Die "optimale" Kadenz variiert mit dem, was Sie optimieren möchten, daher gibt es auf Ihre Frage keine einfache Antwort.

Frei gewählte Trittfrequenz vs. gezielte Trittfrequenz

Eine aktuelle Übersicht von Hansen et al. fasst zusammen, was derzeit über Faktoren bekannt ist, die die Wahl der Trittfrequenz beeinflussen. Insbesondere schlussfolgern sie: „Radfahrer wählen beim Radfahren mit hoher Intensität nahe der maximalen aeroben Leistungsabgabe eine energetisch sparsame Trittfrequenz, die auch für die Leistung günstig ist. Im Gegensatz dazu die Wahl einer relativ hohen Trittfrequenz beim Radfahren mit niedriger Geschwindigkeit -zu mäßiger Intensität ist unwirtschaftlich und könnte die Leistung bei längerem Radfahren beeinträchtigen. Der erste Satz bedeutet, dass erfahrene Radfahrer die Trittfrequenz, die gute Leistungen bringt, frei wählen können und sich diese Trittfrequenz nicht von jemandem vorschreiben lassen müssen. Der letzte Satz bedeutet, dass eine unangemessene Kadenz, die Ihnen aufgezwungen wird, die Leistung beeinträchtigen kann.

Kadenz und Kraft

Die relativ neue Verbreitung von Leistungsmessern am Fahrrad, die sowohl Leistung als auch Trittfrequenz aufzeichnen, hat dazu beigetragen, zusätzliche Daten zu diesem Thema zu liefern. Per Definition ist die Leistungsabgabe eines Radfahrers = Trittfrequenz * Kurbeldrehmoment * eine Umrechnungskonstante (die Umrechnungskonstante hängt von den Einheiten ab, die Sie zum Messen von Leistung, Trittfrequenz und Drehmoment verwenden; wenn Sie die Leistung in Watt messen, ist die Trittfrequenz in Radianten pro Sekunde und Kurbel Drehmoment in Newtonmeter, die Umrechnungskonstante ist 1). Wenn Sie mit hoher Leistung Rennen fahren, mit Ihren Kindern gemütlich mit geringer Leistung über einen Radweg fahren oder mit Freunden eine rasante Fahrt unternehmen, werden Sie sicherlich unterschiedliche Leistungsstufen wählen; Aus den Daten ist deutlich geworden, dass Fahrer, selbst sehr erfahrene, unterschiedliche Kombinationen aus Trittfrequenz und Kurbeldrehmoment wählen, um höhere oder niedrigere Leistungsniveaus zu erreichen.

Trittfrequenz und Art der Fahrt

Aber selbst wenn wir gemütliches Fahren ausschließen und uns nur auf Rennen (mit hoher Leistung) konzentrieren, variieren Trittfrequenz und Kurbeldrehmoment je nach Art des Rennens. Hier sind Trittfrequenz-Kurbel-Drehmomentdiagramme für denselben (inländischen Profi-)Fahrer in drei verschiedenen Arten von Rennen: einem Straßenrennen, einem Kriterienrennen und einem Zeitfahren. Das Drehmoment wird in Newtonmeter gemessen, während die Trittfrequenz in Umdrehungen pro Minute gemessen wird. Die dünnen roten gestrichelten Linien zeigen die Kombinationen aus Trittfrequenz und Drehmoment, die 300, 500 und 700 Watt erzeugen. Wie Sie vielleicht sehen können, erfordern die drei verschiedenen Arten von Rennen unterschiedliche Kombinationen von Trittfrequenz und Kurbeldrehmoment. Das hier gezeigte Zeitfahren wurde mit einem relativ konstanten Leistungsniveau durchgeführt, aber das Straßenrennen und das Kriteriumsrennen waren viel variabler. Für diese Rennen erreichte der Fahrer eine höhere Leistung, indem er beide erhöhteTrittfrequenz und Kurbeldrehmoment. Dies ist ein recht häufiges Muster bei Straßenrennen, und es hilft zu erklären, warum Beobachter oft bemerken, dass Rennfahrer mit hoher Trittfrequenz treten: Die Rennfahrer treten auch mit hoher Leistung und hohem Kurbeldrehmoment in die Pedale, aber der einzige sichtbare Hinweis ist die hohe Trittfrequenz. Dies ist dann die Grundlage für die zitierten Sätze von Hansen et al. oben: Die Kadenz zur Erzeugung hoher Leistung scheint bei niedriger Leistung weder wirtschaftlich noch leistungssteigernd zu sein. Nur weil Sie sehen, dass ein Tour de France-Fahrer mit X U / min tritt, heißt das nicht, dass Sie mit X U / min treten sollten (es sei denn, Sie produzieren auch Tour de France-Leistung). Nur weil Sie sehen, dass ein Tour de France-Fahrer wenig Zeit mit Y U/min verbringt, heißt das nicht, dass Sie es vermeiden sollten, mit Y U/min in die Pedale zu treten. Ihre Bedürfnisse, Fähigkeiten und Ziele werden unterschiedlich sein.

