Hãy tưởng tượng bạn bắt đầu đạp xe từ đầu chặng 17 của Tour de France năm nay . First, you would bike approximately 70 miles (112 kilometers) with a gradual increase in elevation of around 1,300 feet (400 meters). Nhưng bạn vẫn chưa đến được phần thú vị: dãy núi Hautes-Pyrénées.
Over the next 40 miles (64 kilometers) you would have to climb three mountain peaks with a net increase of a mile (1.6 kilometers) in elevation . Vào ngày sung sức nhất trong cuộc đời, tôi thậm chí có thể không hoàn thành Giai đoạn 17 - ít hơn nhiều nếu làm điều đó từ xa trong khoảng thời gian gần năm giờ hoặc lâu hơn người chiến thắng sẽ hoàn thành chặng đường. Và Chặng 17 chỉ là một trong 21 chặng phải hoàn thành trong 23 ngày của tour.
Tôi là một nhà vật lý thể thao và tôi đã lập mô hình Tour de France trong gần hai thập kỷ bằng cách sử dụng dữ liệu địa hình - giống như những gì tôi đã mô tả cho Giai đoạn 17 - và các định luật vật lý. Nhưng tôi vẫn không thể hiểu được khả năng thể chất cần thiết để hoàn thành cuộc đua xe đạp nổi tiếng nhất thế giới. Chỉ một số ít người ưu tú có khả năng hoàn thành chặng Tour de France trong thời gian được tính bằng giờ thay vì ngày. Lý do họ có thể làm được điều mà những người còn lại trong chúng ta chỉ có thể mơ ước là những vận động viên này có thể tạo ra một lượng sức mạnh khổng lồ. Công suất là tốc độ mà người đi xe đạp đốt cháy năng lượng và năng lượng họ đốt cháy đến từ thực phẩm họ ăn. Và trong suốt hành trình của Tour de France, người đi xe đạp chiến thắng sẽ đốt khoảng 210 chiếc Big Mac.
Đi xe đạp là một trò chơi của Watts
Để thực hiện một chiếc xe đạp chuyển động, một tay đua Tour de France truyền năng lượng từ các cơ của anh ta, qua chiếc xe đạp và đến các bánh xe đẩy trở lại mặt đất. Người lái xe có thể sử dụng năng lượng càng nhanh thì sức mạnh càng lớn. Tốc độ truyền năng lượng này thường được đo bằng watt. Những người đi xe đạp Tour de France có khả năng tạo ra một lượng điện năng khổng lồ trong thời gian dài đáng kinh ngạc so với hầu hết mọi người.
Trong khoảng 20 phút, một người đi xe đạp giải trí phù hợp có thể liên tục tạo ra 250 watt đến 300 watt . Những người đi xe đạp Tour de France có thể tạo ra hơn 400 watt trong cùng một khoảng thời gian . Những chuyên gia này thậm chí có khả năng đạt công suất 1.000 watt trong thời gian ngắn khi lên dốc - gần đủ công suất để chạy một lò vi sóng.
Nhưng không phải tất cả năng lượng mà một người đi xe đạp Tour de France dồn vào chiếc xe đạp của mình đều được chuyển thành chuyển động về phía trước. Người đi xe đạp phải đối mặt với sức cản của không khí và tổn thất do ma sát giữa bánh xe của họ và mặt đường. Họ nhận được sự trợ giúp từ trọng lực trên các chân núi nhưng họ phải chống lại trọng lực trong khi leo núi.
Tôi kết hợp tất cả các vật lý liên quan đến sản lượng điện của người đi xe đạp cũng như tác động của trọng lực, lực cản không khí và ma sát vào mô hình của mình . Sử dụng tất cả những điều đó, tôi ước tính rằng một người chiến thắng Tour de France điển hình cần tiêu thụ trung bình khoảng 325 watt trong khoảng 80 giờ của cuộc đua. Nhớ lại rằng hầu hết những người đi xe đạp giải trí sẽ rất vui nếu họ có thể tạo ra 300 watt chỉ trong 20 phút!
Turning Food Into Miles
Vậy những người đi xe đạp này lấy tất cả năng lượng từ đâu? Đồ ăn, tất nhiên!
Nhưng cơ bắp của bạn, giống như bất kỳ máy móc nào, không thể chuyển đổi trực tiếp 100% năng lượng từ thức ăn thành năng lượng đầu ra - cơ bắp có thể đạt hiệu suất từ 2% khi được sử dụng cho các hoạt động như bơi lội và 40% hiệu quả đối với tim. Trong mô hình của tôi, tôi sử dụng hiệu suất trung bình là 20 phần trăm. Biết được hiệu suất này cũng như sản lượng năng lượng cần thiết để giành chiến thắng ở Tour de France, sau đó tôi có thể ước tính lượng thức ăn mà người đi xe đạp chiến thắng cần.
Những tay đua xe đạp hàng đầu của Tour de France hoàn thành tất cả 21 chặng đốt cháy khoảng 120.000 calo trong suốt cuộc đua - hoặc trung bình gần 6.000 calo mỗi chặng. Ở một số chặng leo núi khó khăn hơn - như Chặng 17 năm nay - các tay đua sẽ đốt cháy gần 8.000 calo. Để bù đắp cho những tổn thất năng lượng khổng lồ này, các tay đua ăn những món ngon như mứt cuộn, thanh năng lượng và các loại "thạch" súc miệng để không tốn sức khi nhai.
Người chiến thắng năm ngoái , Tadej Pogačar, chỉ nặng 146 pound (66 kg). Những người đi xe đạp Tour de France không có nhiều chất béo để đốt cháy năng lượng. Họ phải tiếp tục đưa năng lượng thức ăn vào cơ thể để có thể tạo ra năng lượng với tốc độ siêu phàm. Vì vậy, năm nay, trong khi xem một chặng của Tour de France, hãy ghi lại số lần người đi xe đạp ăn - bây giờ bạn biết lý do của tất cả những gì ăn vặt.
Bài viết này được xuất bản lại từ The Conversation theo giấy phép Creative Commons. Bạn có thể tìm thấy bài báo gốc ở đây .
John Eric Goff là giáo sư vật lý tại Đại học Lynchburg, nơi ông nghiên cứu vật lý thể thao.
