V. Laju Metabolik Maksimal

Laju metabolik maksimal disebut juga kapasitas aerobik maksimal, kekuatan aerobik maksimal atau VO₂ maks. VO₂ maks bergantung pada sistem fisiologi, sistem pernapasan, kardiovaskular, dan metabolisme otot, bertindak bersama dalam menghasilkan kerja Suatu masalah dalam salah satu dari tiga sistem dapat membatasi VO_2maks. Misalnya, seorang penderita empisema tidak bisa mendapatkan oksigen ke dalam darah, sehingga membatasi kesediaan oksigen untuk memroduksi energi di otot. Seorang yang telah mengalami serangan jantung biasanya dapat mendapatkan oksigen ke dalam darah (sistem pernapasan), tapi berkurangnya kapasitas untuk memompa darah ke otot; dengan demikian, membatasi kesediaan oksigen untuk memroduksi enegi di otot. Yang jelas, individu yang tidak terlatih biasanya memiliki kapasitas terbatas dalam ketiga sistem energi, yang kompromi VO_2maks dibandingkan dengan daya tahan atlet yang sangat terlatih.

Karena biasanya VO_2maks  dinyatakan per kilogram berat badan (ml/kg/min), dapat digunakan untuk membandingkan berbagai ukuran individu yang berbeda. VO_2maks juga dinyatakan secara absolut (liter/menit), tapi lebih sulit untuk membandingkan individu yang berbeda ukuran, karena lebih tinggi tingkat VO_2maks absolut dapat mencerminkan massa otot yang lebih besar. Umumnya, individu yang bertubuh besar VO_2maksnya lebih tinggi dinyatakan dalam L/min dari pada individu yang bertubuh lebih kecil karena massa otot, tapi memiliki nilai VO_2maks lebih rendah ketika dinyatakan per kilogram berat badan. Sebagai contoh, seorang pemain bola memiliki berat 136 kg dan 20% lemak tubuh. VO_2maksnya dinyatakan per LO₂/min mungkin adalah 5 L/min, yang perubahannya sangat tinggi. Namun ketika dinyatakan per unit berat badan, VO_2maksnya hanya 36.8 mL/kg/min, mirip dengan orang dewasa. Alasan individu yang bertubuh besar memiliki VO_2maks yang lebih rendah ketika ditujukkan per kilogram berat badan, adalah individu yang bertubuh besar memiliki jaringan pendukung yang lebih banyak (tulang, tendon, dan jaringan lemak) yang tidak berhubungan dengan pengeluaran energi. Hal yang sebaliknya juga benar; individu yang tubuhnya lebih kecil VO_2maks absolutnya lebih rendah tetapi relatif lebih tinggi VO_2maks dari pada individu yang bertubuh besar.

Untuk menghilangkan pengaruh dari massa lemak, beberapa peneliti menganjurkan untuk menunjukkan VO_2maks per unit dari massa lemak bebas (ml/kg_FFM/min). Metode ini telah digunakan, contohnya, untuk mengukur validitas dari kebenaran perbedaan gender dalam VO_2maks, karena wanita berdasarkan genetik diberkahi massa lemak yang lebih banyak dari pada pria. Umumnya VO_2maks yang lebih tinggi dinyatakan sebagai mL/kg/min atau ml/kg_FFM/min, semakin banyak pekerjaan yang dilakukan aerobik. Sebagai contoh, seseorang dengan VO_2maks dari (40 ml/kg/menit memiliki kapasitas untuk menjalankan di sekitar 7 mph, sedangkan seorang individu dengan kapasitas 60 ml/kg/min dapat dijalankan pada 10,5 mph.57. Keuntungan yang tinggi ke ketahanan VO_2maks atlet sudah jelas.  Keuntungan yang tinggi ke ketahanan VO_2maks pada daya tahan atlet adalah wajar sekali.

Kapasitas aerobik maksimal dipengaruhi oleh sejumlah faktor. VO_2maks umumnya menurun seiring dengan usia. Oleh sebab itu anak-anak memiliki VO_2maks yang lebih tinggi per kilo gram berat badan dari pada dewasa, karena perbandingan dari ukuran massa otot mereka, atau gaya hidup yang tidak aktif pada orang dewasa telah mengurangi mekanisasi fisiologi. Pria dewasa biasanya memiliki kapasitas yang lebih besar dari pada wanita. Rentang normal menurut berat badan dari VO_2maks sekitar 40-45 ml/kg/min untuk pria dan 35-40 ml/kg/min untuk wanita. Perbedaan jenis kelamin ini berhubungan dengan komposisi tubuh atau konsentrasi hemoglobin. Wanita memiliki massa lemak yang lebih besar dari pada pria, yang berkontribusi pada kebutuhan energi secara keseluruhan saat latihan, tapi tidak untuk produksi energi. Jika kandungan lemak tubuh dihapus dari persamaan, perbedaan antara pria dan wanita berkurang secara signifikan. Sirkulasi konsentrasi hemoglobin dari pria sekitar 10-20% lebih tinggi dari wanita, meningkatkan kemampuan pria untuk mendapatkan oksigen ke otot. 

