Coefficient de réflexion dans le cas d’interfaces multiples Dans cette annexe sont détaillés les calculs des coefficients de réflexion pour le cas de deux fluides,

O treino potencia os diferentes sistemas bioenergéticos, sendo que a capacidade de rendimento de cada nadador deve ser desenvolvida, otimizando a relação entre o treino anaeróbio e o aeróbio, conhecendo a dinâmica dos sistemas fornecedores de energia envolvidos nas diferentes distâncias de nado. A energia de que necessitamos para as atividades do dia-a-dia é obtida através da alimentação, na forma dos seus nutrientes nomeadamente hidratos de carbono (CHO), gorduras e proteínas. Mas é o ATP, um composto de elevada energia, que é a fonte imediata utilizada para todos os processos biológicos (Guyton & Hall, 2002; Wilmore & Costill, 1994). Como as reservas de ATP nas células musculares são limitadas (Gastin, 2001) e como exercício muscular necessita de fornecimento constante de moléculas de ATP para providenciar a energia necessária à contração, são necessárias vias metabólicas com a capacidade de produzir ATP de forma imediata, de acordo com a velocidade, intensidade e duração do exercício (Powers & Howley, 1997): o sistema anaeróbio aláctico, o sistema anaeróbio láctico e o sistema aeróbio. Cada um destes sistemas apresenta uma determinada capacidade e potência (Bouchard, Taylor, Simoneau & Dulec, 1991; Green, 1995; Vilas-Boas, 2000). A capacidade dos sistemas fornecedores de energia trata-se da maior ou menor quantidade de energia disponibilizável para o trabalho muscular, determinada pela quantidade de substrato disponível, ou disponibilizável, pelo que é também determinada pela sensibilidade aos fatores inibidores do metabolismo. A potência dos sistemas corresponde à respetiva velocidade de processamento, também ela sensível aos fatores inibidores do metabolismo, reportando-se principalmente à atividade das enzimas responsáveis pela catálise durante o processamento bioenergético dos substratos utilizados, em cada momento, por cada sistema. O sistema anaeróbio aláctico apresenta o dobro da potência do sistema anaeróbio láctico e o quádruplo da potência do sistema aeróbio, razão pela qual é o preferencialmente utilizado nos esforços de intensidade máxima e de curta duração (Brooks, Fahey, White & Baldwin, 2000). Guyton e Hall (2002)

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caracterizaram o sistema aeróbio como sendo capaz de suportar as necessidades energéticas do exercício prolongado, sobretudo devido às grandes reservas de substrato energético, embora a sua potência seja baixa. Apesar de ser capaz de responder imediatamente às exigências energéticas do exercício de elevada potência, o sistema anaeróbio é limitado na sua capacidade (Gastin, 2001). Dentro deste sistema, a componente anaeróbia aláctica é a mais limitada devido às reduzidas reservas musculares de CP (Powers & Howley, 1997). Até aos 10’’ de um esforço máximo podemos verificar a manutenção das concentrações de ATP, momento a partir do qual estas quebram acentuadamente. No entanto, nunca existe uma depleção total do ATP, mas podemos verificar uma quase total depleção nas reservas de CP durante o exercício máximo.

Distinguimos, assim, como grandes fatores bioenergéticos condicionantes da “performance”: i) “dois principais” sistemas fornecedores de energia para o trabalho muscular (anaeróbio e aeróbio); ii) uma reserva energética rapidamente disponibilizável; iii) a “capacidade” característica de cada sistema e da reserva de fosfagénios e iv) a “potência” máxima a que, em cada circunstância e em cada ambiente fisiológico e celular, cada sistema e a reserva de fosfagénio conseguem operar.

A ação dos três sistemas fornecedores de energia acontece de forma integrada, em termos de participação energética nos vários tipos de atividade física e nunca de uma forma isolada (Brooks et al., 2000; Gastin, 2001; Guyton & Hall, 2002; Olbrecht, 2000; Powers & Howley, 1997), ocorrendo simultaneamente, embora exista sempre uma predominância de um em relação aos outros, dependendo de fatores como a intensidade e a duração do esforço, a quantidade de substratos disponíveis em cada sistema, as proporções entre os vários tipos de fibras musculares e a presença de enzimas específicas (Gastin, 2001; Green, 1995; Olbrecht, 2000).

