Отдел продаж
8 (499) 755-89-57
Лодки, запчасти
8 (499) 755-89-57

Какие мышцы тренируются на велосипеде


Какие мышцы работают при езде на велосипеде (качаются и тренируются)

Время чтения: ~7 минут Автор: Михаил Скворцов 402

Велосипедный спорт и просто велосипедные прогулки являются замечательным дополнением к другим видам спорта, а также хорошим самостоятельным видом спорта для развития мышечной системы. При правильном распределении нагрузки велосипедный спорт можно приравнять к бегу, одновременно использование велосипеда не вызывает ударной нагрузки, которая сопровождает бегущего человека. Поэтому спортивная езда на байке более предпочтительна для людей с остеохондрозом, плоскостопием, сколиотической деформацией и другими заболеваниями опорно-двигательного аппарата. При езде тренируются не только мышцы, но и многие другие системы организма.

Какие мышцы работают при езде на велосипеде? Несмотря на кажущуюся статичной позу велосипедиста, байк является почти идеальным средством кардиотренировки. Этому и посвящен настоящий обзор.

В исключительных случаях велосипед способен развивать практически все группы мышц, и это доказывает следующее видео:

Оно посвящается всем, кто считает, что в совершенстве овладел ездой на велосипеде.

Мышцы нижних конечностей


Голень: икроножная, камбаловидная и перистые мышцы

Естественно, первое, что приходит в голову, – велосипед влияет на развитие мышцы голени и бедер. Это, действительно, так. У велосипедистов стройные, мускулистые ноги. В первую очередь, мышцы голени, такие, как икроножная и глубже лежащая камбаловидная, будут работать хорошо только тогда, когда велосипедист использует «дополнительную подкачку» - кроме разгибания ноги в колене, по мере приближения к «нижней мертвой точке» - вертикальному расположению нижней педали – выполняется дополнительное движению стопой, аналогичное подъему на носки. Это суммирование мышечных усилий помогает увеличить нагрузку при езде в горку.

Немаловажным является то, что работа мышц голени несколько отлична от других крупных мышц. Они более выносливы, благодаря структуре мышечной ткани, и способны потреблять меньше кислорода.

Если велосипедист помещает ноги в туклипсы или пользуется специальной обувью, то подъем ноги вверх не является пассивным. Однако при этом в основном работают мышцы бедер, а не голеней.

Группы мышц бедер: четырехглавая (передняя), двуглавая (задняя группа).
Без преувеличения, передние мышцы бедра (квадрицепс) – главные, испытывающие нагрузку при езде.

Их функция – выпрямлять ногу в коленном суставе.

Задняя мышца бедра – бицепс – вместе с полуперепончатой и полусухожильной мышцей способна работать на обратную функцию – сгибание. Поэтому езда в туклипсах способствует гармоничному развитию мышц бедра и улучшению кровоснабжения мышечной ткани, а также укреплению связочного аппарата.

Мышцы пояса нижних конечностей: задействованы большие и малые ягодичные. Их функция заключается в синергизме. Они включаются в движение вместе с четырехглавыми мышцами, координируя их работу.

Так как ягодичные мышцы – самые крупные в человеческом теле, то их постоянная работа ведет к значительным затратам энергии. Кроме этого, ягодицы, смещаясь с седла попеременно в стороны, помогают не упасть и способствуют равновесию при отклонении от прямолинейной траектории.

Подвздошные мышцы

Именно подвздошные мышцы, которые находятся между пахом и позвоночником, помогают как сгибанию, так и разгибанию бедра, но работать они будут только в том случае, если у байкера есть контактные педали, и нога подтягивает педаль активным мышечным сокращением. Только в этом случае езда на байке развивает подвздошную мускулатуру.

Мышцы брюшного пресса

Прямая мышца живота, косые мышцы, а также поперечная мышца живота оказывают большое влияние на положение тела. Ведь именно пресс контролирует наклон туловища, и именно от него зависит, какую нагрузку можно дать рукам на рукоятки руля. В том случае, если мышцы пресса сильные, они укрепляют позу, и руки устают гораздо меньше. Конечно, в этом случае речь, в основном, идет о маунтинбайках, где вес туловища равномерно распределен между ногами и руками.

О работе мышц туловища, рук и плечевого пояса

К сожалению, невозможно хорошо накачать мышцы шеи, плечевого пояса, груди, рук и спины, катаясь на велосипеде без других видов спорта. Но если объединить велосипед с упражнениями на перекладине, кольцах или добавить гимнастику с гирями, то тело будет развито достаточно гармонично.

Пожалуй, наибольшую работу выполняют трицепсы, которые разгибают руки в локтях, чтобы координировать расстояние туловища от руля велосипеда. Мышцы плечевого пояса испытывают некоторую нагрузку, когда все мышцы велосипедиста работают, а он стоит на педалях. Если горка очень крутая, то иногда байк нужно, наоборот, опускать, отталкивая от себя и прижимая к почве.

В заключение хочется отметить, что развитие мышц будет заметно лишь тогда, когда нагрузка на них будет достаточной. Тренирует мышцы и вызывает их рост только постоянно растущая нагрузка. Когда на следующий день чувствуется боль в мышцах ног, в паху, в нижней части живота, это значит, что вчерашнее катание не прошло зря, объем и мышечная масса оказалось недостаточной для подобной нагрузки, и ее рост будет успешным. Это легко можно себе представить, вспомнив тот факт, что люди, которые много ходят пешком, не имеют огромных накачанных ног.

Если мышечная болезненность выражена, то могут помочь баня или сауна вечером, расслабляющий массаж, легкое, неторопливое плавание. Но не переживайте. Это значит, что мышцы качаются.

В случае, если после нагрузки беспокоят судороги в икроножных мышцах, особенно в ночное время, это может говорить о недостатке ионов калия, которые могли выйти из организма при интенсивном потоотделении. Для нормализации ионного состава плазмы крови можно испечь на листе картофель в мундирах, поесть изюма, или приготовить насыщенный компот из сухофруктов.

