La aerodinámica en las zapatillas

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La aerodinámica en las zapatillas-108696
¿Es necesario que las zapatillas ofrezcan la mínima resistencia al viento o es sólo marketing?

La aerodinámica en las zapatillas

Tras presentar Nike su modelo aerodinámico Vaporfly para atacar el sub dos horas en maratón, se debate si este avance es determinante o no en maratón. Marc Roig nos lo explica.

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Por el Miércoles, 03-05-2017 en

Cuando se estudian los beneficios del drafting (correr detrás de una liebre o de otro corredor), siempre se toma como referencia la velocidad del corredor como un único bloque; nadie se fija en los diferentes segmentos. Así, el estudio de C. T. Davies llamado Effects of wind assistance and resistance on the forward motion of a runner, comenta que para vencer la resistencia del aire en un día calmado se usa un 7,8% del consumo oxígeno para el sprint, un 4% para el medio fondo y un 2% para el maratón. Esto es moviéndose a velocidades de 10, 6 y 5m/s, respectivamente.

Para el corredor que está detrás se puede utilizar el estudio de G. Pugh llamado The influence of wind resistance in running and walking and the mechanical efficiency of work against horizontal or vertical forces. En él, se calcula que correr detrás de un atleta a 4’30” la milla (2’47” el kilómetro), el corredor se ahorra un 80% del coste que requiere vencer la resistencia del aire. Por lo tanto, juntando ambos estudios y teniendo en cuenta la velocidad que se necesita para correr la maratón en menos de dos horas (porque al fin y al cabo es lo que a todos nos llama la atención), el corredor sólo necesita alrededor de un 1% de su consumo de oxígeno para vencer la resistencia del aire (el 20% de ese 4% que se requiere a 6m/s, a 2’46”).

Pero… este artículo va de zapatillas, ¿no? Pues sí pero era importante empezar con alguna referencia sobre la resistencia del aire y la velocidad a la que se mueve el cuerpo del atleta. Porque la zapatilla no se mueve igual.

Sobre la aerodinámica de las zapatillas apenas se ha estudiado y las conclusiones son escasas. Un estudio de T. Asai y colaboradores (A study on aerodynamics of Athletic spike shoes) analizó si cubrir el cordaje de las zapatillas de clavos mejoraba la resistencia al aire y vieron que la reducía en un 10% a velocidades de 20m/s (72km/h). Sobre las zapatillas de fondo y medio fondo, sólo un estudio ha analizado la aerodinámica (A pilot study on the aerodynamics of a middle/long distance running shoe) para llegar a la conclusión de que en función de la posición tridimensional del pie la resistencia será mayor o menor. Por lo tanto… casi no se ha hecho nada.

De ahí que surja la pregunta de si las zapatillas deberían ser aerodinámicas como el modelo Nike Vaporfly o no. Y observando que la literatura científica apenas aporta datos al respecto, es necesario especular un poco con los números.

Ha quedado claro que un corredor necesita una parte de su consumo de oxígeno para vencer la resistencia del aire y que esta cantidad es mayor cuanto más rápido corre. También parece claro que una zapatilla aerodinámica ofrece menos resistencia al aire que una que no lo sea. Pero, ¿hasta qué punto es necesario pensar en la aerodinámica para un corredor de maratón? La respuesta está en la velocidad. Y he aquí unos números.

Aunque un corredor vaya a 20 o 21 kilómetros por hora, sus zapatillas no se mueven a esta velocidad. Las zapatillas tienen un movimiento acíclico que va desde la velocidad 0 (cada vez que están en contacto con el suelo) hasta velocidades altísimas durante el momento de balanceo o swing. Por ejemplo, ¿a qué velocidad se mueve la zapatilla si mis pasos miden 175 centímetros y mi frecuencia es de 180 pasos por minuto con un tiempo de contacto de 200 milisegundos? He aquí el cálculo:

 

Si el tiempo de contacto es de 200ms, significa que el tiempo de vuelo será de 133ms (para una frecuencia de 180 pasos). Y con un paso de 175cm, el total que recorre la zapatilla hasta volver a tocar el suelo es de 350cm.

Por lo tanto, si en 466ms (dos veces el tiempo de vuelo y una vez el tiempo de contacto) la zapatilla recorre 350cm, la regla de tres dice que en un segundo, la zapatilla recorrerá 7,5 metros.

 

 

O, lo que es lo mismo, a 27km/h. Aunque esta velocidad no deja de ser la velocidad media desde que despega del suelo y vuelve a contactar con el suelo. Es decir, desde velocidad cero a velocidad cero. Por lo tanto, gran parte del recorrido estará muy por encima de esta velocidad.

Y todavía podemos rizar un poco más el rizo, porque los valores que he mostrado anteriormente son valores míos a velocidades cercanas a los 20 kilómetros por hora, pero no son los valores de un corredor de élite. Por ejemplo, ¿a qué velocidad se movería la zapatilla si el paso mide 2 metros, la frecuencia de paso es de 190 y el tiempo de contacto de sólo 175ms?

A estas velocidades ya se superan los 30km/h de velocidad media y se intuye que también los 40km/h en buena parte de la zancada. Entonces… ¿no creéis a estas velocidades un poco de aerodinámica puede ser beneficiosa para que avanzar el pie sea un poco más fácil? Recordad que un corredor moviéndose a 10m/s utiliza el 7,8% de su consumo de oxígeno a vencer la resistencia del aire. Por esta razón yo me inclino a pensar que, aunque un pie no pese mucho y una zapatilla no sea una gran estorbo, cuanta menor resistencia ofrezca al aire mucho mejor (si corremos rápido, claro).

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