As diferentes provas de NPD são caracterizadas por diferentes durações (e intensidade) e podem ser descritas em termos da contribuição relativa das fontes de energia específico aeróbias e anaeróbias no dispêndio energético global (Capelli, 1999; Capelli, Pendergast & Termin, 1998; di Prampero, 2003;

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Laffite et al., 2004; Reis et al., 2010; Zamparo, Capelli, Cautero, & Di Nino, 2000). Como a intensidade de esforço e a importância relativa do metabolismo aeróbio e anaeróbio variam consoante o tempo de exercício (Figura 14) e, consequentemente, a distância de nado (Figura 15), o regime de treino deve ser desenvolvido de acordo com a dependência desse metabolismo (Ogita, 2006; Olbrecht, 2000).

Figura 15 - Contribuição relativa dos três sistemas bioenergéticos relativamente ao fornecimento total de energia durante 90’’ de exercício (Gastin, 2001)

Figura 16 - Contribuição relativa dos três sistemas bioenergéticos, dependendo da distância competitiva (dos 50 aos 1500m) (Toussaint, Hollander, Berg, & Vorontsov, 2000)

Gastin (2001) refere que o sistema aeróbio responde de forma surpreendentemente rápida às exigências do exercício intenso; contudo não é capaz de fornecer a energia necessária no início do exercício. Num exercício de alta intensidade com esforço máximo de 75’’, a energia necessária para

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responder da melhor forma, parece derivar equitativamente do sistema anaeróbio e do sistema aeróbio. A preponderância dos sistemas energéticos varia em termos de duração. No início de uma prova, o fornecimento de energia é imediatamente preenchido pelo sistema anaeróbio aláctico (Trappe, 1996). Contudo, o metabolismo aeróbio é ativado logo desde o início, mas não consegue providenciar a energia necessária para a manutenção de um esforço máximo. Como tal, o metabolismo anaeróbio láctico começa a “funcionar”, o que fará com que haja acumulação de lactato no músculo (Gastin, 2001). Parte deste lactato irá ser degradado, pelo sistema aeróbio, em energia, enquanto o restante é mantido no músculo e gradualmente difundido para a corrente sanguínea. Para impedir a formação exagerada da acidose muscular, a atuação do metabolismo anaeróbio irá diminuir à medida que a concentração de acidose muscular aumenta, fazendo com que o nadador diminua a velocidade de nado.

O nadador deverá equilibrar os seus esforços durante a distância de nado em competição. A duração do esforço irá determinar em grande parte a contribuição do sistema anaeróbio láctico no fornecimento de energia (Olbrecht, 2000). Um velocista poderá utilizar o seu sistema anaeróbio láctico como fornecedor de energia de uma forma mais acentuada, sem correr o risco deste perder capacidade durante o decorrer da prova. Contudo, se o mesmo sistema fornecedor de energia for utilizado com a mesma intensidade durante uma prova de 200m, o nadador terá bastante dificuldade em terminar a prova. Podemos verificar que nas provas até aos 100m, o metabolismo anaeróbio prevalece sobre o aeróbio (cerca de 80%) (Holmer, 1983), sendo que ainda continua a ser de larga importância nas provas de 200m, prevalecendo mesmo em alguns casos (Maglischo, 1993; Ogita, 2006; Olbrecht, 2000; Troup & Trappe, 1994) (Figura 14 e 15). Com cerca de 80% das provas com extensão inferior ou igual a 200m, torna-se necessário o treino a velocidades máximas para a melhoria da utilização de energia anaeróbia, tornando o metabolismo anaeróbio preponderante em NPD (Troup & Trappe, 1994). Assim a aplicação prática do treino anaeróbio segue como meio necessário para potenciar o desempenho dos nadadores em provas curtas e nas partidas (Olbrecht, 2000).

