骑车的物理学

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上午11点14分,5点11分20分

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艾萨克·牛顿爵士的运动定律描述了物体和作用在物体上的力之间的关系,以及物体对这些力的反应。一个物体将保持运动,直到有一个力作用在物体上,这个力与它的质量x它的速度变化量成正比。

仍然和我在一起吗?

如果你正在骑自行车,这些都是与你相关的,如果你想要快速骑自行车,保持直立,或者在大的爬升和下降过程中,这些都是非常重要的事情。

让我来给大家介绍一下牛顿定律在自行车方面的一些应用。牛顿定律是在自行车发明130年前写下的,所以他显然很有远见。它们控制着你的自行车在你用力踩踏板时如何加速,在逆风时如何减速,在你拉动刹车杆时如何停止。

物理骑自行车

第一定律

第一条定律指出,运动中的物体会一直保持运动状态,直到施加一个力——这是一种时髦的说法,表示物体倾向于保持它们正在做的事情,不会自发地加速或减速,这也是一个好工作,因为它将是相当有压力的骑自行车,如果它有可能随机加速到100英里每小时!

这条定律就是自行车达到一个给定速度比保持这个速度更难的原因。这也是时间测试第一定律的基础,为了骑得快,你应该尽量减少花在慢骑上的时间。这听起来很明显,但它是基于一些相当微妙的物理和理解这一点,并相应地改变你的骑乘方式,可以真正提高你的时间,而不花钱或提高你的健康。

第二定律

第二个定律是:作用在物体上的力=质量x速度变化量。你可能在学校里看到过这样写的…

F = ma

在哪里F表示作用在物体上的力,物体的质量和一个是它的加速度或速度变化量。但是这个方程和自行车运动有什么关系呢?任何时候作用在你身上的合力是你踩在踏板上的力减去空气阻力,滚动阻力,传动系统阻力和其他一些阻力。质量是你的质量的总和,你的自行车的质量和你的衣服的质量。如果我们利用这些知识,稍微重写一下我们的等式,我们会得到……

F(腿)- F(阻力)= (m(骑手+自行车+衣服)

我们可以看到,我们速度的变化取决于我们腿上的力是否大于使我们减速的力,因为质量永远不会小于零。因此,如果它更小,那么加速度将是负的,意味着你会减速。一个公路自行车手的阻力大约80%来自空气阻力。

如果这篇文章有什么值得你借鉴的话,那就是它空气阻力是使你减速的主要因素这是近年来自行车运动领域的焦点向空气动力学巨大转变背后的数学原理。

第三定律

运动的最终定律说,每个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。这个定律解释了为什么你的自行车向前移动,当轮胎滚动时,它们将地板向后推,对地面产生一个大小相等、方向相反的反作用力。这实际上意味着,当你踏板向后推动地球,幸运的是我们地球面积略大于自行车这意味着地球的运动是微不足道的,然而,如果我们都聚在一起,骑在同一方向同时……我开玩笑,当然,但作用-反作用原理是车轮工作的物理原理。

这套法律具有现实意义。如果你们是新罕布什尔新森林的本地人,你们可能知道P164。这是一个10英里的TT路线,海拔115米,这使得步测比平坦路线更复杂,在平坦路线上保持恒定的动力是最快的。新森林也是出了名的多风,这对步幅有影响。

Hayley Simmonds UCI世界公路锦标赛- JElite女子TT

正常的力量

如果我们现在看两次骑行,都是使用相同的公路自行车和相似的装备。不同之处在于,一次是在3月,一次是在8月,所以很明显,从这一点得出的任何结论都应该注意,这是一个案例研究,不科学,在不同的条件下。然而,我想补充的是,这两天的风都不是特别大——这对新森林来说很奇怪。第一次的平均功率为360W,正常化功率为365W,平均速度为40.2公里每小时。第二辆车的平均速度为40.9公里每小时,归一化功率为367W,平均功率为353W。那么,为什么用更少的瓦特来加速0.7公里每小时呢?

关键是正常的力量在第一次攀登中,我大致上是平稳地攀登,而在第二次攀登中,我攀登的难度要大一些,在平地和下坡时,我的攀登难度要小一些,但也不容易。这符合牛顿的时间试验第一定律,要想跑得快,你应该尽量减少慢速行驶的时间。如果你在较慢的速度下骑得更用力,在你跑得更快的时候向山下后退一点,你会在同样的努力下跑得更快。同样的原则也适用于逆风和顺风的赛道,或者平坦和崎岖的赛道。

物理可以让你更快,对移动的力学和空气动力学知识的基本理解可以走很长的路,或者只是支付“最好的自行车拆分”,做你的自行车电脑告诉你的事情。这一直是我的惊喜,骑自行车花了很长时间才开始思考物理但现在预计比赛将越来越快,骑自行车的人我们需要,否则我们将被从后面比你可以背诵牛顿运动定律。

无论你是计时赛,公路赛车或训练,黄色球衣将有你涵盖。欧宝平台张信哲

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