Foi Daniel Lieberman, o biólogo evolucionário descalço de Harvard, que me fez pensar pela primeira vez nas forças de impacto. Em 2010, ele e os seus colegas publicaram um estudo extremamente influente na Natureza que comparou as “forças de colisão” dos pés que batem no chão para os corredores com e sem sapatos enquanto aterram no calcanhar ou no antepé. As grandes diferenças nas curvas de força do jornal proporcionaram um lastro científico crucial para o movimento de corrida minimalista – mas um novo estudo sugere que podemos ter interpretado mal essas curvas.
O novo estudo, que aparece no Journal of Applied Physiology, vem do grupo de biomecânica de Peter Weyand na Southern Methodist University, liderado pelo seu antigo aluno de doutoramento Andrew Udofa, juntamente com Ken Clark (que está agora na West Chester University) e o físico Laurence Ryan. Repensando o que as curvas de força nos dizem, eles são capazes de resolver um mistério de longa data sobre o papel do amortecimento de sapatos e potencialmente oferecer uma forma acessível e individualizada de testar quais os sapatos que são melhores para si. Para compreender porquê, precisamos primeiro de olhar para as curvas de Lieberman.
Se pedir a alguém para correr numa passadeira de medição de força (que custa várias centenas de milhares de dólares) ou placa de força instalada no solo, pode obter uma curva característica que lhe mostra quanta força o corredor está a aplicar verticalmente ao solo com cada passo (e inversamente, como Isaac Newton descobriu, quanta força o solo está a enviar para o seu corpo). Aqui, do artigo de Lieberman de 2010, é um exemplo típico para alguém que corre descalço e aterra no calcanhar:
A característica chave a notar é o pequeno espigão no lado esquerdo da curva. É o seu calcanhar a bater no chão, um segundo antes de a força total do resto do seu corpo pressionar o chão. A opinião dominante entre os biomecânicos é que não é o tamanho total da força (que aqui atinge cerca de 2,4 pesos de corpo) que determina a probabilidade de se magoar; em vez disso, é a rapidez com que a força é aplicada, também conhecida como taxa de carga. Graças à mini-rota do golpe do calcanhar, a força nesta imagem sobe muito acentuadamente, o que é presumivelmente mau.
p>Agora compare o aspecto da força quando aterra no seu antepé:
O pequeno espigão desapareceu! Isso significa que a taxa de carga é mais baixa, e que é menos provável que se magoe. Pelo menos, é essa a teoria.
Na verdade, de acordo com o novo estudo, o pequeno espigão ainda está lá; está apenas obscurecido pelo maior. Em 2014, Weyand, Clark, e Ryan propuseram o que chamaram “modelo de duas massas” para explicar como estes tipos de curvas de força variam em condições diferentes. Neste modelo, a curva de força consiste sempre em dois componentes distintos: um pequeno espigão que corresponde ao seu pé e perna inferior a bater no chão e quase imediatamente a jarrar para o chão; e um espigão maior e mais lento que corresponde ao resto do seu corpo atingindo o ponto mais baixo do seu movimento para cima e para baixo. A força global é simplesmente a soma desses dois espigões.
Aqui está o que parece:
A curva aqui mostrada é muito parecida com a curva de calcanhar de Lieberman. Mas num estudo de 2017, o grupo SMU mostrou que se obtém um pico duplo muito semelhante quando se olha para os velocistas de classe mundial – apesar de aterrarem nos seus pés anteriores. Esta foi uma pista importante de que a mini-saída não é uma função da qual parte do pé toca o chão primeiro. Em vez disso, é uma função da rapidez com que se aplica a força ao solo, que depende não só do pedal, mas também da velocidade, características do sapato, e outros factores.
No novo estudo, a equipa SMU comparou os dados de força de oito voluntários em quatro condições diferentes de sapato: descalço, minimalista (Vibram FiveFinger KSO), corrida de sola fina (Nike Zoom Waffle Racer VII), e corrida de sola grossa (Asics Gel Cumulus-14). Eles queriam explorar um mistério de longa data chamado “anomalia da força de impacto”, que é que colocar mais amortecimento nos sapatos não parece reduzir a taxa de carga que os corredores experimentam – um resultado aparentemente contra-intuitivo.
Aqui está como os seus dados são, mostrando tanto a mini-saque associada à perna inferior (J1) como a força total que é a soma de ambos os picos, para duas velocidades (~6:40 por milha e ~3:50 por milha). O eixo vertical, como antes, é a força nos pesos do corpo, e o eixo horizontal é o tempo em segundos.
A primeira coisa a notar é que para cada velocidade a inclinação ascendente da curva de força global – a taxa de carga – é praticamente a mesma em todas as condições. Mas a componente da perna inferior (J1) muda: quanto mais amortecimento têm, mais íngreme e mais alto é esse pico. Então o que se passa?