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Troup (1990b), ao estudar as percentagens de participação dos diferentes sistemas fornecedores de energia nas diferentes provas de natação, constatou que 22% da energia total requerida em 25m Livres era proveniente do sistema aeróbio, enquanto que nos 1500m Livres, 9% da energia total era fornecida pelo sistema anaeróbio. Ring, Mader, Wirtz e Wilke (1996) sugeriram que a energia suprida aerobicamente numa prova de 50m Livres (17.8 a 29.1% da energia total requerida), não deve ser subestimada. Segundo Figueiredo, et al. (2011), para a prova de 200 m, as contribuições foram de 65,9, 13,6 e 20,4% para o sistema aeróbio, anaeróbio láctico e anaeróbico aláctico, respetivamente. Maglischo (1993) afirmou que todas as provas do calendário olímpico da natação, requerem uma base aeróbia sólida e a sua evolução depende da manutenção e desenvolvimento da componente anaeróbia do rendimento. Um esforço de alta intensidade, com predominância da componente anaeróbia, reclama o desenvolvimento específico dessa componente na procura de performances de nível superior. Troup (1990b) resume a dependência de um sistema em relação ao outro, baseando-se na taxa de libertação de energia. Provavelmente a utilização de uma elevada percentagem de energia, proveniente do sistema aeróbio, poderá aumentar a tolerância ao ácido láctico produzido pela rápida glicólise, permitindo ao nadador utilizar energia a uma taxa de libertação superior.

Reconhecendo que parece haver alguma correspondência negativa na relação do treino aeróbio-anaeróbio, a maximização de uma capacidade parece coincidir com um baixo nível de desempenho na outra (Maglischo, 1993; Olbrecht, 2000). Um nadador velocista com uma capacidade aeróbia muito baixa vai acidificar mais rapidamente e não conseguindo, desta forma, ativar a sua capacidade anaeróbia ao mais alto nível, acontecendo o oposto num nadador de longa distância (Olbrecht & Mader, 2006). Se o treino anaeróbio for estimulado em demasia num nadador fundista, quando este competir, vai acabar por estimular mais rapidamente o fornecimento anaeróbio de energia a intensidades mais baixas, aumentando a acidose do organismo mais rapidamente, não retirando o melhor partido da sua capacidade aeróbia (Olbrecht, 2000).

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A Figura 16 esquematiza o metabolismo energético mostrando as fases anaeróbia aláctica, anaeróbia lática e aeróbia.

Figura 17 - Esquema do metabolismo energético mostrando as fases anaeróbia aláctica, anaeróbia lática e aeróbia (Maglischo, 2003)

Em jeito se síntese, apresentamos na Tabela 6, 7 e 8 algumas características de cada um dos sistemas bioenergéticos, um quadro síntese das caracterizando as diferentes zonas de treino e a as diferentes zonas de treino e a forma como foram aplicadas durante o treino, respetivamente.

No Anexo II encontram-se todas as séries agrupadas pelas diferentes áreas bioenergéticas, que foram aplicadas ao longo da época desportiva.

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Quadro 12 – Sistemas Bioenergéticos e sua caracterização e descrição (Brooks et al., 2000; Gastin, 2001; Guyton & Hall, 2002; Maughan, Gleeson, & Greenhaff, 1997; Olbrecht, 2000; Powers & Howley, 1997; Santos, 2009; Toubekis & Tokmakidis, 2003; Vilas-Boas & Duarte, 1994; Wilmore & Costill,

1994)

Sistema Caracterização e Descrição

Sistema Anaeróbio

Aláctico (ATP-CP)

Este sistema é a forma mais simples de obter energia e permite o imediato restabelecimento de ATP, sendo o primeiro processo energético celular, apresentando-se com elevada potência. Caracterizado pela equação bioquímica ADP + CP  ATP + C, onde a separação de fosfagénios de alta energia - a fosfocreatina (CP) - em conjunto com o ATP armazenado na célula, fornecem a energia imediata necessária nas fases iniciais de exercícios intensos. O "sistema ATP-CP" não é alvo de consenso, sendo sugerido que este não se comporta como o 1º sistema fornecedor de energia, mas como um armazenador de energia, disponibilizada em repouso pelo sistema oxidativo(Vilas-Boas, 2000; Vilas-Boas & Duarte, 1994). A capacidade de manter os níveis de ATP com a energia proveniente da CP é limitada, dado que as reservas de CP esgotam-se rapidamente, podendo este processo ser sustentado durante alguns segundos (até aos 20’’). Este sistema é utilizado em treinos de alta intensidade, como o treino de velocidade, necessitando apenas de 1’15’’ para atingir os valores basais.

