上下坡的橋,上坡下坡的坡度是平等的,騎自行車路過這樣的橋,用的體力時間是否與把橋放平是平等的?

時間 2021-06-02 18:55:33

1樓:

先建立乙個理想的模型

假設先走平路AB,需要做功μ·G·L,恰好讓自行車勻速直線運動。

接下來我們走這樣的一段橋,他前半段AC是角度為θ的上坡路,後半段CB是下坡路,後半段下坡路不需要用力,只需要考慮前半段AC所做功(μ·G·cosθ+G·sinθ)·h/sinθ,θ=arctan(2h/L)

根據題設,二者如果畫等號即

μ·G·L=μ·G·h/tanθ+G·h

我們發現自行車的重力可以忽略

μ·L=1/2·μ·L+h

直接得到表示式

1/2·μ·L-h=0,

式子左邊與重力的乘積可以理解為平路做功和爬坡做功的差值,而且L和h可以拆分成無數個微元,也就是說任意表面連續的橋也復合這個規律

得到結論,

只要橋的高度合適就能和走平路花一樣的體力,甚至更加節省力氣

2樓:Destiny

上坡多花費的時間遠遠大於下坡節省的時間。

考慮到風阻,假設你平路均速20公里每小時,上坡降低到10公里每小時,下坡增加到30公里每小時,那麼10公里上坡加10公里下坡你需要多久?20公里平路你需要多久?

小學算術,答案是上下坡需要一小時20分鐘,平路只要一小時。

實際路況在考慮風阻的情況下,下坡速度是不會無限制增加的,就算你自由落體下去,節省的時間也不過是一半平路的時間,而乙個很陡的坡如果你沒有特別強的爬坡能力,需要的時間可能是同樣距離平路的好幾倍。

3樓:

如果只是A點到B點的位移,顯然直線平路最短也最快。那這個問題就沒意思了。所以我們假設平路的長度等於上坡加下坡的長度。

那至少路程一樣。上下坡的坡度一致,那麼上下坡的長度也一致。

開始思想實驗,考慮較為極端的情形,那就是在某個坡度下,騎行者由於體能和力量的限制已經無法爬到坡頂。這也是現實中完全可能發生的情況。

在這種情況下必定是爬橋慢,也更耗體力。

另一種較為極端的情形是坡度極為平緩,幾乎感覺不到,那時間和體力消耗也必然相差無幾。

所以結論是

題主的問題,答案完全取決於坡度,長度,還有騎行者的體能狀態。所以在所有變數都確定的情況下才會有較準確的答案。

4樓:

不是的總長:坡>平 \有坡橋往上拱必然比平橋路程長體力:坡≥平 \這個要看情況了,坡受重力影響一開始消耗體力,上坡之後體力需要緩慢恢復所以我定義比平橋耗力

結論:主要是坡橋距離拉長了,所以多少至少都比平橋慢一點點,如果除去體力因素按照物理學則相等,但如果體力上坡橋明顯拉長距離+坡度,必然增加體耗

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