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从物理角度看骑车技巧


从物理角度看骑车技巧
1817 年,德国人德莱斯发明了自行车。1839 年,苏格兰人马克 米廉发明了脚蹬。从此,自行车像潮水一样,遍及世界各地,进入家 家户户。如今,自行车在我们生活中非常普遍,许多人骑车上下学或 上下班,自行车的灵巧轻便深受人们喜爱。据研究,自行车对能量的 利用效率几乎超过了任何一种机械。如何骑车才能更加轻松、安全也 是许多骑手思考最多的问题,下面是我的研究成果。 一、自行车的基本原理 (1)自行车如何前进: 当我们骑在自行车上时,由于人和自行车对地面有压力,轮胎和 地面之间不光滑,因此自行车与路面之间有摩擦,不过,要问自行车 为何能前进?这还是依靠后轮与地面之间的摩擦而产生的, 这个摩擦 力的方向是向前的。前轮的摩擦力阻碍车的运动,其方向与自行车前 进方向相反。正是这两个力大小相等,方向相反,所以自行车作匀速 运动。 (2)自行车的稳定性由何而来: 自行车只有两个轮子而可以不倒,是一个可控制运动的稳定问 题。在车身倾斜时,我们将车把转向同侧,而“人车重心”的惯性力, 却将自行车“扶直” ,即使车速很慢时,也能起到不断调整支撑面的 作用,让前后轮接地点的连线,始终处于自行车的重心之下,动态抵 消它的倾翻力矩, 这很像来回挪动手掌, 让上面直立的扫帚保持平衡, 另一方面, “陀螺效应”让一切旋转物体,都倾向于保持原有的旋转

轴不变,伸出右手,如果四指表示转动方向,旋转轴便会在大拇指方 向,储存相应的角动量,有人设计过一个有趣的实验,将自行车轮子 安在“弯月形”的底座支架上,结果显示只有车轮快速转动时,才能 维持支架的稳定平衡。 二、骑车基本技巧 (一)姿势 正确的骑车姿势是: 上体较低, 头部稍倾斜前伸; 双臂自然弯屈, 便于腰部弓屈,降低身体重心,同时防止由于车子颠簸而产生的冲击 力传到全身;双手轻而有力地握把,臀部坐稳车座。测试表明,当车 速度上升到每秒 11 米时。空气阻力便占前进总阻力的 80%,而最有 效地措施是减少“人车系统”在前进方向上的截面积,身体蜷伏,臀 部高翘, 背部平直的骑车姿势能大大的减少空气阻力, 羊角把的设计, 便是为了成全这种姿势。 (二)踏蹬 自行车运动的踏蹬方法有自由式、脚尖朝下和脚跟朝下式三种。 1、自由式踏蹬方法:目前,一些优秀运动员大都采用自由式踏 蹬方法。 这种踏蹬方法, 就是脚在旋转一周的过程中, 根据部位不同, 踝关节角度也随着发生变化。自由式踏蹬,符合力学原理,用力的方 向与脚蹬旋转时所形成的圆周切线相一致, 减少了膝关节和大腿动作 幅度,有利于提高踏蹬频率,自然地通过临界区,减少死点。大腿肌 肉也能得到相对的放松。但这种踏蹬方法较难掌握。 2、脚尖朝下踏蹬法:其踏蹬特点是,在整个踏蹬旋转过程中脚

尖始终是向下,这种方法踝关节活动范围较小,有利于提高频率,容 易掌握,但腿部肌肉始终处于紧张状态,不利于自然通过临界区。 3、脚跟朝下式踏蹬法:脚跟朝下式踏蹬方法是脚尖稍向上,脚 跟向下 8~15 度,这种方法在正常骑行中很少使用,只是少数人在骑 行过程中作过度性调剂用力时才使用脚跟朝下式踏蹬方法。 它的特点 是肌肉在短时间内改变用力状态,得到暂短休息,达到恢复肌肉疲劳 的目的。 (三)转弯技巧 方法一:倾斜法(车体为一线,往弯内倾斜) 1、身体重心基于车上往弯内倾斜,人车保持同样的倾斜角度。 2、伸直外侧的膝盖并且下意识的加点力度,就好像你要把脚踏 踩下来似的。 3、用内侧的膝盖顶着横梁,这是一个调节你的轨迹的好方法, 减少压力就可以缩小弯度。 4、外侧的手稍稍拉起车把。 注:1、运用倾斜的两个好时机: (1)可以利用不太急的转弯处(少于 45 度)加速; (2)可以清楚看到前方但不熟悉的弯处 2、湿沥青路上,倾斜的两个缺陷:在雨天,尽管这种转弯技巧 能给你一个很好的牵引力,但是它的角度和重量的分配、安排不太利 于湿滑路面;倾斜技巧没有相应的扭转来得灵敏。 方法二:把向法(车子保持直立些,身体往弯内倾斜)

1、向前挪动,直至鼻子和刹车把成一行。 2、保持车子直立,身体往弯内倾斜(足以让外侧的手臂伸直) 3、把车把往弯内一侧歪。 4、弯曲内侧手臂的手肘把车把拉回,同时外侧手臂把车把推出以转 动车把方向。 5、保持两边膝盖内扣,继续蹬踏。 (四)上下坡骑行技术 1、上坡骑行技术 上坡骑行要保持正常的踏蹬动作,不可突然用力,一般情况下, 不宜采用站立式骑行或提拉式骑行方法,否则会过多地消耗体力。遇 到短距离坡路,应充分利用物体运动的惯性原理,轻松地踏蹬,快到 坡顶时可采用站立式骑行,把速度尽可能提高,给下坡加速创造有利 条件。遇到漫长的上坡,要根据自己的体力状况及时调整传动比,不 要等到骑不动和速度完全降下来时才改变传动比, 要坚决避免重新起 动的现象出现。坡路较长或有陡坡时,可交替使用站立式骑行方法, 调剂用力部位,让部分肌肉得到休息。 上坡时跟车不要太近。 由于上坡用力的原因, 行车常常左右摆动, 跟车过近,可能发生碰撞。再者,上坡时速度显着下降,跟车反而会 使自己的骑行方法受到限制。 2、下坡骑行技术 下坡骑行要达到理想效果, 就要勇敢机智, 胆大心细, 精力集中, 两眼密切注视前方路面,随时准备果断处理路面上出现的任何情况;

不仅要充分利用车子运动惯性滑行, 而且要敢于主动踏蹬, 加大速度。 转弯时,身体和车子要保持一致,向里倾斜,上体和车子保持一 条直线,以克服离心力。倾斜角度根据速度和弯道大小而定,但一般 不得超过 28 度,否则就有滑倒的危险。 转弯前要控制车速。用点闸的方法逐渐减速,刹车时,尽可能前 后闸同时使用,前闸可稍稍提前,使用前闸,要求前轮的方向和车子 前进的方向相一致,否则,会因骑行者的体重和车子惯性受到限制而 导致摔跤。进入弯道后将闸放开,以免造成不必要的减速。弯道上使 用后闸不要过猛。否则车子可能掉头或滑倒。 在骑自行车中蕴含了丰富的物理知识。物理的魅力折服了我们, 我们可以感受到物理无处不在。所以说,有生活就有物理。


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