Кроме развития мышц, велосипедные тренировки способны:

  • укреплять иммунитет, предохранять организм от инфекционных и простудных заболеваний;
  • улучшать зрение и вестибулярный аппарат;
  • снижать риск развития инфарктов, инсультов;
  • заставлять легкие снабжаться кровью более интенсивно;
  • улучшать связочный аппарат, выносливость костных структур организма.

При катании на велосипеде улучшается функция внешнего дыхания.
Наконец, велосипед в сочетании с плаванием позволяет улучшить здоровье у людей с нарушением опорно-двигательного аппарата и избыточной массой тела, так как отсутствуют нагрузки на позвоночный столб, вызывающие появление протрузий и грыж, особенно в поясничном отделе позвоночника.

Все это наряду с возможностью почувствовать себя первооткрывателем, стремительность смены впечатлений, не только укрепляет организм, но и позволяет избавиться во многих случаев от стрессов и даже тяжелой депрессии.

загрузка...

Основные мышцы, используемые при езде на велосипеде, и как их тренировать

Какие мышцы наиболее важны при езде на велосипеде?

  • Большая ягодичная мышца
  • Полимембранозная мышца (подколенное сухожилие)
  • Двуглавая мышца бедра (подколенное сухожилие)
  • Vastus Medialis (квадрицепс)
  • Прямая мышца бедра (квадрицепс)
  • Широкая латеральная мышца (четырехглавая мышца)
  • Gastrocnemius Medialis (Телята)
  • Gastrocnemius Lateralis (телята)
  • Soleus (Телята)
  • Tibialis Интерьер

В каждом виде спорта есть свой набор основных мышц, отвечающих за большую часть работы, связанной с определенными спортивными движениями.Первичные мышцы, или двигатели, являются первыми мышцами, которые задействуются, когда возникает потребность в увеличении скорости или силы. У велосипедиста эти мышцы расположены в бедрах и ногах. Иногда их называют поршнями, ноги, вращающиеся со скоростью от 80 до 100 повторений в минуту, отвечают за выработку мощности и скорости.

Сила хода педали

Для шоссейного велосипедиста, который крутит педали в седле, большая часть усилия приходится между 12 и 5 часами хода педали.Это когда активизируется большинство основных мышц. Сгибание бедра, а также разгибание бедра и колена являются основными движениями педали. Между положением «6» и «12 часов» при вращении педали наблюдается некоторое сгибание в коленях, помогающее вернуть педаль вверх, но этому сгибанию способствует большая направленная вниз сила, прикладываемая к противоположной педали противоположной ногой. Любая дополнительная помощь в возвращении педали возврата в верхнее положение является преимуществом. Мышцы, которые помогают вернуть стопу в верхний диапазон от подколенных сухожилий и икр в нижней части гребка, отводя стопу назад, до четырехглавой мышцы вверху, поднимая стопу и колено обратно в положение на 12 часов.

Фаза мощности происходит, когда бедро и колено разгибаются при нажатии на педаль. Это действие начинается с комбинации ягодичных и четырехглавых мышц, но затем к ним присоединяются подколенные сухожилия и икроножные мышцы на четверть оборота. Это показывает необходимость иметь одинаково сильные подколенные сухожилия, бедра и квадрицепсы. Эти группы мышц составляют наибольший объем мышц, используемых при вращении педали.

Создание силы

Когда дело доходит до силовых тренировок на велосипеде, нет одной группы мышц, на которой нужно сосредоточиться больше, чем другой.Все перечисленные выше мышцы играют ключевую роль в создании мощности на велосипеде. Кроме того, одна из сильных сторон, которая не рассматривается в этой статье, но имеет решающее значение для силы на велосипеде, - это сила ядра. Таким образом, наиболее продуктивные силовые тренировки вне велосипеда будут задействовать мышцы ног и корпуса одновременно как можно чаще. Ниже приведен краткий список лучших упражнений, которые вы можете выполнять, чтобы укрепить свою силу.

Приседания

Приседания фокусируются на ягодичных, четырехглавых, подколенных сухожилиях и основных мышцах.Фаза мощности для приседаний аналогична фазе мощности на велосипеде, требуя разгибания бедер и колен.

Становая тяга на одной ноге

Они нацелены на подколенные сухожилия, бедра и поясницу. Работа по одной ноге за раз поможет исправить мышечный дисбаланс, поскольку каждая нога вынуждена выдерживать нагрузку независимо.

Подъем пятки

Это можно делать с грузами или без них. Они нацелены на камбаловидную и икроножную мышцы.

Дополнительные советы по силовым тренировкам вне велосипеда см. В: Лучшие силовые упражнения для велосипедистов

На велосипеде силовые тренировки также играют ключевую роль.Силовые упражнения сидя и стоя, выполняемые при подъеме на холм, воздействуют на все перечисленные выше мышцы. Усилия сидя создают большую нагрузку на четырехглавую мышцу, в то время как усилия стоя нацелены на большую часть подколенных сухожилий. Усилия как сидя, так и стоя важны и обычно выполняются с более медленным каденсом и более жесткой передачей, что требует приложения большего усилия к педали. Силовые усилия увеличивают силу и выносливость ног. Важно убедиться, что вы распределяете дни силовых усилий достаточно далеко друг от друга, чтобы оправиться от них, так как слишком частое их выполнение может привести к напряжению мышц и травмам.

Скорость

Скорость и эффективность ног также важны. Быстрая каденция, усилия сидя будут нацелены на сгибание бедра и прямую мышцу бедра, четырехглавую мышцу, которая задействована, чтобы поднять колено и ступню до положения на 12 часов и более педали. Это действие мышц также помогает противоположной ноге завершить фазу движения вниз. Увеличение частоты вращения педалей также увеличит активацию икроножных мышц. 1,2 . Эти усилия помогают развить большую аэробную силу как в фазе бездействия, так и в фазе мощности педали, что приведет к большей эффективности педалирования во время гонки.Усилия по быстрой каденции можно использовать в течение всего года, но они особенно важны по мере приближения к своему пиковому событию.

