In che modo una bici assorbe tutta l'energia nell'atterraggio da una grande caduta?

Ci sono innumerevoli video che mostrano BMX / freeride / downhill ecc. I ciclisti saltano e cadono dall'alto. Per lo spettatore non professionale, sembrano impossibili da sopravvivere. Dal punto di vista fisico, la bici raggiunge il suolo con una determinata energia cinetica che dipende dall'altezza della caduta e dalla massa combinata del ciclista e della bici. Dove viene dissipata tutta questa energia? Presumo che la maggior parte di questa energia sia assorbita dalla bici, e alcuni dal ciclista. Come viene distribuita questa energia in vari componenti della bici?

Fisica!
Atterrare grandi salti significa dissipare l'inerzia che la fastidiosa vecchia gravità ha creato durante il tuo viaggio sulla terra. Meglio dissiperai quell'inerzia, maggiori saranno le possibilità di non ucciderti.
Ci sono diversi fattori in gioco qui:

• La transizione dell'atterraggio.
  L'atterraggio è quasi sempre inclinato verso il basso. Combina lo slancio in avanti con una discesa e avrai un atterraggio significativamente più morbido di quello che atterreresti su un terreno pianeggiante. Questo è uno dei motivi principali per cui i ciclisti si fanno male quando superano una transizione di atterraggio.
• Sospensione.
  Un po 'di sospensione fa molta strada e molta sospensione va ancora oltre. La quantità di smorzamento dell'impatto che fornirà anche un pollice di cedimento è enorme. Pensaci in termini di come ci si sente a cadere all'indietro su un materasso rispetto a cadere all'indietro in erba alta o neve, la distanza è uguale. Il dare delle superfici morbide diminuisce la tua velocità e dissipa la tua inerzia che è ciò che ti impedisce di spaccare la testa come faresti sul cemento. Le bici di grande successo possono avere 8 o 10 pollici (o più) di corsa delle sospensioni. Sono molti i viaggi per dissipare un impatto. Anche le gomme forniscono un po 'di squish, che è particolarmente importante per i ciclisti BMX (ed è anche il motivo per cui i ciclisti di mountain bike rigidi tendono a correre pneumatici di volume maggiore).
• Atterraggio corretto (come sfruttare la bici e le sospensioni della bici)
  Nota come la maggior parte dei ciclisti atterrerà per prima la ruota posteriore, in particolare sugli atterraggi più piatti che sono comuni nelle prove e nella BMX da strada. Ciò riduce ulteriormente l'impatto perché il pilota può, in un certo senso, sfruttare in successione il cedimento della parte anteriore e posteriore della bici. Questo è efficace sia per bici rigide che sospese. Atterrando prima sulla ruota posteriore, puoi usare la bici come una sorta di leva - assorbendo parte dell'impatto e diminuendo la velocità del tuo corpo prima che la ruota anteriore cada. Ciò si ottiene se il peso viene bilanciato correttamente rinforzando i pedali e il manubrio. L'effetto è ancora maggiore per una bici con sospensioni. Quando la ruota posteriore colpisce, l'ammortizzatore posteriore assorbe ciò che può, quindi la ruota anteriore si abbassa e la forcella si assorbe ancora di più. Confronta questo con l'atterraggio totalmente piatto (entrambe le ruote contemporaneamente) in cui la bici fornirà all'incirca solo le sospensioni della corsa media della combinazione di ammortizzatori anteriori e posteriori, o per una bicicletta rigida, solo quanto le gomme darei (ahi!). L'atterraggio della ruota posteriore non significa prima che doppi la corsa, ma sicuramente dà alla bici più tempo per dissipare la forza dell'atterraggio.
• Ginocchia e gomiti (ancora più sospensioni) In
  realtà, questo include la maggior parte delle articolazioni - qualsiasi parte del corpo che può flettersi e muoversi per assorbire l'impatto. Non vedi i ciclisti fare grandi salti e atterrare seduti. Questo perché usano le braccia e le gambe per assorbire il più possibile l'impatto che la bici non ha potuto.

Quando combini tutti questi elementi in armonia, hai una quantità di movimento davvero notevole, e anche se ci vuole solo una frazione di secondo per fare un grande salto, è abbastanza tempo per rallentare la massa di un cavaliere e impedire che diventino una macchia di grasso nella parte inferiore di The Tooney Drop .

Hai citato ENERGIA CINETICA, che ovviamente deve andare da qualche parte. A volte hai la ricezione, e la bici arriva a velocità, ma a volte, come nella prova in bici, la bici atterra "piatta" su un semplice cemento. A volte, anche i freerider atterrano su cemento piatto ad alta velocità e almeno la componente verticale dell'energia cinetica della goccia scompare.

Direi che ci sono solo tre posti in cui questa energia può andare:

1. Gran parte di esso è neutralizzato dalle forze deceleranti create dal cavaliere. Più tecnica e stile, maggiore quantità di energia può essere assorbita. Di solito significa che i muscoli estensori eseguono una contrazione eccentrica (applicando una forza mentre vengono allungati, in modo da declinare / contrastare il movimento articolare). Ciò implica dispendio di energia da parte delle cellule muscolari, che provengono da calorie alimentari. Se la caduta è alta, la maggior parte dei cavalieri di prova preferisce atterrare per primi, quindi hanno più tempo per agire con la stessa forza e più gruppi muscolari per agire durante ciascuna porzione dell'atterraggio (questo è molto veloce e ha a che fare con bene abilità provate).
2. In una bici con sospensioni, MOLTA energia cinetica potrebbe "sparire" all'interno degli ammortizzatori a causa del flusso viscoso dell'olio ad alta velocità, che aumenta la temperatura dell'olio. Le moderne sospensioni a corsa libera estreme per grandi viaggi contengono molto olio all'interno, lavorando con velocità di flusso inferiori (fori più grandi, fori delle valvole più grandi) in modo che l'olio non raggiunga temperature troppo elevate.
3. Infine, la deformazione dell'interfaccia pneumatico / terreno potrebbe assorbire molta energia e ridurre la decelerazione di picco (impatto) di un atterraggio. Un buon esempio di atterraggio potrebbe essere la sabbia soffice della spiaggia, l'erba e alcuni tipi di fango.

È importante ricordare che gli elementi rigidi della bicicletta (telaio, ruote) non assorbono l'energia cinetica, ma trasmettono forze altrove. Inoltre, solo per aggiungere ciò che ha detto @ jm2, le articolazioni trasmettono solo le forze e (per fortuna) non assorbono una quantità significativa di energia: l'energia cinetica di atterraggio è couteratta dalla contrazione muscolare che agisce attraverso l'articolazione.

Come già affermato da jm2 ... ci sono molte ragioni per cui i ciclisti possono prendere cadute più grandi. Tuttavia, poiché la tua domanda era come è distribuita ...

Guarda un esempio del braccio oscillante ... L'impatto verticale della bici fa muovere verso l'alto la parte inferiore posteriore dal punto di articolazione della pedivella. Quel movimento (forza) viene reindirizzato alla sospensione posteriore superiore e trasferito all'ammortizzatore che assorbe la maggior parte della forza prima di trasferire infine l'ultima quantità al tubo del sedile con un angolo perpendicolare al cavaliere non verso l'alto attraverso il cavaliere.

Ecco perché la forza completa non è posizionata direttamente sulle gambe dei ciclisti.

La geometria è ciò che divide la parte del leone in shock da 10 pollici che consentono al ciclista di scendere di 20 piedi senza distruggere prima la bici e quindi essere lasciato con una quantità molto più piccola di energia da risucchiare nelle gambe e nelle braccia.