Làm thế nào để một chiếc xe đạp hấp thụ tất cả năng lượng khi hạ cánh từ một giọt lớn?

Có vô số video cho thấy BMX / freeride / xuống dốc, v.v ... người lái nhảy và thả từ độ cao. Đối với khán giả không chuyên nghiệp, họ dường như không thể tồn tại. Từ quan điểm vật lý, chiếc xe đạp chạm đất với một động năng nhất định phụ thuộc vào độ cao của giọt nước và vào khối lượng kết hợp của người lái và xe đạp. Tất cả năng lượng này tiêu tan ở đâu? Tôi cho rằng phần lớn năng lượng này được hấp thụ trong xe đạp, và một phần bởi người lái. Làm thế nào năng lượng này được phân phối trong các thành phần khác nhau của xe đạp?

Vật lý!
Nhảy lớn là tất cả về việc làm tiêu tan quán tính mà lực hấp dẫn cũ đã tạo ra trong chuyến đi trở về trái đất của bạn. Bạn càng làm tiêu tan quán tính đó, bạn càng có nhiều cơ hội để bạn không tự sát.
Có một số yếu tố chơi ở đây:

• Sự chuyển tiếp của cuộc đổ bộ.
  Hạ cánh hầu như luôn luôn dốc xuống. Kết hợp động lực về phía trước với một dốc xuống và bạn đã hạ cánh nhẹ nhàng hơn đáng kể so với khi bạn hạ cánh trên mặt đất bằng phẳng. Đó là một trong những lý do chính khiến bạn thấy người lái bị tổn thương khi họ vượt qua giai đoạn chuyển tiếp hạ cánh.
• Huyền phù.
  Một chút đình chỉ đi một chặng đường dài, và rất nhiều đình chỉ còn đi xa hơn. Lượng tác động giảm xóc mà thậm chí một inch cho sẽ cung cấp là rất lớn. Hãy suy nghĩ về những gì nó cảm thấy giống như rơi xuống nệm so với rơi xuống cỏ hoặc tuyết cao, khoảng cách là bằng nhau. Sự cho đi của các bề mặt mềm làm giảm vận tốc của bạn và làm tiêu tan quán tính của bạn, điều khiến bạn không bị nứt đầu khi bạn làm trên bê tông. Xe đạp lớn có thể có 8 hoặc 10 inch (hoặc nhiều hơn) hành trình treo. Đó là rất nhiều chuyến đi để làm tiêu tan một tác động. Ngay cả lốp xe cũng cung cấp một ít squish, điều đặc biệt quan trọng đối với người lái BMX (và đó cũng là lý do tại sao những người đi xe đạp leo núi cứng nhắc có xu hướng chạy lốp có thể tích lớn hơn).
• Hạ cánh đúng cách (cách bạn tận dụng xe đạp và hệ thống treo của xe đạp)
  Lưu ý rằng hầu hết các tay đua sẽ hạ cánh bánh sau xuống trước, đặc biệt là trên các bãi đáp phẳng hơn thường thấy trong các thử nghiệm và BMX đường phố. Điều này tiếp tục giảm tác động bởi vì người lái có thể, theo một cách nào đó, tận dụng sự cho đi của phía trước và phía sau của chiếc xe đạp liên tiếp. Điều này là hiệu quả cho cả xe đạp cứng và treo. Bằng cách hạ cánh trên bánh sau trước, bạn có thể sử dụng xe đạp như một đòn bẩy của các loại - hấp thụ một phần tác động và giảm vận tốc cơ thể của bạn trước khi bánh trước hạ cánh. Điều này đạt được nếu cân nặng của bạn được cân bằng chính xác bằng cách giằng chống bàn đạp và tay lái. Hiệu quả thậm chí còn lớn hơn đối với một chiếc xe đạp có hệ thống treo. Khi bánh sau va chạm, cú sốc phía sau ngấm vào những gì nó có thể, sau đó bánh trước rơi xuống và phuộc ngấm lên nhiều hơn. So sánh điều này với việc hạ cánh hoàn toàn bằng phẳng (cả hai bánh cùng một lúc) trong đó chiếc xe đạp sẽ chỉ cung cấp hệ thống treo gần như bằng hành trình trung bình của sự kết hợp của các cú sốc trước và sau, hoặc đối với một chiếc xe đạp cứng, chỉ bằng lốp xe sẽ cho (ouch!). Hạ cánh sau không có nghĩa là bạn sẽ tăng gấp đôi hành trình, nhưng chắc chắn nó sẽ giúp xe đạp có nhiều thời gian hơn để làm tiêu tan lực hạ cánh.
• Đầu gối và khuỷu tay (thậm chí nhiều hệ thống treo hơn)
  Thực sự, điều này bao gồm hầu hết các khớp của bạn - bất kỳ bộ phận nào của cơ thể có thể uốn cong và di chuyển để giảm tác động. Bạn không thấy các tay đua thực hiện những cú nhảy lớn và hạ cánh. Đó là bởi vì họ đang sử dụng tay và chân để chịu nhiều tác động nhất có thể mà chiếc xe đạp không thể làm được.

