Упражнение, которое в четыре раза эффективнее ходьбы

Неудивительно, что велосипедами пользуются миллионы людей по всему миру. Но почему крутить педали зачастую значительно легче, чем идти пешком? Ответ заключается в особенностях биомеханики человеческого тела и конструкции самого велосипеда.

В основе велосипеда лежит простая система: два колеса, педали, цепь и передачи, позволяющие регулировать усилие. Однако эта конструкция идеально соответствует возможностям человеческого организма.

Во время ходьбы или бега человек фактически постоянно контролируемо падает вперед, ловя себя каждой следующей ногой. При каждом шаге ноги совершают широкое движение, поднимая собственный вес против силы тяжести. Это требует значительных затрат энергии.

На велосипеде ноги движутся по гораздо меньшей круговой траектории. Вместо того чтобы постоянно поднимать и перемещать всю массу ноги, человек совершает компактные вращательные движения. Благодаря этому энергии расходуется меньше.

Еще важнее то, как велосипед преобразует усилие человека в движение вперед. При ходьбе и беге каждый шаг сопровождается небольшим столкновением стопы с землей. Часть энергии рассеивается в виде звука, тепла и вибраций, проходящих через мышцы и суставы.

Кроме того, при каждом шаге человек немного тормозит собственное движение. Когда стопа оказывается впереди тела и касается земли, возникает сила, направленная назад. Она на мгновение замедляет человека, после чего мышцам приходится снова разгонять тело.

Велосипед устраняет значительную часть этих потерь благодаря одному из величайших изобретений человечества — колесу.

Вместо удара о поверхность возникает контакт качения: шина плавно соприкасается с дорогой и продолжает вращаться. Поэтому гораздо меньше энергии теряется при каждом движении.

Велосипед также помогает мышцам работать эффективнее. У человеческих мышц есть важное ограничение: чем быстрее они сокращаются, тем меньше силы способны развивать и тем больше энергии требуют.

Именно поэтому спринт намного тяжелее медленного бега или ходьбы. При высокой скорости мышцы приближаются к пределу своих возможностей.

Передачи велосипеда позволяют решить эту проблему. По мере увеличения скорости можно переключиться на более высокую передачу, чтобы мышцы не были вынуждены сокращаться быстрее. В результате они продолжают работать в наиболее эффективном диапазоне.

Однако велосипед не всегда выигрывает. На очень крутых подъемах с уклоном более 15% ногам становится трудно создавать достаточное усилие во время кругового вращения педалей, чтобы поднимать вверх собственный вес и вес велосипеда.

На спусках ситуация обратная. Чем круче склон, тем легче становится ехать на велосипеде — в определенный момент для движения вообще не потребуется прикладывать усилия.

А вот спуск пешком может оказаться неожиданно тяжелым. При уклоне более 10% каждый шаг сопровождается заметными ударами, которые увеличивают нагрузку на суставы и приводят к дополнительным потерям энергии.

Расчеты показывают, что езда на велосипеде может быть как минимум в четыре раза энергоэффективнее ходьбы и в восемь раз эффективнее бега.

Такой результат объясняется сразу тремя факторами: меньшими движениями конечностей, отсутствием постоянных ударов о землю и возможностью поддерживать мышцы в наиболее эффективном диапазоне скорости сокращения.

Поэтому велосипед — это не просто удобный способ добраться из одного места в другое. Его конструкция удивительно хорошо сочетается с физиологией человека, превращая работу мышц в эффективное движение вперед.