Koşuda Güç Nedir?

Açıklama: Bu yazı bir çeviridir. Daha anlaşılır olması açısından dilimize uygun çok küçük değişiklikler yaptım. Makalenin aslının yazarı Alex Hutchinson. (Orijinal makale)

Teknoloji takipçisi Ray Maker, Styrd, Garmin ve RunScribe tarafından üretilen, koşu sırasında ürettiğiniz “gücü” ölçme iddiasındaki üç cihazın karşılaştırmasını yayınladığında, uzun süredir devam eden bir tartışma yeniden alevlendi. Kanada Simon Fraser Üniversitesi’nde nöromekanik profesörü olan Max Donelan, “İnsanların, neden koşudaki mekanik gücü tahminlemenin faydalı olduğunu düşündüğüne dair bir yorumu olan var mı?” diye sorarak, şunu ekledi: “Bisikletten farklı olarak, koşuda neredeyse hiç net harici mekanik iş yoktur.” Koşu için güç ölçer üreticisi Styrd çalışanlarından birinden hemen hafifçe aksi bir cevap geldi: “Çünkü gerçek sorunları çözüyor.”

Koşu güç ölçerlerinin yükselişini, 2014 yılında, Styrd prototipini çalışırken gördüğümden beri takip ediyorum. Fikir hem çok güzel hem de son yıllarda ortaya çıkan egzersiz desteği cihazları arasındaki az sayıda gerçekten yenilikçi olanlardan biri. Ama koşuda güç kavramının tam olarak ne olduğunu anlamak konusunda epey zorlanıyorum. Donelan’ın tweeti beni harekete geçirdi ve bu konuda okumalar yapıp kavramın pratik faydaları hakkında çok farklı görüşleri olan insanlarla konuştum. Kendinize bir tane satın almalı mısınız sorusuna nihai bir cevabım yok ama bir güç ölçerin koşucular için ne olduğu ve ne olmadığı hakkında bazı fikirlerim var.

Bisiklet Analojisi

Koşu güç ölçerlerine olan büyük talebi anlamak için önce bisiklete bakmak gerek. Bisikletlere takılan güç ölçerler 1980’lerden beri kullanılıyor. Bu cihazlar, pedallardaki (ya da kullanılan güç ölçerin tasarımına göre bisikletin diğer parçalarından birindeki) minicik bükülmeleri tespit ederek sürücünün pedal çevirirken yaptığı mekanik işi ölçerler. 250 vat ile pedallıyorsanız, pedallar üzerinde her saniye 250 joule (yaklaşık 0,06 kalori) iş yapıyorsunuz demektir, ki bu işi temelde (düzlükte ve inişlerde) hava direncini ve (yokuşlarda) yer çekimini aşmak için kullanırsınız. Bunu bilmek neden önemlidir? Güç ölçerlerin taahhüt ettikleri en önemli şey, vücudunuzun ne kadar çok çalıştığını gerçek zamanlı olarak ölçerek göstermektir. Eğer bir saat boyunca 250 vat üretebiliyor olduğunuzu bilirseniz, hızınız veya nabzınız eğim ya da rüzgarla değişse bile harcadığınız eforu o seviyede tutmak için güç ölçeri kullanabilirsiniz.

Burada üstü kapalı biçimde mevcut olan varsayım, pedallara aktardığınız vatların (mekanik güç), vücudunuzun genel olarak ne kadar çok çalıştığına, hatta yiyeceklerden elde ettiğiniz enerjiyi hangi hızda yakabildiğinize (metabolik güç) karşılık geldiğidir. En nihayetinde, ne kadar çabuk tükeneceğinizi ve laktat sınırınızı aşıp aşmayacağınızı ya da duvara çarpıp çarpmayacağınızı asıl belirleyen metabolik güçtür. Normalde, metabolik gücü hesaplamanın tek yolu soluduğunuz oksijeni ve dışarı attığınız karbondioksiti dikkatli biçimde ölçmektir. VO2Max testlerinde sporculara takılan o hantal maske ve diğer ekipmanlar bunun içindir.