Khi bạn kết hợp tất cả các yếu tố này một cách hài hòa, bạn đã có một lượng chuyển động thực sự đáng kể và mặc dù chỉ mất một phần giây để nhảy một bước lớn, nhưng đã đủ thời gian để làm chậm khối lượng của người lái và giữ cho chúng không bị biến đổi một điểm mỡ ở dưới cùng của The Tooney Drop .

Bạn đã đề cập đến NĂNG LƯỢNG KINETIC, mà rõ ràng là phải đi đâu đó. Đôi khi bạn có lễ tân, và chiếc xe đạp đi với tốc độ, nhưng đôi khi, giống như trong thử nghiệm xe đạp, chiếc xe đạp "phẳng" trên bê tông trơn. Đôi khi, cũng vậy, những người tự do đáp xuống bê tông phẳng với tốc độ, và ít nhất là thành phần thẳng đứng của động năng của giọt nước biến mất.

Tôi muốn nói rằng chỉ có ba nơi năng lượng này có thể đi:

1. Hầu hết được trung hòa bởi các lực giảm tốc được tạo ra bởi người lái. Càng nhiều kỹ thuật và phong cách, lượng năng lượng lớn hơn có thể được hấp thụ. Thông thường, nó có nghĩa là cơ duỗi thực hiện một cơn co thắt lệch tâm (tác dụng một lực trong khi được kéo dài, để làm giảm / chống lại chuyển động của khớp). Điều này ngụ ý chi tiêu năng lượng của các tế bào cơ, đến từ calo thực phẩm. Nếu độ rơi cao, hầu hết những người lái thử nghiệm đều thích hạ cánh trước, vì vậy họ có nhiều thời gian hơn để tác động cùng một lực và nhiều nhóm cơ hơn sẽ hành động trong mỗi phần hạ cánh (điều này rất nhanh và phải làm tốt luyện tập kỹ năng).
2. Trong một chiếc xe đạp có hệ thống treo, RẤT NHIỀU động năng có thể "biến mất" bên trong bộ giảm chấn do dòng dầu nhớt tốc độ cao, làm tăng nhiệt độ dầu. Hệ thống treo hiện đại đi lại tự do cực lớn có rất nhiều dầu bên trong, hoạt động với tốc độ dòng chảy thấp hơn (lỗ khoan lớn hơn, lỗ van lớn hơn) để dầu không đạt nhiệt độ quá cao.
3. Cuối cùng, sự biến dạng của giao diện lốp / địa hình có thể hấp thụ rất nhiều năng lượng và làm giảm độ phân giải cực đại (tác động) của việc hạ cánh. Ví dụ hạ cánh tốt sẽ là cát bãi biển mềm, cỏ và một số loại bùn.

Điều quan trọng là phải đề cập rằng các yếu tố cứng nhắc của xe đạp (khung, bánh xe) không chiếm động năng, chỉ truyền lực đến một nơi khác. Ngoài ra, chỉ để thêm vào những gì @ jm2 đã nói, các khớp chỉ truyền lực và (may mắn thay) không chiếm bất kỳ năng lượng đáng kể nào: động năng hạ cánh được kết hợp bởi sự co cơ tác động qua khớp.

Như đã nêu bởi jm2 ... có nhiều lý do người đi xe có thể giảm nhiều hơn. Tuy nhiên, như câu hỏi của bạn là nó được phân phối như thế nào ...

Nhìn vào cánh tay xoay để biết ví dụ ... tác động thẳng đứng của xe đạp khiến phần phía sau thấp hơn di chuyển lên từ điểm trục ở tay quay. Chuyển động đó (lực) được chuyển hướng đến phần phía sau phía trên và chuyển sang cú sốc hấp thụ phần lớn lực trước khi cuối cùng chuyển lượng cuối cùng vào ống ngồi theo góc vuông góc với người lái không đi qua người lái.

Đó là lý do tại sao toàn bộ lực lượng không được đặt trực tiếp vào chân người lái.

Hình học là thứ chia tách những cú sốc 10 inch của con sư tử, cho phép người lái thả xuống 20 feet mà không phá hủy chiếc xe đạp trước và sau đó bị bỏ lại với một năng lượng nhỏ hơn nhiều để hút vào chân và tay.