Sistema Anaeróbio

Láctico (Glicose)

Este sistema é definido como o reabastecimento de ATP, sem a utilização de O2. É um sistema que produz energia quase de forma

imediata, produzindo também lactato, fornecendo menos energia que o anaeróbio aláctico, mas mais que o aeróbio. Este método de produção de ATP envolve a libertação de energia pela degradação de glicose, envolvendo enzimas glicolíticas durante o processo (glicólise). A glicose sanguínea advém da digestão dos HCO, que são transformados em glicogénio, através da glicogénese, e é armazenado no músculo-esquelético ou no fígado até ser necessária a sua utilização. A quebra do glicogénio no músculo denomina- se por glicogenólise. A disponibilidade da glicose nas células depende de vários fatores, como por exemplo: o tipo de tecido, os níveis de glicose no sangue e no próprio tecido, a presença de insulina e o próprio estado do tecido. As reações celulares que decorrem durante o processo da glicose são a principal fonte de energia das fibras tipo II, dado que estas possuem grandes quantidades de enzimas glicolíticas. Durante o processo da glicólise, apesar de não ser necessário O2, este é um fator determinante

do destino final do piruvato. Na glicólise, cada molécula de glicose forma, anaerobiamente, 2 moléculas de piruvato, que por sua vez, pode ser reduzido pela desidrogenase (LDH) e formar lactato. Este sistema energético não produz uma grande quantidade de ATP, mas apesar dessa limitação, a combinação com o “sistema ATP-CP” permite gerar força mesmo com fornecimento limitado de O2,

conseguindo funcionar à sua máxima intensidade durante 1’ a 2’. A acumulação de lactato nos músculos e nos fluidos musculares, é uma das maiores limitações deste sistema, e esta acidificação impede o funcionamento normal das enzimas glicolíticas, assim c omo a ação do cálcio e por isso diminui a função contrátil muscular. O lactato é um dos ácidos mais fortes produzidos no nosso organismo, e como se dissocia rapidamente, liberta uma grande quantidade de iões de hidrogénio (H+) que conduz a uma diminuição da atividade de enzimas glicolíticas, particularmente a fosfofrutoquinase, acabando por bloquear progressivamente os próprios processos de formação de ATP na fibra muscular esquelética. Como forma de proteção contra a acidose, as células e os

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fluidos corporais possuem substâncias denominadas de tampões, que minimizam os efeitos do H+, evitando que o pH desça para valores destrutivos para as células. O lactato produzido essencialmente nas fibras tipo IIb pode ser difundido ou transportado pelo sangue para as fibras tipo I, que pelas suas características aeróbias, contribuem para a sua remetabolização Apenas são necessárias 24h (no mínimo) para reabastecer o glicogénio utilizado após o exercício. Durante o treino, para diminuir as concentrações de lactato sanguíneo entre series, apenas são necessários intervalos aproximadamente com o dobro da duração do exercício. Após 30’, os níveis de lactato apresentam valores basais. Este sistema é utilizado em treinos de alta intensidade, como o treino PL e TL.

Sistema Aeróbio (Oxidativo)

Este pode ser considerado o mais complexo dos 3 sistemas energéticos, e é denominado de sistema aeróbio pelo correto aproveitamento da presença do O2 nas reações que decorrem nas mitocôndrias celulares para a formação de “combustível” para as

atividades corporais. Este sistema é considerado lendo, uma vez que comporta um conjunto de vias que integram várias reações em cadeia, envolvendo a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia transportadora de eletrões, produzindo na totalidade 36 a 38 ATP por cada molécula de glicose degradada. Esta via metabólica consegue funcionar várias horas seguidas, permitindo, no entanto, apenas esforços ligeiros ou moderados. A energia produzida é proveniente essencialmente do metabolismo do glicogénio (hidratos de carbono) e dos triglicerídeos (lípidos). As proteínas podem também ser utilizadas, mas em quantidade não muito significativa. Durante a glicólise e o ciclo de Krebs é libertado hidrogénio, que se combina com duas coenzimas: NAD e FAD. Estas transportam os átomos de hidrogénio para a cadeia transportadora, onde os H+ combinam-se com o O2 formando água, prevenindo a

