骑 自行车 为什么 比 走路 省 力气 ？李永乐 老师 用 物理学 可以 告诉 你 答案！ Why riding a bike saves more energy than walking? Mr. Yongle Li can tell you the answer with physics!

各位 同学 大家 好 我 是 李永乐 老师 最近 有个 小朋友 跟 我 说 他 刚学 了 功 的 原理 使用 任何 机械 都 不能 省功 No effort can be saved using any machinery 甚至 还要 费 一点 但是 他 跟 我 说 每天 骑车 上学 的 时候 就 很 轻松 而 走路 上学 的 时候 到 学校 就 很 饿 要 多 吃 几个 馒头 他 就 想 问 我 骑车 难道 比 走路 省功 吗 这 与 功 的 原理 是不是 矛盾 呢 咱们 今天 就 来 研究 研究 骑车 为什么 会 比 走路 省 力气 我们 来看 人 走路 的 时候 是 怎么 走 的 比如 这是 地面 有 一个 人 他 要 在 地面 上 走路 那么 最 开始 的 时候 他 站立 是 吧 然后 要 走 的话 他 得 往前 跨步 对 不 对 于是 他 就 往前 跨 了 一步 跨 了 一步 然后 他 这个 后腿 还 得 收回 来 是不是 后腿 收回 来 的 时候 他 就 又 站立起来 了 然后 他 还要 继续 往前 再 跨 一步 是不是 就 这样 他 一步 一步 地 往前走 这 就是 人 走路 的 这么 一个 情景 那 我们 再 来看 一看 骑车 骑车 跟 走路 有 什么 区别 在 骑车 的 时候 是 吧 有 两个 轮子 有 一个 后轮 有 一个 前轮 然后 有 轴 是不是 然后 有 这个 脚蹬子 然后 人 就 把 着 把 Then people put 把 着 把 这有 一个 人 在 这 坐 着 两个 脚 踩 着 两个 手把 着 是 吧 好 这 就是 一个 人 他 在 往前 骑 自行车 脚 这么 一蹬 结果 这车 就 往前走 了 这是 骑车 那么 走路 和 骑车 相比 它 到底 有 什么样 的 区别 呢 我们 从 几个 角度 来 讨论一下 走路 和 骑车 的 区别 然后 以此 我们 来 研究 为什么 骑车 会 比 走路 省 力气 我们 来看 这个 问题 首先 我们 先 讨论 一个 问题 就是 我们 首先 来看 这个 走路 的 时候 他 的 重心 有 什么样 的 变化 重心 的 变化 在 站立 的 时候 这个 人 的 重心 比较 高 在 这个 位置 但是 他 如果 要是 往前 跨 一步 他 就 会 不由自主 的 他 重心 会 降低 你 看 你 这么 一 跨步 你 身体 不 就 往下掉 一点 对 不 对 所以 重心 就 跑 这来 了 然后 你 又 站 起来 又 站 起来 重心 就 又 高 了 你 又 跨步 重心 就 又 低 了 是不是 所以 你 的 重心 位置 其实 是 有 变化 的 原来 是 这么 高 一旦 跨步 你 就 跑 到 这来 了 是 吧 重心 是 有 变化 的 在 走 的 过程 中 这个 重心 的 位置 其实 是 反复 变化 的 从 这个 位置 跑 到底 下 然后 再 上升 再 跑 到底 下 然后 再 上升 是 这样 的 对 不 对 有 一个 重心 的 下降 上升 下降 上升 ... 这样 一个 反复 变化 的 过程 所以 我们 从 重心 的 角度 来看 走路 的 时候 重心 会 反复 的 上升 和 下降 那么 重心 如果 下降 了 重力 做 正功 人 是 不 需要 做功 你 往下掉 你 不用 做功 对 吧 但 问题 是 你 不要 忘 了 这个 你 要 上升 你 就 得 克服 重力 做功 是不是 所以 人 是 需要 在 上升 的 过程 中 克服 重力 做功 的 这个 功有 多 大 呢 应该 是 人 的 重力 再 乘以 一个 上升 的 高度 你 上升 一次 你 就 做 一次 功 上升 一次 做 一次 功 对 吧 所以 在 这个 过程 中 重心 反复 上升 下降 人 就要 反复 的 做功 那 咱们 说 骑车 骑车 如何 呢 骑车 的 时候 这 轮子 往前 滚 但是 人 不用 上下 颠簸 对 不 对 所以 人 的 重心 始终 在 这个 位置 他 就 一直 往前走 你 看 重心 的 高度 是 几乎 不变 的 重心 高度 是 几乎 不变 的 对 吧 既然 重心 高度 几乎 不变 我们 说 这个 过程 人 几乎 不用 克服 重力 做功 这样一来 你 看 人 是不是 就 省 了 点功 他 走路 上下 颠簸 重心 会变 他 这个 不用 颠簸 所以 他 就 不变 所以 他 这 相比 来讲 这个 人 就 省点功 对 吧 好 这是 第一个 除了 从 这个 重心 角度 我们 还有 什么 角度 来 讨论 这个 问题 呢 我们 还 可以 从 人 的 速度 角度 咱们 看 在 走路 过程 中人 是 不 可能 匀速 的 其实 是 人 把 腿 收回 来 的 时候 一个 腿 在 另外 一个 腿 旁边 经过 的 时候 这个 时候 速度 v 是 比较 大 的 然后 这个 腿 跨出去 两个 腿 都 接触 地面 的 时候 这个 速度 v 其实 是 比较 小 的 然后 速度 v 又 大 速度 v 又 小 所以 他 在 这个 过程 中 是 反复 的 加速 减速 加速 减速 ... 