Como uma bicicleta absorve toda a energia no pouso de uma grande queda?

Existem inúmeros vídeos mostrando ciclistas de BMX / freeride / downhill etc. pulando e caindo das alturas. Para o espectador não profissional, eles parecem impossíveis de sobreviver. Do ponto de vista físico, a bicicleta chega ao chão com uma energia cinética determinada, que depende da altura da queda e da massa combinada do ciclista e da bicicleta. Onde toda essa energia é dissipada? Suponho que a maior parte dessa energia seja absorvida na bicicleta e parte do motociclista. Como essa energia é distribuída em vários componentes da bicicleta?

Física!
Desembarcar grandes saltos é tudo sobre dissipar a inércia que a traquina e velha gravidade criou em sua viagem de volta à Terra. Quanto melhor você dissipar essa inércia, maior a chance de não se matar.
Existem vários fatores em jogo aqui:

• A transição da aterrissagem.
  O pouso é quase sempre inclinado para baixo. Combine o impulso para a frente com uma descida e você terá uma aterrissagem significativamente mais suave do que aterrissaria em terreno plano. Essa é uma das principais razões pelas quais você vê os pilotos se machucar quando ultrapassam uma transição de pouso.
• Suspensão.
  Um pouco de suspensão percorre um longo caminho, e muita suspensão vai ainda mais longe. A quantidade de amortecimento de impacto que uma polegada de doação fornecerá é enorme. Pense nisso em termos de como é cair de costas em um colchão versus cair em grama alta ou neve, sendo a distância igual. A abertura das superfícies macias diminui sua velocidade e dissipa sua inércia, o que impede você de abrir a cabeça como faria no concreto. As bicicletas de grande sucesso podem ter 8 ou 10 polegadas (ou mais) de curso em suspensão. São muitas viagens para dissipar um impacto. Até os pneus fornecem um pouco de mole, o que é especialmente importante para os ciclistas de BMX (e é também por isso que ciclistas rígidos de mountain bike tendem a usar pneus de maior volume).
• Aterragem adequada (como você alavanca sua bicicleta e a suspensão da bicicleta)
  Observe como a maioria dos pilotos pousará a roda traseira primeiro, especialmente em pousos mais planos, comuns em ensaios e BMX de rua. Isso reduz ainda mais o impacto, porque o ciclista pode, de certa forma, alavancar a tração da frente e traseira da bicicleta em sucessão. Isso é eficaz para bicicletas rígidas e suspensas. Ao aterrar na roda traseira primeiro, você pode usar a bicicleta como uma espécie de alavanca - absorvendo parte do impacto e diminuindo a velocidade do seu corpo antes que a roda dianteira caia. Isso é alcançado se o seu peso for equilibrado corretamente apoiando-se nos pedais e no guidão. O efeito é ainda maior para uma bicicleta com suspensão. Quando a roda traseira bate, o amortecedor traseiro absorve o que pode, então a roda dianteira desce e o garfo absorve ainda mais. Compare isso com a aterrissagem totalmente plana (ambas as rodas ao mesmo tempo), em que a bicicleta fornecerá aproximadamente a mesma suspensão que a média da viagem da combinação dos choques dianteiro e traseiro, ou, para uma bicicleta rígida, apenas os pneus daria (ai!). A aterrissagem da roda traseira primeiro não significa que você tenha o dobro da viagem, mas certamente dá à bicicleta mais tempo para dissipar a força da aterrissagem.
• Joelhos e cotovelos (ainda mais suspensão)
  Realmente, isso inclui a maioria das articulações - qualquer parte do corpo que possa se flexionar e se mover para absorver o impacto. Você não vê pilotos dando grandes saltos e pousando sentados. Isso porque eles estão usando os braços e as pernas para absorver o máximo de impacto possível que a bicicleta não pode.

Quando você combina todos esses elementos em harmonia, você tem uma quantidade substancial de movimento e, embora leve apenas uma fração de segundo para dar um grande salto, é tempo suficiente para diminuir a massa de um ciclista e impedir que ele se torne uma mancha de graxa no fundo do The Tooney Drop .

Você mencionou KINETIC ENERGY, que obviamente tem que ir a algum lugar. Às vezes você tem recepção e a bicicleta chega em alta velocidade, mas às vezes, como no teste de bicicleta, a bicicleta cai "plana" em concreto. Às vezes, também, os freeriders pousam em concreto plano a velocidade e pelo menos o componente vertical da energia cinética da gota desaparece.

Eu diria que existem apenas três lugares onde essa energia pode ir:

1. A maior parte é neutralizada pelas forças de desaceleração criadas pelo ciclista. Quanto mais técnica e estilo, maior quantidade de energia pode ser absorvida. Geralmente significa músculos extensores que realizam uma contração excêntrica (aplicando uma força enquanto são alongados, de modo a desacelerar / opor-se ao movimento articular). Isso implica gasto de energia pelas células musculares, que provêm das calorias dos alimentos. Se a queda for alta, a maioria dos corredores prefere aterrissar em primeiro lugar, para que eles tenham mais tempo para agir com a mesma força e mais grupos musculares para agir durante cada parte da aterrissagem (isso é muito rápido e tem a ver com o bem). habilidades ensaiadas).
2. Em uma bicicleta com suspensão, MUITA energia cinética pode "desaparecer" dentro dos amortecedores devido ao fluxo viscoso de óleo em alta velocidade, o que aumenta a temperatura do óleo. As grandes suspensões extremas de deslocamento livre modernas têm muito óleo no interior, trabalhando com velocidades de fluxo mais baixas (orifícios maiores, orifícios de válvula maiores) para que o óleo não atinja temperaturas muito altas.
3. Finalmente, a deformação da interface pneu / terreno pode absorver muita energia e diminuir o pico de desaceleração (impacto) de uma aterrissagem. Bons exemplos de desembarque seriam areia macia na praia, grama e alguns tipos de lama.

É importante mencionar que elementos rígidos da bicicleta (quadro, rodas) não absorvem a energia cinética, apenas transmitem forças para outro lugar. Além disso, apenas para acrescentar ao que jm2 disse, as articulações apenas transmitem as forças e (felizmente) não consomem nenhuma quantidade significativa de energia: a energia cinética de aterrissagem é associada à contração muscular que atua através da articulação.

Como já foi dito por jm2 ... existem muitas razões pelas quais os ciclistas podem fazer quedas maiores. No entanto, como sua pergunta era como ela é distribuída ...

Veja o braço oscilante como exemplo: o impacto vertical da bicicleta faz com que a parte traseira inferior se mova para cima a partir do ponto de articulação na manivela. Esse movimento (força) é redirecionado para a retaguarda superior traseira e transferido para o choque que absorve a maior parte da força antes de finalmente transferir a última quantidade para o tubo do assento em um ângulo perpendicular ao piloto que não passa pelo piloto.

É por isso que a força total não é colocada diretamente nas pernas do piloto.

A geometria é o que está dividindo a parte do leão em choques de 10 polegadas, que permitem ao ciclista cair 20 pés sem destruir a bicicleta primeiro e depois ficar com uma quantidade muito menor de energia para absorver suas pernas e braços.