[ad_1]
اشترك في البريد الإلكتروني المجاني للعيش جيدًا للحصول على مشورة بشأن العيش في حياة أكثر سعادة وصحة وأطول حياتك أكثر صحة وسعادة مع النشرة الإخبارية المجانية للعيش Well Living Welly أكثر صحة وسعادة مع نشرة Well Living المجانية المجانية لدينا
أنت تقف عند بابك الأمامي ، في مواجهة تنقلها خمسة كيلومترات إلى العمل. لكن ليس لديك سيارتك ، وليس هناك طريق للحافلات. يمكنك المشي لمدة ساعة ، أو القفز على دراجتك والوصول في 15 دقيقة ، بالكاد كسر العرق. اخترت الأخير.
كثير من الناس سيختارون نفس الخيار. تشير التقديرات إلى أن هناك أكثر من مليار دراجة في العالم.
يمثل ركوب الدراجات أحد أشكال النقل الأكثر كفاءة في الطاقة التي اخترعها على الإطلاق ، مما يسمح للبشر بالسفر بشكل أسرع وأبعد أثناء استخدام طاقة أقل من المشي أو الجري.
ولكن لماذا بالضبط ما تشعر بالدواسة أسهل بكثير من قصف الرصيف؟ تكمن الإجابة في الميكانيكا الحيوية الأنيقة لكيفية تفاعل أجسامنا مع هذه الآلة ذات العجلتين.
آلة بسيطة رائعة
في قلبها ، تكون الدراجة بسيطة رائعة: عجلتان (ومن ثم “دورة ثنائية”) ، والدواسات التي تنقل الطاقة عبر سلسلة إلى العجلة الخلفية ، والتروس التي تتيح لنا ضبط جهدنا. لكن هذه البساطة تخفي الهندسة التي تكمل فسيولوجيا الإنسان تمامًا.
عندما نسير أو نركض ، فإننا نقع بشكل أساسي بطريقة خاضعة للرقابة ، ونحصل على أنفسنا مع كل خطوة. يجب أن تتأرجح أرجلنا عبر أقواس كبيرة ، ورفع أطرافنا الثقيلة ضد الجاذبية مع كل خطوة. هذه الحركة المتأرجحة وحدها تستهلك الكثير من الطاقة. تخيل: ما مدى متعب حتى يتأرجح ذراعيك بشكل مستمر لمدة ساعة؟
على دراجة ، تتحرك ساقيك من خلال حركة دائرية أصغر بكثير. بدلاً من تأرجح وزن ساقك بالكامل مع كل خطوة ، فأنت ببساطة تدور فخذيك وعجولك من خلال دورة دواسة مضغوطة. وفورات الطاقة ملحوظة على الفور.
فتح الصورة في المعرض
تستخدم الدراجات واحدة من الاختراعات العظيمة في العالم لحل هذه المشكلات – العجلات (Getty Images)
لكن مكاسب الكفاءة الحقيقية تأتي من كيفية نقل الدراجات القوة البشرية إلى الحركة إلى الأمام. عند المشي أو الركض ، تتضمن كل خطوة اصطناعية مصغرة بالأرض. يمكنك سماعها كصفعة من حذائك على الطريق ، ويمكنك أن تشعر بها كاهتزازات تمر عبر جسمك. هذه هي الطاقة التي تضيع ، تتبدد حرفيًا على أنها صوت وحرارة بعد إرسالها من خلال عضلاتك ومفاصلك.
يتضمن المشي والجري أيضًا مصدرًا آخر لعدم الكفاءة: مع كل خطوة ، أنت في الواقع تكسر نفسك قليلاً قبل الدفع إلى الأمام. بينما تهبط قدمك أمام جسمك ، فإنه يخلق قوة للخلف التي تبطحك لحظات. ثم يجب أن تعمل عضلاتك بجد للتغلب على هذا الكبح الذي فرضته ذاتيا وتسريرك إلى الأمام مرة أخرى.
تقبيل الطريق
تستخدم الدراجات واحدة من الاختراعات العظيمة في العالم لحل هذه المشكلات – العجلات.
