为啥在平地上自行车比人走的快?
在水平的路面上骑自行车为啥一般比步行快?(当然骑自行车也可以比人走的慢,慢骑就可以比人走的慢。我们这里不说特殊的情形,而说一般的情形。也就是步频一样的情形下比较。)我认为这是因为自行车的机构加大了步长。也就是在一个循环周期内(人走一步,自行车脚蹬一圈)自行车比步行走的更远。有人说,这是因为滚动摩擦力小的缘故。我说不是这个原因。因为,如果你的自行车脚蹬一圈,车轮也转一圈,车轮的周长与走行的步长一样,那么你骑自行车的速度就会与步行一样了。一般的自行车都不是如此设计,一般的自行车都是脚蹬一圈,自行车走的距离比步行时的步长更长。所以骑自行车自然也就会比步行速度快了。
首先我们设定走路和骑车的摆腿频率一致。
正常成年人的步幅大概是0.5~0.7米每步。
普通自行车轮的周长大概在2米以上,我们这里假定所有自行车轮周长为2米。
摆腿频率:走路的频率=骑车的频率
路程差异:0.5m~0.7m<2m
可得,在同等频率的情况下走路比骑车慢。
首先我要纠正你一个错误,并不是说轮子越大骑得就越快,快慢都一样,主要看摩擦力,也就是轮胎的宽度,骑26寸的山地车的巡航在30km/h的话,你骑折叠或者小经轮巡航能到35km/h,因为风阻、重量、轮胎更细摩擦力更小。
谢邀。
首先放结论,自行车和人的平路速度对比需要很多的自行车固有尺寸数据,这么对比没有意义,大多说情况下,自行车要比走路快,符合我们的感性判断;但是如果是小轮的女士自行车,那么则不一定。
先来看步行。
步行速度取决于两个因素:步频、步幅。
查资料【1】可得,男士舒适步频约为 112±8步/min,女士约为 115±6步/min,取120
成年人步幅约为0.65m
所以步行速度 V=120×0.65×60=4.68 Km/h
从“散步——正常步行——健步”的速度大致为“3.5Km/h——4.8Km/h——6.4Km/h“
再看自行车。
自行车车速的因素就多了,包括踩踏频率、传动比、车轮直径
踩踏频率
题主的限定条件是”人走一步,脚瞪一圈“,查资料【2】发现踩踏频率从”悠闲——正常——竞速“大致在”60 rpm——75 rpm——90 rpm“,大致在人走两步,脚瞪一圈,其实也可以理解,自行车踏一圈,两只脚分别交替在最高点一次,折算到步行,相当于走了两步。我们取平均值75 rpm
传动比
自行车是链传动,计算传动比方法和齿轮类似,线速度相同,其角速度 (圈速)与其直径(齿数)成反比,ω1/ω2=d2/d1,一般牙盘齿数在40,飞轮齿数在12-30,传动比大致在0.67—3.5左右,取中间值,大概在2,也就是说你瞪一圈,后轮转两圈。
车轮直径
轮越大,那么转一圈走得就越远。
常见的自行车轮的直径有559mm(22英寸)、610mm(24英寸)、660mm(26英寸)、711mm(28英寸)的.,最小的为305mm(12英寸)
那么走一圈就是轮子的周长,πD,取24英寸的,就是1.915m
那么再来看自行车正常车速,V=75×2×1.915×60=17.235 km/h,远大于正常步行的4.8;
如果是全部用最小的数据来,V=60×0.67×0.957×60=4.23 km/h,略小于正常步行的4.8。
【1】 王欢,步行能量消耗特征的研究与应用【D】,上海体育学院,2013.
【2】相子元,不同踩踏速度与负荷量对踩踏力量之影响,第十四届全国运动生物力学学术交流大会,2010
已知:
小折和700c公路车轮径差距很大,但是可以做到同样的踏频同样的速度,为什么,因为齿比相同。
骑车和跑步可以速度相同,踏频和步数也相同,但是消耗的体力差很多很多。
可得:
1.骑车的速度快的原因不是因为轮子大
2.轮子的大小不能决定速度
所以:
骑车可以消耗较少体力,达到很高速度,而步行不能的原因。
不是因为轮子滚动的长度大于步长!