Растяжка

По мере того, как вы тренируетесь и накапливаете усталость, основные мышцы напрягаются. Сосредоточьтесь на простых растяжках - таких как касание пальцами ног в положении стоя, прямыми ногами, чтобы растянуть подколенные сухожилия, подтягивание пятки к ягодицам в положении стоя, чтобы растянуть четырехглавую мышцу и сгибатели бедра, а также растяжку икр, например вытягивание пальцев ног на себя с полотенце или повязку, сидя с прямыми ногами.

Помимо основных движущих сил конкретного вида спорта, существует много других аспектов, которые играют важную роль. Легкие и способность передавать кислород мышцам, умственная сила, необходимая для непрерывных тренировок, и все вспомогательные вспомогательные мышцы играют решающую роль в общей силе. Ваши основные мышцы для данного вида спорта всегда будут брать на себя большую часть работы, но они будут такими же сильными, как и вся система в целом.

Ссылки

  1. Баум, Б.«Активность мышц нижних конечностей во время езды на велосипеде зависит от нагрузки и частоты». Журнал электромиографии и кинезиологии 13 (2003) 181–190
  2. Бийкер, К., Гроот, Г., Холландер, А. «Различия в активности мышц ног во время бега и езды на велосипеде у людей» Eur J Appl Physiol (2002) 87: 556–561
  3. Хорхе М., Халл М. «Анализ измерения ЭМГ при педалировании велосипеда» J. Biomechanics, (1986) Vol 19, pp. 683-694
  4. Хуг, Ф., Дорел, С. «Электромиографический анализ педалирования: обзор» Журнал электромиографии и кинезиологии 19 (2009) 182–198
.

Наука о велоспорте: мышцы, используемые для езды на велосипеде

Анаэробные и аэробные

Одно дело - заставить мозг послать сообщение мышцы, но то, что питает мышцы во время тысяч сокращений что происходит при длительной езде на велосипеде? Вы, наверное, слышали термин аэробный и анаэробных. Эти термины описывают два способа, которыми ваши мышцы получить энергию.

При аэробных упражнениях мышцы потребляют кислород, а также глюкозу и жир. кислоты, переносимые кровью с образованием аденозинтрифосфата или АТФ.АТФ - это источник энергии, который поддерживает мышцы заключить контракт. Способность продолжать заниматься аэробикой зависит от родов. кислорода и молекул топлива (глюкозы и жирных кислот) в ваши мышцы. А это зависит от кровообращения и дыхания, обеспечиваемых вашим сердцем. и твои легкие.

При анаэробных упражнениях мышцы растягиваются. гликогена (который образуется из глюкозы) и превращает их в АТФ. В течение при этом упражнении высокой интенсивности мышцы производят энергию без кислород - сердечно-сосудистая система не в состоянии удовлетворить его потребность.Там это цена, которую нужно платить за анаэробные упражнения, поскольку отходы называются молочная кислота накапливается. Вот что вызывает чувство жжения в мышцах и заставляет их быстрее утомляться.

На соревнованиях всадники очень хорошо осведомлены о своей физической ограничивают и пытаются стратегически использовать их более ограниченные анаэробные возможности. Рути Маттес объяснила: «Одна из самых сложных вещей в горах. Велоспорт - это то, что мы делаем спринт из пистолета.Первый, кто получит в одиночку или совершить прыжок на поле имеет преимущество так правильно с самого начала переходим в анаэробную зону. А это может быть очень сложно. Нам нужно научить наши тела адаптироваться к этому ».


ВЕЛОСИПЕД INSTITUTE OF AMERICA

История двух чемпионов

Подготовка велогонщиков претерпела множество изменений за последние сто лет. лет, как научное и медицинское понимание спортивных результатов человека Улучшился.

Майор Тейлор, один из первых афроамериканских велогонщиков, был, в 1890-1900-х годах был самым быстрым велосипедистом в мире. Отсутствует В большинстве книг по истории он также был самым высокооплачиваемым спортсменом своей эпохи. Известный как «Эбеновая полоса», он готовился к гонкам долгим путем. миль в пути и умеренная поднятие тяжестей для общей физической подготовки спринтерской работой на трассе, чтобы развить силу, необходимую для победы. Тем не мение, большая часть обучения Тейлора должна была основываться на его собственном опыте, так как мало Существовали научные данные о характере исполнения.

Мигель Индурайн, недавно вышедший на пенсию баскский гонщик, выигравший пять раз подряд Тур де Франс с 1991 по 1995 год был чемпионом, который тренировался согласно глубокие знания физиологии. Называется «Инопланетянин» его противниками за его подавляющую силу и бесстрастное поведение во время гонок тренировки Indurain были разработаны докторами и физиологами, и его работоспособность постоянно отслеживалась с помощью пульсометров, силовые тензодатчики, анализы крови и физические осмотры.Через осторожное планирования, Indurain был в состоянии достигнуть максимальной пригодности для Тура каждый год.

.

Преимущества езды на велосипеде: подтяните пресс, ноги, живот и ягодицы.

В поисках фитнеса вы можете отправиться в тренажерный зал и посмотреть на старый велосипед, который стоит в сарае. Или вы можете использовать этот велосипед.

Все мы знаем, что езда на велосипеде - фантастическое упражнение, которое приносит пользу как вашему здоровью, так и физической форме. Как вид спорта на выносливость, езда на велосипеде может быть исключительно полезна для сердечно-сосудистой системы, а также помогает сбросить вес.

По правде говоря, езда на велосипеде - отличная альтернатива тренажерному залу.Однако, если вам неудобно кататься на улице, используйте велотренажер или займитесь велоспортом.