بدلاً من الاصطدام ، يمكنك الحصول على اتصال متداول – كل جزء من الإطار “يقبل” سطح الطريق برفق قبل أن يرفع. لا تضيع أي طاقة للتأثير. ولأن العجلة تدور بسلاسة بحيث تعمل القوة بشكل رأسي على الأرض ، فلا يوجد إجراء فرملة للتوقف. تترجم القوة من دواسة الخاص بك مباشرة إلى حركة إلى الأمام.
لكن الدراجات تساعد عضلاتنا على العمل في أفضل حالاتها. العضلات البشرية لها قيود أساسية: كلما كانت أسرع ، كلما أصبحت الأضعف والمزيد من الطاقة التي تستهلكها.
هذه هي علاقة القوة الشهيرة للعضلات. وهذا هو السبب في أن الركض يشعر بأنه أصعب بكثير من الركض أو المشي – تعمل عضلاتك بالقرب من حد السرعة ، وتصبح أقل كفاءة مع كل خطوة.
تروس الدراجات حل هذه المشكلة بالنسبة لنا. مع انتقالك بشكل أسرع ، يمكنك التحول إلى معدات أعلى حتى لا تضطر عضلاتك إلى العمل بشكل أسرع أثناء تسارع الدراجة. يمكن أن تبقى عضلاتك في مكانها الحلو لكل من إنتاج القوة وتكلفة الطاقة. يشبه وجود مساعد شخصي يقوم باستمرار بضبط عبء العمل الخاص بك لإبقائك في منطقة الأداء الذروة.
المشي في بعض الأحيان يفوز
لكن الدراجات ليست دائما متفوقة.
على تلال شديدة الانحدار أكثر من حوالي 15 في المائة من التدرج (حتى ترتفع 1.5 متر كل 10 أمتار من المسافة) ، تكافح ساقيك لتوليد قوة كافية من خلال حركة الدواسة الدائرية لرفعك والدراجة أعلى التل. يمكننا إنتاج المزيد من القوة من خلال دفع أرجلنا مباشرة ، لذلك يصبح المشي (أو التسلق) أكثر فاعلية.
حتى لو تم بناء الطرق ، فلن نتعامل مع جبل إيفرست.
فتح الصورة في المعرض
يصبح المشي (أو التسلق) أكثر فاعلية على تلال شديدة الانحدار أكثر من حوالي 15 في المائة من التدرج (Getty Images)
هذا ليس هو الحال بالنسبة للهبوط. في حين أن ركوب الدراجات تصبح أسهل تدريجياً (لا تتطلب أي طاقة في النهاية على الإطلاق) ، يصبح السير في المنحدرات الحادة أكثر صعوبة.
بمجرد أن يتجاوز التدرج حوالي 10 في المائة (ينخفض بمقدار متر واحد لكل عشرة أمتار من المسافة) ، تخلق كل خطوة منحدر تأثيرات متوترة تضيع الطاقة والتأكيد على مفاصلك. المشي والجري إلى أسفل ليس سهلاً دائمًا كما كنا نتوقع.
ليس مجرد جهاز نقل
الأرقام تتحدث عن نفسها. يمكن أن يكون ركوب الدراجات أكثر من أربع مرات على الأقل من الكفاءة في الطاقة من المشي وأكثر كفاءة ثماني مرات من الجري. تأتي هذه الكفاءة من تقليل ثلاث مصارف الطاقة الرئيسية: حركة الأطراف ، وتأثير الأرض وقيود سرعة العضلات.
لذا في المرة القادمة التي تتجول فيها دون عناء للمشاة على دراجتك الصباحية ، خذ لحظة لتقدير العمل الفني للميكانيكية الحيوية تحتك. إن دراجتك ليست مجرد جهاز نقل ، ولكنها آلة تطورت تمامًا تعمل بالشراكة مع علم وظائف الأعضاء ، وتحول قوة العضلات الخام إلى حركة فعالة.
أنتوني بلازيفيتش أستاذ الميكانيكا الحيوية في جامعة إديث كوان.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. اقرأ المقال الأصلي.
[ad_2]
المصدر