Trittfrequenz und Gelände

Ihre Frage lautete auch, ob die Trittfrequenz mit dem Gelände variiert. Hier ist ein Diagramm von Trittfrequenz und Drehmoment für einen Fahrer, der eine Reihe von Hügelintervallen absolvierte. Das obere linke Feld zeigt seine Trittfrequenz und sein Drehmoment über die gesamte Fahrt. Das obere rechte Feld zeigt das Höhenprofil für seine Fahrt; Wie man sehen kann, rollte die Fahrt leicht von seinem Haus zu einem Hügel, den er viermal hinauf- und hinabstieg, dann kehrte er über die hügelige Straße nach Hause zurück. Diese obere rechte Tafel markiert den kletternden Teil seiner Fahrt in Rot. Die unteren beiden Felder zeigen seine Kadenz und sein Drehmoment für die entsprechenden schwarzen und roten Abschnitte der Fahrt. Wie zuvor zeigen die dünnen gepunkteten Linien (diesmal in Blau) „Isopower-Konturen“. Offensichtlich verwendete er auf den Anstiegsabschnitten andere Kombinationen von Trittfrequenz und Drehmoment als auf den Abstiegs- und Rollabschnitten.

Um diesen Punkt hervorzuheben, ist hier ein Diagramm, das die Trittfrequenz im Vergleich zur geschätzten Straßensteigung für den ProTour-Fahrer Gustav Larsson während der dritten Etappe der Kalifornien-Rundfahrt 2009 zeigt. Wie Sie sehen können, schwankte seine Trittfrequenz, selbst wenn wir Zeiten des Ausrollens ausschließen, von etwa 20 U/min bis zu etwa 120 U/min, und als die Straßensteigung steiler wurde, nahm seine Trittfrequenz ab.

Trittfrequenz und Kurbeldrehmoment

Fragen Sie sich über die Beziehung zwischen Trittfrequenz und Kurbeldrehmoment? Hier ist ein Diagramm, das einen anderen Fahrer bei einem "reinen" Bergrennen zeigt. Das obere linke Feld zeigt die Beziehung zwischen Trittfrequenz und Leistung; oben rechts zeigt die Beziehung zwischen Kurbeldrehmoment und Leistung; und die beiden unteren Felder zeigen die Beziehung zwischen Trittfrequenz und Kurbeldrehmoment, eines mit und eines ohne Isopower-Konturen. Die unteren Abbildungen machen deutlicher, dass es oft eine umgekehrte Beziehung zwischen Trittfrequenz und Kurbeldrehmoment gibt, aber die oberen Abbildungen zeigen, dass in diesem Fall das Kurbeldrehmoment eine größere Determinante der Leistungsabgabe war als die Trittfrequenz.

Trittfrequenz und Kniebelastung

Einige Fahrer behaupten, dass langsame Trittfrequenzen (unter beispielsweise 60 U / min) Knieverletzungen verursachen können. Eine langsame Kadenz allein kann Knien jedoch nicht schaden; Während Sie an Ihrem Schreibtisch sitzen und diese Worte lesen, ist Ihre „Kadenz“ mit ziemlicher Sicherheit nahe Null, aber die Kraft auf Ihren Knien ist ebenfalls gering. Fahrer, die diese Behauptungen aufstellen, verschmelzen niedrige Trittfrequenz mit hoher Kraft. Aus den bereitgestellten Diagrammen sollte klar sein, dass eine der einfachsten Möglichkeiten, die Knie einer geringeren Kraft auszusetzen, darin besteht, einfach mit geringerer Kraft zu fahren. Das Fahren mit 60 U/min bei niedriger Leistung kann mit geringer Pedalkraft durchgeführt werden; Das Fahren mit 90 U / min bei hoher Leistung muss mit hoher Pedalkraft erfolgen. Daher ist die Höhe der Leistungsabgabe (auch als „Arbeitsbelastung“ bekannt) ein Schlüssel zum Verständnis der Gelenkbelastung. Mitte der 1980er Jahre veröffentlichte M. Ericson eine Reihe von Studien, in denen Kräfte auf Hüfte, Knie, Knöchel, Fuß und die Beinmuskulatur beim Radfahren untersucht wurdendieser . Er kam zu dem Schluss, dass „von den vier untersuchten Parametern (Arbeitsbelastung, Trittfrequenz, Sattelhöhe, Pedalfußposition) die Arbeitsbelastung der wichtigste Anpassungsfaktor für die Änderung der Gelenkbelastung und der Muskelaktivität war. Eine erhöhte Tretfrequenz erhöhte die Muskelaktivität in den meisten untersuchten Muskeln, im Allgemeinen ohne die Gelenkbelastung zu verändern. Eine erhöhte Sattelhöhe verringerte das maximale Belastungsmoment bei der Kniebeugung, änderte jedoch nicht signifikant das Belastungsmoment bei der Hüftbeugung oder bei der Dorsalextension des Knöchels. Die Muskelaktivität der meisten untersuchten Muskeln wurde durch unterschiedliche Sattelhöhen im Allgemeinen nicht verändert.“

