Представьте, что вы начинаете крутить педали со старта 17-го этапа Тур де Франс этого года. Сначала вы проедете примерно 70 миль (112 километров) с постепенным увеличением высоты примерно на 1300 футов (400 метров). Но самое интересное еще впереди: горы Верхние Пиренеи.
В течение следующих 40 миль (64 км) вам придется подняться на три горные вершины с чистым увеличением высоты на милю (1,6 км). В самый сильный день в моей жизни я, возможно, даже не смогу закончить 17-й этап, не говоря уже о том, чтобы сделать это за что-то отдаленно близкое к пяти часам или около того, которые победитель займет, чтобы закончить поездку. А 17-й этап - это всего лишь один из 21 этапа, которые необходимо пройти за 23 дня тура.
Я спортивный физик, и я моделировал Тур де Франс в течение почти двух десятилетий, используя данные о рельефе местности - как то, что я описал для Этапа 17 - и законы физики. Но я до сих пор не могу представить себе физические возможности, необходимые для участия в самой известной в мире велогонке. Лишь немногие элитные люди способны завершить этап Тур де Франс за время, которое измеряется часами, а не днями. Причина, по которой они могут делать то, о чем остальные могут только мечтать, заключается в том, что эти спортсмены могут производить огромное количество энергии. Мощность - это скорость, с которой велосипедисты сжигают энергию, а энергия, которую они сжигают, поступает из пищи, которую они едят. А за время Тур де Франс велосипедист-победитель сожжет примерно 210 биг-маков.
Велоспорт - это игра на ватты
Чтобы заставить велосипед двигаться, гонщик Тур де Франс передает энергию от своих мышц через велосипед к колесам, которые отталкиваются от земли. Чем быстрее всадник может высвобождать энергию, тем больше мощность. Эта скорость передачи энергии часто измеряется в ваттах. Велосипедисты Тур де Франс способны генерировать огромное количество энергии в течение невероятно длительных периодов времени по сравнению с большинством людей.
В течение примерно 20 минут здоровый велосипедист-любитель может постоянно выдавать от 250 до 300 Вт. Велосипедисты Тур де Франс могут производить более 400 Вт за тот же период времени. Эти профессионалы способны даже кратковременно выдавать 1000 Вт на крутом подъеме - мощности достаточно для работы микроволновой печи.
Но не вся энергия, которую велогонщик Тур де Франс вкладывает в свой велосипед, превращается в движение вперед. Велосипедисты борются с сопротивлением воздуха и потерями на трение между колесами и дорогой. На спусках им помогает гравитация, но при подъеме им приходится бороться с гравитацией.
Я включил в свою модель всю физику, связанную с выходной мощностью велосипедиста, а также эффекты гравитации, сопротивления воздуха и трения. Исходя из всего этого, я подсчитал, что типичному победителю Тур де Франс требуется в среднем около 325 ватт примерно за 80 часов гонки. Напомним, что большинство велосипедистов-любителей были бы счастливы, если бы они могли производить 300 Вт всего за 20 минут!
Превращаем еду в мили
Так откуда у этих велосипедистов столько энергии? Еда, конечно!
Но ваши мышцы, как и любой другой механизм, не могут преобразовывать 100 процентов энергии пищи непосредственно в выходную энергию - эффективность мышц может составлять от 2 процентов, когда они используются для таких занятий, как плавание, до 40 процентов эффективности в работе сердца. В моей модели я использую среднюю эффективность 20 процентов. Зная эту эффективность, а также количество энергии, необходимое для победы в Тур де Франс, я могу оценить, сколько еды нужно велосипедисту-победителю.
Велогонщики «Тур де Франс», завершившие все 21 этап, сжигают около 120 000 калорий во время гонки, или в среднем около 6 000 калорий за этап. На некоторых более сложных горных этапах, таких как этап 17 этого года, гонщики сжигают около 8000 калорий. Чтобы компенсировать эти огромные потери энергии, всадники едят восхитительные угощения, такие как рулетики с джемом, энергетические батончики и аппетитные желе, чтобы не тратить энергию на жевание.
Победитель прошлого года Тадей Погачар весит всего 146 фунтов (66 кг). Велосипедистам Тур де Франс не нужно сжигать много жира для получения энергии. Они должны продолжать вкладывать энергию пищи в свои тела, чтобы они могли вырабатывать энергию со сверхчеловеческой скоростью. Так что в этом году, наблюдая за этапом Тур де Франс, обратите внимание, сколько раз велосипедисты едят - теперь вы знаете причину всех этих перекусов.
Джон Эрик Гофф - профессор физики в Университете Линчбурга, где он занимается исследованиями в области физики спорта.