ลองนึกภาพคุณเริ่มต้นการใช้ถีบจากจุดเริ่มต้นของขั้นตอนที่ 17ของปีนี้ของตูร์เดอฟรองซ์ ขั้นแรก คุณจะต้องปั่นจักรยานประมาณ 70 ไมล์ (112 กิโลเมตร) โดยค่อยๆ เพิ่มระดับความสูงประมาณ 1,300 ฟุต (400 เมตร) แต่คุณยังไม่ได้สัมผัสกับส่วนที่สนุก: ภูเขา Hautes-Pyrenees
กว่า 40 ไมล์ต่อไป (64 กิโลเมตร) คุณจะต้องปีนขึ้นไปสามยอดภูเขากับการเพิ่มขึ้นสุทธิของไมล์ (1.6 กิโลเมตร) ในระดับความสูงในวันที่เหมาะสมที่สุดในชีวิตของฉัน ฉันอาจจะไม่สามารถจบ Stage 17 ได้ด้วยซ้ำ — ทำได้น้อยกว่านั้นมากในระยะไกลใกล้กับห้าชั่วโมงหรือเพื่อให้ผู้ชนะใช้เวลาเพื่อสิ้นสุดการขี่ และสเตจ 17 เป็นเพียงหนึ่งใน 21 สเตจที่ต้องทำให้เสร็จภายใน 23 วันของการเดินทาง
ฉันเป็นนักฟิสิกส์การกีฬาและฉันได้จำลอง Tour de France มาเกือบสองทศวรรษแล้วโดยใช้ข้อมูลภูมิประเทศ เช่นเดียวกับที่ฉันอธิบายใน Stage 17 และกฎของฟิสิกส์ แต่ฉันก็ยังไม่สามารถเข้าใจถึงความสามารถทางกายภาพที่จำเป็นในการจบการแข่งขันจักรยานที่มีชื่อเสียงที่สุดในโลก มนุษย์ชั้นยอดเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่สามารถทำการแข่งขันตูร์เดอฟรองซ์ได้ในเวลาที่วัดเป็นชั่วโมงแทนที่จะเป็นวัน เหตุผลที่พวกเขาสามารถทำสิ่งที่พวกเราที่เหลือทำได้เพียงแค่ฝันก็คือนักกีฬาเหล่านี้สามารถสร้างพลังมหาศาลได้ กำลังคืออัตราที่นักปั่นจักรยานเผาผลาญพลังงานและพลังงานที่เผาผลาญมาจากอาหารที่พวกเขากิน และตลอดการแข่งขันตูร์เดอฟรองซ์ นักปั่นที่ชนะจะเผาเครื่องบิ๊กแม็คประมาณ 210 เครื่อง
การปั่นจักรยานเป็นเกมของ Watts
ในการขับเคลื่อนจักรยาน นักบิดตูร์เดอฟรองซ์จะส่งพลังงานจากกล้ามเนื้อของเขาผ่านจักรยานและไปยังล้อที่ดันกลับคืนสู่พื้น ยิ่งผู้ขับขี่สามารถดับพลังงานได้เร็วเท่าใด พลังก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อัตราการถ่ายโอนพลังงานนี้มักจะวัดเป็นวัตต์ นักปั่นจักรยานตูร์เดอฟรองซ์สามารถสร้างพลังงานจำนวนมหาศาลได้เป็นระยะเวลานานอย่างไม่น่าเชื่อเมื่อเทียบกับคนส่วนใหญ่
ประมาณ 20 นาที นักปั่นจักรยานที่ฟิตร่างกายสามารถเอาไฟ 250 วัตต์ถึง 300 วัตต์ได้อย่างสม่ำเสมอ ทัวร์เดอฝรั่งเศสนักปั่นจักรยานที่สามารถผลิตกว่า 400 วัตต์สำหรับช่วงเวลาเดียวกัน ผู้เชี่ยวชาญเหล่านี้สามารถไปถึง1,000 วัตต์ ในช่วงเวลาสั้น ๆ บนทางขึ้นเขาสูงชันซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้เตาไมโครเวฟ
แต่ไม่ใช่ว่าพลังงานทั้งหมดที่นักปั่นจักรยานตูร์เดอฟรองซ์ใส่ลงไปในจักรยานของเขาจะถูกเปลี่ยนเป็นการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า นักปั่นจักรยานต้องต่อสู้กับแรงต้านของอากาศและความเสียดทานระหว่างล้อกับถนน พวกเขาได้รับความช่วยเหลือจากแรงโน้มถ่วงบนทางลงเขา แต่ต้องต่อสู้กับแรงโน้มถ่วงขณะปีนเขา
ผมรวมทั้งหมดของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการส่งออกปั่นจักรยานอำนาจเช่นเดียวกับผลกระทบของแรงโน้มถ่วงแรงต้านของอากาศและแรงเสียดทานในรูปแบบของฉัน เมื่อใช้ทั้งหมดนั้น ฉันประเมินว่าผู้ชนะตูร์เดอฟรองซ์โดยทั่วไปจะต้องใช้กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย 325 วัตต์ตลอด 80 ชั่วโมงของการแข่งขัน จำไว้ว่านักปั่นจักรยานเพื่อการพักผ่อนส่วนใหญ่จะมีความสุขหากพวกเขาสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 300 วัตต์ในเวลาเพียง 20 นาที!
