Als je naar de elite bij de marathonlopers kijkt valt op hoe klein ze zijn. Elius Kipchoge is 1,67 meter lang, terwijl Kenenisa Bekele slechts 1,65 m meet. Waarom is dat? Is dat toeval of zit daar een biologisch/fysische reden achter?
Size matters
Mijn hypothese is dat marathonlopers kleiner zijn omdat spierkracht en -uithoudingsvermogen kwadratisch oploopt met de lengte, terwijl de zwaartekracht volgens een derde macht verloopt. Ik beredeneer dit puur theoretisch op basis van dimensionele argumenten en heb er vooralsnog geen experimentele staving van gevonden.
Waarom hardlopen zo zwaar is
Iedereen weet dat hardlopen veel zwaarder is dan wandelen. Dit komt omdat je feitelijk continu aan het op en neer springen bent, alleen dan in een voorwaartse richting. Je zwaartepunt maakt feitelijk een stuiterende beweging, terwijl die bij wandelen veel meer horizontaal verloopt. Het is die verticale beweging die zo zwaar is.
Je hebt bij de verticale beweging alleen met de zwaartekracht te maken, net zoals bij klimmen op de fiets. Je duwt jezelf elke pas omhoog tegen de zwaartekracht in. Nu is de zwaartekracht evenredig met je massa en die is weer ruwweg evenredig met je volume. Het volume tenslotte gaat met de derde macht van de lengte, mits de verhoudingen gelijk blijven.
Kortom, de energie die je spendeert gaat ruwweg met de derde macht van je lengte. We laten voor het gemak de wrijvingsenergie als gevolg van de voorwaartse beweging buiten beschouwing, omdat die bij de snelheden van 10 a 20 km/u sowieso relatief kleiner is dan de zwaartekrachtenergie.
Spierkracht en uithoudingsvermogen
Nu neemt de zwaartekracht met de derde macht van de lengte af bij een verkleining, maar de spieren worden ook kleiner, dus dat moet je compenseren. Het is redelijk goed bekend dat spierkracht afneemt in evenredigheid met de doorsnede van de spieren, dus feitelijk met de tweede macht van de lengte.
Bij marathonlopers gaat het echter vooral om uithoudingsvermogen. Ik heb daarover geen onderzoek kunnen vinden, maar stel dat dit ook evenredig is met de spierdoorsnede. Dan kun je concluderen dat het voor hardlopen beschikbare vermogen ruwweg omgekeerd evenredig zal verlopen met de lengte.
Met andere woorden: kleinere atleten zijn in het voordeel bij de marathon. Natuurlijk moet je altijd uitgaan van ceteris paribus, dus gelijkblijvende overige factoren. En in de praktijk zijn er erg veel overige factoren, zoals spiertype, lichaamsbouw, looptechniek, trainingsniveau, etcetera, die dit verband vertroebelen.