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自行車謎案:功率高不一定騎得快?功率體重比是如何影響騎行的
除非騎行環(huán)境全是平路,否則提高功率體重比都是必須的。
在更高精度功率計(jì)的普及和騎行路況逐漸理想化的環(huán)境下,功率與體重的關(guān)系正被越來(lái)越多車手所重視。即便是業(yè)余騎友,在爬坡時(shí)也不免會(huì)思考自己的功率輸出跟體重的關(guān)系。功率體重比曾經(jīng)是大環(huán)賽車手讓自己水平更加拔尖的一項(xiàng)必要指標(biāo),如今廣大車友也能把這項(xiàng)參數(shù)引入日常的騎行。
不像是汽車,自行車在裝備達(dá)到一定硬件水平后再拼命堆錢上去也難以得到更多的功率加成。哪怕是E-bike,在時(shí)速超過(guò)法定限速時(shí),電機(jī)也不能提供更多的助力。(當(dāng)然,那些非法改裝的電驢除外)
隨著訓(xùn)練的累積和深入,在這項(xiàng)曾只用于專業(yè)車手參數(shù)的指導(dǎo)下,普通車手的肌肉和耐力也能得到有效的提升,但還需要持續(xù)的訓(xùn)練和自律,否則與公園里的休閑騎沒(méi)什么區(qū)別。
當(dāng)然,堅(jiān)持在有氧方面的訓(xùn)練確實(shí)能提高腿部肌肉功率輸出,但是能帶來(lái)的增益是有限的。
值得慶幸的是,功率的大小并非炫耀騎行水平的唯一參數(shù),還要看體重。
爬坡時(shí)需要克服重力帶來(lái)的阻力,這意味著越輕,爬坡時(shí)的阻力就越小。除非你騎行的環(huán)境一直都是純平的水平路面,否則就不可能只關(guān)注功率的輸出,還需要關(guān)注體重。
這里引入功率P與體重W的比例(P/WR),慣用單位:瓦每公斤(w/kg)。
接下來(lái)就是做簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)題了,將車手的最大絕對(duì)功率輸出(瓦特)除以車手體重(公斤)。如一位80公斤的車手的最大輸出功率為280瓦,那他的功率體重比則為3.5w/kg。
假設(shè)車手A最大功率為250瓦,車手B最大功率為225瓦,在純平理想環(huán)境中是車手A最快;但當(dāng)在爬坡環(huán)境中,就需要參考兩個(gè)車手的功率P與體重W的比例(P/WR)進(jìn)行比較才能知道誰(shuí)更快了,即引入車手體重參與計(jì)算。
在車手A和B的體重相等時(shí),A更快。但假如A是80公斤,而B(niǎo)只有68公斤,A的功率體重比則為3.13w/kg,B為3.31w/kg,這意味著在爬坡時(shí)B會(huì)更快。
淺析功率體重比(每公斤瓦數(shù))
▲不同車手的體重和功率輸出的功率體重比(單位:每公斤瓦數(shù)w/kg)
功率體重比是由功率(瓦特)÷質(zhì)量(公斤)計(jì)算出來(lái)的,即使是包括筆者在內(nèi)的毫無(wú)沒(méi)有數(shù)學(xué)頭腦的人,也能理解有三種方法可以提高車手的每公斤瓦數(shù):
1,在保持體重的同時(shí),增加功率輸出。
2,在保證功率不下跌的同時(shí),降低體重。
3,增加功率輸出并降低體重。
此外,如果功率輸出與體重同時(shí)增加,每公斤瓦數(shù)可能不會(huì)改變。對(duì)于功率下跌和體重減輕的車手來(lái)說(shuō)也是如此,這里稍后會(huì)提到。
上圖詳細(xì)地顯示了功率、體重和功率體重比之間的關(guān)系,請(qǐng)注意功率體重比是如何隨著功率輸出的增加和體重的下降而上升,即在表中更高且更靠右。另外,留意表格中的3.0w/kg所出現(xiàn)的各個(gè)位置,當(dāng)車手體重降低時(shí),功率輸出也會(huì)降低。例如,一個(gè)50公斤的車手只輸出150瓦的功率與一個(gè)90公斤的車手輸出270瓦的功率體重比是相等的。
假設(shè)這個(gè)90公斤的車手要提高功率體重比,如果他減掉10公斤體重,下降到80公斤,功率體重比從3.0躍升到3.375w/kg,若不減體重并僅通過(guò)提升功率輸出增加到300瓦,功率體重比則為3.33w/kg,小于僅減重所帶來(lái)功率體重比提升。這強(qiáng)調(diào)了為什么減輕體重在提高騎行表現(xiàn)方面如此有效,即使有氧強(qiáng)度保持不變。
擁有好的功率體重比能帶來(lái)什么優(yōu)勢(shì)?
