为什么骑车比走路要省力得多?有什么力学原理?
机械功的黄金规律告知我们,机械做的功,等于不运用机械的状况下直接用手所做的功,也就是说任何机械都不会省功,省距离的机械会吃力,省力的机械则会费距离。但是在日常状况中,人们在大多数下都会用机械代替人力,并且我们通常会觉得用机械比较便利省力。
出行的时分,有人选择走路到目的地,有人则选择骑自行车,骑车并不会省功,但是相同的旅程,骑自行车的话却没有走路的时分那么累,也没有耗费许多能量的感觉呢?
从人走路和骑自行车时分的重心改动视点来考虑。怠慢人步行的动作能够发现,人在走路时分会经过站立、踏出一只脚、跟上另一只脚再站立、再宣告一只脚这样的循环往复的进程,在这个进程中,踏出一只脚时的重心比站立时分的重心低,因此,人在步行时的重心会产生下降、再上升、再下降的改动,走路时人做工W=mgh;而在骑自行车时,在平地上,自行车的轮胎地上翻滚,而人的重心是几乎不会产生改动的,此时人做工W=0。
?从人走路和骑自行车时分的速度改动视点来考虑。人走路时,当一只脚经过另一只脚时分,即迈脚步的速度是最大的,而另一只脚跟上另一只脚即再次变成站立状况的速度是最小的。
因此步行的时分速度会经过变大,再变小、再变大的进程,加快的时分人做正功,减速时分则做负功,根据动能定理,人在走路时做的功W=△(?mv?);而在骑自行车的时分,速度基本上是不会生改动的,因此骑车时分W=0。从人走路和骑自行车时分的姿态视点来考虑。
为什么人在不管玩手机、看电视、看书等时分都会喜爱“葛优瘫”?因为躺着的状况是人最舒服的,而人在骑车的时分是坐着的,走路的时分却是站着的,人们会更喜爱能躺着就不坐着、能坐着就不站着的状况,即坐着骑车感觉更省力。
归纳重心改动、速度改动、姿态这三个方面的原因,能够看出人在走路时和骑车时分做功的不同状况,走路时分的时分会比较费功,骑车时则相对省功。
当然,其实骑车的时分也不可能彻底不做工,也需求相应的打败一些阻力,例如风和自行车转轴的阻力等等,这个进程中也是需求做功的,只是相对步行时做的功小一些。这与功的原理并不矛盾,因为它们所指的并非同一个做功进程。
实践能查验理论的正确性,在日常日子中只需我们善于查询就会发现日子处处有学问,这些实践和考虑会帮我们愈加深化的了解书上那些常识。
1.骑行适合哪些人?
骑行这项运动其实适合绝大多数的普通人群,没有任何局限性。从竞技体育专业运动员的角度讲也是这样,并不局限于运动员的高矮胖瘦,当然一些四肢比例比较修长的人,在高水平的竞技体育中更适合一些。
在欧美国家自行车这个运动非常普及,环法自行车赛的影响力仅次于F1赛车和世界杯这两大赛事。从十几岁的小孩到七十多岁甚至八十岁的老人,自行车运动都是很好的健身,也是欧美最主流的健身项目,但是在咱们国家绝大多数的普通老百姓还没有把它当成一个健身运动来做。很多人不了解自行车运动。比如说,很多人理解的自行车运动是蹬车,但实际上骑自行车是一脚下蹬,一脚上提,双腿同时用力。因为运动自行车有专门的骑行鞋,鞋底有锁扣与脚蹬相连,骑行过程中双脚是交替上提下蹬,互相配合完成踏蹬动作的。
2.骑行可以调动身体的哪些机能?
骑行这项运动对人体的心血管系统有非常好的锻炼效果,而且涉及到的各个关节的肌肉都可以得到足够的锻炼,很多人认为这项运动是一个下肢运动,其实自行车是一个全身性的运动,只是它的表现形式不一样————下肢肌肉是动力性的运动,而躯干部分包括上肢肌肉是持续收缩,我们叫静力性收缩,也是在运动。
如果自行车骑行比较长的时间,对我们的呼吸系统、心血管系统都会有一个很好的锻炼,不同的人群只要根据身体情况进行适当的的强度控制。同时,由于自行车运动是在器械上进行,自身的体重并没有说完全负担在身上,不像跑步等运动,容易出现体重过大对下肢关节产生损害的问题。很多胖一点的朋友,如果跑步时间长的话,自身体重对下肢尤其是膝关节、踝关节会有一些影响。自行车运动因为是在自行车上面,体重并不作用于自己的身体,所以能够相对保持比较长时间的运动。
另外,对于大家最关心的减肥问题,自行车也是一个很好的运动,因为只有保持足够长的时间才能达到减脂肪的目的。从生理学角度来讲一般一个半小时到两个小时以上的持续运动才会动用到人体脂肪,达到分解脂肪的目的。一般的运动很难达到这个时间,而自行车运动只要控制一个合适的强度就可以骑两三个小时,很多人可以很轻松完成。
3.完全是有氧运动?
自行车不能简单归为有氧运动或者无氧运动,完全取决于对运动强度的控制。高水平的人为了追求强度,可以以高速骑行、变速骑行来进行无氧运动,而低水平的人可以通过慢速长时间的有氧运动来达到锻炼目的。但总体来讲,自行车运动是以有氧运动为主的运动。
4.骑行对身体系统作用的全过程是什么样的?
人体需要糖、蛋白质和脂肪三种物质共同参与运动,只要进行运动,这三种物质就会给身体提供能量。其实即使坐在这里说话不做任何运动我们也在消耗能量,但更多的时候我们消耗的是糖类,也就是碳水化合物这类物质。
随着我们运动的增加,人体三个功能系统都要调动起来去完成运动。一般情况下,绝大多数人骑自行车是做长时间的有氧活动,通过肌肉运动产生动力往前骑行,这个过程我们人体主要通过血糖和肌糖维持运动,随着时间的延长,体内的糖原储备不足时,我们的身体会分解蛋白质提供能量,来维持运动。如果运动时间继续延长,达到了一个半小时以上,这时体内储藏的糖元消耗得差不多了,人体会转入脂肪代谢,把我们身体的脂肪分解,提供能量维持运动。
有氧运动需要大量氧气,呼吸系统要加快呼吸的频率和深度来保证足够的氧气维持运动,这个过程对肺部的要求比平时大大提高,肺部的扩张收缩过程提供足够的氧气交换,此时反复深呼吸的过程,使呼吸系统得到很好的锻炼。而且现代生活中大家更多的是做室内的活动,户外活动比较少,而要从事自行车运动会把你带到室外,呼吸新鲜空气。
此外,这个运动需要全身肌肉都参与进去,需要大量的血液运输氧气和能量,这个过程中我们的心血管系统也会得到一个很好的锻炼。同时,自行车运动主要动力来自于腿部,腿部作为肢体的末端,肌肉持续收缩有助于远端的血液回流,这对心血管系统也是一个持续的良性刺激,是很好的。很多人认为有心脏病高血压的人不适合健身、运动,而实际上自行车运动适合很多心血管疾病患者,只要控制适合的运动量和强度。
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