这样 一个 过程 因此 速度 会 发生变化 人 反复 地 加速 和 减速 其实 加速 和 减速 人 都 需要 做功 这 加速 的 时候 做 正功 减速 的 时候 做 负功 但是 对于 肌肉 来讲 其实 它 都 是 需要 消耗 一定 的 能量 的 所以 我们 就 说 这回 人 又 要 做功 了 根据 动能定理 人 做 的 功 就是 他 动能 的 变化 也 就是 Δ((1/2)mv²) 速度 发生变化 时 人 就要 反复 地 进行 做功 而 在 骑车 的 时候 人 可以 很 好 地 控制 速度 所以 说 人 几乎 是 匀速 的 几乎 是 匀速 的 就 怎么样 就 不 需要 加速 和 减速 所以 人 也 不用 做 这份 由于 加速 和 减速 而 带来 的 功 了 对 不 对 好 那么 除此之外 还有 什么 特点 呢 咱们 再 去 思考 还有 什么样 的 区别 我们 还 可以 从 这个 姿势 的 角度 来 进行 区别 姿势 什么 姿势 最舒服 著名 的 这个 小品 表演艺术家 赵丽蓉 老师 他妈 曾经 说 过 坐 着 不如 倒 着 好吃 不如 饺子 It's better to sit down and eat better than dumplings 这个 姿势 来讲 肯定 是 躺 着 最舒服 对 吧 那 你 如果 不能 在 街上 躺 着 你 要是 能 坐 着 他 也 会 比 站 着 舒服 因为 这个 姿势 是 站立 的 走路 的 时候 姿势 是 站立 的 这个 腿部 肌肉 就 比较 紧张 在 这个 过程 之中 人 怎么样 人 还是 需要 消耗 ATP 消耗 葡萄糖 消耗 能量 的 那 在 这个 过程 中 他 也 是 需要 一定 的 做功 的 姿势 不好 反过来说 骑车 的 时候 你 是 坐 着 这 坐 着 的 时候 相比 来讲 还是 比较 舒服 对 不 对 所以 他 也 会 轻松 一点 所以 综上所述 因为 走路 的 时候 重心 上下 颠簸 速度 一会 快 一会 慢 而且 还 姿势 站 着 的 所以 他会 怎么样 所以 相比 来讲 他 就 会费 功 他 会费 功 而 如果 你 要是 骑车 的话 你 重心 高度 几乎 不变 而且 几乎 是 匀速 的 所以 说 就 不用 做 这 两份 功 了 而且 你 还是 坐 着 所以 相比 来讲 你 就 省功 这件 事情 与 功 的 原理 并不矛盾 因为 它们 并 不是 同样 的 一个 做功 过程 比如说 人 走路 时 重心 上下 颠簸 我 骑车 的 时候 我 没有 上下 颠簸 所以 我省 功 了 这 很 合理 对 不 对 相当于 是 用 了 一种 更好 的 方式 来 运动 从而 节约 了 功 当然 骑车 的 时候 那 其实 你 还是 需要 克服 一些 阻力 的 比如说 风 的 阻力 或者 自行车 轮轴 之间 的 阻力 这 一部分 阻力 也 是 需要 做功 的 但是 这个 功 相比 于 走路 来讲 还是 要 小 一些 因此 骑 自行车 的 时候 更加 省功 其实 关于 自行车 里面 还有 很多 有趣 的 科学知识 比如说 以前 我们 讲 陀螺 为什么 不倒 的 时候 也 曾经 谈到 过 为什么 自行车 往前 骑 它 就 不会 倒 大家 如果 有 兴趣 还 可以 回头 去 看 一下 还有 小朋友 问 我 一些 关于 健身房 的 问题 他 说 在 健身房 那个 跑步机 上 跑 3000 米 他 就要 比 实地 跑 3000 米 要 轻松 再 比如说 有 一些 跑步机 它 是 有 倾斜 角度 的 那 我 想 问 如果 有 一个 20 度角 倾斜 的 跑步机 你 在 这个 20 度角 倾斜 的 跑步机 上 你 跑 1000 米 还有 你 在 地面 上 一个 真正 20 度角 的 一个 坡 上 你 跑 1000 米 那么 它们 两个 相比 你 耗费 的 功 哪个 多 哪个 少 还是 都 一样 呢 这个 问题 留给 大家 思考 大家 如果 喜欢 我 的 视频 可以 在 YouTube 账号 李永乐 老师 里 订阅 我 点击 小钉铛 可以 第一 时间 获得 更新 信息 Click on Dingdang to get updated information the first time