怎么樣的功率體重比才叫好的,這取決于車手騎行時(shí)長(zhǎng)和騎行強(qiáng)度。國(guó)際知名運(yùn)動(dòng)生理學(xué)家安德魯·科根(Andrew Coggan)博士匯編了一些典型的功率體重比參考值,如下表所示:
▲表格:不同級(jí)別車手的功率體重比參考值(單位:每公斤瓦數(shù)w/kg)
分析上圖表格,職業(yè)車手在每個(gè)時(shí)段的功率體重比都優(yōu)異,這是理所當(dāng)然,但值得注意的是,職業(yè)車手60分鐘的功率體重比與運(yùn)動(dòng)到20分鐘時(shí)的數(shù)值非常接近。但這僅僅只是因?yàn)槁殬I(yè)車手的耐力更強(qiáng),肌肉疲勞代謝物的積聚遠(yuǎn)少于業(yè)余或休閑騎車手。
在面對(duì)風(fēng)阻和爬坡時(shí),功率體重比的變化有什么影響?
正如上文所說(shuō),爬坡意味著必須克服更多重力帶來(lái)的壓力。這就解釋了為什么在爬坡時(shí)功率體量比變得尤為重要,但是,功率輸出仍然十分重要。
為了說(shuō)明這一點(diǎn),在這里比較70公斤和80公斤的車手在靜風(fēng)中以16公里/小時(shí)的速度騎著6公斤重公路車爬坡率為7%的山坡的功率。通過(guò)使用滾動(dòng)摩擦力和空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),我們可以計(jì)算出一個(gè)80公斤的車手保持16公里/小時(shí)的速度需要的平均功率輸出約298瓦,即3.73w/kg的功率體重比。70公斤的車手只需要平均266瓦的功率輸出就可以在同一輛公路車上以相同的速度爬上同一座山。然而,雖然它的整體功率降低了32瓦,但這也意味著功率體重比更高,為3.80w/kg。
車手爬坡時(shí)對(duì)功率的大部分需求取決于其體重,但還有一小部分功率輸出用于對(duì)抗空氣阻力。隨著速度的提高,用于對(duì)抗空氣阻力的功率輸出占總輸出功率的比例就越大,假設(shè)速度越來(lái)越快,對(duì)抗風(fēng)阻的比例就越大,用于對(duì)抗重力的功率輸出的所占比例就會(huì)降低。
為了說(shuō)明這一點(diǎn),假設(shè)兩位車手的爬坡速度是原來(lái)的兩倍(32公里/小時(shí)),但坡率變?yōu)樵瓉?lái)的一半(3.5%),F(xiàn)在的數(shù)字變成了:雖然兩名車手的速度仍然相同,70公斤的車手仍只需比80公斤的車手少輸出約32瓦的功率來(lái)保持32公里/小時(shí)的速度。然而,與16公里/小時(shí)時(shí)的阻力相比,兩位車手都必須輸出163瓦的額外功率,以克服32公里/小時(shí)時(shí)所增加的空氣阻力。
當(dāng)然,這是一個(gè)非常理想化的假設(shè),在實(shí)際爬坡中很少會(huì)考慮空氣阻力。另外,體重更重的車手體型可能更大,更大的迎風(fēng)面使得風(fēng)阻比體重較輕的車手更大。
這些實(shí)驗(yàn)在實(shí)際騎行中意味著什么?
