วิทยาศาสตร์แรงต้านอากาศในการวิ่งเป็นกลุ่ม: การวิ่งตามช่วยประหยัดพลังงานได้ 2–4%

บทนำ

ในปี 2019 แผน “INEOS 1:59” ของ Eliud Kipchoge ในการทำลายกำแพงสองชั่วโมงของการวิ่งมาราธอน ได้ออกแบบทีมเพซเซอร์ให้วิ่งล้อมรอบเขาเป็นรูปตัว V อย่างพิถีพิถัน รูปขบวนที่ออกแบบอย่างประณีตนี้ไม่ใช่เพียงพิธีการ แต่ตั้งอยู่บนการคำนวณที่แม่นยำของพลศาสตร์อากาศ (Aerodynamics) ตำแหน่งการวิ่งตามที่เหมาะสมสามารถช่วยให้นักวิ่งประหยัดพลังงานได้ 2–4% ในการแข่งขันระยะไกลอย่างมาราธอน ความแตกต่าง 2–4% อาจหมายถึงผลต่างของเวลาที่มากถึง 5–10 นาที

การวัดปริมาณแรงต้านอากาศในการวิ่ง

ขนาดของแรงต้านอากาศ (Aerodynamic Drag) ถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:

D = ½ × ρ × Cd × A × v²

โดยที่ ρ คือความหนาแน่นของอากาศ Cd คือสัมประสิทธิ์แรงต้าน A คือพื้นที่รับลมด้านหน้า และ v คือความเร็วสัมพัทธ์กับอากาศ

สำหรับการวิ่ง ระดับของผลกระทบจากแรงต้านอากาศขึ้นอยู่กับความเร็วในการวิ่ง:

การศึกษาสนามการไหลของอากาศตามตำแหน่งการวิ่งตาม

เมื่อนักวิ่งวิ่งอยู่ด้านหน้า จะเกิดโซนกระแสน้ำวนความดันต่ำ (Wake Zone) ขึ้นด้านหลัง——คล้ายกับ “กระแสลมตาม” (尾流) ที่อยู่ด้านหลังนักปั่นจักรยาน หากนักวิ่งที่อยู่ด้านหลังอยู่ในโซนกระแสลมตามนี้ แรงต้านอากาศที่ได้รับจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเกนต์ในเบลเยียม (Blocken et al., 2013) ใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) จำลองแรงต้านของรูปขบวนวิ่งที่แตกต่างกัน:

• ด้านหลังตรง 0.5 เมตร: แรงต้านลดลงประมาณ 62%
• ด้านหลังตรง 1 เมตร: แรงต้านลดลงประมาณ 38%
• ด้านหลังตรง 3 เมตร: แรงต้านลดลงประมาณ 14%
• ด้านข้าง 1 เมตร: แรงต้านลดลงประมาณ 20%
• ด้านหลังเฉียง 1 เมตร มุม 45 องศา: แรงต้านลดลงประมาณ 35%

เมื่อแปลงตัวเลขเหล่านี้เป็นการประหยัดพลังงาน ขึ้นอยู่กับความเร็ว แต่ที่เพซมาราธอนระดับ精英 การวิ่งตามด้านหลังอย่างชิดสามารถประหยัดพลังงานทั้งหมดได้ประมาณ 2–4%

การออกแบบรูปขบวนของ INEOS 1:59

รูปขบวนเพซเซอร์ในการท้าทายของ Kipchoge ถูกออกแบบให้มี: นักวิ่งด้านหน้า 2–3 คน ด้านข้างแต่ละข้าง 1 คน และด้านหลังถัดไปอีก 2 คน รวมกันเป็น “ฟองอากาศ” (Bubble) แบบไดนามิก การคำนวณจากการวิจัยแสดงให้เห็นว่ารูปขบวนนี้สามารถลดแรงต้านอากาศที่ Kipchoge ได้รับลงได้ประมาณ 6–7% ซึ่งเทียบเท่ากับการประหยัดพลังงาน 2–3%——ในการแข่งขันที่ใกล้ขีดจำกัดของร่างกายมนุษย์ ความช่วยเหลือนี้ถือเป็นตัวชี้ขาด

ผลกระทบของลมทวนและลมเฉียง

ทิศทางลมก็เป็นตัวแปรที่สำคัญเช่นกัน:

• ลมส่ง (Tailwind): ลมส่งความเร็ว 1 เมตร/วินาที สามารถพัฒนาผลงานมาราธอนได้ประมาณ 40–60 วินาที
• ลมทวน (Headwind): ลมทวนความเร็ว 1 เมตร/วินาที จะทำให้ผลงานมาราธอนแย่ลงประมาณ 60–80 วินาที
• ลมเฉียง (Crosswind): ผลกระทบน้อยกว่า แต่แรงต้านด้านข้างในระยะยาวก็เพิ่มการใช้พลังงานเช่นกัน
• กฎสถิติโลก: ตามกฎกรีฑา ผลงานที่ทำได้ในสภาพลมส่งที่มีความเร็วเกิน 2 เมตร/วินาที จะไม่ได้รับการรับรองเป็นสถิติโลก

