당신이에서 페달을 시작 상상해 단계 (17)의 시작 의 올해 의 투르 드 프랑스. 먼저, 약 1,300 피트 (400 미터)의 고도가 점진적으로 증가하면서 약 112 킬로미터 (70 마일)의 자전거를 타야합니다. 하지만 아직 재미있는 부분 인 오트 피레네 산맥에 도달하지 못했습니다.
다음 40 마일 (64km)에 걸쳐 고도가 1.6km (1 마일) 증가한 세 개의 산봉우리 를 올라 가야 합니다. 내 인생에서 가장 적자 인 날에는 스테이지 17을 마치지 못할 수도 있습니다. 원격으로 5 시간에 가까운 곳에서하는 일이 훨씬 적습니다. 그렇지 않으면 승자가 라이딩을 끝내는 데 시간이 걸립니다. 그리고 스테이지 17은 투어 23 일 동안 완료해야하는 21 개의 스테이지 중 하나 일뿐입니다.
저는 스포츠 물리학 자입니다 . 저는 17 단계에서 설명한 것과 같은 지형 데이터와 물리 법칙을 사용하여 거의 20 년 동안 투르 드 프랑스 를 모델링했습니다 . 하지만 저는 여전히 세계에서 가장 유명한 자전거 경주를 완주하는 데 필요한 신체적 능력을 헤아릴 수 없습니다. 소수의 엘리트 인간 만이 며칠이 아닌 몇 시간으로 측정되는 시간 내에 투르 드 프랑스 무대를 완료 할 수 있습니다. 그들이 우리가 꿈꾸는 것을 할 수있는 이유는이 운동 선수들이 엄청난 양의 파워를 생산할 수 있기 때문입니다. 파워는 사이클리스트가 에너지를 태우는 속도이고 태우는 에너지는 먹는 음식에서 나옵니다. 투르 드 프랑스에서 우승 한 사이클리스트는 약 210 대의 빅맥을 태울 것입니다.
사이클링은 와트의 게임입니다
자전거를 움직이기 위해 투르 드 프랑스 라이더는 근육, 자전거,지면으로 밀리는 바퀴로 에너지를 전달합니다. 라이더가 에너지를 더 빨리 배출할수록 파워가 더 커집니다. 이 에너지 전달 속도는 종종 와트로 측정됩니다. 투르 드 프랑스 사이클리스트는 대부분의 사람들에 비해 엄청나게 오랜 시간 동안 엄청난 양의 전력을 생산할 수 있습니다.
약 20 분 동안 건강한 레크리에이션 사이클리스트는 지속적으로 250 와트에서 300 와트를 출력 할 수 있습니다 . 투르 드 프랑스 사이클리스트들은 같은 기간 동안 400 와트 이상의 전력을 생산할 수 있습니다 . 이 전문가들은 가파른 오르막에서 짧은 시간 동안 1,000 와트 를 낼 수 있습니다. 전자 레인지를 작동하기에 충분한 전력 입니다.
그러나 투르 드 프랑스 사이클리스트가 자전거에 넣는 모든 에너지가 앞으로 움직이는 것은 아닙니다. 사이클리스트는 바퀴와 도로 사이의 공기 저항과 마찰 손실과 싸우고 있습니다. 그들은 내리막 길에서 중력의 도움을 받지만 등반하는 동안 중력과 싸워야합니다.
중력, 공기 저항 및 마찰의 효과뿐만 아니라 사이클리스트 출력과 관련된 모든 물리를 모델에 통합 합니다. 이 모든 것을 사용하여 전형적인 투르 드 프랑스 우승자는 대략 80 시간 동안 평균 약 325 와트를 출력해야한다고 추정합니다. 대부분의 레크리에이션 사이클리스트는 단 20 분 동안 300 와트를 생산할 수 있다면 기뻐할 것입니다!
음식을 마일로 전환
그렇다면이 사이클리스트들은이 모든 에너지를 어디서 얻습니까? 물론 음식!
그러나 다른 기계와 마찬가지로 근육은 음식 에너지의 100 %를 에너지 출력으로 직접 변환 할 수 없습니다. 근육은 수영과 같은 활동에 사용할 때 2 % , 심장에서 40 % 효율을 높일 수 있습니다. 내 모델에서는 평균 효율 20 %를 사용합니다. 이 효율성과 투르 드 프랑스 우승에 필요한 에너지 출력을 알고 나면 우승 한 사이클리스트에게 필요한 음식의 양을 추정 할 수 있습니다.
21 개 스테이지를 모두 완료 한 최고의 투르 드 프랑스 사이클리스트는 레이스 중에 약 120,000 칼로리 또는 스테이지 당 평균 거의 6,000 칼로리를 소모합니다. 올해의 스테이지 17과 같이 좀 더 어려운 산악 스테이지에서는 레이서가 8,000 칼로리에 가깝게 소모됩니다. 이러한 엄청난 에너지 손실을 보상하기 위해 라이더는 잼 롤, 에너지 바 및 군침이 도는 "젤" 과 같은 맛있는 음식을 먹으 므로 에너지를 낭비하지 않습니다.
작년 우승자 인 Tadej Pogačar의 무게는 146 파운드 (66kg)에 불과합니다. 투르 드 프랑스 사이클리스트는 에너지를 위해 태울 지방이 많지 않습니다. 그들은 초인적 인 속도로 에너지를 배출 할 수 있도록 계속해서 음식 에너지를 몸에 넣어야합니다. 그래서 올해는 투르 드 프랑스의 무대를 보면서 자전거 타는 사람이 몇 번 먹었는지 주목하세요. 이제 그 모든 간식의 이유를 알 수 있습니다.
이 기사는 Creative Commons 라이선스에 따라 The Conversation 에서 다시 게시되었습니다 . 여기 에서 원본 기사를 찾을 수 있습니다 .
John Eric Goff 는 스포츠 물리학을 연구하는 린치 버그 대학의 물리학 교수입니다.
