พลังงานในการวิ่งคือการศึกษาต้นทุนพลังงานของการวิ่งเป็นที่ชัดเจนว่าในสัตว์ส่วนใหญ่ต้นทุนพลังงานในการวิ่งจะเพิ่มขึ้น เมื่อ ความเร็ว ในการวิ่งเพิ่มขึ้น ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}นอกจากนี้ยังเป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่ามีความแปรปรวนระหว่างและภายในสายพันธุ์ในต้นทุนพลังงานของการวิ่งที่ความเร็วที่กำหนด^{[ 5 ] [ 6 ]}ความแปรปรวนนี้ได้นำไปสู่การศึกษา ปัจจัย ทางชีวกลศาสตร์หรือทางสรีรวิทยาที่อาจทำนายต้นทุนพลังงานในการวิ่งได้ทั้งระหว่างและภายในสาย พันธุ์

ในมนุษย์มีหลักฐานว่าต้นทุนในการวิ่งด้วยความเร็วที่กำหนดอาจทำนายประสิทธิภาพการวิ่งระยะไกลได้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะตรวจสอบปัจจัยที่ส่งผลต่อต้นทุนพลังงานในการวิ่งเพื่อพยายามทำนายหรือปรับปรุงประสิทธิภาพการวิ่ง มีหลายปัจจัยที่อาจส่งผลต่อต้นทุนพลังงานในการวิ่ง ได้แก่ อายุ การฝึกฝน อัตราและความถี่ก้าวน้ำหนักรองเท้าแรงต้านลม และแม้กระทั่ง ความ หนาแน่นของอากาศ^{[ 7 ]}

ต้นทุนพลังงานของการวิ่งสามารถวัดปริมาณได้โดยการวัดการบริโภคออกซิเจน (VO2) ในระหว่างการวิ่งด้วยความเร็วต่ำกว่าระดับสูงสุดที่กำหนด ในระหว่างกิจกรรมแอโรบิก (เช่น การวิ่งด้วยความเร็วต่ำกว่าระดับสูงสุด) VO2 จะให้ค่าประมาณการใช้พลังงานทางอ้อม^{[ 8 ]}ดังนั้น การเพิ่มขึ้นของอัตราการบริโภคออกซิเจนจึงแสดงถึงการเพิ่มขึ้นของการใช้พลังงาน VO2 มักจะวัดในหน่วยสัมบูรณ์ (เช่นลิตร /นาที) แต่ในกิจกรรมที่ต้องรับน้ำหนัก เช่น การวิ่งมวล ร่างกาย อาจมีอิทธิพลอย่างมากต่อการใช้พลังงาน ดังนั้น จึงเป็นเรื่องปกติที่จะแสดงการใช้พลังงานเป็นอัตราการบริโภคออกซิเจนที่สัมพันธ์กับมวลร่างกาย (เช่น มล./กก./นาที) ^{[ 8 ]}

แม้ว่าข้อมูลล่าสุดบางส่วนอาจชี้ให้เห็นเป็นอย่างอื่น^{[ 9 ]}แต่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่ามีความสัมพันธ์เชิงเส้น ที่แข็งแกร่งระหว่าง อัตราการใช้ออกซิเจนและความเร็วในการวิ่ง (ดูรูปที่ 1) โดยการใช้พลังงานจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วในการวิ่งที่เพิ่มขึ้น^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}สิ่งสำคัญคือการวัดการใช้พลังงานผ่านการใช้ออกซิเจนจะต้องทำที่ ความเข้มข้นต่ำกว่า ระดับ สูงสุด เมื่อความเร็วในการวิ่งเพิ่มขึ้นจนถึงความเข้มข้นสัมพัทธ์ที่สูงมาก การวัด VO2 จะกลายเป็นการวัดการใช้พลังงานที่ไม่น่าเชื่อถือมากขึ้น ทั้งนี้เนื่องจากการพึ่งพาการเผาผลาญแบบไม่ใช้ออกซิเจน มากขึ้น เพื่อให้พลังงานในการวิ่งด้วยความเร็วสูงเหล่านี้