Menariknya, VO_2maks atlet top tidak bertambah lebih dari apa yang dilaporkan tahun 1960 tetapi penampilan daya tahannya meningkat. Beberapa perubahan dalam teknik-teknik telah menyebabkan peningkatan dalam penampilan, namun demikian kurangnya perbaikan di VO_2maks dikombinasikan dengan perbaikan dalam kinerja olahraga menunjukkan bahwa latihan dapat meningkatkan ketahanan karakteristik lain atlet seperti mereka anaerobik ambang atau gerakan ekonomi.

Masukan oksigen maksimal biasanya diperoleh oleh orang yang melengkapi beberapa bentuk latihan incremental protokol dengan semakin meningkatnya intensitas kerja dan sekaligus mengukur VO₂ oleh rangkaian terbuka spirometry. Selain itu, berbagai ergometers telah digunakan untuk memperoleh energi. Di beberapa kasus, praktisi memiliki kecepatan progresif yang hanya digunakan saat berjalan di trek atau berenang di kolam renang untuk mendapatkan energi intensitas. Cara olahraga yang digunakan untuk pengujian harus berhubungan dengan olahraga para atlet; konsep kekhususan. Sebagai contoh, pelari yang sangat terlatih menyelesaikan tes maksimal pada siklus ergometer akan memiliki kapasitas maksimal yang lebih rendah dari pada jika digunakan pelari treadmill untuk ujian. Demikian pula, perenang yang sangat terlatih akan lebih rendah VO_2maks dari pada perenang protokol. Oleh karena itu, tidak ada tes protokol yang optimal yang harus digunakan untuk semua atlet. Awal beban kerja/kecepatan harus rendah intensitasnya (25-30% VO_2maks) sebagai pemanasan. Setiap tahapan meminimalkan terbentuknya asam laktat, yang akan menyebabkan kelelahan dini yang tidak ada hubungannya dengan VO_2maks. Tes harus dirancang untuk mencapai kapasitas maksimal di sekitar 10-15 menit. Tes lebih pendek mungkin tidak valid karena terbentuknya laktat dan kelelahan lokal. Tes yang terlalu lama dapat menjadikan tidak sah karena subjek menjadi bosan atau timbulnya nyeri lokal (kembali sakit selama bersepeda atau berlari). Selain itu, jika rencananya adalah untuk menguji dan menguji kembali atlet, protokol yang sama harus digunakan setiap waktu. Hal ini memungkinkan atlet untuk membandingkan secara langsung penampilannya.

VO_2max memiliki keterbatasan. Data dari tahun 1960-an menunjukkan bahwa puncak untuk VO_2max adalah sekitar 85 mL/kg/min. Data yang lebih baru juga menyarankan hal yang sama untuk batasan. Bagaimanapun, penampilan daya tahan meningkat. Peralatan atletik telah lebih baik; sepatu lari lebih ringan, siklus berat badan kurang, berenang stroke telah dimodifikasi, dan dayung untuk kano lebih dirancang ergometrically. Tetapi perubahan ini tidak sepenuhnya berati untuk perbaikan kinerja. Sejak tingkat VO_2max tidak meningkat, daya tahan harus pelatihan mempengaruhi faktor lain. Dua faktor seperti batas anaerobik dan economy.

Sumber:

McMurray RG, Ondrak KS. 2007. Energy Expenditure of Athletes. Wolinsky I, Drikell JA. Sports Nutrion, Energy Metabolism and Exercise. 127-157.

III. ERGOMETER

Ergometer adalah mesin yang khusus dikembangkan untuk meniru kerja olahrag sehingga dapat digunakan untuk memperkirakan laju metabolik olahraga. Beberapa ergometer canggih dapat mengontrol keluaran kerja dan kekuatan tanpa memperhatikan kecepatan.ergometer yang paling umum adalah ergometer sepeda, ergometer dayung, treadmills dan mesin ski lintas alam.

A.   Ergometer Sepeda

Ergometer sepeda menyediakan informasi dengan memperhatikan kekuatan anaerobik dan aerobik. Ada dua desain umum ergometer sepeda, yaitu model tegak lurus dan berbaring. Model tegak lurus sering digunakan pada tes olahraga dengan posisi seperti bersepeda sungguhan. Model berbaring lebih serng digunkan pada rehabilitasi dan fitness daripada evaluasi atlet.

