Minste motstands vei – en vitenskapelig tilnærming til fjelltur

Bør du velge brattest eller lengst?

For sett at du skal opp på et fjell og du kan velge mellom flere ruter: Noen korte og bratte, mens andre er lengre og slakere.

Hva skal du velge for å nå toppen på mest mulig energieffektivt vis?

En studie av folk som løp eller gikk på tredemølle viste at energiforbruket per tilbakelagt høydemeter var minst ved en stigning på ca. 20-30 prosent. 

Ved brattere stigninger økte det svakt, mens energiforbruket økte kraftig når stigningen ble 10 prosent eller slakere.

Selv om det er tungt å gå bratt oppover blir altså totalt energiforbruk lavest om du velger en ganske bratt rute mot toppen.

Grunnen til at energiforbruket per høydemeter øker når stigningen blir slak er at man må tilbakelegge en større distanse for å komme en meter opp.

Korte skritt?

Mange lurer også på om man skal gå med korte eller lange skritt opp motbakken.

Her har i alle fall en studie fra 2012 konkludert med at det er mer energieffektivt å gå opp en trapp når man tar to steg om gangen enn når man tar ett.

Omgjort til formel 

Noen går litt mer grundig til verks enn andre. En gjeng amerikanske forskere utviklet i 1971 en formel.

Med vekten til personen og ryggsekken samt gangfart og stigning som inndata kunne man ved hjelp av formelen finne ut hvilken effekt man måtte generere.

En slik likning vil selvsagt aldri gi fullstendig korrekte svar for alle forhold, men den har vist seg å passe rimelig bra med forsøk i felt og kan derfor være et bra verktøy for oss.

M = effekt (Watt)

W = personens vekt

L = ryggsekkens vekt

V = gangfart (m/s)

G = stigning (%)

h = terrengfaktor

Lange matematiske formler ser alltid skremmende ut, men denne er lettere å forstå om vi ser at den består av tre ledd, som her er farget rødt, blått og svart.

Det røde leddet inneholder kun én faktor: personens vekt. Det representerer derfor energiforbruket når vi står rolig.

Det blå leddet tar hensyn til personens og ryggsekkens vekt. Det representerer altså energiforbruk ved å stå rolig med oppakning.

Det siste leddet er mest interessant i denne sammenhengen.

Her kommer hastigheten og stigningen inn, og siden leddet inneholder kvadratet av hastigheten vil energiforbruket øke stadig raskere med økende fart.

Terrengfaktoren sier noe om hvor tunggått terrenget er.

Denne formelen går det an å leke seg litt med. Man finner for eksempel ut at selv på flatmark koster det over 30 prosent mer energi å gå med en 30 kilos ryggsekk enn uten sekk.

Når man øker lasten gradvis fra 0 til 30 kilo i femkilosintervaller, så blir den prosentvise økningen i energiforbruk større jo brattere stigningen blir.

Man ser også at energiforbruket øker med omtrent 50 prosent når man går fra flatmark til 5 prosent stigning med 20-kilos ryggsekk.

Men de fleste av oss har vel merket at det er tungt å gå i motbakke med tung sekk.

Riktig tempo

Det er også mulig få bruke formelen til å finne det mest energieffektive gangtempoet.

Det trengs selvsagt høyere effekt for å gå fort, men samtidig bruker man mindre tid på distansen.

Går man sakte er effekten lavere, men man må holde på lengre. Står man helt i ro trenger man uendelig mye energi. Det viser seg at det ifølge denne formelen alltid er mest energieffektivt å gå 3,5 km/t, tilsynelatende uavhengig av stigning, kroppsvekt og ryggsekk.

På flatmark kjenner jeg igjen det som et behagelig gangtempo, men det aner meg at det er lite gjennomførbart i bratt stigning med tung sekk.

Så muligens har denne beskrivelsen av virkeligheten sine begrensninger.

Ned igjen...

Vel oppe på toppen er det tid for å tenke på veien ned igjen, og her er det ikke slik at energiforbruket blir lavest om vi velger den bratteste ruta.

Studier har vist at det blir lettere å gå og løpe til nedoverbakken har et visst fall. Men når bakken blir bratt nok øker energiforbruket igjen, antagelig fordi vi bruker krefter på å bremse.

Akkurat ved hvilken helningsgrad vendepunktet ligger varierer litt fra kilde til kilde, og kan nok også være personavhengig, men jeg har sett verdier fra ca. 8-20 prosent.

Om vi derimot ser på energiforbruket per høydemeter tilbakelagt endrer bildet seg. Da bruker vi stadig mindre energi pr. høydemeter til terrenget har ca. 20 prosent fall. Derfra er energiforbruk per høydemeter konstant helt til nærmere 50 prosent fall.

Dette er et resultat av at tilbakelagt distanse blir kortere når vi velger en brattere rute ned.