從本質(zhì)上講,坡度越陡,車手的功率體重比就越重要。地形越平坦,功率體重比越不重要,絕對(duì)功率輸出就越重要(如下圖)。這里得出另一個(gè)結(jié)論:當(dāng)功率體重比相同時(shí),具有更強(qiáng)功率輸出的車手會(huì)更快。例如,若車手A的體重為80公斤,可以輸出240w,而車手B的體重為70公斤,可以輸出210瓦,那么他們的功率體重比都是3w/kg。但是A會(huì)更快,因?yàn)樗麑⒂懈嗟牧α縼?lái)克服空氣阻力和滾動(dòng)摩擦力。
▲地形和絕對(duì)功率輸出、功率體重比的關(guān)系
地形越平坦,絕對(duì)功率輸出變得越重要。
地形越是陡峭,功率體重比變得越重要。
如何測(cè)自己的功率輸出
計(jì)算自己的功率體重比只需要兩個(gè)測(cè)量值:體重和自己最大可持續(xù)功率輸出。第一個(gè)很容易測(cè)量,只需找個(gè)較為準(zhǔn)確的體重秤;第二個(gè)需要測(cè)量功率輸出,需要配備可靠的功率計(jì),可以是車上的,也可以是帶功率計(jì)功能的固定式騎行臺(tái);筆者更建議使用后者,這樣就可以完全投入到踩踏之中,無(wú)需擔(dān)心紅綠燈和逆行的電驢。
要測(cè)量最大的可持續(xù)有氧功率輸出值,先正常騎行10分鐘,以確保完全熱身。休息幾分鐘,然后盡個(gè)人最大水平騎行20分鐘,并以瓦特為單位記錄平均功率輸出數(shù)據(jù)。這就是20分鐘最大可持續(xù)功率輸出。一小時(shí)的最大可持續(xù)功率輸出值大約比這個(gè)20分鐘得出的數(shù)值低5%到10%(取決于個(gè)人耐力水平),例如20分鐘是275瓦的話,就相當(dāng)于一小時(shí)大約平均260瓦。另外,五分鐘的最大平均功率輸出會(huì)比20分鐘的數(shù)字高出約10%。
提高功率體重比的實(shí)用技巧
上文已經(jīng)看到,增加功率、減輕體重或兩者結(jié)合可以顯著提高車手的功率體重比。但是,如何才能最好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?這將取決于車手的實(shí)際情況:
新手/剛開(kāi)始接觸專業(yè)自行車的車友
只需騎更多的里程就能提高功率體重比。不斷增加和累積騎行里程不僅能提高有氧運(yùn)動(dòng)水平,提高可持續(xù)功率輸出,還能在這個(gè)過(guò)程中減掉一些多余的脂肪,實(shí)現(xiàn)減重。例如,如果一位車友從86公斤減到82公斤,并將20分鐘的功率輸出從210瓦增加到了235瓦,那么他的功率體重比就會(huì)從2.4 w/kg增加到非?捎^的2.9 w/kg。
健身者和更有經(jīng)驗(yàn)的車手
不只是簡(jiǎn)單地增加騎行里程,還需要更高效地踩踏,更多的騎行里程能使體重減輕,但若同一時(shí)間內(nèi)增加太多里程,會(huì)增加疲倦程度,甚至可能會(huì)面臨運(yùn)動(dòng)過(guò)量的風(fēng)險(xiǎn)。此外,當(dāng)身體脂肪水平已經(jīng)很低時(shí),還不斷地嘗試減輕體重就會(huì)導(dǎo)致肌肉質(zhì)量和脂肪減少。雖然肌肉組織的減少能減輕體重,但最終可能會(huì)導(dǎo)致肌肉輸出的力量減少,這會(huì)使得對(duì)力量體重比的提升微乎其微。事實(shí)上,記住功率輸出仍然非常重要,而不是一味追求更輕的體重。
可以選擇更好的訓(xùn)練方法來(lái)提高最大功率輸出,包括諸如間歇(長(zhǎng)和短,強(qiáng)度強(qiáng)和弱)、上下坡結(jié)合等,由于這些訓(xùn)練強(qiáng)度較高,需要確保有足夠的時(shí)間去恢復(fù),運(yùn)動(dòng)間隙可以附以其它運(yùn)動(dòng)作恢復(fù),在恢復(fù)期間,肌肉會(huì)適應(yīng)并變得更加強(qiáng)大。
無(wú)氧力量訓(xùn)練
另一種有用的策略,特別是對(duì)于更強(qiáng)的車手來(lái)說(shuō),就是進(jìn)行一些定期的力量訓(xùn)練。研究表明,對(duì)騎行時(shí)關(guān)鍵的肌肉(股四頭肌、腘繩肌、臀部和小腿)進(jìn)行重阻力訓(xùn)練不僅可以提高肌肉效率,還可以幫助減少在大量有氧訓(xùn)練期間或減體重期間的肌肉力量損失。
營(yíng)養(yǎng)
無(wú)論騎行水平如何,健康飲食、少吃含糖、脂肪和重加工食品都將有助于提高功率體重比。在所有其他條件相同的情況下,較高的糖分和含糖食物的攝入量,與較高的體脂水平有著明確的關(guān)系。與肌肉組織不同,多余的身體脂肪會(huì)降低功率體重比,并且對(duì)功率輸出沒(méi)有任何貢獻(xiàn)。出于同樣的原因,建議攝入充足的膳食蛋白質(zhì),尤其是在訓(xùn)練后。研究表明,當(dāng)訓(xùn)練量很大時(shí),攝入更多蛋白質(zhì)有助于防止肌肉質(zhì)量損失。
責(zé)任編輯:KzMe
作者:禤瀚武
簡(jiǎn)介:禤瀚武,90后自行車狂熱愛(ài)好者,資深車迷,UbikeU華南高校車協(xié)聯(lián)盟常任理事,廣東外語(yǔ)外貿(mào)大學(xué)自行車協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng),攻讀國(guó)際新聞專業(yè)。
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