İnsanlar en iyi durumda tipik olarak yüzde 25 verimliliğe sahiptir. Yani, ürettiğimiz metabolik gücün dörtte birini mekanik güce dönüştürebiliriz, gerisi ısı olarak uçar gider. Aralarındaki ilişki tam olarak kasların ne tür şeyler yaptığına bağlıdır. Saf konsantrik kasılmalar (bir ağırlığı kaldırmak ya da bir pedala basmak gibi işler sırasında oluşan) en verimli olanlardır, yaklaşık yüzde 25. İsometrik kasılmalar (kuvvet uyguladığınız ama kasların hareket etmediği durumlar, bir duvarı itmek gibi) metabolik gücü tüketir ama mekanik güç oluşturmaz. Eksantrik kasılmalar (bir ağırlığı indirmek gibi frenleme hareketleri, yani bir yöne doğru iterken, diğer yöne doğru hareket edilen durumlar) aslında yüzde -120, yani negatif verimliliktedir. Tabii bir de bu sürece dahil olan, metabolik güç tüketmeden mekanik güç üreten, elastik davranışlı, enerji depolayabilen tendon ve diğer bağ dokular var.

Diğer bir deyişle bu ilişki çok karmaşıktır. 250 vat ile bisiklet sürüyorken ne kadar metabolik güç tüketiyor olduğunuzu (ya da şöyle diyelim, ne kadar kalori yaktığınızı) bilmek çok zordur. Muhtemelen 1000-1200 vat arasında bir yerlerdedir ama pedalınızdaki güç ölçer size tam rakamı söyleyemez. Öte yandan, bisiklet güç ölçerlerini kurtaran önemli bir şey vardır; o da bisiklette, tüm koşullarda verimliliğinizin aşağı yukarı sabit kalmasıdır. Çünkü bisiklette pedal çevirme işi, her koşulda -düzde, yokuş çıkarken, toprak veya asfaltta ya da karşıdan rüzgar eserken- temelde aynı hareketlerle gerçekleştirilir. Güç ölçer 250 vat ölçerken metabolik güç ne olursa olsun aradaki ilişki her koşulda geçerli olacaktır. Özetle; bisiklet kullanırken güç, enerji tüketiminiz için iyi bir aracı göstergedir.

Koşudaki Sorun

Koşu için olan güç ölçerler de bisiklettekilerle aynı nedenlerle çekicidir: gerçek zamanlı kalori tahminleyebilme. Peki, o zaman neden güç konusunun koşu için gündeme gelmesi bu kadar uzun sürdü?

Bu konudaki tartışmaların çoğu koşuda gücü ölçmenin bisiklete nazaran çok daha zor olması üzerinedir. Bu gerçekten de çok zordur. Koşuda hem dahili iş (kollarınızın ve bacaklarınızın ileri geri sallanması), hem de harici iş (ağırlık merkezinizin yukarı aşağı zıplaması) söz konusudur; hem pozitif iş (her adımda ittirmek) hem de negatif iş (yere inerken fren yapmak) vardır. Bunlara ek olarak, adım atışı sırasında size yardımcı olmak için iniş sürecinde esneyip kalkış aşamasında sıkışan aşil tendonunuzda ve diğer dokularınızda depolanan elastik enerjinin de önemli katkıları vardır. Bazı tahminlere göre bu şekilde depolanan ve salınan enerji adım için gereken gücün neredeyse yarısıdır.

Tüm bu farklı etkileri ölçebilecek tek bir cihaz yok. Ama son yıllarda ortaya çıkan büyük teknolojik gelişmeler sayesinde adım atışınızı ve ağırlık merkezinizin hareketini, bu gücün büyük bir kısmını tahminlemeye yetecek derecede detaylı ölçebilen giyilebilir ivme ölçerler ve diğer sensörler mümkün oldu. Bu güç ölçerlerin gösterdiği değerler, yüzbinlerce dolar fiyatlı labaratuvar seviyesinde kuvvet algılayıcılı koşu bantlarının gösterdikleri ile yakın olacaktır. Yani, problem çözüldü, değil mi?

Ancak, Donelan ve diğer biyomekanikçiler tarafından öne sürülen itirazlar aslında gücü ölçmekle ilgili değil; daha çok gücün anlamı ile ilgili. Altta yatan varsayım halen, koşu sırasındaki mekanik gücün aynen bisiklette olduğu gibi enerji tüketimi ile orantılı olduğu. Ama ne kadar aşikarmış gibi görünse de aslında bunun doğruluğu hiç de açık değil. Konuyu ele alan birçok makaleden birinin belirttiği gibi “bütün vücudun mekanik işini ölçmek, metabolik enerji tüketim hızının sürate ve hayvan boyutuna bağlı olarak nasıl değiştiğini açıklayamıyor”. Ya da Donelan’ın sonraki tweetinde ortaya koyduğu gibi “Koşudaki mekanik güç hakkındaki eleştiriler, hali hazırda kullanılan cihazların onu ne kadar iyi tahminlediği ile ilgili değil, en mükemmel ölçümlerin bile koşuda harcanan eforla yakından uzaktan ilişkili olmaması.”

