Ile mocy potrzeba, aby pokonać Red Bull 400 Hill Run?

0
226
views
PHOTOGRAPH: SILAS STEIN/GETTY IMAGE

400 metrów. Nachylenie 37 stopni. Okazuje się, że ludzie są zdolni do nadludzkiej mocy wyjściowej – choćby przez krótki czas.

Jest taka impreza zwana Red Bull 400. Chodzi o to, aby „przebiec” 400 metrów po bardzo stromym zboczu. Och, 400 metrów, to nie jest daleko, prawda? Ale co, jeśli jest to 400 metrów w górę pod kątem 37 stopni? To już nie jest takie proste.

Jak więc mierzyć wysiłek potrzebny do wejścia na to wzgórze? A co powiesz na to – przypuśćmy, że ruszyłem pod górę w przyjemnym, spokojnym tempie. Powiedzmy, że zajmuje mi to 30 minut. To nie byłoby takie złe, prawda? Najtrudniejszym torem na torze Red Bull 400 jest Planica w Słowenii. Rekordowy czas dla tego zbocza to 4 minuty i 55 sekund.

Oczywiście prędkość ma znaczenie. Zarówno podczas powolnego, jak i szybkiego biegu pod górę będziesz mieć taką samą zmianę energii. Energia jest jak pieniądze. To dla nas sposób na śledzenie interakcji. Możesz wymieniać pieniądze na towary i usługi, a interakcja może przenosić energię z jednego systemu do drugiego. Kiedy wspinasz się na wzgórze, wykorzystasz część własnej energii wewnętrznej (zmagazynowanej przez jedzenie pszenicy i owaltyny), aby zwiększyć swoją potencjalną energię grawitacji. Tutaj grawitacyjna energia potencjalna jest zdefiniowana jako:

RHETT ALLAIN

W tym wyrażeniu m to masa osoby (prawdopodobnie Ciebie), g to pole grawitacyjne o wartości 9,8 niutonów / kilogram, a Δy to zmiana wysokości. Przy masie w kilogramach i zmianie wysokości w metrach zmiana energii byłaby wyrażona w dżulach. Na przykład: jeśli weźmiesz podręcznik (około 1 kg) i podniesiesz go z podłogi na stół, zajmie to około 10 dżuli energii. Nie ma więc znaczenia, czy czołgasz się pod górę, czy biegniesz sprintem. Nadal masz tę samą zmianę w grawitacyjnej energii potencjalnej.

Wejście na wzgórze to nie tylko kwestia energii; chodzi także o czas. Możesz mieć zmianę w grawitacyjnej energii potencjalnej w krótkim lub długim czasie. Przy różnych zmianach w czasie będziesz mieć różne tempo zmian energii. Ta szybkość zmian energii nazywana jest mocą i jest definiowana jako:

RHETT ALLAIN

Możliwe, że spadek energii wewnętrznej biegnącego człowieka prowadzi tylko do zmiany potencjalnej energii grawitacji z powodu pionowej zmiany położenia, ale nadal najlepiej jest zdefiniować moc w kategoriach ΔE, abyśmy mogli później uwzględnić inne rodzaje energii. Jeśli zmiana energii jest w dżulach, a czas w sekundach, moc jest wyrażana w watach. Teraz do obliczeń. Jakiej mocy potrzebowałby człowiek ważący 75 kg, aby ukończyć Red Bulla 400 w 5 minut? Zacznę od diagramu.

RHETT ALLAIN

Czytaj: Historia Kathrine Switzer: Legendy biegania, która wzięła udział w maratonie bostońskim, gdy kobietom nie wolno było tego robić

Używam nachylenia 37 stopni ze wzgórza Planica. Jeśli zmiana energii jest TYLKO spowodowana zmianą grawitacyjnej energii potencjalnej, tak naprawdę wystarczy obliczyć wysokość wzgórza (h). Zakładając, że tor jest linią prostą, otrzymuję trójkąt prostokątny o znanym kącie i znaną przeciwprostokątną. Z tego otrzymuję wysokość:

RHETT ALLAIN

Teraz mogę obliczyć moc na podstawie zmiany energii i przedziału czasu (300 sekund).