Kadenz und Trainer

Einige Fahrer verwenden ihre Indoor-Trainer und stellen fest, dass ihre "bevorzugte" Trittfrequenz (vielleicht für ein bestimmtes Leistungs- oder Herzfrequenzniveau) X U / min beträgt, und versuchen dann, mit dieser U / min im Freien zu fahren. Wie wir oben gesehen haben, variiert die frei gewählte Trittfrequenz mit dem Gelände, der Leistung und der Art und Weise, wie der Widerstand mit der Geschwindigkeit skaliert. Wichtig ist hier, dass Trainer auch in der Art und Weise variieren, wie der Widerstand mit der Geschwindigkeit skaliert. Unten sehen Sie ein Diagramm für denselben Fahrer auf zwei verschiedenen Arten von Trainern, aber mit demselben Übersetzungsverhältnis auf beiden: einem Trainer mit einer Flüssigkeitswiderstandseinheit und auf Rollen. Jeder Punkt zeigt die Trittfrequenz und das Kurbeldrehmoment in Intervallen von einer Sekunde an. Wie Sie sehen können, haben diese beiden Trainertypen sehr unterschiedliche Widerstandskurven, wobei die Rollen mit zunehmender Drehzahl viel "flacher" werden. Um die gleiche Leistung zu erreichen, Der Fahrer scheint eine höhere Trittfrequenz (und ein niedrigeres Kurbeldrehmoment) zu wählen. Um die gleiche Leistung (z. B. 175 Watt) zu erreichen, variiert die frei gewählte Trittfrequenz des Fahrers mit der Art des Widerstands. Das „Übertragen“ der Trittfrequenz von Indoor-Trainern auf eine Outdoor-Fahrt ignoriert sowohl, dass Outdoor-Fahrten variieren, als auch, dass Trainer variieren.

"...aber...aber der Stundenrekord wird bei hoher Kadenz aufgestellt!"

Ja, die meisten UCI-Stundenrekorde der letzten 50 Jahre wurden mit Kadenzen von etwa 100 U/min bis 107 U/min aufgestellt (mit der bemerkenswerten Ausnahme von Obree, der seine Rekorde bei 93 und 95 U/min aufstellte). Der Stundenrekord wird jedoch mit einem Fahrrad mit festem Gang auf einer Strecke aufgestellt, und was noch wichtiger ist, alle Rekorde wurden bei hoher Leistung und hohem Kurbeldrehmoment aufgestellt. Unten sehen Sie die Trittfrequenz und das Kurbeldrehmoment für viele der letzten Stundenaufzeichnungen basierend auf Daten von Bassett et al.; Das Diagramm zeigt, dass bei den jüngsten Rekorden auf Meereshöhe die durchschnittliche Leistung im Bereich von etwa 370 bis 460 Watt und das Kurbeldrehmoment im Bereich von 36 bis 43 Nm lag. Man würde einem Anfänger nicht sagen, dass er mit einem konstanten Kurbeldrehmoment von 40 Nm treten soll, aber viele raten Anfängern, mit nahe 100 U/min zu fahren. Die Verwendung der Trittfrequenz von Weltrekordereignissen, die mit einem festen Gang auf einer Velodrombahn erzielt wurden, als Richtlinie für allgemeineres Fahren ist ungefähr so ​​sinnvoll wie die Verwendung des Kurbeldrehmoments derselben Weltrekordereignisse, die mit einem festen Gang auf einer Velodrombahn erzielt wurden als Leitfaden für allgemeineres Reiten.

