Пока наши ноги тратят колоссальную энергию на борьбу с гравитацией при каждом шаге, это упражнение спасает нас от этого.
Вы стоите у своей входной двери, перед вами путь на работу длиной в пять километров. Но у вас нет машины, а автобусного маршрута не существует. Вы можете идти пешком в течение часа или запрыгнуть на велосипед и прибыть через 15 минут, едва вспотев. Вы выбираете последнее.
Многие люди сделали бы такой же выбор. По оценкам, в мире насчитывается более миллиарда велосипедов. Велосипед представляет собой одну из самых энергоэффективных форм транспорта, когда-либо изобретенных, позволяя людям передвигаться быстрее и дальше, затрачивая при этом меньше энергии, чем при ходьбе или беге. Но почему именно кручение педалей кажется намного проще, чем ходьба по мостовой? Ответ кроется в элегантной биомеханике того, как наши тела взаимодействуют с этой двухколесной машиной, пишет The Independent.
По своей сути велосипед удивительно прост: два колеса, педали, которые передают мощность через цепь на заднее колесо, и передачи, которые позволяют нам точно настраивать наши усилия. Но эта простота скрывает инженерные решения, которые идеально дополняют человеческую физиологию. Когда мы идем или бежим, мы, по сути, падаем вперед контролируемым образом, ловя себя при каждом шаге. Наши ноги должны описывать большие дуги, поднимая тяжелые конечности против силы тяжести при каждом шаге.
Одно только это колебательное движение потребляет много энергии. Представьте: насколько утомительно было бы даже просто непрерывно махать руками в течение часа? На велосипеде ваши ноги совершают гораздо меньшее круговое движение. Вместо того чтобы переносить вес всей ноги при каждом шаге, вы просто вращаете бедра и голени в компактном цикле педалирования. Экономия энергии заметна сразу.
Но реальный выигрыш в эффективности достигается за счет того, как велосипеды передают человеческую энергию в движение вперед. Когда вы идете или бежите, каждый шаг сопровождается мини-столкновением с землей. Вы можете слышать это как шлепок вашей обуви о дорогу и чувствовать это как вибрации, проходящие через ваше тело. Это теряемая энергия, буквально рассеиваемая в виде звука и тепла после прохождения через ваши мышцы и суставы.
Ходьба и бег также включают в себя еще один источник неэффективности: с каждым шагом вы фактически немного притормаживаете себя перед тем, как продвинуться вперед. Когда ваша нога приземляется впереди туловища, это создает обратную силу, которая на мгновение замедляет вас. Затем вашим мышцам приходится работать особенно усердно, чтобы преодолеть это самопроизвольное торможение и снова ускорить вас вперед.
Велосипеды используют одно из величайших изобретений мира для решения этих проблем – колеса. Вместо столкновения вы получаете контакт качения – каждая часть шины мягко "целует" поверхность дороги перед тем, как оторваться. Энергия не теряется при ударе. А поскольку колесо вращается плавно, так что сила действует строго вертикально на землю, нет прерывистого тормозного действия. Сила вашего педалирования напрямую преобразуется в движение вперед.
Но велосипеды также помогают нашим мышцам работать наилучшим образом. У человеческих мышц есть фундаментальное ограничение: чем быстрее они сокращаются, тем слабее они становятся и тем больше энергии потребляют. Это известная зависимость "сила-скорость" для мышц. И именно поэтому спринт кажется намного тяжелее, чем бег трусцой или ходьба – ваши мышцы работают на пределе своей скорости, становясь менее эффективными с каждым шагом.
Велосипедные передачи решают эту проблему за нас. Когда вы едете быстрее, вы можете переключиться на более высокую передачу, чтобы вашим мышцам не приходилось работать быстрее, пока велосипед ускоряется. Ваши мышцы могут оставаться в своей "зоне комфорта" как для выработки силы, так и для энергетических затрат. Это как иметь личного помощника, который постоянно корректирует вашу нагрузку, чтобы держать вас в зоне пиковой производительности.
Но велосипеды не всегда превосходят другие способы передвижения. На очень крутых холмах с уклоном более 15 процентов (когда вы поднимаетесь на 1,5 метра на каждые 10 метров дистанции), вашим ногам трудно генерировать достаточную силу через круговое движение педалей, чтобы поднять вас и велосипед в гору. Мы можем производить больше силы, выпрямляя ноги, поэтому ходьба (или подъем) становится более эффективной. Даже если бы там были построены дороги, мы бы не поехали на велосипеде на Эверест.
Это не относится к спускам. В то время как езда на велосипеде под гору становится прогрессивно легче (в конечном итоге вообще не требуя энергии), ходьба по крутым склонам на самом деле становится труднее. Как только уклон превышает 10 процентов (спуск на один метр на каждые десять метров дистанции), каждый шаг вниз создает резкие удары, которые тратят энергию и нагружают ваши суставы. Ходьба и бег под гору не всегда так просты, как мы ожидаем.
Цифры говорят сами за себя. Езда на велосипеде может быть как минимум в четыре раза более энергоэффективной, чем ходьба, и в восемь раз эффективнее, чем бег. Эта эффективность достигается за счет минимизации трех основных затрат энергии: движения конечностей, удара о землю и ограничений скорости мышц.
Поэтому в следующий раз, когда вы без усилий промчитесь мимо пешеходов во время утренней поездки на работу, найдите минутку, чтобы оценить произведение биомеханического искусства под вами. Ваш велосипед – это не просто транспортное средство, а идеально эволюционировавшая машина, которая работает в партнерстве с вашей физиологией, превращая вашу необработанную мышечную силу в эффективное движение.
Ранее УНИАН сообщал, какой бульон на самом деле полезнее - костный или куриный.