[Перевод] Физики о наклонной беговой дорожке
[Сегодня мы решили творчески взглянуть на инновации — надеемся и на то, что этот перевод вдохновит и вас к критическому анализу спорных технологических вопросов — прим. перев.]Являются ли бег по наклонной беговой дорожке и бег в горах одним и тем же с физической точки зрения? Вот, что ученые говорят об этом.
«Нельзя достичь ничего действительно стоящего, не приложив к этому усилий.» — Тедди Рузвельт (Teddy Roosevelt)
Одним из самых популярных упражнений в спортзале является беговая дорожка. А почему бы и нет? Бегаете вы или ходите — это отличный способ нагрузить сердечно-сосудистую систему, заставить свое тело двигаться, и для многих людей это — прекрасный способ похудеть.
Вне зависимости от того, чем вы занимаетесь: ходьбой, джоггингом или бегом, можно сделать одну вещь, которая сделает вашу тренировку значительно интенсивнее — наклонить дорожку!
Если вы бегаете/ходите на открытом воздухе, вы могли бы задаться вопросом, действительно ли подъем и занятия на плоскости эквивалентны или между ними есть принципиальная разница. С точки зрения физиологии существует огромное число различий между ходьбой в гору и на плоскости, но что говорят об этом физики?
Чтобы задать твердую основу нашим рассуждениям о предмете, начнем с базовых понятий: если вы находитесь на ровной поверхности на уровне земли (или беговой дорожки), вы остаетесь на одном и том же уровне в гравитационном поле. С каждым вашим шагом гравитация тянет вас по направлению к центру Земли, и поскольку ваши ноги должны оказывать на землю равное по модулю и противоположное по направлению силы тяжести воздействие, чтобы удерживать вас от падения [это т.н. нормальная реакция опоры — прим. перев.], вы не двигаетесь вверх или вниз; вы двигаетесь только горизонтально или перпендикулярно силе тяжести.
В физических терминах это означает, что вы не совершаете никакой работы. Конечно, вы тяжело тренируетесь, но пока вы перемещаетесь перпендикулярно силе — в данном случае силе тяжести — вы не совершаете никакой механической работы.
Но если вы поднимаетесь в гору, вы не только идете прямо, но вне зависимости от вашего темпа вы должны — понемногу, с каждым шагом — выходить за пределы гравитационного поля Земли [то есть преодолевать силу тяжести — прим. перев.].
Гравитационное поле Земли не ленится. Мой вес равен 85 килограмам и для меня подъем на высоту всего 5 метров стоит 4200 Джоулей энергии или одну калорию [E = m*g*h = 85×9.8×5 ~ 50×85 ~ 4200 ~ 1 к. — прим. перев.].
На самом деле, если я заберусь на высоту 5 метров, то сожгу гораздо больше одной калории. Почему? На это есть две наиболее весомые причины:
Мое тело — не идеальный двигатель. Это означает, что чтобы потратить 4200 Дж, мне нужно получить примерно в три раза больше калорий из пищи.
Когда вы занимаетесь и затем останавливаетесь, ваше тело не знает, что можно сразу уменьшить сердечный ритм [это еще называют инертностью организма — прим. перев.]. Поэтому 60 минут ходьбы в гору повысят мой уровень метаболизма дольше, чем на один час.
Ах да, о мощности упражнений [о мощности в физическом смысле — прим. перев.]. Я не физиолог, и рассуждаю только с точки зрения физики. Итак, если взять за основу количество дополнительной энергии, которое вам необходимо затратить на подъем, что мы можем сказать о мощности упражнений? 
Сделаем вспомогательную таблицу. Будем записывать в таблицу пройденное расстояние и угол, под которым вы шли, и посмотрим, сколько вы совершите дополнительной работы.
Эта таблица составлена для человека массы 80 кг то есть немного меньше меня. Впечатляет, не правда ли?
Мы говорили о подъеме в гору, но как насчет беговой дорожки? Есть ли разница между занятиями на наклонной беговой дорожке и хождением по обычной горе? Подумайте об этом. С одной стороны, когда вы на дорожке, вы не поднимаетесь в гравитационном поле и в этом смысле существует небольшая разница. Но на самом деле разница между несколькими сотнями (или даже несколькими тысячами) метров в смысле действия силы тяжести на ваше тело, не очень велика [это очевидно, если вспомнить закон всемирного тяготения и радиус Земли — прим. перев.].
В обоих случаях вам нужно приложить часть ваших сил в направлении, противоположном силе притяжения Земли, для того, чтобы идти по поверхности, — это означает, что вам нужно совершить работу против силы тяжести!
Единственная разница между наклонной беговой дорожкой и прямой горной тропинкой заключается в том, что, если вы остановитесь во время подъема в гору, вы действительно остановитесь, в то время как на дорожке вас будет сносить вниз.
И на самом деле нет никакой разницы в том, двигается полотно беговой дорожки или покоится: если вы прикладываете усилие, чтобы подниматься по нему, то с каждым шагом вы должны будете совершать работу. Все остальные факторы — включающие скорость дорожки, направление движения ленты и высоту подъема — не имеют значения по принципу эквивалентности Эйнштейна. Итак, нет разницы между восхождением на гору и занятиями на наклонной беговой дорожке: в обоих случаях вы совершаете одинаковую физическую работу!
Если бы я только мог объяснить движения Роджера Джи (Roger G) в видео Майкла Джексона «Bad»…Но это уже совсем другая история.