acidificação do ambiente celular. A energia libertada durante a cadeia transportadora é utilizada para a fosforilação do ADP transformando-o em ATP (fosforilação oxidativa). Depois dos hidratos de carbono, os triglicerídeos são os maiores fornecedores de energia que estão armazenados nas células gordas e nas fibras do músculo-esquelético. Para ser utilizado, o triglicerídeo necessita de ser degradado em 3 moléculas de ácidos gordos livres (AGL) e uma molécula de glicerol – lipólise. Depois de libertados, os AGL entram nas fibras musculares por difusão e são ativados por enzimas, preparando-os para o catabolismo dentro da mitocôndria (beta-oxidação). Este processo de oxidação dos lípidos origina maior quantidade de energia que os anteriores, devido à maior quantidade de carbono disponível, formando maiores quantidades de ATP. Para a recuperação fisiológica apenas são necessárias 12h a 48h, dependendo do substrato utilizado e da intensidade do exercício. Este sistema é utilizado no treino de PA, Ae3, Ae2 e Ae1. Trappe (1996) assinalou algumas alterações fisiológicas induzidas pelo treino aeróbio como: aumento do volume e da densidade mitocondrial, aumento das enzimas oxidativas, capilarização significativamente aumentada durante os períodos de treino com elevado volume e intensidade e aumento do volume sanguíneo.

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Quadro 13 - Áreas Bioenergéticas e suas características (Bouchard et al., 1991; Costill, Maglischo, & Richardon, 1992; Hellard, 1998; Maglischo, 2003; Olbrecht, 2000; Ross & Leveritt, 2001; Santos, 2009; Sweetenham & Atkinson, 2003; Vilas-Boas, 2000, 2006a)

Sist. Anaeróbio Aláctico Sistema Anaeróbio Láctico Sistema Aeróbio

Velocidade

Potência Láctica Tolerância Láctica Potência Aeróbia Capacidade Aeróbia Potência Aláctica/ Velocidade Capacidade

Aláctica Ae3 Ae2 Ae1

Descrição

Estimulação da produção de energia aláctica, coordenação neuromuscular e recrutamento das fibras musculares tipo II

Estimulação da produção máxima de lactato Desenvolvimento da tolerância à acumulação do ácido láctico (acidose muscular) Desenvolvim ento do VO2máx a alta intensidade Desenvolvimento do sistema cardiovascular; Utilizado no treino de provas de fundo Desenvolvim ento do LAN; Lactate Steady State Treino de base e técnico; Utilizado no aquecimento, retorno à calma e na recuperação entre séries de treino Objetivos do Treino Aumentar a atividade das ATPases, Mioquinase e CK Aumentar as concentrações de fosfagénios Elevar a atividade das enzimas glicolíticas responsáveis pela degradação do glicogénio em acido lático Reduzir a sensibilidade das enzimas à acidose metabólica por aumento da capacidade de tamponamento Elevar o transporte, difusão e perfusão periférica da O2 e a capacidade mitocondrial

Aumentar a capacidade sistémica de oxidação de ácido pirúvico, de ácido láctico e de lípidos

Centrada em… Mecanismos de aferência; metabolização ATP/CP; técnica de partida, 5º nado, viragens e respiração Metabolização glicose/lactato (PFK e LDH) ritmo de nado; técnica de partida, 5º nado, viragens e respiração Tolerância à acidose (PFK); resistência à dor; ritmo de nado; detalhes técnicos em fadiga FC máxima, VO2máx, V8; resistência à dor; ritmo de nado; detalhes técnicos em fadiga

Ritmo respiratório; número de ciclos por percurso; ritmo de nado; detalhes técnicos em fadiga

Fatores limitativos da continuidade da série Fadiga central Fadiga central e periférica causada por depleção de fosfagénios Fadiga central e periférica (acidose)

Acidose metabólica e depleção de glicogénio

Sistema Cardiovascular; capacidade de transporte de O2

para os músculos ativos e sua extração; depleção de glicogénio muscular e deterioração do ambiente celular