Geçtiğimiz günlerde yayınladıkları tanıtım bülteninde belirttiklerine göre Styrd’in algoritması mekanik gücün yalnızca pozitif parçasını kullanıyormuş – yani yerden yükselirken ittirmek için ürettiğiniz bölüm. Bu ilk bakışta mantıklı görünüyor. Veriler de (tanıtım bültenindeki Figür 6) bu bileşenin, Styrd’in labaratuarda VO2 ekipmanları ile ölçtüğü enerji tüketimi ile, farklı hızlarda dahi net bir ilişki içinde olduğunu gösteriyor. Veri setinde, Styrd’in güç metriği, koşu bandında farklı hızlardaki toplam metabolik enerji harcaması ile %96 oranında korelasyona sahip görünüyor.

Öte yandan bisikletten farklı olarak koşuda, mekanik güç ile toplam metabolik enerji tüketimi arasındaki ilişki koşullar değiştiğinde sabit kalmıyor. Çıktığınız tepe dikleştikçe elastik enerjinin katkısı giderek azalıp, etkisiz hale geliyor. %30luk eğime sahip bir yokuşta artık adım atışınızda zıplama bileşeni kalmıyor. İnişlerde kaslarınız çok daha az pozitif iş yapıyor, %15ten daha yüksek eğimde inişlerde artık sadece negatif iş, frenleme kalıyor. Styrd’in, ağırlık merkezinizin sadece pozitif mekanik enerjisini ölçmek şeklinde yaptığı kavramsal kestirmesi, koşullardaki bu tür değişimleri kaldıramaz hale geliyor ve artık ortada toplam enerji tüketimi ile olan o aynı ilişki kalmıyor.

Öyleyse bu durumda, Styrd kullananların tepelerde koştuklarında ortaya çıkan verilerinin saçma sapan olmasını bekleyebilirsiniz. Ama durum pek öyle değil gibi ve bunun sebebi de basit. Yakın bir tarihte Styrd kurucuları olan Kun Li ve Wyatt Mohrman ile yaptığım bir sohbette algoritmalarının nasıl çalıştığını bana anlattılar. Düzde, yukarıda yazdığım gibi, güç algılayan koşu bantlarına benzer şekilde, vücudun ağırlık merkezinin hareketinden mekanik gücü tahminliyorlarmış. Ama tepelerde, mekanik güç ile enerji tüketimi arasındaki ilişki kırılıyormuş – onlar da durumu tersine mühendislik ile çözmüşler.

Cihazın geliştirilmesi aşamasında Styrd kullanan koşucuları eğimli koşu bantlarında koşturarak enerji harcamalarını hesaplamak için soludukları oksijen ve karbondioksit miktarını ölçmüşler. Sonra bu veriyi kullanarak algoritmalarını “doğru” sonuçları verecek şekilde değiştirip düzenlemişler. Yani, düzde gücü ölçmüşler (diyelim 2000 vat), bunu belli bir metabolik enerji tüketimine karşılık gelecek şekilde bir kenara not etmişler (diyelim 1000 vat). Eğimli koşu bandında, metabolik enerji tüketimi 1000 vat oluncaya kadar eğimi ve hızı artırmışlar ve tutarlılık adına algoritmalarını sonucu 200 vat gösterecek şekilde değiştirmişler.

Bilimsel bakış açısıyla bunun anlamı, koşu güç ölçerinizin gösterdiği sayının tamamen anlamsız olduğudur. Düz yolda bile “pozitif harici mekanik güç” kasların ve esnek tendonların anlaşılmaz derecede kompleks katkılarından oluşur. Enerji tüketimini belirleyen alttaki süreçleri doğru biçimde yansıtmaz. Tepelerde, zaten, hiçbir şekilde ölçülmüş gerçek bir güç değeri görmüyorsunuz. Gördüğünüz şey: “düz yolda, şu an koşmakta olduğum tepedeki enerji tüketme oranıma eşit oranda enerji tüketseydim göreceğim pozitif harici mekanik güç”. Garmin’in ya da RunScribe’ın algoritmalarını bilmiyorum, ama onlar da tam olarak aynı sorunla karşı karşıyalar: Ya mekanik gücü ölçüyorsunuzdur ya da metabolik enerjiyi tahminliyorsunuzdur, ikisini aynı anda yapamazsınız.