Прочтите, чтобы узнать больше о том, как езда на велосипеде помогает укрепить мышцы, улучшить телосложение и улучшить имидж тела. Велоспорт помогает улучшить мышечный тонус в области ног, ягодиц и живота.

Какие мышцы работают на велосипеде?

Мы все знаем, что езда на велосипеде - фантастическая тренировка для наших мышц, но какие мышцы мы тренируем (и тонизируем), когда едем на велосипеде?

Мышцы ног, задействованные во время езды на велосипеде:

  • Мышцы четырехглавой мышцы (передняя часть бедер)
  • Подколенные сухожилия (задняя часть бедра)
  • Икры
  • Сгибатели бедра
  • Gluteus Maximus (твоя задница)
  • Подошвенные сгибания стопы
  • Дорсифлексоры стопы

Вместе все эти мышцы сокращаются в последовательности, которая создает движение педалирования.

Мышцы верхней части тела, используемые во время езды на велосипеде , в основном, для поддержки и стабилизации, но это все же отличная тренировка:

  • Мышцы живота (внутренние и внешние)
  • Мышцы рук
  • Грудь и плечи
  • Мышцы спины

Как езда на велосипеде тонизирует четырехглавые мышцы (бедра)?

Если круговое движение педалирования велосипеда было часами, мышцы бедра или квадрицепсы задействовались в положении «9 часов» в фазе подъема вверх.Это одна из групп четырехглавой мышцы, которая задействована: прямая мышца бедра.

Цикл начинается, когда бедро и колено нажимают на педаль. Этому действию помогают ягодичные и четырехъядерные мышцы, а затем и подколенные сухожилия и икроножные мышцы.

Как упражнения на велосипеде тонизируют ваши ягодицы?

Мы все хотели бы немного поднять и тонизировать нашу ягодицу, а езда на велосипеде - исключительно хорошее занятие для тонуса ваших ягодичных мышц.

Ваша большая ягодичная мышца отвечает за начало нисходящей фазы велосипедного хода педали и поэтому задействуется всякий раз, когда вы крутите педали.

  • Вы можете улучшить свой мышечный тонус, взяв курс на холмы и выбравшись из седла. Крутые холмы заставляют усерднее работать перед каждым нажатием педали. Езда в гору - это тяжелая работа, которая подвергает большие нагрузки ягодицам и мышцам бедер, что дает им тяжелую тренировку и стимулирует повреждение мышечных волокон. Этот урон - то, что вам нужно. Это приводит к повышению силы и мышечного тонуса после восстановления мышц.

Велоспорт для тонизирования икроножных мышц

Велоспорт прорабатывает мышцы икр (камбаловидные и икроножные мышцы) за счет действия plantarflexion во время движения педали.

Подошвенное сгибание - это фактически то же действие, которое ваши ступни создают, когда вы стоите на цыпочках. Это происходит в точках хода педали, которые соответствуют пяти и шести на циферблате, когда ваша ступня сгибается, а пальцы ног направлены вниз.

Ваши икроножные мышцы играют лишь небольшую роль при езде на велосипеде, но польза от этого будет полезной. Вы захотите выкопать эти шорты или короткие юбки, чтобы продемонстрировать свои ноги!

Можно ли получить плоский живот от езды на велосипеде?

У многих из нас есть слой жировой ткани (жира) вокруг средней части тела, именно там, где должен быть красивый плоский живот.Как езда на велосипеде, при которой мышцы живота не используются в качестве основной движущей силы, помогает тонизировать пресс?

  • Езда на велосипеде увеличивает частоту сердечных сокращений, что сжигает калории и может привести к потере веса (если вы правильно питаетесь).
  • Во время езды на велосипеде вы активируете свой пресс, чтобы оставаться стабильным при нажатии на педали. Мышцы живота являются частью основного мышечного блока тела, который обеспечивает стабильную платформу для езды и позволяет вам использовать верхнюю часть тела для поддержки и плавного управления.
  • Мышцы живота (и задние мышцы живота) сокращаются изометрически для обеспечения стабильности.Эти постоянные сокращения кора помогают тонизировать мышцы живота. Они также улучшают силу и выносливость брюшных мышц.

Как правильно активировать мышцы живота для езды на велосипеде:

  • Чтобы обеспечить правильную форму во время езды на велосипеде, напрягите мышцы живота, чтобы подтянуть пупок внутрь. Плотно втяните живот и немного вниз к лобковой кости. Постарайтесь поддерживать это на протяжении всей велотренировки, и через короткое время это станет вашей естественной позой для езды на велосипеде.

Тренировка на велосипеде в помещении

Если вы не можете кататься на улице из-за погоды или других факторов, езда на велотренажере в помещении на велотренажере не менее эффективна для тонуса мышц. Выберите программу холмистого курса, чтобы вам приходилось работать усерднее и получать максимальную пользу.

Есть два типа велотренажеров. На вертикальном велосипеде водитель крутил педали в вертикальном положении, как на велосипеде для активного отдыха. На лежачем велосипеде гонщик находится в наклонном положении. Эти велосипеды обеспечивают большую поддержку спины.

Если у вас нет велотренажера в помещении, эллиптический тренажер также станет отличным способом укрепить ваши ягодичные мышцы, ноги и мышцы живота.

Для тех, кто не умеет кататься на улице, езда на велосипеде в помещении остается тренировкой с отягощениями. Он увеличивает частоту сердечных сокращений и прорабатывает группы мышц как верхней, так и нижней части тела.

Какие мышцы работают на лежачем велосипеде?

Лежачие велосипеды для улицы предлагают большую поддержку спины, чем вертикальные велосипеды. Возможно, придется немного привыкнуть, но сидение ниже на ковшеобразном сиденье со спинкой может быть идеальным для велосипедистов, которые хотят дать отдых своей спине.