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Tipo de

Treino intensivo extensivo

Séries 2 a 6 2 a 4 2 a 3 2 a 4 1 a 3

Intervalo de

série 5’ 5’ a 10’ ativos 10’ a 20’ ativos 5’ a 10’

N.º de

repetições 4 a 8 4 a 6 por série 4 a 8 por série 4 a 10 por série 8 a 20 por série

Duração das repetições <1’’ 6’’ a 12’’ (15 a 25m) 15’’ a 35’’ (25 a 50m) 30’’ a 2’ 1’ a 4’ 5’ a 40’ (100 a 3000m) Justificação da duração das repetições Duração do CAE Duração das reservas de fosfagénios Duração máxima da potência máxima Duração que proporcione concentrações máximas de lactato Duração necessária para atingir o VO2máx

Período máximo para a glicólise, depleção de fibras tipo I e ativação da lipólise Intervalo de repetição <1’’ 2’ 1’ a 4’ 30’’ a 5’ 1’ a 2’ 5’’ a 1’ Justificação do intervalo de repetição Sucessão de CAEs Repleção de

fosfagénios Remoção de metabolitos “feedback”, preservação do ambiente celular

Intervalo de Recuperação Completa (aproximada mente) 1’15’’ 24h a 72h 48h 12h Série típica (Vilas- Boas, 2000) 3x6 saltos c/ contra- movimento, int 5’ trote 3x (6x15m cd 2’15’’) int 400 calma 2x (6x25m cd 1’) int 600 calma 2x (5x100m cd 6’) int 1000m a 60% 3x (5x200m cd 4’) int 800 calma a 60% 2x(10x200m cd 2’25’’) int 4x100E drill cd 1’45’’

Série tipica (Santos, 2009) 2x [4x50 (25Sp+25N)] cd 1’30’’ Esp/Liv int 400 calma 3x [(25Máx+25N cd 2’) + (50Máx+50N)], int 5x100Liv/Ct cd 1’45’’ 2x (4x50Máx) Esp/Liv cd. 45’’/55’’/1’, int 400 calma 3x (5x100)Liv cd 2’, int 6x100 (Liv/Ct) cd 2’ 15x100Liv cd 1’40’’/1’45’’ 800Liv cd. 10’15’’/10’40’’ + 4x200Liv cd. 2’40’’/2’50’’ + 400Liv cd 5’10’’/5’30’’ 5x400 Liv/Est/Ct/per/bra, int 30’’ Intensidade Máxima 90 a 95% 80 a 90% 80%-90% 70%-80% 65%-70% FC Irrelevante Máxima 170-180 bpm 160-170 bpm 130-140 bpm

91 91 Lactatemia Irrelevante Média (8 a 10 mmol.l-1) Máxima (10 a 20 mmol.l-1) 6 a 10 mmol.l-1 5 a 7 mmol.l -1 3 a 5 mmol.l-1 <3 mmol.l-1 Sensação

de Fadiga Baixa Média Máxima Alta Média/Baixa

Efeitos do Treino

As adaptações enzimáticas representam a maior adaptação metabólica, com as enzimas dos três sistemas energéticos a apresentarem sinais de adaptação. O principal efeito do treino é um aumento da taxa de reciclagem de ATP por via da glicólise anaeróbica, que faz com que seja possível uma maior velocidade, após os primeiros 5’’ de uma prova. Este efeito do treino resulta do aumento da atividade das enzimas anaeróbias, principalmente da fosforilase, fosfofrutoquinase, piruvato quinase e lactato desidrogenase. As adaptações morfológicas incluem mudanças no tipo de fibras musculares, reticulo sarcoplasmático e área transversal das fibras, induzindo aumento de fibras tipo IIa e na área da secção transversal do músculo e aumento do volume do retículo sarcoplasmático para auxiliar libertação de Ca2+.

Em sentido lato, o treino anaeróbio tem como objetivos principais relacionados com a taxa de produção de lactato nos músculos, com a redução de efeito de ácido láctico no músculo, nomeadamente no seu pH, assim com a tolerância à dor proveniente do cansaço e da acidose.

O efeito do treino desejado é o de reduzir a taxa e a severidade de acidose durante as provas. Este efeito é o resultado de dois fatores: redução da