[Ich werde dies aus rein mechanischer Sicht behandeln, da dies mein Fachgebiet ist - die eigentliche Körpermechanik ist viel komplexer, aber der Effekt ist ähnlich.]
Aus mechanischer Sicht ist es am effizientesten, sich auf dem Fahrrad fortzubewegen, indem Sie auf das Pedal treten, damit der Abstand zwischen Ihrer Ferse und dem Pedal maximiert wird. Idealerweise wäre dieser Ort Ihre Zehen; Aufgrund der Zehengelenke ist Ihre Fähigkeit dazu jedoch eher eingeschränkt, da das flexible Gelenk die Art und Weise verändert, wie die Kraft durch Ihren Fuß übertragen wird.
Der optimale Ort zum Treten ist daher der Fußballen - er hat eine gute Oberfläche für guten Kontakt und die Muskelmasse, die die Reaktion des Pedals verringert und Vibrationen von der holprigen Straße etwas dämpft.
Warum der effizienteste Ort so weit wie möglich von Ihrer Ferse entfernt ist:
Sehen Sie sich dieses handliche Kraftdiagramm unten an, das ich beim Schreiben meiner Antwort gefunden habe (Bildlizenz unbekannt). Obwohl es nicht genau das ist, was wir hier brauchen, wird es in der Erklärung nützlich sein.
Wie das ganze Fahrradgeschäft funktioniert:
Sie treten mit Kraft auf das Pedal PF
, wodurch Tc
mit dem Arm "CL" ein Drehmoment erzeugt wird, das über das Antriebsstrangsystem auf das reale Rad übertragen wird, das Sie aufgrund seiner Traktion mit dem Boden nach vorne drückt.
Je größer der Arm ist CL
, desto größer ist das Drehmoment für eine bestimmte Kraft PF
. Sie sind wie folgt linear miteinander verbunden:
Tc=PF.CL
Einfach genug?
Sie könnten versucht sein zu glauben, dass Sie, wenn Sie Ihre Pedale lang genug machen, eine enorme Kraft ausüben können, und das ist auch so. Archimedes sagte berühmt: "Gib mir einen Platz zum Stehen, und ich werde die Erde mit einem Hebel bewegen." Die Sache ist, dass Ihre Füße viel weiter laufen müssen, um die gleiche Strecke wie bei kürzeren Pedalen zurückzulegen - aber eine vernachlässigbare Kraft erfordern. Auch in der Mechanik gibt es kein kostenloses Mittagessen.
Aber warte, das berücksichtigt nur die Länge des Pedals, nicht den Fuß!
Tatsächlich. Ihr Fuß dient nur als Verlängerung des Pedals und erhöht effektiv das Drehmoment, das Sie durch Erhöhen der Hebellänge erzeugen. Wenn die Länge Ihres Fußes ist Lf
, wird das Drehmoment:
Tc=PF(CL + Lf)
Erhöhen Sie effektiv das von Ihnen erzeugte Drehmoment.