechanics of Competitive Male Runners in Three Marathon Racing Shoes: A Randomized Crossover Study. Sports Medicine. Gennaio 2019) che avevano dimostrato che nella Nike VaporFly (non è espressamente citata nello studio, ma è evidente che di essa si tratti) rispetto ad altri modelli di scarpe (le hanno comparate con Nike Zoom Streak 6 e con Adizero Adios Boost 2) una notevole energia meccanica è stata immagazzinata/restituita nel comprimere l’intersuola.
Vi riporto testualmente le conclusioni a cui giungono i conduttori dell’esperimento: “I risparmi metabolici delle scarpe NP (VaporFly, ndr) sembrano essere dovuti a:
- accumulo di energia nella schiuma dell’intersuola,
- gli intelligenti effetti leva della piastra in fibra di carbonio sulla meccanica dell’articolazione della caviglia e agli effetti di irrigidimento della piastra sul giunto metatarso falangi.
Come però ampiamente dimostrato dal successivo studio di Laura Healey e C. precedentemente citato, gli “intelligenti effetti della piastra di carbonio” sulla meccanica sono nulli in quanto i risultati sono pressoché identici sia che la piastra sia integra, sia che venga tagliata trasversalmente in 6 parti. Mentre l’irrigidimento della scarpa dovuto alla piastra integra comporta un effetto negativo sulla potenza di spinta del metatarso rispetto alla piastra tagliata. Rimane quindi solo l’accumulo di energia nella schiuma dell’intersuola.
Solo tecnologia o anche tecnica di corsa?
C’è poi un ultimo elemento di tipo biomeccanico che bisogna tenere in considerazione e cioè la direzione in cui si scarica la presunta spinta aggiuntiva derivante dall’accumulo di energia nell’intersuola. Questo elemento è strettamente legato alla tecnica di corsa e al grado di mobilità del cingolo sacro-bacino-femore del corridore. Una scarsa flessione dorsale del femore comporta una maggiore componente di spinta verso l’alto piuttosto che in avanti, e questo rende l’eventuale spinta meno efficace.
Il testo è a cura di Giorgio Gheorg Aprà (Natural Running Coach, Istruttore di Trail Running) Per maggiori info qui