เปลี่ยนอาหารเป็นไมล์
นักปั่นจักรยานเหล่านี้ได้พลังงานทั้งหมดนี้มาจากไหน? อาหาร แน่นอน!
แต่กล้ามเนื้อของคุณ เช่นเดียวกับเครื่องจักรอื่นๆ ไม่สามารถแปลงพลังงานจากอาหาร 100 เปอร์เซ็นต์เป็นพลังงานได้โดยตรง กล้ามเนื้อสามารถมีประสิทธิภาพระหว่าง2 เปอร์เซ็นต์เมื่อทำกิจกรรมต่างๆ เช่น การว่ายน้ำ และประสิทธิภาพในหัวใจ 40 เปอร์เซ็นต์ ในแบบจำลองของฉัน ฉันใช้ประสิทธิภาพเฉลี่ย 20 เปอร์เซ็นต์ เมื่อทราบถึงประสิทธิภาพและพลังงานที่จำเป็นในการคว้าแชมป์ตูร์ เดอ ฟรองซ์ ฉันก็สามารถประเมินได้ว่านักปั่นจักรยานที่ชนะต้องการอาหารมากน้อยเพียงใด
นักปั่นจักรยานชั้นนำของตูร์เดอฟรองซ์ซึ่งทำครบทั้ง 21 สเตจจะเผาผลาญแคลอรีได้ประมาณ 120,000 แคลอรีระหว่างการแข่งขัน หรือเฉลี่ยเกือบ 6,000 แคลอรีต่อสเตจ ในบางช่วงบนภูเขาที่ยากขึ้น เช่น สเตจ 17 ของปีนี้ นักแข่งจะเผาผลาญแคลอรีได้เกือบ 8,000 แคลอรี เพื่อชดเชยการสูญเสียพลังงานมหาศาลเหล่านี้ นักบิดรับประทานอาหารที่อร่อย เช่นแยมโรล แท่งให้พลังงาน และ "เจล" ที่น่ารับประทานเพื่อไม่ให้เสียพลังงานในการเคี้ยว
ผู้ชนะปีที่แล้ว Tadej Pogačar มีน้ำหนักเพียง 146 ปอนด์ (66 กิโลกรัม) นักปั่นจักรยานตูร์เดอฟรองซ์ไม่มีไขมันมากพอที่จะเผาผลาญพลังงาน พวกเขาต้องใส่พลังงานอาหารเข้าไปในร่างกายของพวกเขาเพื่อที่พวกเขาจะได้นำพลังงานออกมาในอัตราที่ดูเหมือนเป็นอัตราที่เหนือมนุษย์ ดังนั้น ในปีนี้ ขณะที่ดูเวทีของตูร์เดอฟรองซ์ ให้สังเกตว่านักปั่นจักรยานกินไปกี่ครั้ง ตอนนี้คุณทราบเหตุผลของการกินของว่างทั้งหมดแล้ว
บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากThe Conversationภายใต้สัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ คุณสามารถค้นหาบทความต้นฉบับที่นี่
John Eric Goffเป็นศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Lynchburg ซึ่งเขาทำการวิจัยฟิสิกส์ของการกีฬา
