¿Por qué podemos ciclo más rápido que podemos correr?

Question

Esto parece obvio: más rápido corredores de larga distancia hit ~20 km/h (maratón de registros), mientras que los ciclistas más rápidos pueden hacer ~40 km/h (Tour de Francia, estadísticas).

Pero en el físico/nivel biológico, esto no parece obvio para mí. Para mover necesitamos para realizar un trabajo sobre nuestra masa. Y para el ciclismo no es una masa adicional de la bicicleta que se debe hacer aún más lento.

Entonces, ¿qué hace la diferencia?

• diferentes de la actividad cardiaca?
• diferente potencia de salida durante estas actividades?
• más pérdida de energía para correr?
• la fricción?
• impacto de la moto preparando?
• algo más?

Por supuesto, me gustaría hablar de running/cycling en un terreno plano, como downslopes sería algo completamente diferente.

Answer 1

Es todo acerca de la pérdida de energía en cada zancada - los tendones de la tienda un poco de energía, pero no mucho. Un canguro y un galgo, por ejemplo, tienen mucho más eficiente elástica de almacenamiento en sus piernas o tendones, lo que les permite lograr (y mantener) una mayor velocidad con menos esfuerzo. Frase clave de lo abstracto en el que hacen referencia a:

elástico de almacenamiento de la energía es muy importante para la economía de la ejecución de las andaduras

Hay una buena demostración de que esto es así. Alguien inventó pogo pilotes que permiten a una persona promedio a "ejecutar" a 20 mph. No se hizo más fuerte cuando se ponen estos en - que acaba de ser más eficientes. Esto significa que una mayor fracción de la física "trabajo" de hecho, cuando el uso de estos está en contra de la resistencia de aire - con menores pérdidas en el movimiento de los músculos.

Tenga en cuenta que el problema no es el movimiento hacia arriba y abajo del centro de masa (a pesar de que contribuye) - es el hecho de que los músculos tienen que estiran y se contraen bajo tensión. Cuando se mueven en dirección opuesta a la fuerza (cuando lo hacen "negativos"), que no almacena la energía. Usted sabe que esto es cierto - cuando se trate corriendo por una pendiente empinada, es un trabajo duro. Pero desde una perspectiva de la física, se está trabajando en la... y sin embargo te cansas.

Por el contrario, en una bicicleta no es sólo el movimiento de empuje de los músculos ("positivo") no hay prácticamente ninguna parte del movimiento donde el músculo está empujando contra un pedal va la otra manera (si se utiliza la técnica adecuada). En el caso extremo, se puede rodar a lo largo en bicicleta sin pedalear durante bastante tiempo - no hay manera de seguir adelante incluso para una distancia muy corta en la velocidad al caminar sin gastar un esfuerzo importante, ya que tienes que seguir moviendo las piernas y alrededor de la mitad de ese movimiento es "contracción".

Un interesante artículo sobre la "forma" habla específicamente sobre el tema de la pisada - ¿cuál es la parte de los pies de la tierra, y en donde las tierras. Se identifica claramente la necesidad de una tierra casi directamente debajo del centro de masa del cuerpo - en otras palabras, la minimización de la "contracción" de la parte de la zancada.

Ejemplo de una buena pisada (fuente - Meb Keflezighi en el Maratón de Boston):

y la mala pisada (demasiado lejos)fuente:

La ineficiencia sale como $(1-\cos\theta)$ - esa es la cantidad de movimiento que tiene que ser absorbido. Para los pequeños $\theta$ que las escalas con $\theta^2$, por lo que overstriding rápidamente se convierte en un problema. Los defensores de correr descalzo afirmación de que el collar de talones en muchos modernas zapatillas están alimentando esta "mala" estilo porque no hace daño a ejecutar mal - usted acaba de hacer un montón de trabajo, e ir poco a poco. Y los golpes, finalmente, llegar a sus articulaciones.

Answer 2

1. Porque trabajo para tirar de una polea es menor y la resistencia del viento es menor mientras voy en bicicleta que caminando debido a la forma aerodinámica del ciclo.
2. Mientras voy en bicicleta estás sentado y caminando son permanente que requiere más energía.
3. La fricción entre los neumáticos y el suelo es inferior a las piernas y el suelo.

Answer 3

Me imagino que está recibiendo el beneficio de la ventaja mecánica del engranaje de la bicicleta. Además de eso tienes menos resistencia entre el neumático y la superficie de la carretera. Creo que esos dos se representan la mayor parte de la diferencia.

Answer 4

Este sería tal vez mejor como un comentario, pero mi reputación me dice que todavía no pueden comentar.

Todas las otras respuestas conseguir el aspecto de la física a la derecha, pero hay más a él desde la biología punto de vista que puede ayudar a la media total: usted puede descansar sobre una bicicleta de forma más efectiva.

• Usted puede estar (o, al menos, ahorrar algo de energía), cuesta abajo (de hecho mientras que la recarga de su promedio!);
• usted puede tener un poco de descanso cada ahora y entonces, sin perder demasiada velocidad (energía cinética de las ruedas y menos fricción);
• cuanto mayor sea la velocidad, mayor es la reducción de la resistencia del aire (fricción) al andar detrás de otro piloto, una técnica que se utiliza ampliamente en el profesional de la bicicleta (se necesita menos energía para mantener la misma velocidad, que es otra forma de descansar un poco); y así sucesivamente.

Mientras que cuando se ejecuta, por lo general necesita para hacer la marcha todo el tiempo, la ejecución de downihll en realidad cuesta más energía (en la amortiguación de que no es conservador, como se describe muy bien en @Floris' respuesta).