RHETT ALLAIN

To poważnie cholerna moc, przynajmniej dla człowieka. Ale pamiętajcie, to tylko przy założeniu, że nastąpiła zmiana w grawitacyjnej energii potencjalnej. Podczas tego wyścigu człowiek musi też zrobić coś innego – zacząć od prędkości zero m / si przyspieszyć do pewnej prędkości biegowej. Oznacza to, że będzie również wzrost energii kinetycznej, gdzie energia kinetyczna jest zdefiniowana jako:

RHETT ALLAIN

Oczywiście biegacz nie ma stałej prędkości podczas całego biegu pod górkę, ale podejrzewam, że prędkość maksymalną osiąga dość szybko. Powiedzmy, że człowiek natychmiast przyspiesza do końcowej prędkości. W tym przypadku prędkość można wyznaczyć z definicji prędkości (w jednym wymiarze).

RHETT ALLAIN

To nie jest zbyt szybkie. To około 3 mil na godzinę – typowa prędkość chodzenia (oczywiście na płaskim terenie). Nie jest więc szaleństwem wyobrażanie sobie, że biegacz dość szybko osiągnie tę prędkość. Oznacza to, że przy obliczaniu prędkości końcowej możemy zignorować czas „przyspieszenia”. Ale co to wpływa na moc wyjściową? Oto nowe obliczenia.

Blue link: https://www.tbgtechco.com

RHETT ALLAIN

Wprowadzając moje wartości dla przebiegu Planica, otrzymuję 590 watów. Zatem zmiana części energii kinetycznej mocy to tylko niewielki ułamek całkowitej mocy. Chodzi głównie o wbieganie pod górę, a nie o przyspieszanie. To i tak wciąż ogromna moc wyjściowa. Dla porównania moc to 746 watów. Oznacza to, że człowiek pracujący przez 5 minut potrzebowałby mocy 0,79 KM. Tak. To szalenie imponujące. Ludzie mogą mieć nadludzką moc wyjściową nawet wyższą niż 590 watów, jeśli jest to bardzo krótki okres czasu.

Przeprowadźmy eksperyment. Może nie możesz tego zrobić w domu, ale może możesz. Wszystko, czego potrzebujesz, to drążek do podciągania (i wystarczająca siła, aby wykonać podciąganie). Jeśli nie masz drążka do podciągania w swoim domu, oto schemat człowieka wykonującego podciąganie.

RHETT ALLAIN

Załóżmy, że ten ruch (od powieszenia do brody przy drążku) zajmuje około 1 sekundy i ma pionową odległość 0,5 metra. Ten wzrost wysokości oznaczałby zmianę grawitacyjnej energii potencjalnej o 378 dżuli. Ponieważ interwał czasu wynosi 1 sekundę, moc wynosiłaby 378 watów. To znaczy, jeśli potrafisz podciągnąć się, prawdopodobnie możesz zrobić podciągnięcie w 1 sekundę. Gdybyś mógł zredukować to do 0,5 sekundy, uzyskasz moc 735 watów – prawie jeden cały koń mechaniczny. Ale nawet gdybyś mógł to zrobić, to tylko jedno podciągnięcie. Próba utrzymania tego tempa przez całe 5 minut byłaby niesamowicie szalona. Szaleństwo w czystej postaci!

Załóżmy, że jesteś super potężnym człowiekiem z mocą wyjściową 1 KM przez ponad 1 sekundę. A co by było, gdybyś był bardziej jak typowy człowiek z mocą wyjściową od 100 do 200 watów przez dłuższy czas? Jak to wpłynie na Twój czas pracy w Red Bull 400? Weźmy powyższe wyrażenie i obliczmy czas zamiast mocy. Oto, co otrzymujesz. Jedyna liczba, którą wprowadzam, to stała 400-metrowa długość biegu – również ignoruję zmianę energii kinetycznej biegacza, ponieważ jest dość mała.

RHETT ALLAIN

Ważne jest, aby zobaczyć, że nawet super potężny człowiek miałby trudności z pokonaniem tego biegu Red Bull 400 w mniej niż 180 sekund (3 minuty), znacznie mniej niż rekordowy czas poniżej 5 minut dla bardzo wysportowanego człowieka.

A tak wygląda Red Bull 400 w praktyce. To naprawdę ekstremalnie męczący bieg!

Czytaj: Biegasz i mieszkasz w Londynie? Zapłać za piwo…przebiegniętymi kilometrami!