騎自行車可以很快,但是人為什麼跑不快(相對於自行車),相同的能量,消耗到哪兒去了?
01-21
1、跑步時有騰空動作,此時腿部無法對地面做功
換句話說,同樣功率下,跑步有效做功時間更短(記得只有大概不到7%的時間蹬地做功),導致有力也使不上。
2、跑步時身體重心不斷做上下運動,這些功率並不能收回
跑步時,相當一部分功率被消耗在騰空動作上;向前的加速/克服風阻的功率分量很小(具體是多少忘了,好像還不到10%的樣子。前些時才看過的,一時找不到了)——換句話說,跑步時大約90%的功率輸出都浪費在「蹦蹦跳跳」上了。
相比之下,騎自行車時:
1、腳部一直不離腳蹬,做功時間更長(接近全程)
所以,騎車比跑步能達到的最大速度快很多。2、身體重心幾乎不變,腿部動能輸出幾乎全部用於加速/克服風阻所以,運動同樣的距離,騎車比跑步體力消耗少得多。自行車是個工具,發明自省車的目的不就是更省力的到達目的地么?
上面那位同學說跑步是克服靜摩擦力,你這是穿著拖鞋滑旱冰呢,蝸牛那才是克服靜摩擦力。
說到跑步為什麼這麼費力,勢必要從生理學和物理學說起,騎自行車主要運用下肢肌肉群,跑步要動用全身肌肉,人在跑步的時候重心不僅向前運動,也在上下不停的運動,而騎自行車人體重心基本不會做上下運動。
以上。(知乎最近很流行這個結尾,是從日本律政劇里學的嗎)我來貢獻一個方面好了。。。
類似變速自行車的變速比問題
上面說的很有道理
都知道內燃機一般是四衝程的,還只有一個衝程在做功,人走路大致分以下就是三衝程的,抬腿-向前運動-向下放腿,只有向前運動這一個步驟是在幫你前進,抬腿放腿耗費的能量則基本都被浪費掉了。而騎自行車的話身體的動作可以被分為兩個部分,就是腿從最高點向下踩腳蹬和從最低點抬腿回到最高點,兩個動作結合起來畫了個圓,其中只有一半的時間在做功,另一半則被浪費了,但是比起來走路的三分之一還是要更有效率的。如果你問為啥人類這種連走路都不能達到能量利用最大化的動物為啥還能爬到現在這個位置,只能說地球上本來極少有平坦到適合輪子滾動的地方的,人類的雙腿在面對各種起伏地形時無疑是更有效率的,否則的話現在的地球就是各種自行車狀生物的天下了。。。。。
跑步的時候每次落地你都做了負功
你站著蹦蹦跳跳,跳繩,沒做功但還是很累。
那人跑步的能量=自行車+蹦蹦跳跳,所以一大半被消耗了同意槓桿。這個問題還有另一面,為什麼騎自行車上坡這麼難,走路上坡就很容易?所以,說到底是力矩和力臂的問題。人類長著兩條腿可不完全是為了走平路的。
其實跑步的動作沒有那麼大的影響。 最大的影響是騎自行車是克服滾動摩擦, 這個摩擦力是輪胎和地面的接觸面積決定的, 接觸面積越小(換句話說接觸面的形變越小),摩擦力越小,這比跑步時的靜摩擦力小很多。 你騎一輛沒有氣了的自行車試試, 一定不比跑步輕鬆。 還有, 下緩坡的時候,你跑步還是得用力, 而自行車可以直接利用重力下坡,人體根本不需要用力, 可見滾動摩擦有多小。
人跑步可以達到36公里每小時,馬路上隨便找輛買菜車騎到這個速度也不容易啊
這裡你忽略了一個問題,人跑得和自行車一樣快的時候,他的腳能跟得上嗎?跟不上意味著他的中心在腳前面,不就摔倒了。
差在自行車鏈子上。
自行車將效率放大了啊。。。。。。。。。。。。。。。。
跑步時腿發力作功總時間不一定比騎車少,腳從觸地開始就要用力,先緩衝後起跳。跑步的定義是有雙腳同時離地,否則就是步行或競走了。但雙腳同時離地的時間比例可大可小,假如每次雙腳離地時間接近無限短(競走比賽往往如此),雖嚴格講仍屬跑,但任何時刻都有一條腿在發力做功。更關鍵的區別在於跑步的每一步蹬地的力都要大於跑者身體的自重! 如果在平坦柏油路騎車以慢跑速度騎行,則腿的蹬力絕對不必大於身體重力,估計三分一重力就足夠了,且真正發力時間比例應少於跑步。所以,在慢速情況下,跑步比騎車累。但極速下就是另一回事了。發現離題了,補救一下。正如樓上說的,蹦蹦跳跳使跑步浪費了大量能量,而騎車不必蹦起來做克服地心引力的無用功,腿往下蹬的力全部用於克服摩擦力和空氣阻力,對於慢騎,這兩個力都不大。當要極速騎行時,運動員甚至可以藉助上肢發出大於體重的蹬力,並可雙腳同時發力(一上一下),這種高效的能量轉換是跑步無法比擬的,所以騎車比跑步快。
推薦閱讀:
※如果我現在要摧毀地球或者人類文明有什麼切實存在的辦法嗎?
※什麼動物的生殖器最酷?
※北狐和銀狐有生殖隔離嗎?可以產生後代嗎?
※黍為什麼沒有像小麥水稻成為現代人主糧?
※「通感」是真實存在的嗎,如果是,通感者感受到世界是怎樣的?