Тренировка на лежачем велосипеде прорабатывает эти мышцы:

  • Квадрицепс (бедра)
  • Ягодичные мышцы (ягодицы)
  • Подколенные сухожилия (да, это мышцы!)
  • Телята
  • Передняя большеберцовая мышца (мышцы голени)
  • Пресс (мышцы кора)

Как тренироваться для получения максимальной отдачи от езды на велосипеде

Следуйте этим советам, чтобы получить максимальную отдачу от велосипедных упражнений.

  • Убедитесь, что ваше сиденье отрегулировано по высоте.Ваше колено должно быть немного согнуто в основании хода педали, когда ступня находится под прямым углом к ​​полу
  • Всегда увеличивайте объем при езде на велосипеде медленно, чтобы избежать травм.
  • Старайтесь поддерживать частоту вращения педалей 90–120 об / мин, так как это будет минимизировать нагрузку на суставы.
  • Если вам неудобно кататься на улице, воспользуйтесь велотренажером или займитесь велоспортом.
  • Обязательно одевайтесь по погоде. В езде на велосипеде нет логики, если вы не можете согреться или чувствуете дискомфорт.
  • Поднимите свой мышечный тонус на новый уровень с помощью педалей без зажимов. Когда ваша ступня не удерживается зажимом, ваши мышцы контролируют весь ход педали, что приводит к лучшему тонизирующему эффекту.
  • Hills - ваш друг в ваших попытках улучшить физическую форму, силу и мышечный тонус. Не бойтесь выходить из седла!
  • Если вы боретесь за комфорт на велотренажере или на собственном велосипеде, подумайте об этом дешевом и простом решении. Гелевый чехол для седла повышает комфорт, и вы можете легко переносить его с велосипеда на велосипед.

Удачи с тонусом мышц

Наслаждайтесь ездой на велосипеде и спасибо за чтение!

- Лиам Халлам, CyclingFitness

.

Велосипедная наука - как работают велосипеды и лежащая в их основе физика

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 18 августа 2019 г.

Если вам нужно было выбрать лучшую машину за все время, что бы вы сказали? Если бы мы говорили о машинах, которые помогли распространять знания и обучать людей, вы, вероятно, выберете печатная пресса. Если мы имели в виду изобретения, которые позволяют людям обрабатывать землю и кормить свои семьи, вы могли бы заплатить за плуг или трактор. Если вы считаете, что транспорт действительно важен, вы можете выбрать автомобильный двигатель, паровой двигатель или реактивный двигатель самолета.Но для его чистоты простота, думаю, я бы выбрал велосипед . Это прекрасный пример того, как чисто, научные идеи можно использовать в очень практичном технология. Давайте посмотрим на науку о циклах - и просто что делает их такими замечательными!

На фото: велосипед - гениально простая форма транспорт, в какой бы точке мира вы ни находились. Что-то вроде 130 миллионов новых велосипедов производятся во всем мире каждый год, и в настоящее время более 90 процентов из них производится в Китае.Фото Роджера С. Дункана любезно предоставлено ВМС США.

Что такого хорошего в велосипедах?

Диаграмма: Сравнение эффективности повседневных машин (приблизительные, ориентировочные значения, выраженные в процентах). За исключением велосипеда, новые технологии (например, дизельные двигатели) обычно более эффективны, чем старые технологии (например, паровые двигатели).

Что так хорошо, так это то, что они быстро доставят вас в места, не потребляя ископаемое топливо, такое как бензин, дизельное топливо и уголь, или загрязнение.Они делают это, потому что очень эффективно преобразуют энергию, производимую нашим телом, в кинетической энергии (энергии движения). Фактически, как вы можете видеть из диаграммы напротив, это самые эффективные транспортные средства, разработанные людьми. Используя силу ваших мышц удивительно эффективным способом, велосипед может преобразовать около 90 процентов энергии, которую вы подаете на педали, в кинетическую энергию, которая движет вас вперед. Сравните это с автомобильным двигателем, который преобразует лишь около четверти энергии бензина в полезную мощность - и при этом производит все виды загрязнения.

Посмотрите на это так: если вы ведете машину, куда бы вы ни пошли, вы тащите кусок металла, который, вероятно, весит в 10–20 раз больше, чем вы (типичный компактный автомобиль весит более 1000 кг или 2000 фунтов). Какая трата энергии! Езжайте на велосипеде, и металл, который вам нужно перемещать с собой, больше равен 6–9 кг (14–20 фунтов) для легкого гоночного велосипеда или 11–20 кг (25–45 фунтов) для горного велосипеда или туриста, что составляет или вашего собственного веса.

Более высокая эффективность означает, что вы можете ехать дальше на том же количестве топлива, что является еще одним большим преимуществом велосипедов, хотя его сложно измерить количественно.Согласно классической книге «Велосипедная наука» Дэвида Гордона Уилсона и др .: «Гоночный велосипедист на скорости 32 км / ч (20 миль в час) мог бы проехать более 574 километров на литр (1350 миль на галлон США), если бы существовала жидкая пища с таким высоким содержанием энергии. бензина ". Как ни крути, байки просто потрясающие!

Куда уходит ваша энергия?

Мы описали велосипед как машину, и с научной точки зрения это именно то, что это: устройство, которое может увеличивать силу (облегчая идти в гору) или скорость.Это также машина в том смысле, что она преобразует энергию из одной формы (все, что вы ели) в другой (кинетическая энергия вашего тела и велосипеда, когда они едут). Вы, наверное, слышали о законе физики, называемом сохранение энергии, которое говорит, что вы не можете создать энергию из воздуха или заставить ее бесследно исчезнуть: все, что вы можете сделать - это преобразовать его из одного в другое. Так где же энергия вы на велосипеде ездите на самом деле? В научных терминах мы говорим, что это означает «выполнение работы» - но что это означает на практике?

Езда на велосипеде иногда может казаться тяжелой работой, особенно если вы едете в гору.В науке о велоспорте «тяжелая работа» означает, что вам иногда приходится использовать довольно много силы крутить педали на любом расстоянии. Если вы идете в гору, вам нужно работать против сила тяжести . Если вы идете быстро, вы работаете против силы сопротивление воздуха (сопротивление) давит на ваше тело. Иногда бывают неровностей; на дороге, по которой нужно проехать; это требует больше силы и использует энергия тоже (неровности уменьшают вашу кинетическую энергию, уменьшая вашу скорость).

