Immagina di iniziare a pedalare dall'inizio della tappa 17 del Tour de France di quest'anno . Innanzitutto, percorreresti circa 70 miglia (112 chilometri) con un graduale aumento dell'elevazione di circa 1.300 piedi (400 metri). Ma devi ancora raggiungere la parte divertente: le montagne degli Alti Pirenei.
Nelle successive 40 miglia (64 chilometri) dovresti scalare tre cime montuose con un aumento netto di un miglio (1,6 chilometri) di altitudine . Nel giorno più bello della mia vita, potrei anche non essere in grado di finire la fase 17, tanto meno farlo in qualcosa di lontanamente vicino alle cinque ore o giù di lì che il vincitore impiegherà per finire la corsa. E la tappa 17 è solo una delle 21 tappe che devono essere completate nei 23 giorni del tour.
Sono un fisico sportivo e ho modellato il Tour de France per quasi due decenni utilizzando i dati del terreno, come quello che ho descritto per la fase 17, e le leggi della fisica. Ma ancora non riesco a capire le capacità fisiche necessarie per completare la corsa ciclistica più famosa del mondo. Solo pochi umani d'élite sono in grado di completare una tappa del Tour de France in un tempo misurato in ore anziché in giorni. Il motivo per cui sono in grado di fare ciò che il resto di noi può solo sognare è che questi atleti possono produrre enormi quantità di potenza. La potenza è la velocità con cui i ciclisti bruciano energia e l'energia che bruciano proviene dal cibo che mangiano. E nel corso del Tour de France, il ciclista vincitore brucerà l'equivalente di circa 210 Big Mac.
Il ciclismo è un gioco di watt
Per fare un movimento in bicicletta, un corridore del Tour de France trasferisce energia dai suoi muscoli, attraverso la bicicletta e alle ruote che spingono indietro a terra. Più velocemente un ciclista può emettere energia, maggiore è la potenza. Questa velocità di trasferimento di energia è spesso misurata in watt. I ciclisti del Tour de France sono in grado di generare enormi quantità di potenza per periodi di tempo incredibilmente lunghi rispetto alla maggior parte delle persone.
Per circa 20 minuti, un ciclista amatoriale in forma può emettere costantemente da 250 watt a 300 watt . I ciclisti del Tour de France possono produrre oltre 400 watt per lo stesso periodo di tempo . Questi professionisti sono persino in grado di raggiungere 1.000 watt per brevi periodi di tempo su una ripida salita, una potenza all'incirca sufficiente per far funzionare un forno a microonde.
Ma non tutta l'energia che un ciclista del Tour de France mette nella sua bicicletta viene trasformata in movimento in avanti. I ciclisti combattono la resistenza dell'aria e le perdite per attrito tra le ruote e la strada. Ottengono aiuto dalla gravità in discesa, ma devono combattere la gravità durante l'arrampicata.
Incorporo tutta la fisica associata alla potenza del ciclista, nonché gli effetti della gravità, della resistenza dell'aria e dell'attrito nel mio modello . Usando tutto ciò, stimo che un tipico vincitore del Tour de France debba erogare una media di circa 325 watt nelle circa 80 ore di gara. Ricorda che la maggior parte dei ciclisti ricreativi sarebbe felice se potesse produrre 300 watt per soli 20 minuti!
Trasformare il cibo in miglia
Allora da dove prendono tutta questa energia questi ciclisti? Il cibo, ovviamente!
Ma i tuoi muscoli, come qualsiasi macchina, non possono convertire il 100% dell'energia alimentare direttamente in produzione di energia: i muscoli possono essere efficienti tra il 2% se utilizzati per attività come il nuoto e il 40% di efficienza nel cuore. Nel mio modello, utilizzo un'efficienza media del 20 percento. Conoscendo questa efficienza e la produzione di energia necessaria per vincere il Tour de France, posso quindi stimare di quanto cibo ha bisogno il ciclista vincitore.
I migliori ciclisti del Tour de France che completano tutte le 21 tappe bruciano circa 120.000 calorie durante la gara, ovvero una media di quasi 6.000 calorie per tappa. In alcune delle tappe di montagna più difficili, come la tappa 17 di quest'anno, i corridori bruceranno quasi 8.000 calorie. Per compensare queste enormi perdite di energia, i ciclisti mangiano deliziose prelibatezze come involtini di marmellata, barrette energetiche e deliziose "jel" in modo da non sprecare energia masticando.
Il vincitore dello scorso anno , Tadej Pogačar, pesa solo 146 libbre (66 chilogrammi). I ciclisti del Tour de France non hanno molti grassi da bruciare per produrre energia. Devono continuare a immettere energia alimentare nei loro corpi in modo da poter produrre energia a un ritmo sovrumano. Quindi quest'anno, mentre guardi una tappa del Tour de France, nota quante volte i ciclisti mangiano - ora sai il motivo di tutto quello spuntino.
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Potete trovare l' articolo originale qui .
John Eric Goff è professore di fisica all'Università di Lynchburg, dove svolge ricerche sulla fisica dello sport.
