Название говорит само за себя. С точки зрения физики, гравитация — консервативная сила, поэтому объем проделанной работы должен быть одинаковым, и все же один вариант намного утомительнее другого. Это особенно странно, если учесть трение, поскольку трение качения меньше статического трения, что должно означать, что езда на велосипеде в гору работает (немного) меньше. Я понимаю, что из-за трения на плоской местности ездить на велосипеде легче, чем толкать велосипед.
Вот несколько гипотез, о которых я подумал:
Я нахожу № 1 неубедительным, поскольку он, кажется, дважды учитывает силу «отката назад» вместе с гравитацией. № 4 звучит разумно, но на плоской поверхности все наоборот, что противоречиво. Два других правдоподобны. Кто-нибудь знает, верны ли они (или оба / ни один из них)?
Шестерни велосипеда настроены таким образом, что большая сила на коротком расстоянии от педали дает меньшую силу на более длинном расстоянии от колеса. Это противоположно большинству машин, например. винтовой домкрат или лебедка, когда вы прилагаете меньшую силу на большее расстояние, чтобы переместить гораздо более тяжелый груз.
Обычно, когда вы едете на том уровне, на котором вы этого хотите, усилие, необходимое на руль для преодоления сопротивления и трения, невелико по сравнению с усилием, с которым вы можете легко нажимать на педаль. Но, поднимаясь в гору, вы достигаете точки, когда для того, чтобы двигаться достаточно быстро, чтобы оставаться в вертикальном положении, вам нужно приложить много усилий к педали.
Некоторые экстремальные горные велосипеды имеют низкое передаточное число <1, так что меньшее усилие на педаль, чем на руль - приходится крутиться, чтобы двигаться ползком.
Будучи 65-летним велосипедистом, живущим на вершине крутого холма, я хорошо знаком с этой проблемой. Когда вы толкаете велосипед в гору пешком, вы двигаетесь в гору очень медленно, и мощность, необходимая для этого, меньше, чем требуется для езды на велосипеде (т. е. достаточной скорости, чтобы удерживать велосипед в вертикальном положении) вверх по тому же холму. .
На ровной поверхности все наоборот, но по другой причине. Представьте, что вы пытаетесь толкать свой велосипед на бегу и ехать так быстро, как только можете. Даже при максимальном напряжении вы просто не сможете этого сделать, потому что не сможете достаточно быстро двигать ногами вперед и назад, нести собственный вес и толкать велосипед одновременно. Поскольку велосипед позволяет переключать передачи по мере того, как вы едете все быстрее, вам не нужно махать ногами вперед и назад с какой-то физически невозможной скоростью, чтобы ехать на велосипеде быстро — вы просто выбираете более высокую передачу. Кроме того, вам не нужно поддерживать собственный вес во время езды на велосипеде, и вы можете сделать перерыв во время езды, на мгновение остановившись.
Трение определяется как
Где — коэффициент трения, статического или кинетического, а N — нормальная сила .
При ходьбе в гору мышцы ног в основном эффективно несут вес тела, ступня контактирует с ней минимально, и вес тела переносится в гору. Толкание велосипеда использует мышцы рук для передачи усилия, колеса велосипеда создают минимальный контакт с поверхностью дороги, сопротивление качению
Я считаю (поскольку я даже не езжу на велосипеде, не говоря уже о переключении передач на велосипеде), что расходование большего количества энергии (тяжелее) происходит из-за большего трения. Т.е. сумма сил трения "вес на ногах"+"катящийся велосипед" меньше, чем трение "тело+весы велосипеда" на катящемся велосипеде. Причина: вес сгладит контакт колеса с асфальтом, увеличивая трение «качения», поэтому в целом необходимо выполнить больше работы.
Твои ноги созданы для бега. Это то, что они должны сделать, или однажды львы тебя укусят.
Несколько разные наборы мышц задействованы при езде на велосипеде в гору или подъеме по лестнице по сравнению с ходьбой или бегом. При езде на велосипеде большую часть работы выполняет разгибатель бедра (большая ягодичная мышца). При расслабленной ходьбе ваш сгибатель бедра (поясничная мышца) качает бедро вперед, но ягодичная мышца ленива. Разгибатели колена (квадрицепсы) и сгибатели (подколенные сухожилия) важны во всех этих упражнениях.
пользователь4552