Fazit

Die Schlussfolgerung aus all dem ist, dass die Trittfrequenz sowohl mit der Fahrt als auch mit dem Fahrer variiert. In diesem Sinne ist die Frage nach der "optimalen Trittfrequenz", isoliert von den Eigenschaften des Fahrgestells und des Fahrers, ein Ablenkungsmanöver. Ohne den richtigen Kontext ist die Frage nach der optimalen Trittfrequenz wie die Frage nach der optimalen Leistung oder dem optimalen Kurbeldrehmoment.

Zunächst einmal, es sei denn, Sie streben danach, ein professioneller Rennfahrer (oder zumindest ein hart umkämpfter Amateur) zu werden, ignorieren Sie den Rat, dass Sie "mindestens 90 U / min drehen müssen" oder was auch immer.

Zweitens, selbst wenn Sie solche Ambitionen haben, werden Sie es nicht gut machen, wenn Sie versuchen, von Anfang an eine hohe Kadenz zu erreichen – es ist etwas, das Sie langsam entwickeln müssen.

Beim Klettern ist es ganz natürlich, die Trittfrequenz beim Klettern etwas zu verlangsamen. Der Fehler, den viele Amateure machen (und einige sogar noch bessere, die sich für Spitzenreiter halten), besteht jedoch darin, zu versuchen, sich in einem zu schwierigen Gang und mit einer zu niedrigen Trittfrequenz einen Hügel hinaufzuzwängen.

Eine Regel, die meiner Meinung nach in den meisten Situationen außerhalb des Wettbewerbs gut funktioniert, ist, niemals langsamer zu treten, als Sie atmen, und eine Trittfrequenz anzustreben, die etwa doppelt so hoch ist wie Ihre Atemfrequenz. Auf diese Weise können Sie Ihre Trittfrequenz für eine gemütliche Fahrt verringern und bieten eine gute Richtlinie für die meisten Umstände bis hin zu vollen Rennbedingungen.

Was die Trittfrequenz "ideal" ist, habe ich vor vielleicht 15 Jahren durchgeführte Studien gesehen, die darauf hindeuten, dass eine Trittfrequenz von etwa 85 für die meisten in Form befindlichen Radfahrer auf ebenem Boden optimal ist - dies optimiert die Gesamtleistung und Ausdauer für eine Fahrt mittlerer Dauer (obwohl ich mich nicht erinnere, was "mittlere Dauer" war). Aber in dieser Studie schnitten einige Fahrer mit 90 oder 100 und einige mit 80 besser ab.

In Bezug auf die Knie ist es möglich, dass Ihre Knie beim Reiten ohne unmittelbare Schmerzen beschädigt werden (obwohl Sie wahrscheinlich 12-24 Stunden später einige Kniebeschwerden bemerken würden). Ich vermute, dass viele Fixie-Fahrer in weiteren 5-10 Jahren über Knieprobleme klagen werden.

Der fantastischen Antwort von R. Chung ist nicht viel hinzuzufügen, aber hier sind einige Beweise dafür, warum höhere Trittfrequenzen bei höheren Ausgangsleistungen wünschenswert sind.

Im Wesentlichen erfordert die Erzeugung hoher Leistung bei niedrigeren Trittfrequenzen eine stärkere Rekrutierung von schnell kontrahierenden Fasern, von denen festgestellt wurde, dass sie die Glykogenspeicher in den Beinen schneller erschöpfen. Wenn der Glykogenspiegel sinkt, werden die Muskelkontraktionen weniger kraftvoll, was eine stärkere Muskelrekrutierung und damit einen höheren Sauerstoffverbrauch erfordert, außerdem steht in späteren Phasen während einer langen Fahrt weniger Glykogen zur Verfügung.

Umgekehrt rekrutieren die höheren Kadenzen mehr Slow-Twitch-Fasern, und dies war mit einem höheren Maß an Fettoxidation und einem geringeren Glykogenabbau verbunden.

Um die Dinge noch komplizierter zu machen, zeigt diese Studie auch, dass langsamere Trittfrequenzen (60–70 U/min) dazu neigen, den Sauerstoffverbrauch zu minimieren, während höhere Trittfrequenzen (80–90 U/min) die neuromuskuläre Ermüdung minimierten. In Wirklichkeit würde die optimale Trittfrequenz also auf einer Kombination aus Leistungsabgabe, Fahrtdauer, Fitness/Müdigkeit des Fahrers und mehr basieren!