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自行车曲柄长度对能量消耗与踩踏技术的影响研究:12名公路自行车手的实验分析

Time:2025年04月23日 Read:3 评论:0 作者:haiwenboyue

1、对曲柄长度的研究竟然是“蛮荒之地”

作者开篇介绍了自行车曲柄长度的研究状况。据作者统计,目前仅有 4 个实验性研究探讨了自行车曲柄长度与能量消耗效率的关系。这些研究共同发现,曲柄长度在 145 - (此处可能缺失具体数值)之间时,对能量消耗的影响不显著。然而,至今尚未有研究将踩踏技术这一因素(即踩踏的运动学和动力学数据)考虑在内。

2、不放卫星,就研究常见的曲柄长度

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本研究目的是探讨曲柄长度即刻小幅变化对次最大强度骑行的影响,包括总效率和踩踏技术。12 名公路自行车手参与了该研究,他们都至少有两年竞赛经验,并且在实验所在自然年中已完成 3000 公里以上训练里程。这 12 名受试者会在自己的自行车上使用 3 种常见的曲柄长度。一种是目前自己车上正在使用的长度,还有+5mm 以及-5mm 的长度。他们会以随机的顺序在 3 种次最大强度下骑行 6 分钟,这 3 种次最大强度分别是 150w、200w 及 250w。每组骑行之间休息 5 分钟,并且踏频会保持恒定。实验中采集受试者的生理指标,包括摄氧量、呼吸商、心率和总效率。同时也采集踩踏的生物力学数据,有矢状面上的髋、膝、踝角度,以及在一个踩踏周期中每 2 度的左曲柄和右曲柄的扭矩。

3、原本以为是省力杠杆的长曲柄竟然拖累了踩踏的机械效率

本实验的结果如同之前的研究那般,在生理指标方面,3 种长度的曲柄不存在明显差异。然而在动力学上,长曲柄使得最大正力矩显著增加了,也就是有助于驱动自行车前进的踩踏力矩增加了;同时最大负力矩也显著增加了,也就是和另一侧曲柄下踩力“打架”的“无用功”增加了;并且踩踏的机械效率降低了,原文中用“正冲量率”来表示这一降低。另外在运动学方面,长曲柄使得屈髋角度增加了多达 2.5 度。在踩踏最高点时,长曲柄也使得屈膝角度增加了多达 3.4 度。

开元观点

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选择曲柄时要选择短的而不要选择长的。之前的研究显示,屈膝角度如果过大(超过 115 度),会使踩踏时髌骨对股骨的挤压力明显增加。这样就会增加膝关节损伤的风险。也就是说,曲柄如果过长,就有可能提升骑行过程中发生运动伤害的几率。另外,我们考虑到曲柄的长度对能量消耗效率没有明显的影响。然而,长曲柄的使用会降低踩踏的机械效率。再结合我们上一篇学术派《Pro 坐姿=超大落差?首先,你要有双大长腿》的内容。我认为这道选择题应该不是很难做吧!如果在两个长度之间有所犹豫,那就选择短的那个尺寸吧。

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