今年のツールドフランスのステージ17の開始からペダリングを開始するとします。まず、約70マイル（112 km）を自転車で走り、標高を約1,300フィート（400 m）ずつ徐々に上げていきます。しかし、あなたはまだ楽しい部分、オートピレネー山脈にぶつかっていません。
次の40マイル（64キロメートル）では、標高が1マイル（1.6キロメートル）増加する3つの山頂を登る必要があります。私の人生で最もふさわしい日には、ステージ17を終えることさえできないかもしれません。ましてや、5時間近くの距離でそれを行うことは、勝者がライドを終えるのにかかるでしょう。そして、ステージ17は、ツアーの23日間で完了する必要がある21のステージの1つにすぎません。
私はスポーツ物理学者であり 、ステージ17で説明したような地形データと物理法則を使用して、ツールドフランスを20年近くモデル化してきました。しかし、私はまだ世界で最も有名な自転車レースを完了するために必要な物理的能力を理解することはできません。ツール・ド・フランスのステージを数日ではなく数時間で完了することができるのは、エリートの少数の人間だけです。私たちの残りの人が夢見ることしかできないことを彼らができる理由は、これらのアスリートが莫大な量の力を生み出すことができるからです。パワーはサイクリストがエネルギーを燃やす速度であり、彼らが燃やすエネルギーは彼らが食べる食物から来ます。ツールドフランスの過程で、優勝したサイクリストは約210台のビッグマックに相当するものを燃やします。
サイクリングはワットのゲームです
ツール・ド・フランスのライダーは、自転車を動かすために、筋肉から自転車を通り、地面に押し戻される車輪にエネルギーを伝達します。ライダーがエネルギーを早く出すことができるほど、パワーは大きくなります。このエネルギー伝達率は、多くの場合、ワットで測定されます。ツールドフランスのサイクリストは、ほとんどの人と比較して、信じられないほど長い期間、膨大な量の電力を生成することができます。
約20分間、健康なレクリエーションサイクリストは一貫して250ワットから300ワットを出すことができます。ツールドフランスのサイクリストは、同じ期間に400ワット以上を生産できます。これらのプロは 、急な上り坂で短時間のバーストで1,000ワットを打つことさえできます。これは、電子レンジを実行するのにほぼ十分な電力です。
しかし、ツールドフランスのサイクリストがバイクに投入するエネルギーのすべてが前進するわけではありません。サイクリストは、車輪と道路の間の空気抵抗と摩擦損失と戦います。彼らは下り坂で重力の助けを借りますが、登っている間は重力と戦わなければなりません。
サイクリストの出力に関連するすべての物理学と、重力、空気抵抗、摩擦の影響をモデルに組み込みます。これらすべてを使用して、典型的なツールドフランスの勝者は、レースの約80時間で平均約325ワットを出力する必要があると推定します。ほとんどのレクリエーションサイクリストは、わずか20分間で300ワットを生成できれば、喜ぶことを思い出してください。
食べ物をマイルに変える
では、これらのサイクリストはどこからこのすべてのエネルギーを得るのでしょうか？もちろん食べ物！
しかし、他の機械と同様に、筋肉は食物エネルギーの100％を直接エネルギー出力に変換することはできません。筋肉は水泳などの活動に使用した場合は2％から、心臓では40％の効率になります。私のモデルでは、平均効率20％を使用しています。この効率とツールドフランスに勝つために必要なエネルギー出力がわかれば、勝ったサイクリストが必要とする食料の量を見積もることができます。
21のステージすべてを完了したツールドフランスのトップサイクリストは、レース中に約120,000カロリー、つまりステージあたり平均6,000カロリーを消費します。今年のステージ17のように、より難しい山のステージのいくつかでは、レーサーは8,000カロリー近くを燃焼します。これらの莫大なエネルギー損失を補うために、ライダーはジャムロール、エネルギーバー、食欲をそそる「ジェル」などのおいしいおやつを食べて、エネルギーを噛むのを無駄にしません。
昨年の優勝者であるタデイ・ポガチャルの体重はわずか146ポンド（66キログラム）です。ツールドフランスのサイクリストは、エネルギーのために燃やす脂肪があまりありません。彼らは、超人的な速度のように見えるエネルギーを出すことができるように、食物エネルギーを自分の体に入れ続けなければなりません。したがって、今年はツールドフランスのステージを見ながら、サイクリストが何回食べているかに注目してください。これで、おやつの理由がわかりました。
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ジョン・エリック・ゴフは、リンチバーグ大学の物理学教授であり、スポーツの物理学を研究しています。