Beban kerja ergometer sepeda dikontrol oleh laju mengayuh, resistensi atau tipe penempetan rem pada roda gandeng. Metode rem yang umum adalah aplikasi friksi langsung melalui tali pengikat pada roda. Jadi, sepeda friksi membutuhkan pengetahuan resistensi dan laju kayuh untuk memperkirakan jumlah resistensi.

Sebagian besar rem manual, ergometer bergaya friksi menerapkan resistensi dengan sebutan kilopond (kp) atau jumlah aplikasi friksi atau resistensi  dengan massa (Kg). Jika mengayuh pada 60 rpm dengan resistensi 2 kp dan jarak 6 m/revolusi, maka jumlah kerja menjadi 720 kpm (2 kp x 60 rpm x 6 m/rev). Kerja ergometer juga dinyatakan dalam Newton meter atau Joules. Pembagian kpm dengan angka 6.12 w/kgm/min akan menghasilkan satuan Watt. Pengambilan oksigen adalah 2 mL O₂/kgm.

Ergometer sepeda juga sering digunakan untuk memperkirakan kekuatan anaerobik, kekuatan aerobik submaksimal dan maksimal. Tes anaerobik berlangsung sangat cepat. Pengukuran diklasifikan menjadi tenaga puncak, rataan, maksimal dan minimal.

Protokol submaksimal sering digunakan untuk memperkirakan VO_2max. tes submaksimal umum termasuk protokol Astrand-Rhyming, PWC₁₇₀ dan YMCA. Protocol untuk memperkirakan tenaga aerobik maksimal secara tipikal termasuktes tambahan dengan peningkatan beban kerja secara gradual pada laju kayuh yang diberikan. Laju peningkatan beban kerja pada semua protokol (Watt/tahap) adalah sama. Perkembangan komputer dan elektronik mendorong pengembangan roda gandeng kecil yang dapat digunakan dengan sepeda standar. Roda gandeng, mengerem secara elektronik atau manual, sehingga resistensi dapat diatur gerakan per gerakan. Tipe ergometer ini lebih menarik dan menyenangkan untuk pesepeda kompetitif. Beberapa ergometer juga memiliki monitor denyut jantung dan dapat menggunakan denyut jantung untuk memperkirakan jumlah resistensi.

B. Mengayuh Ergometer

Mengayuh ergometer dirancang untuk meniru olahraga dayung di dalam air, namun kegiatan ini dilakukan di daratan. Ergometer ini terdiri dari empat bagian, yaitu suatu roda terbang, bagian untuk mengerem, katrol, dan suatu alat untuk mengukur kecepatan serta kekuatan. Roda terbang memutar secara terus menerus pada kecepatan tertentu sebagai tarikan kekuatan untuk cadangan energi potensial. Mekanisme pengereman menempel pada roda, dirancang untuk memperoleh gesekan seolah-olah mirip dengan gesekan antara air dan perahu. Normalnya, gesekan pada ergometer terjadi antara roda terbang yang menggunakan udara, tali penghubung, atau air yang bergerak berlawanan. Katrol dan tangannya terikat pada roda terbang dan dikendalikan oleh operator, sama halnya dengan dayung-dayung di dalam air. Akhirnya, monitor kecepatan dan kekuatan mengukur tingkat perputaran roda terbang serta kekuatan katrol melalui suatu alat ukur.

Dua jenis ergometer kayuhan yang utama yaitu yang bersifat statis dan dinamis. Pada ergometer yang statis, juga memerlukan kepala daya, roda terbang itu ditetapkan dan pendayung menggerakkan tubuh nya mondar-mandir melalui suatu tempat duduk yang meluncur di suatu rel. Roda terbang pada ergometer yang dinamis, juga disebut suatu kepala daya yang mengapung, menjulang di rel dan oleh karena itu berpindah sesuai dengan pendayung. Model ini dimaksudkan agar gerakan-gerakannya seperti olah raga dayung dalam air. Suatu studi membandingkan kedua jenis ergometer tersebut, namun tidak terdapat perbedaan yang signifikan pada tenaga per hentakan atau total kerjanya, meskipun terdapat perbedaan biomechanical.

Ergometer kayuhan dirancang untuk menghasilkan empat komponen yang utama suatu kayuhan yaitu mengayuh, mengendarai, sampai, dan pengembalian. Sementara penampilan pada kegiatan yang berkelanjutan ini, dilakukan beberapa variasi untuk menghasilkan hentakan. Dua variabel yang umum yaitu kekuatan/daya dan kerja. Kekuatan/daya (P) yaitu dihitung dengan membagi energi dengan waktu (t) untuk mengayuh, ( P =E/t) dan dinyatakan di dalam watt. Usaha/kerja (W) dihitung dengan cara daya dibagi waktu ( W =P/t), dan dinyatakan di dalam satuan (listrik) (1 watt =1 joule/sekon).

