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為什麽騎自行車爬坡時走“S”形更省力?

騎行是壹種低碳環保的出行方式,騎行過程中遇到爬坡路段會很困難。如果騎的是普通自行車,可以使用“S”路線,讓騎行更輕松。那麽,這涉及到什麽原則呢?

從做功的角度來說,斜坡作為物理學中的斜坡模型,可以起到杠桿和滑輪壹樣的省力作用。以杠桿為例,動力臂的長度是阻力臂的幾倍,可以達到幾倍的省力效果,而對於光滑的斜面,斜面的長度是高度的幾倍,可以達到幾倍的省力效果。也就是說,根據坡度原理,坡度越小或越長越省力。

為什麽騎自行車爬坡時走“S”形更省力?

為什麽斜坡更省力?因為當壹個物體在斜面上時,它的壹部分重力會由斜面承擔。從圖1和圖2可以看出,物體的重力是垂直向下的,重力可以分解成兩個相互垂直的分量:壹個平行於斜面,壹個垂直於斜面。垂直於斜面的分力完全由斜面承受,不需要其他力作用。也就是說,斜面可以承受物體的壹部分重力,傾斜度越小,斜面所能承受的物體重力就越大。當斜面的斜率為零時,此時斜面變成水平面,垂直於斜面的力會達到最大,等於物體的總重力。當壹個物體從斜面底部向上推時,* * *需要克服兩個力:壹個是平行於斜面向下的分力,壹個是物體與斜面的摩擦力。這兩個力比物體本身的重力要小,所以向上推物體會比垂直舉起物體更省力。

“S”型爬坡就是利用斜面的特性,達到省力的目的。但是“S”型攀巖也有壹些缺點,那就是費時費力。與直爬相比,“S”爬的距離更長,在增速不多的情況下增加了爬的時間,同時還要克服摩擦力做功,所以爬所做的功也相應增加。

日常生活中使用的很多工具,如軸、刀、螺絲、螺母、盤山公路等,也都是利用斜面省力的原理。

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