Фото: Велосипеды так хорошо работают с человеческим телом, потому что они используют силу наших больших и очень мощных мышц ног. Лежачие велосипеды (на которых вы ездите лежа) могут выглядеть ультрасовременными и немного странными, но им уже не менее 100 лет. Они быстрее, чем обычные велосипеды, потому что их водители принимают гораздо более аэродинамическую позу, напоминающую трубу, которая сводит к минимуму сопротивление. Поскольку педали находятся выше над землей, шатуны могут быть длиннее, поэтому вы получаете больше рычагов, ваши мышцы могут дольше работать с высокой мощностью и делать это более эффективно.Фото Робина Хиллер-Майлза любезно предоставлено ВМС США.

Но идете ли вы в гору или под гору, быстро или медленно, по гладкой дороге или ухабистый, есть другая работа, которую всегда нужно делать просто чтобы ваши колеса вращались. Когда колесо опирается на землю, выдерживая нагрузку, например, велосипедиста, шина, обернутая вокруг него, оказывается в одних местах раздавлены, в других выпячиваются. По мере того, как вы едете по кругу, разные части шины сжимаются и выпирают, а резина, из которой они сделаны, тянется и толкается во всех направлениях.Многократно сдавливать шину таким способом немного похоже на замешивание хлеба: для этого требуется энергия - и эта энергия известна как сопротивление качению . Чем больше нагрузка на шину (чем вы тяжелее или больше несете), тем выше сопротивление качению.

Для гоночного велосипеда, который едет быстро, около 80 процентов работы велосипедиста уходит на преодоление сопротивления воздуха, а остальная часть - на борьбу с сопротивлением качению; для маунтинбайкера намного медленнее на пересеченной местности, 80 процентов их энергии уходит на сопротивление качению и только 20 процентов теряется на перетаскивание.

Диаграмма: Медленные горные велосипеды тратят большую часть энергии из-за сопротивления качению; более быстрые гоночные велосипеды тратят больше из-за сопротивления воздуха.

О каком количестве энергии мы на самом деле говорим? В Тур де Франс, по мнению увлекательный Анализ, проведенный Training Peaks, показал, что лучшие райдеры имеют в среднем около 300–400 Вт мощности, что составляет примерно 3–4 старомодных 100-ваттных лампы или около 15 процентов мощности, необходимой для работы электрического чайника. Для сравнения, вы можете генерировать около 10 Вт с помощью ручного генератора электроэнергии, хотя Вы не можете использовать один из них очень долго, не уставая.Что это говорит нам? Намного легче генерировать большое количество энергии в течение длительного времени, используя большие мышцы ног, чем используя руками и руками. Вот почему велосипеды такие умные: в них используются самые мощные мышцы нашего тела.

Как работает рама велосипеда

Предполагая, что вес взрослого составляет 60–80 кг (130–180 фунтов), рама велосипеда должна быть достаточно жесткой, если она не собирается защелкните или пристегните в тот момент, когда всадник поднимается на борт. Обыкновенный велосипеды имеют рамы из прочной, недорогой трубчатой ​​стали (буквально, полые стальные трубы, содержащие только воздух) или более легкие сплавы на основе стали или алюминия.Гоночные велосипеды, скорее всего, будут сделаны из композитов с углеродным волокном, которые дороже, но прочнее, легче и устойчивы к ржавчине.

Фото: перевернутая А-образная рама велосипеда - это невероятно прочная структура, помогающая распределять ваш вес между передними и задними колесами. Это помогает наклониться вперед или даже встать, когда вы идете в гору, поэтому вы можете применить максимум нажимайте на педали и сохраняйте равновесие.

Вы могли подумать, что рама велосипеда из алюминиевых трубок будет намного слабее. чем тот, что сделан из стали, но только если трубы аналогичны по размеру.На практике каждый велосипед должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать вес гонщика. и нагрузки, которые могут возникнуть при различных видах обращения. Таким образом, алюминиевый велосипед будет использовать трубки с большим диаметром и / или более толстыми стенками. чем велосипед из стальных труб.

Оправа не просто поддерживает вас: ее треугольная форма (часто два треугольника соединяются вместе, образуя ромб) тщательно разработан для распространять твой вес. Хотя седло расположено гораздо ближе к спине руль, вы наклоняетесь вперед, чтобы держаться за руль.Угловой планки в раме предназначены для более или менее разделять ваш вес равномерно между передними и задними колесами. Если вы думаете об этом, это действительно важно. Если весь ваш вес переместился через спину колесо, и вы пытались крутить педали в гору, вы опрокидывались назад; так же, если бы на переднее колесо было слишком много веса, вы бы свалились каблуки каждый раз, когда ты спускался с горы!

Рамы не рассчитаны на стопроцентную жесткость: это сделает езду гораздо менее комфортной. Практически все велосипедные рамы немного изгибаются и изгибаются, поэтому они поглощают некоторые удары. езды, хотя другие факторы (например, седло и шины) имеют гораздо большее влияние по комфорту езды.Также стоит помнить, что человеческое тело само по себе замечательно эффективная система подвески; катаясь на горном велосипеде по пересеченной местности, вы очень быстро станете знать, как ваши руки могут работать как амортизаторы! Действительно, может быть весьма поучительно посмотреть на тело как продолжение (или дополнение) базовой рамы велосипеда, сбалансированное на ней.

Как работают велосипедные колеса

Фото: Как и автомобильное колесо, велосипедное колесо - это умножитель скорости.В педали и шестерни поворачивают ось по центру. Ось поворачивается только небольшое расстояние, но рычаг колеса означает внешний обод поворачивается намного дальше за то же время. Вот как колесо помогает идти быстрее.