O que os novos resultados sugerem é que estamos ligados para ajustar automaticamente a nossa biomecânica de modo a manter a taxa de carga global aproximadamente na mesma. Neste estudo, os corredores ajustaram o ângulo do seu pé para controlar o tempo que o impacto J1 levou. Quando descalços, aterraram no antepé, o que prolonga e suaviza a aterragem, com os músculos da panturrilha e Aquiles actuando como amortecedor de choques. No treinador de sola grossa, a presença de amortecimento permitiu-lhes bater directamente no calcanhar, o que levou a uma curva J1 mais afiada sem alterar a taxa de carga global.
O que é fundamental aqui é o timing desse pico de impacto. Se o pico inicial for atrasado o suficiente, desaparece efectivamente no pico principal, como nos dados de Lieberman de 2010. Mas ao atrasar esse pico, ele acaba por ocorrer num ponto em que a outra componente de força, mais lenta, do resto do corpo é muito maior. Por outras palavras, reduz-se uma das forças mas aumenta-se a outra, e acaba-se com uma força total semelhante.
Eu percebo que estamos a entrar nas ervas daninhas biomecânicas aqui, por isso vamos fazer zoom out para considerar o que isto significa. A maior visão prática: no novo conjunto de dados SMU, mudar os seus sapatos, por si só, não altera significativamente a sua taxa de carga. Ou o amortecimento dos seus sapatos suaviza o impacto, ou ajusta a sua aterragem para obter o amortecimento do seu bezerro e Aquiles. Faça a sua escolha, porque o resultado final – pelo menos nestas condições particulares – é o mesmo.
Isso não significa que este sistema seja infalível. Se se dirigir para uma corrida de pés descalços e aterrar de calcanhares – quer porque é a isso que está habituado desde uma vida inteira de corrida com sapatos, quer porque, como na experiência Lieberman, o tipo no laboratório lhe disse para – então vai gerar taxas de carga realmente elevadas, porque nenhum dos mecanismos de protecção (amortecimento de sapatos ou batida de pés anteriores) está ligado.
Conversamente, se de repente mudar para uma batida de antepé após uma vida inteira de batida de calcanhar, estará a colocar muito stress desconhecido nos seus bezerros à medida que estes assumem o papel de amortecedor de choques. “É provável que haja implicações nas lesões”, diz Weyand, “e estas alinham com os ansiosos adaptadores descalços que recebem lesões de Aquiles”
Weyand está justificadamente hesitante em generalizar, no entanto. Este é um pequeno estudo de alguns voluntários que correm sob condições muito específicas a velocidades muito rápidas. Não nos dá as respostas finais sobre que sapatos ou estilos de corrida são melhores para todos, ou exactamente como estas forças se traduzem em risco de lesão – mas acredita que nos dá uma melhor forma de responder a essas perguntas.
Crucialmente, a simplicidade do modelo de duas massas significa que já não precisa de uma passadeira de medição de forças proibitivamente cara para avaliar as forças de impacto e as taxas de carga. Em vez disso, tudo o que precisa de saber é a rapidez com que a sua perna inferior se move quando atinge o chão; quanto tempo o seu pé permanece no chão; e quanto tempo cada passo leva. Pode obter esses parâmetros com uma câmara de vídeo de alta velocidade, ou hoje em dia pode fazê-lo com um pequeno acelerómetro montado na perna. Liga-os à equação do modelo de duas massas, e ele cospe a curva de força. Assim, com alguma tecnologia bastante simples de usar, deverá ser capaz de ir a uma sapataria, experimentar cinco pares de sapatos, e saber em tempo real que forças de impacto e taxas de carga gera com cada um.
Para corredores de distância, o objectivo seria presumivelmente minimizar as forças de impacto. Mas vale a pena notar que o oposto é verdadeiro para os corredores de corrida. A principal forma de as pessoas correrem mais depressa é atingindo o solo com mais força: quanto mais força conseguirem arar no solo, mais depressa irão. “A este respeito”, salienta Weyand, “minimizar o impacto e a taxa de carga está em conflito directo com o aumento da velocidade”. Essa é uma das razões pelas quais os sapatos de treino e de corrida são tão diferentes – e é outra coisa que pode testar com este modelo, experimentando diferentes sapatos e formando afinações para ver o que maximiza o seu rendimento de força.
Se há uma coisa que aprendemos na década desde os resultados iniciais de Lieberman, é que devemos ser cautelosos em olhar para as curvas de força no laboratório e assumir que compreendemos como elas se traduzem em resultados do mundo real, como lesões e tempos de corrida. Isto também se aplica aos novos dados da SMU. Mas o modelo tem o potencial de resolver dois problemas muito actuais: tirar a biomecânica do ambiente rarefeito do laboratório e entrar no mundo real; e extrair conhecimentos úteis da mangueira de fogo dos dados personalizados gerados pela tecnologia vestível emergente. Esperemos que em breve haja uma aplicação para isso.
Meu novo livro, Endure: Mind, Body, and the Curiously Elastic Limits of Human Performance, com um prefácio de Malcolm Gladwell, está agora disponível. Para mais, junte-se a mim no Twitter e Facebook, e subscreva o boletim informativo por e-mail Sweat Science.
Lead Photo: BONNINSTUDIO/Stocksy
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