Что требует больше энергии: пройти 1 км пешком или проехать 1 км на велосипеде с той же скоростью? [закрыто]

Это один из тех случаев, когда физическое определение «выполненной работы» не соответствует вашему опыту.

Если вы перемещаете объект, на который действует гравитация, вдоль горизонтальной поверхности, физика говорит нам, что единственная проделанная работа — это работа, выполняемая для ускорения объекта и преодоления силы трения.

Биологически «ходьба» представляет собой сложное действие, включающее сокращение и растяжение многих мышц. Но мышцы не являются обратимой системой (в отличие от пружины) - работа, проделанная сокращением, не возвращается при повторном растяжении (кстати, поэтому у некоторых животных, таких как кенгуру, очень эластичные сухожилия... это значительно повышает эффективность их прыжков). Таким образом, если вы делаете глубокий присед, возвращаясь в то же положение, вы израсходуете (химическую) энергию, даже если вы «не выполнили чистую работу» в физическом смысле. Ходьба предполагает непрерывные (небольшие) изменения высоты вашего центра масс, поэтому много «неглубоких приседаний». Даже если бы вы могли ходить плавно, не раскачивая центр масс вверх и вниз,

Когда вы смотрите на езду на велосипеде, вам не нужно нести весь свой вес на ногах - единственная работа, которую вам нужно сделать, это работа, необходимая для преодоления небольшого трения качения (при скорости ходьбы) и сопротивления воздуха (если вы немного двигаетесь). Быстрее). Кроме того, ваш центр масс остается на постоянной высоте, так что при «подпрыгивании» энергия не теряется.

Если вы посмотрите на сожженные калории, это подтверждается. Проехав быструю милю на велосипеде, вы сожжете около 50 ккал, и гораздо меньше, если будете ехать медленнее; Пробежав милю, вы сожжете около 130 ккал (в зависимости от вашего веса — это для бегуна весом 170 фунтов).

ОБНОВИТЬ

Умбергер и др., «Модель расхода энергии мышцами человека», Компьютерные методы в биомеханике и биомедицинской инженерии, 2003 г. Том. 6 (2), стр. 99–111 авторы приводят подробную модель расхода энергии различных мышц, наглядно показывая, что большую роль играет нагрузка, а не только разгибание. И, очевидно, когда вы несете весь свой вес, вы несете большую часть нагрузки. Они включают в себя следующую диаграмму, показывающую, какие мышцы нагружаются во время какой части цикла ходьбы:

Мне пришло в голову, что самым ранним из известных мне «велосипедов» был велосипед , приспособление, которое позволяло человеку «ходить», в то время как часть веса тела приходилась на «велосипед». Это сразу уменьшило усилие, необходимое для передвижения, и служит дополнительным доказательством вышеизложенного.

Изображение из этой статьи:

Поскольку вы можете преодолеть расстояние быстрее на велосипеде с таким же или меньшим физическим утомлением за это время, ясно, что велосипед использует меньше энергии.

Я бегаю, бегаю трусцой и бегаю большую часть своего 70-летнего возраста. Пробежала много марафонов и снова буду участвовать в марафоне в Лос-Анджелесе в марте 2017 года.

Поскольку я слежу за своей собственной эффективностью и темпами на протяжении многих лет, я являюсь хорошим кандидатом на получение личной информации по этому вопросу.

Бег — это не сохранение энергии, как пружина или машина, состоящая из шарниров и рычагов, которая выглядела бы как человекоподобный робот.

Эффективность играет большую роль; возраст и выносливость тоже. Опытные бегуны максимально используют преимущества шага и отскакивают от приземляющейся стопы, но даже это не вернет большую часть работы, которую вы использовали для приземления стопы. Каждое движение потребляет энергию и создает тепло и нежелательные токсины в вашем теле. Мышцы, которые, кажется, не участвуют в ваших движениях, усердно работают, чтобы удерживать вашу голову и туловище в прямом положении!

Мое время на марафоне было 3:45 часов: минут, сейчас я доволен 5:50.
Потому что мои мышцы и суставы не так эффективны, как раньше. В то время как я сжигаю больше энергии для одного и того же трека.

Когда вы едете на велосипеде, вы пользуетесь преимуществами эффективности машины. Чем эффективнее машина, тем меньше энергии вы сжигаете.

В качестве хорошего контраста, если вы едете на велосипеде вниз по склону, вы не используете энергию, но если вы бежите вниз по склону, вы все равно сжигаете энергию и также можете повредить свои суставы!