การใช้พลังงานในการวิ่งสามารถวัดได้โดยใช้ค่าเทียบเท่าการเผาผลาญพลังงาน (MET) โดยที่ 1 MET เทียบเท่ากับการใช้พลังงานในการนั่งนิ่งๆ โดยประมาณ ตารางต่อไปนี้แสดงค่า MET ของการวิ่งที่ความเร็วต่างกัน^{[ 10 ]}

มีหลายวิธีในการแสดงต้นทุนพลังงานของการวิ่ง โดยทั่วไปจะแสดงต้นทุนพลังงานของการวิ่งเป็นต้นทุนพลังงานในการเดินทางในระยะทางที่กำหนด การวัดนี้มักเรียกว่าต้นทุนการขนส่ง (COT) COT สามารถแสดงได้หลายวิธี สองวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการแสดง COT คือการใช้ออกซิเจนในระยะทางที่กำหนด (เช่น มล./กก./กม.) หรือการใช้พลังงานแคลอรีในระยะทางที่กำหนด (เช่น กิโลแคลอรี/กก./กม.) ^{[ 8 ]}

ตลอดหลายปีที่ผ่านมา มีการตรวจสอบปัจจัยหลายอย่างเพื่ออธิบายความแปรผันของการใช้พลังงานในการวิ่งในสัตว์ต่างชนิดกัน ปัจจัยบางอย่างเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบมานานกว่าศตวรรษแล้ว เมื่อ Zuntz ค้นพบในปี 1897 ว่าต้นทุนพลังงานของสัตว์ที่มีมวลใกล้เคียงกันในการวิ่งระยะทางที่กำหนดนั้นไม่ขึ้นอยู่กับจำนวนขา กล่าวอีกนัยหนึ่งคือไม่มีความแตกต่างในต้นทุนพลังงานในการวิ่งระยะทางที่กำหนดไม่ว่าจะเป็นสัตว์สี่ขาหรือสัตว์สองขาตราบใดที่สัตว์เหล่านั้นมีน้ำหนักตัวใกล้เคียงกัน^{[ 5 ]}นับตั้งแต่ Zuntz มีหลักฐานจำนวนมากที่แสดงให้เห็นว่า COT ลดลงตามสัดส่วนโดยตรงของน้ำหนักตัว โดยสัตว์ที่มีขนาดใหญ่กว่าจะมี COT ต่ำกว่าสัตว์ที่มีขนาดเล็กกว่า^{[ 6 ]}

เมื่อไม่นานมานี้ มีการเสนอว่าสามารถคาดการณ์ต้นทุนพลังงานของการวิ่งด้วยความเร็วที่กำหนดได้อย่างแม่นยำจากเวลาที่มีอยู่ในการสร้างแรงเพื่อรองรับน้ำหนักตัว^{[ 11 ]}ทฤษฎีนี้ชี้ให้เห็นว่าสัตว์ขนาดเล็กต้องก้าวสั้นและเร็วกว่าเพื่อเดินทางในระยะทางที่กำหนดเมื่อเทียบกับสัตว์ขนาดใหญ่ ส่งผลให้พวกมันมีเวลาสัมผัสพื้นของเท้าสั้นลงและมีเวลาน้อยลงในการสร้างแรงบนพื้น เนื่องจากเวลาในการสร้างแรงที่ลดลงนี้ สัตว์ขนาดเล็กจึงต้องพึ่งพาเส้นใยกล้ามเนื้อ เร็วที่มีต้นทุนทางเมตาบอลิซึมสูงกว่า ในการสร้างแรงเพื่อวิ่งด้วยความเร็วที่กำหนด ในทางกลับกัน สัตว์ขนาดใหญ่จะก้าวช้าและยาวกว่า ซึ่งส่งผลให้เวลาที่เท้าสัมผัสกับพื้นระหว่างการวิ่งเพิ่มขึ้น เวลาสัมผัสที่นานขึ้นนี้ทำให้สัตว์ขนาดใหญ่มีเวลามากขึ้นในการสร้างแรง ส่งผลให้สัตว์ขนาดใหญ่ไม่จำเป็นต้องใช้เส้นใยกล้ามเนื้อเร็วที่มีต้นทุนทางเมตาบอลิซึมสูงมากนักในการวิ่งด้วยความเร็วที่กำหนด ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้ส่งผลให้ COT ในสัตว์ขนาดเล็กสูงกว่าเมื่อเทียบกับสัตว์ขนาดใหญ่^{[ 11 ]}

