物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)順風(fēng)對(duì)騎行速度的影響微乎其微

在自行車(chē)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域中，“到達(dá)珠穆朗瑪峰”是指沿著同一座山峰騎行上山下，直到總海拔達(dá)到珠穆朗瑪峰的高度——8,848 米。

幾年前，在創(chuàng)下新的自行車(chē)“攀登珠峰”紀(jì)錄后，社交媒體上就這位自行車(chē)手創(chuàng)下紀(jì)錄時(shí)遇到的強(qiáng)勁順風(fēng)(5.5 米/秒(20 公里/小時(shí)或 12 英里/小時(shí)))展開(kāi)了一場(chǎng)爭(zhēng)論。順風(fēng)對(duì)他有多大幫助?是否應(yīng)該限制允許的風(fēng)速?

北卡羅來(lái)納州東卡羅來(lái)納大學(xué)物理學(xué)教授馬丁·比爾對(duì)這場(chǎng)爭(zhēng)論產(chǎn)生了興趣，決定探索其中的物理原理，并由此開(kāi)展了一個(gè)小項(xiàng)目。在《美國(guó)物理學(xué)雜志》上，他分享了他的發(fā)現(xiàn)：最終，風(fēng)的影響微不足道。

首先，介紹一些背景知識(shí)：從物理學(xué)角度來(lái)看，騎自行車(chē)比跑步更容易理解。

“跑步時(shí)，腿部的運(yùn)動(dòng)會(huì)反復(fù)加速和減速，跑步者的重心會(huì)上下移動(dòng)，”比爾說(shuō)。“騎自行車(chē)采用的是‘滾動(dòng)’，這種運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)、快速，也更加高效——所有的工作都是純粹對(duì)抗重力和摩擦力。”

但是空氣阻力有些奇怪。你抵抗的空氣摩擦力會(huì)隨著速度的平方而增加。如果空氣阻力是限制你速度的主要因素(對(duì)于在平地或下坡騎行的自行車(chē)手來(lái)說(shuō)都是如此)，那么要將速度提高一倍，你需要四倍的阻力。將速度提高三倍則需要九倍的阻力。但是，另一方面，當(dāng)你上坡騎行時(shí)，你的速度要慢得多，因此空氣阻力不是一個(gè)重要因素。

“當(dāng)你騎車(chē)上山對(duì)抗重力時(shí)，加倍你的功率輸入意味著加倍你的速度。在自行車(chē)比賽中，進(jìn)攻發(fā)生在爬坡時(shí)，因?yàn)樵谀抢锬泐~外的努力會(huì)讓你的差距更大。”

在獨(dú)自攀登珠穆朗瑪峰的過(guò)程中，計(jì)算很簡(jiǎn)單。騎行者不會(huì)受到前面另一位騎行者的空氣動(dòng)力牽引。輸入的只是瓦特、重力和阻力。

“你可能會(huì)天真地認(rèn)為，強(qiáng)勁的順風(fēng)可以彌補(bǔ)上坡的不足，”比爾說(shuō)。“然后你騎上山，就好像這是一條平坦的道路，而下山時(shí)，逆風(fēng)和下坡抵消了，再次給你平坦道路的感覺(jué)。但這并不奏效——我之前提到的廣場(chǎng)造成了嚴(yán)重破壞。”

他的研究表明，順風(fēng)可能對(duì)攀登有一點(diǎn)幫助，但攀登過(guò)程中的大部分工作是對(duì)抗重力。隨后的下降速度很快，持續(xù)時(shí)間要短得多，而逆風(fēng)實(shí)際上有很大的影響。下降速度很快——大約 80 公里/小時(shí)(49.7 英里/小時(shí))。

“空氣阻力與速度的平方成正比，這導(dǎo)致下降時(shí)迎面而來(lái)的風(fēng)，導(dǎo)致速度大幅降低，”比爾說(shuō)。“上升時(shí)風(fēng)的推動(dòng)力被抵消了。”

比爾的研究顯然意味著如果你想縮短攀登珠穆朗瑪峰的時(shí)間，那么等待理想的風(fēng)是沒(méi)有意義的。

“沒(méi)有什么簡(jiǎn)單的訣竅，”他說(shuō)。“如果你想成為更好的埃弗雷斯特，你需要減肥并產(chǎn)生更多的能量(鍛煉)。這才是最重要的——沒(méi)有捷徑可走。”

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