为什么通过同样的距离跑步比骑自行车费劲

长跑1千米我们觉得耗尽了浑身力气，如果改骑自行车的话，却觉得是一件轻而易举的事。这两种运动的最后结果都是将人体迁移了同样距离，所耗的能量也都是体能（主要靠两条腿）。自行车并没有做什么功，反而增加了运动者的附带质量，但我们感觉跑步比骑自行车分明要费劲，这究竟是为什么呢？

有人说，在水平地面上沿相同路线骑自行车与跑步，在这两种情况下“迁移质量”所需做的总功（或者说所耗的能）是相同的。这种说法其实是不靠谱的。因为所做的功并不在于迁移质量，而在于迁移过程中克服物理学家们所称的“耗散力”，诸如风和摩擦等带来的阻力。

骑自行车

为了弄明白骑自行车与跑步的物理含义，我们不妨作两种半定量的估算。测量表明，使用一辆相当轻便的自行车匀速骑行，必须用大约1牛的力来克服轮轴的摩擦，用约2牛的力来克服轮胎的滚动摩擦。车速为8千米/时，风的阻力大约也为1牛。于是所需的克服这些“耗散力”的总力大约是4牛。骑行1千米，所做的总功约需4000焦。假如车速增加1倍（即16千米/时），那么风的阻力会增大4倍，所需做的总功约为7000焦。假如车速增加2倍（即24千米/时），那么风的阻力会增大到9牛，骑行1千米所需做的总功约为12 000焦。

跑步

跑步的情况更复杂一些，至少包含两种主要的运动：人体的水平运动，以及每跑一步运动者质心的垂直跳动。正是后者耗去了跑步者的大量能量。对体重70千克的运动者而言，若其跨步时向上跳动约15厘米，则每跨一步耗去的能量约为100焦。这份能量最终在脚踩地面时转换成热能和声能。若以每千米跨925步估算，那么脚撞击地面所花去的总能量约为92 500焦。与上述骑自行车所花去的总能量相比，答案是显然的。

我们还可以从另一个角度进行考察，即两种运动所做的功都来自运动员的有氧呼吸消耗。根据运动生理学者的测算，跑步的消耗大约为260 000焦/千米，几乎是上述克服外界“耗散力”所花去能量的3倍！这其中的额外能量是被用于克服身体内的“摩擦力”，诸如跑步时的排汗，就表明机体产生了大量的热量，所以跑步者会觉得越跑越热，甚至大汗淋漓。而骑自行车时，这一部分能量消耗就很少。若以8千米/时的速率骑车，那么骑车者每分钟大约蹬踏板32次（周），这就同一般散步者的跨步频率接近，骑车者除腿部周期性踩踏板外，上身基本没运动。若车况与路况均较好的话，其有氧呼吸的消耗只比步行者略多，而连跑步者消耗的1/10都不到。

上述估算和实测表明，通过相同的距离，骑自行车确实要比跑步省力得多。（方鸿辉）