Если вы читали нашу статью о том, как работают колеса, вы знаете, что колесо и ось, которую оно вращает, - это пример того, что ученые называют простым машина: она будет увеличивать силу или скорость в зависимости от того, как вы ее поворачиваете. Велосипед колеса обычно имеют диаметр более 50 см (20 дюймов), что составляет выше, чем у большинства автомобильных колес.Чем выше колеса, тем больше они умножьте свою скорость, когда вы поворачиваете их на оси. Вот почему у гоночных велосипедов самые высокие колеса (обычно диаметром около 70 см или 27,5 дюймов).

Колеса в конечном итоге выдерживают весь ваш вес, но очень интересным образом. Если бы колеса были твердыми, они бы сжались (сжались), когда вы сели на сиденье, и отталкивается, чтобы поддержать вас Однако колеса у большинства мотоциклов на самом деле состоит из прочной ступицы, тонкого обода и примерно 24 спиц с высоким натяжением.Велосипеды имеют колеса со спицами, а не цельнометаллические, чтобы сделать их прочными и легкими, а также уменьшить сопротивление. (некоторые райдеры используют плоские «лопастные» спицы или спицы овальной формы вместо традиционных округлых спиц в попытке чтобы сократить сопротивление еще больше).

Важно не только количество спиц, но и способ их подключения между ободом и его ступицей. Как нити паутины или свисающие веревки подвесного моста, колесо велосипеда находится в напряжении - спицы натянуты.Так как спицы перекрещиваются с обода на противоположной стороне ступицы колесо не такое плоское и хлипкое, как кажется, но на самом деле удивительно прочная трехмерная структура. Когда вы садитесь на велосипед, ваш вес давит на ступицы, которые растягивают одни спицы немного больше, а другие - немного меньше. Если вы весите 60 кг (130 фунтов), вам придется толкать около 30 кг (130 фунтов). вниз на каждое колесо (не считая собственного веса велосипеда), а спицы - это то, что предотвращает коробление колес.

Фото: Несмотря на внешний вид, велосипедное колесо не является ни плоским, ни слабым.Ступица намного шире шины, спицы натянуты и перекрещиваются, соединяясь со ступицей по касательной. Все это создает жесткую трехмерную структуру, которая может противостоять скручиванию, короблению и изгибу. Фото Дэвида Даналса любезно предоставлено ВМС США.

Поскольку каждое колесо имеет пару дюжин спиц, вы можете подумать, что каждая спица должна выдерживать только часть общего веса - может быть, всего 1-2 кг (2,2-4,4 фунта), если спиц 30, что может сделать легко. На самом деле, спицы несут нагрузку неравномерно: несколько спиц, которые находятся рядом с вертикалью, несут гораздо большую нагрузку, чем другие.(Среди велосипедистов до сих пор ведутся споры о том, как на самом деле воспринимается нагрузка, и лучше ли представить себе велосипед, висящий на спицах вверху или давящий на спицы внизу.) Как колесо вращается. другие спицы перемещаются ближе к вертикали и начинают нести большую часть нагрузки. Нагрузка на каждую спицу резко возрастает и падает во время каждого вращения колеса, поэтому, в конце концов, после многих тысяч циклов повторяющихся напряжений и деформаций, во время которых каждая спица быстро растягивается и расслабляется, одна из спиц (или ее соединение с колесо или ступица) может выйти из строя из-за усталости металла.Это мгновенно и резко увеличивает нагрузку на оставшиеся спицы, повышая вероятность их выхода из строя и вызывая своего рода эффект «домино», из-за которого колесо прогибается.

Как работают велосипедные передачи

Фото: Шестерня - это пара колес с зубья, которые сцепляются друг с другом для увеличения мощности или скорости. В велосипеде пара шестерен не приводится в движение напрямую, а связана цепь. На одном конце цепь постоянно обвивается вокруг главной шестерни. (между педалями).С другой стороны, он переключается между серией больших или меньших зубчатые колеса при переключении передач.

Типичный велосипед имеет от трех до тридцать различных шестерен - колеса с зубьями, связаны цепью, что ускоряет работу машины (по прямой) или легче крутить педали (идти в гору). Колеса большего размера также помогают ехать быстрее по прямой, но это большой недостаток, когда дело касается холмов. Это одна из причин, почему горные велосипеды и велосипеды BMX имеют меньшие колеса, чем гоночные велосипеды.Не только шестерни на велосипеде помогают увеличьте мощность педалирования, когда вы идете в гору: педали крепится к главной шестерне парой шатуны: два коротких рычага которые также увеличивают силу, которую вы можете приложить ногами.

Шестерни могут существенно повлиять на вашу скорость. На типичном гоночный велосипед, например, передаточное число (количество зубьев на педальном колесе, разделенном на количество зубцов на тыльной стороне колеса) может составлять 5: 1, поэтому одно нажатие педалей приводит в движение Вы примерно в 10 метрах вниз по улице.Предполагая, что вы можете перемещать только ноги так быстро, вы можете видеть, что шестерни эффективно заставляют вас двигаться быстрее, помогая вам продвигаться дальше при каждом повороте педалей.

Подробнее читайте в нашей основной статье о шестеренках.

Изображение: Велосипеды до передач: Ранние велосипеды, подобные этим (известные как «Пенни Фартингс» или «Высокие колеса») у него было огромное переднее колесо, которое эффективно увеличивало вашу скорость и позволяло очень быстро ехать по прямой. Шестерен не было: переднее колесо крутилось один раз, когда ноги толкали вверх-вниз на рукоятках (педалях).Спускаться под гору было довольно сложно (если не снимать ногу с шатунов), а в гору - практически невозможно! Фрагмент оригинальной картины Генри «Хай» Сэндхэма 1887 года, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают велосипедные тормоза

Фото: Ободные тормоза: Резиновые колодки (колодки) тормозов этого велосипеда зажимают металлический обод колеса, чтобы замедлить вас. Когда вы теряете скорость, вы теряете энергию. Куда уходит энергия? Он превращается в тепло: тормозные колодки могут быть невероятно горячими!