กลยุทธ์การวิ่งตามกลุ่มในการแข่งขันวิ่งถนนของไต้หวัน

สำหรับนักวิ่งที่เข้าร่วมการแข่งขันวิ่งท้องถิ่นในไต้หวัน (เช่น Taipei Marathon, Wan Jin Shi Marathon, Tianzhong Marathon) กลยุทธ์ต่อไปนี้มีความหมายในทางปฏิบัติ:

1. หากลุ่มที่เหมาะสม: ในช่วงต้นของฟูลมาราธอน ให้เข้าร่วมกลุ่มที่มีเพซใกล้เคียงกัน อย่าวิ่งเดี่ยว
2. ระยะวิ่งตามที่ดีที่สุด: รักษาระยะห่างด้านหลังนักวิ่งด้านหน้าตรงๆ 1–2 เมตร ให้ประโยชน์สูงสุดและไม่ชนกัน
3. ให้ความสนใจเป็นพิเศษในช่วงต้านลม: การแข่งขันวิ่งตามชายฝั่งของไต้หวัน (เช่น Tianzhong Marathon, Yilan Marathon) มักมีลมเฉียง ในช่วงต้านลมควรวิ่งตามกลุ่มให้ชิดยิ่งขึ้น
4. อย่าอยู่ด้านหลังตลอดเวลา: หลังจากวิ่งตามด้านหลังเป็นเวลานาน ควรผลัดกันขึ้นไปอยู่ด้านหน้าเพื่อ “บังลม” ช่วงสั้นๆ เพื่อความสุภาพและฝึกฝนตนเอง
5. ประสิทธิผลลดลงในอากาศร้อน: ในการแข่งขันวิ่งฤดูร้อนของไต้หวัน (เช่น Tainan ที่มีอุณหภูมิสูง) การวิ่งตามกลุ่มชิดช่วยลดแรงต้านอากาศ แต่ในขณะเดียวกันก็ลดการไหลเวียนของอากาศในการระบายความร้อน จำเป็นต้องชั่งน้ำหนัก

นอกเหนือจากแรงต้านอากาศ: ประโยชน์ทางจิตใจของการวิ่งเป็นกลุ่ม

งานวิจัยแสดงให้เห็นว่า การวิ่งเป็นกลุ่มนอกจากจะประหยัดพลังงานทางสรีรวิทยาแล้ว ยังมีประโยชน์ทางจิตใจที่ไม่ควรมองข้าม:

• ลด “ความโดดเดี่ยวในการรักษาเพซ” ลดระดับความเหนื่อยล้าที่รับรู้ได้ (RPE)
• สมาธิทางการมองเห็นจดจ่ออยู่ที่นักวิ่งด้านหน้า ลดความสนใจต่อความรู้สึกเหนื่อยล้า
• ผลการกระตุ้นทางสังคม: การแข่งขันแบบกลุ่มกระตุ้นให้แสดงผลงานได้ดีขึ้น

บทสรุป

แรงต้านอากาศไม่ใช่เพียงเรื่องของนักปั่นจักรยาน——สำหรับนักวิ่งถนนแล้ว ที่ความเร็วที่เหมาะสม กลยุทธ์การวิ่งตามสามารถให้การประหยัดพลังงานที่แท้จริงและวัดผลได้ ในการแข่งขันวิ่งถนนของไต้หวัน การใช้กลุ่มเพื่อประหยัดพลังงานและการเลือกตำแหน่งวิ่งที่เหมาะสม คือ “การเพิ่มความเร็วฟรี” ที่ไม่เสียเงินแม้แต่บาทเดียว ในการแข่งขันครั้งหน้า อย่ารีบวิ่งนำหน้าทุกคนตั้งแต่เริ่ม ให้หาความ “กลุ่มนำโชค” ของคุณก่อน แล้วปล่อยให้วิทยาศาสตร์ของกระแสลมทำงานเพื่อคุณ

บทความที่เกี่ยวข้อง

• ผลกระทบของแรงต้านลมในการวิ่ง: ความแตกต่างของการใช้พลังงานระหว่างการวิ่งตามและการวิ่งนำ
• ผลกระทบของแรงต้านลมต่อเพซ: การวัดปริมาณผลกระทบของลมทวนและลมส่งต่อเพซมาราธอน
• ผลกระทบของแรงต้านอากาศในการวิ่ง: การศึกษาการรบกวนเชิงปริมาณของลมกระโชกต่อการควบคุมเพซ
• การคำนวณเพซสำหรับการวิ่งระยะไกล: หลักฐานทางวิทยาศาสตร์ของการช้ากว่าเพซเป้าหมายมาราธอน 90 วินาที