HIITのランニングマシンで、表示が同じでも足元の感じが違うのはなぜか。ベルト速度と体の重心、一歩の速さ、床から受ける力を分けて研究を読む。着地ごとの速度誤差を決めつけず、一定速度と自分で速度を調節する装置、屋外との比較から、記録を比べる際にそろえたい条件を考える。
ランニングマシンの速い区間に入り、表示を確かめる。表示は変えていないのに、足を置くたびに床の動きが違う気がする。HIITの速い区間なら、その小さな違和感も気になる。数字を見直しても、画面は静かである。
答えの芯は、表示されたベルト速度だけで、体の動きや足にかかる力のすべては表せない、という点にある。速度を固定した走行でも、風の条件によって前後方向に床から受ける力が変わった実験がある。また、左右別々に動く研究用マシンでは、体の重心の速度と、一歩の長さや時間から求める速さは別の量として扱われる。[15][16]
これらの研究から、普通のマシンの着地ごとの減速量は求められない。ここでは着地ごとのベルトの実測誤差を数値化せず、表示と体感が一致しないときに何を分けて考えるかを追う。既存記事「HIITのランニングマシンは急に速くする？速度の切り替えと負荷の違いを読む」に区間の切り替えの話を譲り、こちらは表示が一定の場面に焦点を当てる。機種による心肺の強度の比較は「HIITの曲がったランニングマシンは重い？自走と電動で違う強度と速度を読む」に譲り、ここでは速度という量と力の測定を区別する。
表示の速さと、体の動く速さは同じ問いではない
まず、マシンの上で「どれだけ速く動いているか」と聞かれた場面を想像する。部屋の壁を基準に見れば、その場にとどまっている。一方、足元ではベルトが後ろへ動く。見ている基準が違えば、速度という言葉の中身も変わる。左右のベルト速度が異なる歩行を扱った力学的な研究は、この区別を整理している。[15]
その研究でいう重心は、体全体の質量を代表する位置である。部屋に固定した座標から見た重心の速度は、平均すればゼロだが、歩行の周期の中では揺れ動く。平均して前進していないことと、体がまったく動いていないことは違う。この周期内の変化が、機械的な要求や安定性を考える情報になる。[15]
もう一つは、同じ足が再び接地するまでの移動の長さを、その時間で割った速さである。研究ではこれをストライド速度として区別している。左右のベルトが違う速さで動く場合には、ベルト速度の平均だけでなく、左右のステップにかかる時間の非対称性も計算に関わる。その結果、この速さはベルトの平均速度より遅くなると整理されている。これは左右別速歩行の力学的な枠組みであり、18〜39歳の女性のHIITでの速度差の大きさを推定するための結果ではない。[15]
これは左右に分かれた装置での話であり、普通のマシンの表示にそのまま補正値を足したり引いたりする式ではない。持ち帰りたいのは、何の速度を話しているかをそろえる習慣である。「体が前へ動く速さ」「足元のベルトの速さ」「歩幅と周期から求める速さ」を混ぜると、正しい数字同士でも説明が食い違ってしまう。[15]
初日の汗は、予約した人だけが持ち帰れる。
着地の感覚だけでは、ベルトの誤差は測れない
足元が引かれる感覚について考えるときにも、ベルトそのものの運動と、それに合わせる体の運動を分けたい。重心の速度が周期の中で変動することは、ベルトが同じ幅で変速した証拠ではない。人の動きを測った値と、装置の動きを測った値には、それぞれ別の測定対象がある。[15]
この区別は、既存記事「太もも痩せのランニングマシンは着地で遅くなる？一歩の中の速度と脚の動きを読む」や「脂肪燃焼のトレッドミルは表示どおりの速さ？着地と速度の揺れを分けて読む」とも隣り合う。こちらで考えるのは、HIITの記録を比較するとき、足元の感覚をそのまま速度誤差や負荷の差へ置き換えてよいか、という問いである。
たとえば、前回より床を強く押した感じがしたとしても、それだけでマシンが前回より遅かったとは決められない。速度を固定した実験でも、前後方向の力は周囲の風で変化していた。体が床に働きかける様子が変わることと、ベルトの速度が変わることは、別々に確かめる必要がある。[16]
反対に、画面の数字が同じだから身体側も同じだった、と片づけるのも早い。表示は運動条件を記録する手がかりにはなるが、力の変化まで書き込んだ日記ではない。今日の感覚は感覚として残し、速度は速度として記す。その分け方が、体感を無視せず、測っていない量を測ったことにもしない記録につながる。[15][16]
同じ速度でも、風で前後の力は変わる