Pelatih dan tenaga klinik menggunakan ergometer untuk menguji kemapuan atlet serta menentukan keefektifan dari latihan. Beberapa panduan telah digunakan untuk menilai kapasitas aerob pada ergometer. Tiga panduan yang umum adalah suatu tes maksimal yang berkelanjutan, suatu test yang incremental yang berkelanjutan, dan suatu perjanjian yang incremental yang putus-putus. Continuous test maksimal pada ergometer berlangsung selama enam menit menempuh jarak 2000 meter. Panduan ini disukai oleh sebagian orang karena menirukan kondisi-kondisi adu kecepatan yang benar. Kemudian waktu menempuh diukur. Korelasi high test (r=0.96) pada metode ini menunjukan bahwa metode ini bagus untuk mengontrol kemajuan atlet.

Suatu test incremental yang berkelanjutan atau tes latihan kemajuan, dilakukan peningkatan secara terus menerus sampai atlet tidak dapat melakukannya lagi. Hal ini mempertimbangkan identifikasi ambang pintu yang anaerob, VO₂ maksimal dan pengujian yang berkaitan dengan intensitas peningkatan kerja sistem jantung, nafas, dan sistem metabolisme. Panduan yang ketiga, panduan yang incremental putus-putus juga melibatkan peningkatan yang berangsur-angsur di dalam beban kerja sampai kelelahan, tetapi ada jeda waktu yang singkat diantara waktu setiap peningkatan. Hal ini dilakukan untuk mengambil darah sampel. Tenaga klinik akan memeriksa kandungan asam laktat pada darh tersebut untuk mengetahui ambang kandungan laktat selama latihan ini. Energi dari anaerob merupakan komponen yang penting pada olahraga dayung. Melalui beberapa uji, peneliti telah membuktikan bahwa 76% pada waktu mendayung memerlukan energi dari anaerob.

C. Treadmills

Treadmill merupakan olahraga yang dilakukan dengan cara berjalan atau berlari pada kecepatan tertentu dengan mempertahankan keseimbangan. Olahragawan dengan mudah dihubungkan dengan alat pengukur nafas. Meskipun treadmill menirukan ambulasi, hal ini berbeda dengan berjalan atau berlari seperti biasanya. Banyak studi telah menununjukan bahwa ada perbedaan antara resistensi nafas pada saat treadmill dengan ambulasi biasa, yang memungkinkan penurunan pengeluaran energi pada treadmill.

Treadmills sering digunakan untuk ujian latihan dan pelatihan. Beban kerja itu dikendalikan melalui perubahan kecepatan pada setiap tingkatan. Pada umumnya, treadmills dapat menjangkau kecepatan maksimal 12 mil per jam (19 kpm) dan 25% setiap tingkatan. Ketika berlatih treadmill, atlet itu harus mendorong berat tubuhnya, yang dapat mempengaruhi beban kerja. Jadi; Dengan demikian, berlatih di suatu treadmill tergantung berat tubuhnya. Tergantung atas model dan ukuran dari sabuk, treadmill dapat mengakomodasi individu sampai berat badan 450 poundsterling (>200 kg). Ada berbagai macam sabuk treadmill, ukuran normal yaitu dengan lebar 16 sampai 22 inci, panjangnya dari 45 sampai 60 inci. Sabuk ini digunakan untuk orang yang tinggi atau orang yang gemuk sekali. Atlet yang berlari dengan cepat membutuhkan treadmill  yang lebar. Juga, beberapa model mempunyai susuran tangga sisi pada bagian depan, yang merupakan satu fitur keselamatan. Beberapa treadmills dapat mengukur laju denyut jantung menggunakan suatu sensor yang ditempelkan di dada. Orang yang melakukan treadmill menempatkan tangannya di sekitar sensor untuk beberapa detik, yang mungkin sulit dilakukan selama berlari. Treadmills sering digunakan bersama dengan suatu sistem metabolisme.

D. Ergometer Cross-Country Ski

Ergometer Cross-Country Ski merupakan olahraga aerobik yang rendah. Orang yang melakukan olahraga ini berdiri pada dua komponen yang memungkinkan meluncur menirukan gerakan terbang dengan gerakan tangan yang bergantian. Pergerakan tangan dikoordinasikan berlawanan dengan kaki menggunakan mekanisme tarikan antara pegangan dengan kaki dan lengan yang sesuai. Hal ini menyebabkan lengan bergerak dengan cara yang sama untuk ber-ski. Intensitas latihan dikendalikan melalui variasi pada pengangkatan dan penarikan yang menimbulkan pergerakan tangan dan kaki. Perlawanan antara gerakan tangan dan kaki dapat di atur dengan bebas, mempertimbangkan penyesuaian beban kerja.

Sumber:

McMurray RG, Ondrak KS. 2007. Energy Expenditure of Athletes. Wolinsky I, Drikell JA. Sports Nutrion, Energy Metabolism and Exercise. 127-157.