Diğer yandan pratiği düşündüğümüzde tüm bunların önemli olup olmadığını sorgulamak tamamen doğal. Temelde, Styrd’in ve rakiplerinin ortaya çıkardıkları şey gerçek zamanlı metabolik enerji tüketimi tahminleyicisi – ya da daha sade dille, koşu için optimize edilmiş bir kalori sayıcı. Bu, her yere taşıyabildiğiniz tam teşekkülü bir VO2 labaratuvarına denk. Nabzın tersine, hızlandığınızda ya da yavaşladığınızda anında tepki verir. GPSli saatinizin gösterdiği peysin tersine tepe tırmanırken ya da inerken ortaya çıkan efordaki değişimi yansıtır. Hissettiğiniz eforun tersine (teorik olarak) yalan söylemez.

Vaka Çalışması

Peki, mekanik güç ile enerji arasındaki ilişkinin kopuk olması pratik açıdan önemli mi? Bazı koşullar altında, evet.

Örneğin, The Secret Of Running kitabının ortak yazarlarından biri olan Hollandalı bilim insanı Hans van Dijk’in, güç ölçerle koşarak koşu formunu optimize etmek konusundaki çalışması sırasında topladığı verilere bakalım. Güç ölçerler, bisiklet sporcuları için, sürüş pozisyonlarının verimliliğini artırmak konusunda faydalı bir araçtır. Van Dijk ve arkadaşları benzer bir şeyi koşucularda denemek istemiş ve bunu yapmak için koşuculardan doğal kadanslarını on adım artırmalarını ve azaltmalarını istemişler. Şu iki yöntemle verimliliklerini ölçmüşler: soludukları oksijen ve karbondioksiti ölçerek ve Styrd kullanıp güç ölçerek. Deneyimli atletler için ortaya çıkan veri şöyle:

Bu grafikte, y eksenindeki yüksek değer, ilgili peyste koşucunun daha fazla enerji tükettiğini ifade ediyor. Mavi eğri, solunan oksijen ve karbondioksit ölçümlerinden elde edilmiş ve beklenen sonuçları gösteriyor. Koşucuların en verimli oldukları durum kendi doğal kadanslarında koştukları zaman; aynı hızda kadansı on adım artırmak ya da azaltmak daha fazla enerji tüketmelerine neden oluyor – kötü bir şey.

Styrd’in güç verisinden hesaplanan kırmızı eğri ise farklı bir yapıya sahip. Buna göre kadansı artırmak, sürekli güç tüketimini azaltan ve enerji tasarrufu sağlayan iyi bir şey gibi görünüyor. Li ve Mohran’a bu veri hakkında ne düşündüklerini sorduğumda, güç ölçerin tendonlarda depolanan ve salınan elastik enerjiyi hesaba katmak konusundaki eksiğinin sonucu olabileceğini söylediler. Çok yüksek kadans, adım atışınızdaki yukarı aşağı zıplama hareketini azaltır bu yüzden güç ölçer daha verimli koşmaya başladığınız çıkarımını yapar. Ama tendonlarınızdan kaynaklı “bedavadan” gelen enerjiyi kaybettiğinizin farkında değildir.

Sonuç

Bu noktada, neden güç ölçerlerin kullanılabilirliği hakkında “nihai bir cevap” sözü vermediğimi anlamışsınızdır. Şahsen, içsel efor sensörünüzü geliştirmenin hem çok etkili hem de limitlerinizde yarışmak için gerçekten faydalı olduğunu düşünüyorum. Ben, koşarken tepe yukarı mı yoksa aşağı mı koştuğumu fark etmek konusunda bir sorun yaşamıyorum. Öte yandan, değişken coğrafyada peysinizi ayarlamanıza ve peysle nabzın güvenilir olmayacağı farklı parkurlardaki eforu karşılaştırmanıza yardımı olacak objektif verinin çekiciliğinin de farkındayım.

Bilim insanları için bunu, aslında gerçek zamanlı kalori takibi yapma iddiasında olan, anlam taşımayan, öylesine bir şey (mesela “NikeFuel”) yerine, “güç” olarak isimlendirmek sinir bozucu olmaya devam edecek. Ama eğer, yukarıda sözünü ettiğim Styrd tweetçisinin de vadediyor gibi bu cihazlar atletler için gerçek problemleri çözme noktasına gelirse, o zaman isimlendirme konusunda kimsenin derdi kalmaz. Zaman gösterecek.