Metodę pozwalającą na lepszą analizę dynamiki biegu długodystansowego na trasach terenowych czy wysokogórskich opracowali naukowcy z Politechniki Wrocławskiej. Dla biegaczy to doskonałe narzędzie do bardziej świadomego podejścia do rywalizacji.
Doktorantka Bogna Jaszczak oraz dr hab. inż. Łukasz Płociniczak z Wydziału Matematyki Politechniki Wrocławskiej zaproponowali nowatorskie rozszerzenie klasycznego modelu Kellera, które pozwala na analizę dynamiki biegu długodystansowego na trasach terenowych oraz wysokogórskich. Model uwzględnia cztery kluczowe czynniki: zmienną topografię terenu i jej wpływ na wysiłek biegacza; zmiany wysokości, które wymagają od biegacza dostosowania strategii; odżywianie w trakcie biegu,jako istotny element wpływający na wydajność; zmęczenie wpływające na bilans energetyczny podczas długich wyścigów.
Do optymalizacji tego modelu wykorzystaliśmy teorię sterowania optymalnego, a konkretnie zasadę maksimum Pontriagina – wyjaśnia badacz z PWr.
To podejście pozwoliło naukowcom na wyznaczenie optymalnych strategii biegu, które poprawią uzyskane przez sportowców wyniki. Strategie te uwzględniają ograniczenia związane ze zmieniającym się terenem, dynamiką odżywiania oraz narastającym zmęczeniem, co czyni model realistycznym i praktycznym. Matematycy z Politechniki Wrocławskiej przeprowadzili liczne symulacje, w których wykorzystali rzeczywiste dane, osiągane przez uczestników najważniejszych na świecie biegów górskich.
Pozwoliło nam to dokładnie zweryfikować wydajność naszego modelu i wykazać jego zdolność do uchwycenia złożoności długodystansowych biegów terenowych – wskazuje Bogna Jaszczak. – Dzięki naszym modyfikacjom błąd w obliczeniach, przewidujący całkowity czas biegu, wynosi zaledwie kilka procent. To sprawia, że nasz model jest niezawodnym narzędziem do zaplanowania idealnej strategii przed zawodami – dodaje.
Opracowane rozwiązanie może być z powodzeniem wdrożone przez firmy produkujące aplikacje dla biegaczy w osobistych monitorach sportowych, na przykład w smartwatchach. Zarówno sportowcy, jak i trenerzy mogą wykorzystać wyniki badań do planowania sesjo treningowych, opracowywania strategii startowych, a w efekcie znaczącej poprawy osiąganych w zawodach wyników. Jednym słowem, nowa metoda pomaga bardziej świadomie podejść do sportowej rywalizacji.
Nasze osiągnięcie jest ważnym krokiem w badaniach nad sportami wytrzymałościowymi – komentuje dr hab. inż. Łukasz Płociniczak. – Pokazaliśmy, że można połączyć zaawansowaną teorię matematyczną z praktycznym zastosowaniem w sporcie.
Wyniki opublikowano na łamach czasopisma „SIAM Journal on Applied Mathematics”.
MK, źródło: PWr