Maraton je vlastně jedna velká ukázka toho, jak se fyzika a biomechanika promítají do lidského pohybu a vytrvalosti.

Mechanika běhu

1. Kinetická a potenciální energie
• Při každém kroku se střídá přeměna potenciální energie (když těžiště těla mírně stoupá a klesá) a kinetické energie (rychlost běhu).
• Efektivní běžec minimalizuje vertikální oscilaci (zbytečné „poskakování“), aby neztrácel energii.
2. Odraz a pružnost
• Lidské šlachy a svaly (hlavně Achillova šlacha) fungují jako elastické pružiny.
• Energie uložená při dopadu se částečně vrací při odrazu → to zlepšuje běžeckou ekonomiku.
3. Tření a odpor
• Každý krok je ovlivněn třením mezi podrážkou a povrchem. Správná obuv a podklad ovlivňují účinnost.
• Aerodynamický odpor je při maratonu malý (cca 2–8 % spotřeby energie), ale při vyšší rychlosti a protivětru se stává významným.

Biomechanika

1. Chodidlo a krok
• Fáze došlapu (pata/střed/špička) → přenos síly → odraz.
• Klíčová je délka a frekvence kroku – rychlejší běžci mívají vyšší kadenci a kratší kontakt se zemí.
2. Držení těla a těžiště
• Efektivní je mírný předklon.
• Těžiště se pohybuje v co nejrovnější linii vpřed.
3. Moment síly a páky
• Paže a nohy fungují jako páky.
• Menší moment setrvačnosti (např. kratší švihová fáze nohy) šetří energii.

Fyziologicko-fyzikální aspekty

1. Energetické systémy
• Maraton je primárně o aerobní výrobě ATP (oxidace sacharidů a tuků).
• „Hitting the wall“ (~30–35 km) nastává, když dojde glykogen → tělo musí více spalovat tuky (nižší výkon).
2. Tepelná regulace
• Běžec produkuje velké množství tepla (mechanická účinnost svalů je jen ~20–25 %).
• Pocení a proudění vzduchu → klíč k udržení homeostázy.
3. Ekonomika běhu
• Čím méně energie spotřebuješ na kilometr při dané rychlosti, tím déle udržíš výkon.
• Ovlivňuje ji hmotnost, technika, pružnost šlach, obuv a samozřejmě i trénovanost.

Takže: maraton je o přeměně energie, minimalizaci ztrát, využívání pružinového efektu těla a o vyvážení mezi mechanickou efektivitou a fyziologií.

1) Vědecký (mechanicko-fyzikální) rozbor

Energie a účinnost

• Mechanická účinnost svalů: jen ~20–25 %. Zbytek se mění v teplo. Proto je běh dlouhodobě limitován termoregulací.
• Elasticita šlach: Achillova šlacha a klenba chodidla dokážou vrátit až 35 % energie dopadu zpět do pohybu. Čím lépe tělo využije tento „pružinový efekt“, tím úspornější je běh.
• Oscilace těžiště: Při každém kroku stoupne a klesne o ~6–9 cm. Každý centimetr navíc = vyšší spotřeba energie. Proto elitní běžci „neposkakují“, ale běží vpřed plynule.

Síly působící na běžce

• Reakční síla podložky (GRF): až 2,5násobek tělesné hmotnosti při dopadu.
• Moment setrvačnosti: při švihové fázi nohy – čím víc noha vybočí od osy těla, tím víc energie musí svaly vynaložit na „zbrzdění“.
• Odpor vzduchu: při rychlosti 15 km/h tvoří jen pár procent spotřeby energie, ale při závodním tempu (20 km/h) už může ukrojit 5–8 % výkonu.

Energetické systémy

• Do 30 km: hlavní zdroj → svalový glykogen.
• Po vyčerpání glykogenu: nastává přechod na tuky, ale jejich využití je méně efektivní (víc kyslíku na ATP) → zpomalení.
• Proto je klíčová strategie příjmu sacharidů během závodu a samozřejmě trénovanost, respektive adaptace na takový stav díky tréninku

2) Praktické využití v tréninku

a) Technika běhu

• Kadence: držet kolem 170–180 kroků/min (velice individuální) → menší vertikální ztráty energie, menší nárazy.
• Předklon: tělo "padá" dopředu → využíváš gravitaci jako „motor“.
• Krátký kontakt se zemí: využíváš pružnost šlach, méně brzdíš.

b) Síla a stabilita

• Střed těla (core): pevný trup stabilizuje pánev → lepší přenos sil.
• Excentrická síla lýtek a hamstringů: tlumí nárazy a zlepšuje „odrazový efekt“.
• Trénink šlach: skoková cvičení (plyometrie) → zlepšují elasticitu a ekonomiku běhu.

c) Trénink energetických systémů

• Dlouhé pomalé běhy: zvyšují schopnost spalovat tuky → oddálí „maratonskou zeď“.
• Tempové běhy: posouvají laktátový práh → vyšší rychlost udržitelná aerobně.
• Intervaly: zlepšují VO₂max a schopnost hospodařit s kyslíkem.

d) Praktická fyzika v závodě

• Drafting: běh ve skupině → menší odpor vzduchu (úspora 2–5 % energie).
• Strategie občerstvení: pravidelný příjem 30–60 g sacharidů/hod → tělo nevyčerpá zásoby glykogenu.
• Volba obuvi: lehké boty s karbonovou deskou → vracejí víc energie při odrazu (o ~4 % lepší ekonomika).

Maraton je balanc mezi fyzikou pohybu a biochemií těla. Mechanika ti říká jak běžet úsporně, fyziologie určuje jak dlouho to udržíš.

Správná technika, posílení pružinového systému těla a trénink metabolismu = klíč k rychlejšímu a méně bolestivému maratonu.