速度以外の条件を具体的に示したのが、トレーニングを積んだ男性ランナーを対象とする走行実験である。対象は24人で、18〜39歳の女性のHIITにも同じ力の変化が起こるかは、この男性の一定速度走の実験だけでは判断できない。3.35 m/sと4.46 m/sの速度を使い、向かい風、追い風、無風となる条件、ファンを使わない条件を比較した。風を作る仕組みは、屋外の空気抵抗を模擬するよう調整されていた。[16]
ここで測った床反力は、足が床を押したときに床から体へ返る力である。力積は、その力を時間にわたって積み重ねた量を指す。速いほうの条件で、向かい風はファンなしに比べて推進の力積を0.487 N·s増やした。95%信頼区間は0.282〜0.693 N·sである。集団平均では、推進を増やすとともに制動を小さくする方向の変化が見られた。[16]
それに対し、上下方向の床反力や、接地時間、足を運ぶ頻度、ストライド長には、風の条件による有意差がなかった。同じ速度で同じような足運びに見えても、前後の力の使い方は変わり得る、という組み合わせである。前後の力と上下の力、足運びを別々に測ったところが、この実験の読みどころだ。[16]
個人の対応も一様ではなく、推進を増やす人も、制動を減らす人もいた。したがって、走った感覚が違う理由を「速度の表示がおかしいから」と先に決めるのは飛躍になる。ここでは、推進と制動の集団平均を読むことと、自分の蹴り方を推定することを分けたい。[16]
力積の単位に見慣れない記号が並ぶと、速度の差より難しく感じるかもしれない。しかし、この数値が示すのは、ある時間にわたって推進方向の力がどれだけ加わったかである。ベルトが何センチ余計に動いたかでも、消費したエネルギーでもない。推進の力積の平均差を、マシンの速度の補正や運動の消費量に直接置き換えることはできない。[16]
信頼区間も、対象者全員の変化が収まる範囲という意味ではない。この実験では集団の平均的な差と個人の対応を分けて読む必要がある。平均では推進が増え制動が小さくなる方向でも、その組み合わせは人によって異なった。「自分も同じ幅だけ強く蹴ったはず」と考えるより、速度が同じでも前後の力の配分は動き得る、と受け取るのが妥当である。[16]
また、風で前後の力が変わった結果は、着地のたびにベルトが揺れる仕組みを説明したものではない。どちらも足元の話に聞こえるが、実験が操作したのは風の条件である。説明したい現象と研究で変えた条件を対応させると、似た話を根拠にして別の現象まで断定することを防げる。[16]
自分で速度を調節する装置なら同じになるか
ベルトに合わせるのではなく、人のペースに応じてベルト速度を調節する装置もある。健康な成人28人を対象とした比較実験では、この自己調節式と一定速度式について、平均速度をそろえて歩行と走行を比べた。18〜39歳の女性のHIITにそのまま適用するには、健康な成人での歩行・走行比較と、高強度区間を繰り返す運動の違いを確かめる必要がある。[10]
歩行では、自己調節式のほうがストライド長は少し大きく、足が接地している時間の割合は小さかった。また、ストライド長や足を運ぶ頻度などのばらつきが増え、太ももと足の局所的な動的安定性は低下した。この安定性とは、動きの小さな乱れが時間とともにどう広がるかを見る性質である。[10]
ところが走行では、平均的な足運び、そのばらつき、大域的な安定性に有意差はなかった。体幹、すね、足の局所的な動的安定性は、自己調節式のほうで改善した。歩行で出た変化を、走行にもそのまま当てはめることはできない。同じ装置の比較でも、歩くか走るかで結果が分かれたのである。[10]
ここから「自分で調節するほうが必ず不安定」「一定速度なら必ず自然」という説明はできない。また、局所的な動的安定性の改善は、転倒が減ったという結果と同義ではない。HIITに使うマシンを替えて記録を比較するなら、表示値に加え、どの方式で速度が決まる装置だったかもそろえて考えたい。[10]
数字で読む表示速度の周辺
28人：自己調節式と一定速度式の歩行・走行を、平均速度をそろえて比較した健康な成人の人数である。[10]
24人：風の条件と床反力を比較した、トレーニングを積んだ男性ランナーの人数である。[16]
0.487 N·s：4.46 m/sで向かい風を受けた条件とファンなし条件との、推進の力積の平均差である。速度誤差の数値ではない。[16]
11人：屋外と研究用の自走するスプリントマシンで、100 m走を比較した男子体育学生の人数である。[7]
初日の汗は、予約した人だけが持ち帰れる。
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