骑自行车爬坡时 为什么走“S”形更省力
冷知识
2025-04-06 06:36:40
骑自行车是一种低碳、环保的出行方式。当你在路上遇到上坡路段时会很困难。如果你骑的是普通自行车，你可以使用“s”路线，使骑行更容易。那么，这包含什么原则呢？
从工作的角度来看，作为物理学中的斜面模型，斜坡就像杠杆和滑轮一样，可以起到省力的作用。以杠杆为例，动力臂的长度是阻力臂的数倍，可以达到数倍的省力效果。同样，对于光滑的斜面，斜面的长度是高度的几倍，可以达到几倍的省力效果。换句话说，根据坡度原理，坡度越小或坡度越长，就越省力。
为什么坡度越小，工作量越小？因为当一个物体在斜面上时，它的一部分重力将由斜面承受。从图1和图2可以看出，物体的重力垂直向下，重力可以分解为两个相互垂直的分量：一个平行于斜面，另一个垂直于斜面。垂直于斜面的分力完全由斜面承担，没有其他力。换句话说，坡度可以承受物体的部分重力，坡度越小，坡度可以承受的物体重力越大。当坡度为零时，坡度成为水平面，垂直于坡度的力将达到最大值，即等于物体的所有重力。从斜坡底部向上推动物体时，需要克服两个力：一个是平行于斜坡的向下分量，另一个是物体与斜坡之间的摩擦力。这两个力小于物体本身的重力，因此向上推物体比垂直提升更省力。
“s”形爬坡利用斜坡的特点达到省力的目的。然而，S形攀岩也有一些缺点，那就是，它需要时间和做更多的工作。与直线攀爬相比，“s”形攀爬的距离变长，在生长率不高的情况下，攀爬时间延长。同时，它必须克服摩擦力才能做功，因此爬山所做的功也相应增加。
日常生活中使用的许多工具，如斧头、刀、螺丝、螺母和蜿蜒的山路，也使用斜面的省力原理。
（转载自《科普中国》