มีหลักฐานบางอย่างที่แสดงให้เห็นว่ามีความแตกต่างของ COT ตามความเร็วระหว่างสายพันธุ์ มีการสังเกตว่าสัตว์สี่ขาแสดงความเร็วที่เหมาะสมที่สุดภายในจังหวะการเดิน [ ^{12 ] หมายความ}ว่ามีความเร็วที่ต้นทุนพลังงานในการวิ่งระยะทาง ที่กำหนด จะน้อยที่สุด ในมนุษย์ เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่า COT ยังคงที่ตลอดความเร็วในการวิ่งที่ต่ำกว่าระดับสูงสุดทั้งหมด^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}แม้ว่าการศึกษาล่าสุดจะท้าทายสมมติฐานนี้^{[ 9 ]}หากเป็นเช่นนั้น ต้นทุนพลังงานของการวิ่งหนึ่งไมล์เร็วหรือช้าในมนุษย์จะเท่ากัน และไม่มี ความเร็วในการวิ่ง ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับมนุษย์

ระหว่างมนุษย์แต่ละคน มีความแปรปรวนของการใช้พลังงานระหว่างการวิ่งที่ความเร็วต่ำกว่าระดับสูงสุดอยู่มาก ปัจจัยหลายอย่างได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีอิทธิพลต่อต้นทุนการวิ่งของมนุษย์^{[ 7 ]}ดังนั้น ความแปรปรวนที่เห็นได้ชัดในต้นทุนการวิ่งของมนุษย์อาจเป็นผลมาจากปัจจัยหลายประการ (ดูส่วนเศรษฐกิจการวิ่ง/บทนำ) บางคนเสนอว่าเพศอาจมีอิทธิพลต่อต้นทุนการวิ่ง แม้ว่าจะมีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าเพศสามารถมีอิทธิพลต่อต้นทุนพลังงานของการวิ่งของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหมู่นักวิ่งระยะไกลชั้นนำ^[ 7 ] ^{[ 13 ]แต่ความ}แตกต่างในต้นทุนพลังงานของการวิ่งตามเพศยังไม่ชัดเจนนัก^{[ 14 ] [ 15 ]}

ต้นทุนพลังงานในการวิ่งของแต่ละบุคคลนั้นแตกต่างกันอย่างมาก แม้ว่าจะปรับให้เข้ากับมวลกายแล้วก็ตาม นี่แสดงให้เห็นว่าปัจจัยอื่นๆ อีกหลายอย่างต้องส่งผลต่อต้นทุนพลังงานในการวิ่ง ความแปรปรวนของการใช้พลังงานระหว่างการวิ่งของแต่ละบุคคลกระตุ้นให้เกิดแนวคิดเรื่องความประหยัด ความประหยัดหมายถึงพลังงานที่ใช้ไปเพื่อตอบสนองความ ต้องการ แอโรบิกของกิจกรรมที่ไม่เต็มที่^{[ 7 ]}การวัดความประหยัดในการวิ่งควรช่วยให้สามารถเปรียบเทียบต้นทุนพลังงานในการวิ่งระหว่างบุคคลหรือกลุ่มบุคคลได้ หากบุคคลใดใช้พลังงานน้อยลงในการทำงานที่กำหนด (ในกรณีของการวิ่ง คือการวิ่งด้วยความเร็วที่กำหนด) พวกเขาจะถือว่ามีความประหยัดมากกว่า

มีหลายวิธีในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพการใช้พลังงานระหว่างบุคคล โดยทั่วไปจะเปรียบเทียบพลังงานที่ใช้ในการวิ่งด้วยความเร็วคงที่ โดยมักวัดปริมาณออกซิเจนที่ใช้ไปขณะวิ่งด้วยความเร็วคงที่ (มล./กก./นาที) ^{[ 8 ]}วิธีนี้ให้การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ความเร็วคงที่ แต่บ่อยครั้งอาจไม่ได้แสดงถึงประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างเพียงพอในฐานะตัวทำนายประสิทธิภาพ^{[ 8 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบนักวิ่งที่ได้รับการฝึกฝนมาอย่างดีกับบุคคลที่ไม่ได้ฝึกฝนหรือได้รับการฝึกฝนน้อยกว่า ในกรณีเหล่านี้ การเปรียบเทียบการใช้พลังงาน (เช่น การบริโภคออกซิเจน) ที่ความเร็วคงที่มักจะไม่ได้ให้การเปรียบเทียบการใช้พลังงานที่ความเร็ว ในการแข่งขัน เนื่องจาก ปริมาณการใช้ ออกซิเจนเพิ่มขึ้นตามความเร็ว จึงเป็นการยากที่จะได้ภาพที่แม่นยำของประสิทธิภาพการใช้พลังงานจากการวัดปริมาณการใช้ออกซิเจนที่ความเร็วเดียว ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะวัดปริมาณการใช้ออกซิเจนในช่วงความเร็วที่หลากหลายภายในบุคคลเดียวกัน เพื่อให้ได้การประเมินประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่แม่นยำยิ่งขึ้น^{[ 8 ]}

นอกจากนี้ ยังเป็นเรื่องปกติที่จะวัดต้นทุนการขนส่ง (COT) หรือต้นทุนพลังงานในการเดินทางในระยะทางที่กำหนด เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการวิ่งระหว่างบุคคล เนื่องจากค่านี้ถือว่าคงที่ในทุกความเร็ว การวัด COT ที่ความเร็วต่ำกว่าระดับสูงสุดที่กำหนดไว้เพียงค่าเดียว จึงถือว่าเป็นการแสดงถึงประสิทธิภาพการวิ่งของแต่ละบุคคลได้อย่างเพียงพอ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}วิธีนี้จะช่วยให้สามารถเปรียบเทียบประสิทธิภาพการวิ่งระหว่างบุคคลที่ไม่ได้ฝึกฝนซึ่งวิ่งด้วยความเร็วต่ำกว่าระดับสูงสุดที่ตนเองต้องการ (เช่น 161 เมตร/นาที หรือประมาณ 6 ไมล์ต่อชั่วโมง ) กับนักวิ่งที่ได้รับการฝึกฝนมาเป็นอย่างดีซึ่งวิ่งด้วยความเร็วต่ำกว่าระดับสูงสุดที่ตนเองต้องการ (เช่น 268–320 เมตร/นาที หรือประมาณ 10-12 ไมล์ต่อชั่วโมง) ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องปกติที่จะใช้ COT เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการวิ่งระหว่างกลุ่มที่มีระดับการฝึกฝนและประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน^{[ 16 ]}

มีหลายปัจจัยที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการวิ่ง ปัจจัยหนึ่งที่สังเกตได้อย่างสม่ำเสมอว่ามีอิทธิพลต่อการใช้พลังงาน (และประสิทธิภาพ) ในระหว่างการวิ่ง คือ สถานะการฝึกฝน^{[ 16 ] [ 17 ]}นักวิ่งที่ได้รับการฝึกฝนมาอย่างดีมักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าผู้ที่ไม่ได้ฝึกฝนอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 16 ]}นอกจากนี้ ระดับประสิทธิภาพยังส่งผลต่อการใช้พลังงานในการวิ่งที่ความเร็วที่กำหนด แม้แต่ในกลุ่มนักวิ่งที่ได้รับการฝึกฝนมาแล้ว ตัวอย่างเช่น นักวิ่งชั้นนำมักจะมีประสิทธิภาพมากกว่านักวิ่งระดับรองหรือนักวิ่งทั่วไป^{[ 16 ]}สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าประสิทธิภาพการวิ่ง หรือต้นทุนพลังงานของการวิ่งที่ความเร็วต่ำกว่าระดับสูงสุดที่กำหนด อาจเป็นตัวทำนายประสิทธิภาพที่ถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มนักวิ่งที่ได้รับการฝึกฝนที่มีความคล้ายคลึงกัน^{[ 16 ]}นอกจากนี้ยังมีหลักฐานว่าการฝึกความอดทน อย่างเข้มข้น สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพในแต่ละบุคคลได้^{[ 17 ]}

• ผลกระทบของพารามิเตอร์การเดินต่อต้นทุนพลังงาน
• การวิเคราะห์การเดิน