Как бы быстро вы ни двигались, наступает время, когда Вы должны остановить.Тормоза на велосипеде работают с использованием трения ( сила трения между двумя предметами, которые скользят друг мимо друга, пока они трогают). Хотя некоторые велосипеды теперь имеют дисковые тормоза (аналогичные те, что используются в автомобилях), с отдельными тормозными дисками, прикрепленными к колесам, многие до сих пор используют традиционные ободные тормоза с суппортом и колодки.

При нажатии на тормозные рычаги пара резиновых туфли (иногда называемые блоками) прижимаются к металлическому внутреннему ободу спереди и сзади колеса. Поскольку тормозные колодки плотно трутся о колеса, они поворачиваются. ваша кинетическая энергия (энергия, которую вы имеете потому что ты идешь вместе) в тепло, что замедляет вас.Подробнее об этом читайте в нашей основной статье о тормозах.

Ободные тормоза в сравнении с дисковыми тормозами

Ободные тормоза с приводом от суппорта нажимают на внешний край колеса, где оно вращается быстрее всего, но с наименьшей силой. Это означает, что им требуется относительно небольшое тормозное усилие, чтобы замедлить движение. колеса (поэтому они могут быть маленькими и легкими), хотя вам все равно придется сильно нажимать, и вам придется прикладывать эту силу дольше, чтобы заставить себя и свой велосипед остановиться. Одним из больших недостатков ободных тормозов является то, что они полностью подвергаются воздействию дождя сверху и сбоку и брызг с колес; если тормозные колодки и колеса мокрые и грязные, есть значительная смазка, трение между тормозами и колесами может быть до десяти раз меньше, чем в засушливых условиях (по данным Дэвида Гордона Уилсона Велосипедная наука), и ваш тормозной путь будет намного больше.

Дисковые тормоза работают ближе к ступице, поэтому им необходимо применять большее тормозное усилие, которое может вызвать нагрузку на вилки и спицы, и они оба тяжелее (что может повлиять на управляемость велосипеда) и механически сложнее, но они имеют тенденцию к быть более эффективным в сырую погоду и грязь.

Просмотрите интернет-форумы о велосипедах, и вы найдете самые разные мнения о том, какой тип тормозов лучше всего подходит для разных типов велосипедов, местности и погодных условий. Некоторым людям нравятся дисковые тормоза, потому что они делают мотоцикл лучше; другим нравятся ободные тормоза, потому что они такие простые и понятные.

Рисунок: Тормоза дисковые (упрощенные). Когда вы нажимаете на рычаг тормоза, трос или гидравлическая линия (желтый) воздействуют на суппорты (синие), которые прижимают тормозные колодки к диску, который называется ротором (красный), прикрепленным к колесу. Поскольку суппорты прикреплены к одной из вилок (серый), а тормозное усилие должно проходить через спицы (черные), чтобы остановить колесо, дисковые тормоза подвергают вилки и спицы гораздо большей нагрузке, чем ободные тормоза.

Как работают велосипедные шины

Трение между резиновыми шинами также работает в ваших интересах и дорога, по которой вы едете: это дает вам сцепление, которое делает ваш велосипед легче контролировать, особенно во влажные дни.

Как и автомобильные шины, велосипедные шины не сделаны из цельной резины: они имеют внутренняя трубка заполнена сжатым (сжатым) воздухом. Это означает, что они легче и более упругий, что обеспечивает более комфортную езду. Пневматические шины, как их называют, были запатентованы в 1888 году шотландской изобретатель Джон Бойд Данлоп.

У разных видов велосипедов разные шины. Гоночные велосипеды имеют узкие гладкие шины, рассчитанные на максимальную скорость. (хотя их "тонкий" профиль дает им более высокое сопротивление качению), а у горных велосипедов есть более толстые и прочные шины с более глубоким протектором, большим контактом резины с дорогой и лучшим сцеплением (хотя, будучи шире, они создают большее сопротивление воздуха).

Почему одежда имеет значение

Трение - отличная вещь в тормозах и шинах, но это менее приветствуется в другой форме: как сопротивление воздуха, которое замедляет вас. Чем быстрее вы идете, тем больше сопротивление становится проблема. На высоких скоростях гонка на велосипеде похожа на плавание через воду: вы действительно можете почувствовать, как воздух толкает вас и (как мы уже видели) вы тратите около 80 процентов своей энергии на преодоление сопротивления. Теперь велосипед хорош тонкий и обтекаемый, но тело велосипедиста намного толще и шире.На практике тело велосипедиста создает вдвое больше сопротивления, чем их велосипед. Вот почему велосипедисты носят обтягивающую одежду из неопрена и заостренные шлемы для оптимизации и минимизации потерь энергии.

Фото: Гоночные велосипеды имеют два комплекта руля. Внутренний руль позвольте всадникам уменьшить сопротивление воздуха, прижав локти ближе друг к другу. Фото Бена А. Гонсалеса любезно предоставлено ВМС США.

Вы могли не заметить, но рули велосипеда - это рычаги. тоже: более длинный руль обеспечивает рычаг, облегчающий поворот переднее колесо.Но чем шире вы расставляете руки, тем большее сопротивление воздуха вы создаете. Вот почему у гоночных велосипедов есть два набора рулей, чтобы велосипедист занимает лучшую, наиболее обтекаемую позу. Есть обычные, внешний руль для рулевого управления и внутренний для удержания за Прямо. Использование этих внутренних рулей заставляет руки велосипедиста гораздо более плотное и обтекаемое положение. Большинство велосипедистов теперь носят шлемы как из соображений безопасности, так и из соображений безопасности. аэродинамика.

Велосипеды - это физика в действии

Давайте кратко подведем итог с помощью простой диаграммы, которая показывает все эти различные элементы науки о циклах в действии:

.

Смотрите также

Возврат к списку