‘사이클링’은 얼마나 효율적인가 ?

왜 걷는 것보다 자전거 타는 것이 더 쉬운가?

걸으면 몸에 좋고 달리면 빠르다. 그러나 자전거를 타면 더 빠르고 더 멀리 갈 수 있다.

사이클링은 인간이 자신의 에너지를 추진력에 활용하는 가장 효율적인 수단이다. 저전거는 사이클리스트가 페달을 밟는 힘의 98.6%를 바퀴 돌리는데 전달시키는 대단한 동력기이다

땅 위를 걷는 사람의 에너지는 30%가 낭비된다.

인간의 걷는 평균속도는 시속 5km 이다. 이 속도로 인간은 몇 시간 걸을 수 있다.  그러나 걸어서 이동하는 것은 낭비적이고 비효율적이다. 걸음을 걸을 때마다 땅에 닿는 다리는 다시 구부려 지는데 이때 한 순간 전체 몸무게가 그 다리에 쏠리게 된다.

이것이 되풀이 되는 동안 척추가 조금 휘게 되고 엉덩이가 비틀어지게 되며, 팔이 앞두로 흔들리게 된다. 그리고 한발이 땅에 닿을때 다른 다리는 에너지를 흡수하면서 잠시 멈추게 된다

아무리 이상적인 런닝머신을 사용하더라도 65펴센트의 효율성만 기대할 수밖에 없다.

다시 말해서 우리가 걷게 되면 앞으로는 나아가지만 에너지의  3분의 1을 잃게 된다. 어떠한 엔지니어도 그러한 비효율적인 기계를 개발했다고 자랑스러워 하지는 않을 것이다.

그러나 자전거는 우리의 칼로리를 최대한 활용할 수 있도록 해준다. 일정 속도로 걷는 사람이 자전거를 탄다면 더 이상 노력을 기울이지 않아도 세 배 빨리 나아갈 수 있다.

그만큼 두 바 퀴를 장착한 자전거는 놀랄 정도의 효율성을 지니고 있는 것이다.  이러한 경이적인 발전에는 두 가지 이유가 있다.

첫째, 자전거의 구조는 우리들로 하여금 육체를 보다 효율적으로 사용하도록 만들어졌다.  둘째, 자전거는 지렛대의 원리에 의하여 움직이는데 우리가 페달을 돌리는 거리 보다 바퀴가 땅을 구르는 거리가 훨씬 길다.

에너지 효율성

만약 사이클리스트와 보행자가 같은 양의 힘을 소비한다면 사리클리스트는 3배 빠르게 움직일 수 있다 평균 속도로 걸으면 보행자는 사이클리스트에  비해서 6배의 신진대사 에너지를 사용한다

달리기는 자전거보다 4배의 에너지를 필요로 하고 정상 속도로 자전거를 타는 사람보다 발로 웅직이는 사람이 금방 지치게 된다.

페달의 힘, 바퀴의 반지름과 크랭크 길이의 비율

지렛대의 원리로 기능하는 페달은 기계적인 이득을 가져다 주는데 단순한 의미에서 이는 바퀴의 반지름과 크랭크 길이의 비율로 계산된다.

대체적인 사례로 기어가 없이 직접구동하는 큰 바퀴 자전거의 경우 바퀴의 반지름이 75cm이고 크랭크의 길이가 15cm이면 움직여서 나아가는 비율은 75/15 =5 이다.

다시 말해서 큰 앞바퀴를 장착하였기 때문에 페달로 축을 돌리는 거리보다 5배나 멀리 갈 수 있다는 의미이다.

현대 자전거의 실질적인 매력은 기어를 장착했다는 점이고 이에 따라 라이더는 선호하는 비율을 어느 때나 선택할 수 있게 되었다.

더 빠르고 더 멀리

단순하게 말해서 세계에서 가장 빠르게 달리는 사람이 자전거 타는 사람을 따라갈 수가 없다. 2009년 베를린 세계선수권대회에서 우사인 볼트는 시속 37.58km로 달렸는데 이는 10초 이내의 시간에 이루언진 것이다.

500 m코스에서시속 52.89km로 세계기록을 세운 제레미 워더스푼을 포함한 스피드 스케이터들도 자전거 속도 보다 늦게 달린다.

자전거의 눈부신 기술발전에 힘입어 사이클리스트들은 거의 비슷한 거리를 달리기와 스케이트 선수들을 제치고 시속 64km로 달렸다

인간의 힘만으로 움직일 때 어느 선수도 자전거를 이길 수 없다.

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