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自行车骑快了为什么费力

科普小知识2022-07-13 10:19:34
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众所周知,自行车速度很快,当然需要很大的努力。但如果你仔细想想,这是不合理的。自行车前进时的阻力是车轮和地面之间的摩擦力。只要驱动力(或牵引力)等于摩擦力,自行车就会匀速运动。这一点被那些学习过初中物理的人所理解。那么,车轮和地面之间的摩擦力和速度有关系吗?显然不是。因为物理学研究的结论是滑动摩擦只与材料特性、粗糙度和接触面的正压力有关,而与速度无关。也就是说,不管速度有多快或多慢,摩擦力都没有改变。当然,车轮和地面之间的摩擦不仅仅是滑动摩擦,还有静摩擦和滚动摩擦,但大概与速度没有什么关系。

然后我们有一个加速和节能的好方法。只要条件允许,一上车就使劲推,使车速尽可能快。不管怎样,对骑快车和慢车的抵制是一样的。早点骑。

但是这种逻辑和科学的推理似乎与我们的实际感觉不一致。慢速骑行省力,而快速骑行每次都需要很大的力气。科学有问题吗?还是我们的腿有问题?不,大脑有问题。分析问题的方法有问题。

我们忽略了空气的阻力。这个因素可以忽略吗?如果影响很小,它将被忽略;如果影响很大,就不能忽视。空气阻力不同于地面摩擦阻力,地面摩擦阻力不是恒定的。当速度很低时,它非常小,可以忽略。当速度很高时,它会变得非常大,不可忽视,它将成为影响速度的主要因素。

事实证明,流体的阻力有其规律。气体和流体对运动物体的阻力随着速度而变化。速度越高,阻力越大。阻力与速度不成正比。当气体摩擦物体的某个表面时,阻力与速度的平方成正比。当气体摩擦物体的每个表面时,阻力与速度的6次方成正比。显然,当自行车的速度加倍时,空气阻力增加到原来速度的64倍,当速度增加到原来速度的3倍时,空气阻力变成原来速度的729倍。因此,骑自行车的人很难提高他们的成绩。这不再是一个体育问题,而是一个物理问题。运动员应该调整他们的骑行姿势以减少迎风面积。运动员应该穿紧身的高弹性服装,以尽可能减少阻力。戴上流线型头盔。传统自行车的轮圈由辐条固定。50多根辐条在空中高速切割。凭空增加了多少阻力!我该怎么办?移除所有车床,用圆板替换。这将增加重量,但减少切割空气的阻力。这也可能是经济的。